圍術期單肺與雙肺通氣的肺保護策略.doc

.圍術期單肺與雙肺通氣的肺保護策略圍術期患者存在發(fā)生多種肺損傷的風險，包括肺不張、肺炎、氣胸、支氣管胸膜瘺、急性肺損傷、急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征（ALI/ARDS）等。而麻醉管理既可能改善肺功能，也有可能導致或加重肺損傷。應用“更接近生理狀態(tài)的潮氣量及適當呼氣末正壓（PEEP）”的肺保護性通氣策略能夠減輕肺損傷的程度。本文將對肺功能正?；颊吲c存在慢性阻塞性肺部疾?。–OPD）患者進行單肺與雙肺通氣時，機械通氣的效果以及機械通氣在呼吸機相關肺損傷（VILI）中的作用進行探討。1、慢性阻塞性肺疾病（COPD）COPD是手術患者中最常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，包括三種病變形式：肺氣腫、外周氣道疾病和慢性支氣管炎。呼吸驅動力許多嚴重COPD患者存在靜息下動脈血二氧化碳分壓（PaCO2）升高的情況，通常的病史采集、體格檢查以及肺功能檢查難以將這類“CO2潴留”與其他非潴留情況相鑒別。對于機械性肺功能低下的患者，這種CO2潴留的主要原因可能并非呼吸控制機能的改變，而更多是因為缺乏維持正常PaCO2所需要增加呼吸功的能力。之前的理論認為，慢性高碳酸血癥的患者有賴于低氧刺激以保證呼吸驅動，而對PaCO2敏感性降低。這被用來解釋臨床上COPD患者瀕臨呼衰時，給予高濃度氧氣反而誘發(fā)高碳酸血癥性昏迷。實際上，由于分鐘通氣量基本上沒有改變，因此這類患者的PaCO2增高僅有很小一部分是由呼吸驅動減弱引起的。PaCO2升高的主要原因是：較高的吸入氧濃度引起肺泡通氣量的相對減少以及肺泡死腔和分流的增加，而這一現(xiàn)象又是由于局部缺氧性肺血管收縮（HPV）減弱使肺血流灌注從正常V/Q比區(qū)域向低V/Q比區(qū)域發(fā)生再分布造成的。而Haldane效應（飽和氧合血紅蛋白的攜CO2能力不如非飽和氧合血紅蛋白）也是造成PaCO2小幅升高的原因。然而此類患者術后必須補充給氧，以預防與術后不可避免的功能殘氣量減少有關的低氧血癥發(fā)生，同時要預料到可能會伴隨有PaCO2升高，密切監(jiān)測PaCO2變化。為了在術前識別此類患者，所有3期（FEV1 3049%預期值）及4期（FEV150%時才出現(xiàn)癥狀，患者在原有阻塞性肺病的基礎上出現(xiàn)限制性肺病的表現(xiàn)。肺組織周圍的肺間質具有彈性回縮能力，而肺大泡是其中出現(xiàn)的結構性支撐組織喪失形成的局限性區(qū)域，肺大泡內的壓力實際上等于周圍肺泡在一個呼吸周期內的平均壓力。在正常自主呼吸下，肺大泡內壓力與周圍組織相比為輕度負壓；當正壓通氣時，肺大泡相對周圍組織形成正壓而不斷膨脹，存在出現(xiàn)破裂、張力性氣胸和支氣管胸膜瘺的風險。在維持低氣道壓力的情況下，肺大泡患者可以安全地應用正壓通氣；但應保證配備合適的專業(yè)人員和設備，以便必要時可以及時置入胸腔引流管和進行肺隔離。氣流受限合并嚴重COPD的患者即使在靜息下也常表現(xiàn)出呼氣“氣流受限”。正?；颊邇H在用力呼氣時才會有此流量受限的現(xiàn)象?！傲髁渴芟蕖钡陌l(fā)生是呼氣過程中胸內段氣道內等壓點（EPP, equal pressure point）出現(xiàn)造成的。正?；颊咴谄届o呼氣中，肺泡彈性回縮形成的上行壓力可使氣道內壓始終高于胸腔內壓。彈性回縮壓力的這種效應隨著氣流在氣道內下行而逐漸減弱。用力呼氣時，胸腔內壓在某一點等于氣道內壓而達到EPP，從而限制了呼出氣流。這時，肺容量一定的情況下，無論怎樣增加呼氣力也不會產生呼氣氣流的增加。肺氣腫患者由于肺彈性回縮力的喪失，氣流受限尤其常見，表現(xiàn)為嚴重的呼氣性呼吸困難。氣流受限因存在于呼吸肌、胸腔以及氣道等壓點遠端的機械感受器受到刺激而引起患者出現(xiàn)呼吸困難。任何因素引起的呼吸功增加都會進一步加重呼吸困難癥狀。這種肺泡過度膨脹引起的變異性氣道機械受壓是導致肺氣腫患者氣流阻塞的主要原因。由于肺的動力性高度膨脹，嚴重氣流受限的患者接受正壓通氣時存在血流動力學崩潰的風險。因為他們吸入阻力沒有增加，但是存在明顯的呼氣阻塞，所以面罩手動通氣時即使輕微的正壓通氣也可引起患者出現(xiàn)低血壓。這也是在某些情況下發(fā)生“Lazarus綜合癥”（搶救措施和正壓通氣停止后，心跳驟停的患者卻復蘇過來的現(xiàn)象）的原因。自發(fā)性呼氣末正壓（Auto-PEEP）具有嚴重COPD的患者在其肺泡壓降至大氣壓之前經常以中斷呼氣的方式進行呼吸，這種呼氣不全的現(xiàn)象是由于氣流受限、呼吸功增加、氣道阻力增加等一系列因素共同造成的。呼氣提前中斷可導致呼氣末肺容量升高超過功能殘氣量。這種靜息下出現(xiàn)的肺泡內呼氣末正壓被稱為自發(fā)性呼氣末正壓（auto-PEEP）或內源性呼氣末正壓（intrinsic PEEP）。COPD患者在自主呼吸的吸氣開始前，胸內壓力需先降低至一定程度才可以抵消內源性呼氣末正壓的作用，這進一步加重了患者原有的呼吸負擔。Auto-PEEP在機械通氣時更加顯著。其與潮氣量呈正比，而與呼氣時間成反比。常規(guī)麻醉機的通氣壓力表無法探測出Auto-PEEP的存在，新一代ICU使用的呼吸機可以通過呼氣末氣流中斷來測量Auto-PEEP。絕大多數(shù)麻醉中進行單肺通氣的COPD患者被發(fā)現(xiàn)存在Auto-PEEP，但給予少量外源性PEEP（達到患者Auto-PEEP的50%壓力水平，如5cmH2O）反而可以減輕很多機械通氣的COPD患者肺部的過度膨脹，這可能是因為PEEP對遠端氣道可產生充氣支撐作用，從而減少了氣道塌陷。單肺通氣時，auto-PEEP與外源性PEEP之間的相互作用變得更為復雜。COPD患者在單肺通氣時會出現(xiàn)典型的auto-PEEP，而開胸手術可以使呼氣末肺容量接近功能殘氣量，這反而可緩解auto-PEEP且改善氧和。此時給與這類患者外源性PEEP會進一步增加呼氣末肺容量，阻礙肺血流向通氣側肺的再分布。然而，進行單肺通氣的肺功能正?；颊咴诤魵饽r肺容量常常低于功能殘氣量，因此加用外源性PEEP通常是有益的。2機械通氣麻醉醫(yī)師曾經被灌輸“圍術期應給予通氣患者相對大的潮氣量”的理念，并被建議使用15ml/kg的潮氣量用以預防手術期間的肺不張，這遠遠超出了大部分哺乳動物自主呼吸的正常潮氣量（6ml/kg）。近期研究表明：大潮氣量的應用是無急性肺損傷（ALI）患者發(fā)生肺損傷的主要危險因素。Gajic等報道，約25%肺部正常的患者在ICU經歷2天或更久的機械通氣后發(fā)生了ALI或ARDS。ALI的主要危險因素包括：使用大潮氣量、存在限制性肺部疾病以及輸注血液制品。同一研究小組的一項前瞻性研究發(fā)現(xiàn)：潮氣量700ml以及氣道峰壓30cmH2O是ARDS形成的獨立危險因素。一項對接受食道手術的患者進行的術中研究做了“單肺/雙肺通氣中使用9ml/kg潮氣量不加用PEEP與單肺通氣5ml/kg或雙肺通氣9ml/kg全程加用5cmH2O PEEP”的比較。研究顯示，小潮氣量合并PEEP組患者的血漿炎癥因子（IL-1、IL-6、IL-8）水平明顯更低；兩組間術后轉歸方面沒有顯示出明顯差異，但該研究還不足以能夠確實地證明這一點；該研究還顯示小潮氣量通氣組患者具有更好的單肺通氣中和單肺通氣后即刻的氧合水平（僅限于術后18小時）。Olivera等在一項研究中對無ALI的ICU患者接受常規(guī)通氣與肺保護性通氣進行了對比，他們將患者隨機分組并按預測體重分別以10-12ml/kg和6-8ml/kg進行通氣。兩組患者都加用5cmH2O的PEEP并逐級調整吸入氧濃度以保持SpO290%。經12小時通氣后，大潮氣量組患者的支氣管肺泡灌洗液炎癥因子（TNF和 IL-8）顯著升高。Choi等比較了12ml/kg無PEEP和6ml/kg加用10cmH2O PEEP兩種通氣策略，5小時機械通氣后大潮氣量組灌洗液顯示促凝性改變。另一項納入了150例無ALI危重患者的隨機對照研究將按預測體重給予10ml/kg與6ml/kg兩種潮氣量的效果進行了對比，結果顯示：常規(guī)通氣量組患者的血漿炎性因子顯著升高。非傷害性或所謂保護性的通氣設定仍可能使原本健康的肺形成肺損傷，這樣的提示也很重要。一項使用小鼠 “單次打擊”所致VILI模型進行的動物研究顯示：即使是最小的傷害性肺通氣設置仍可引起符合肺損傷的生化和組織病理學改變。對嚙齒動物模型進行機械通氣的另一項研究顯示：僅僅90分鐘的保護性通氣后就會出現(xiàn)顯著的基因表達（包括參與免疫和炎癥反應的基因）。這些改變是否對臨床轉歸有影響，目前還不能確定。ALI是術后發(fā)生呼吸衰竭最常見的病因且與降低的術后生存率有關。Fernandez-Perez等在4000名患者中進行了一項前瞻性病例對照研究，觀察術中呼吸機設定與擇期手術后發(fā)生ALI的情況。研究顯示：高危擇期手術后ALI的發(fā)生率為3%。與對照組相比，發(fā)生ALI的患者術后生存率明顯降低且住院時間延長。有趣的是，ALI的發(fā)生與術中氣道峰壓有關，而與潮氣量、PEEP或吸入氧濃度無關。一項特別觀察危重患者發(fā)生ARDS的術中危險因素的回顧性隊列研究發(fā)現(xiàn)：術中接受液體復蘇大于20ml/kg/h的患者比接受液體復蘇小于10ml/kg/h的患者發(fā)生ARDS的可能性高3倍（OR 3.1, 95% CI = 1.09.9, P = 0.05）。在此項研究中，潮氣量和血制品輸注量與ARDS的發(fā)生無相關性，且大多數(shù)患者按理想體重設置潮氣量為8-10ml/kg的通氣，術中PEEP為0。呼吸機相關性肺損傷（Ventilator-induced Lung Injury，VILI）人們已經充分認識到呼吸機相關性肺損傷（VILI）這一現(xiàn)象，在需要大量輸血的手術中或者伴有肺缺血再灌注損傷的體外循環(huán)手術中VILI的發(fā)生尤其明顯。機械通氣的不良效應由局限性炎癥反應和炎性因子的全身性釋放介導（生物學創(chuàng)傷）。肺泡的周期性開合形成的機械牽拉可引起肺泡及血管內皮的炎癥反應。過度膨脹可引起作為參與炎癥反應的多種基因表達過程及其他前炎癥細胞因子上調過程的主要調節(jié)者的NF-B因子的核轉位，多形核白細胞的浸潤和激活似乎是機械牽拉誘導的炎癥反應的關鍵。缺血再灌注損傷和機械牽拉還可引起凋亡-壞死之間平衡的不良改變。生物學創(chuàng)傷不僅持續(xù)加重肺損傷，而且這些炎性介質流出到體循環(huán)還會引起遠隔器官發(fā)生功能障礙而導致發(fā)生嚴重的全身后果。一項探討VILI引起遠隔器官損傷新機制的研究顯示：機械通氣可引起腎臟及小腸的內皮細胞凋亡，并且同時伴有器官功能障礙的生化改變。對小鼠進行的損傷性機械通氣發(fā)現(xiàn)：肺泡牽拉誘發(fā)的粘性分子不只見于肺部，也可見于肝臟和腎臟。此外，機械通氣后肺、肝、腎中細胞因子和趨化因子的表達伴隨著粒細胞聚集的增加。這些研究部分解釋了在ALI/ARDS中見到的遠隔器官發(fā)生功能障礙以及優(yōu)化通氣策略在改善這種情況中的意義。術中呼吸機相關性肺損傷ARDS患者應用的肺保護性通氣策略是否適用于肺部健康患者的術中階段呢？一篇針對該問題的論文指出：目前仍缺少關于術中最佳潮氣量、PEEP和肺復張應用的隨機對照研究。盡管關于轉歸方面的研究不足，但基于我們對機械通氣作用的認知，圍術期目標性應用保護性肺通氣策略似乎是合理的。三項在腹部大手術患者中的隨機對照研究顯示了相互矛盾的結果。Treschan等發(fā)現(xiàn)小潮氣量和大潮氣量患者的呼吸并發(fā)癥無顯著差異；由Futier和Severgini等進行的另兩項研究則發(fā)現(xiàn)低通氣量可改善臨床轉歸。這些研究間重要的區(qū)別是：在第一項研究中小潮氣量和大潮氣量患者都應用了PEEP，而在后兩項研究中僅小潮氣量組應用了PEEP。這些結果仍有待大規(guī)模研究來確認。一項在微創(chuàng)食管切除術中進行單肺通氣的研究也發(fā)現(xiàn)：小潮氣量和PEEP可改善肺部轉歸。單肺通氣本身對通氣側和非通氣側肺均可造成損傷，且這種損傷取決于單肺通氣的時間長短。因此最好要避免傳統(tǒng)的單肺通氣模式，而盡可能對非通氣肺應用連續(xù)氣道正壓（CPAP）。這在不涉及肺的微創(chuàng)胸內手術（如心血管、食道手術）中是一個特別值得注意的選擇。肺切除后肺損傷是一個眾所周知的具有高死亡率的手術并發(fā)癥。傳統(tǒng)觀點經常把這個并發(fā)癥的發(fā)生歸咎于手術中麻醉醫(yī)師的過量補液。然而現(xiàn)有證據表明：相比過量補液，ALI可能與單肺通氣中過度應用大潮氣量更具相關性。盡管目前尚缺少在人身上應用小潮氣量對比大潮氣量進行單肺通氣的具有說服力的前瞻性研究，但是已經有一項大型動物研究明確表明：應用大潮氣量（12ml/kg）和小潮氣量（6ml/kg）加用5cmH2O PEEP兩種通氣方案，大潮氣量組在肺葉切除后肺水顯著增多。3、圍術期管理外科相關因素與外科相關的多種因素可引起肺損傷，其中最明顯的是手術方式。手術部位是肺部發(fā)生并發(fā)癥的一個重要預測指標，其中上腹部、胸部切口（任何接近靠近膈肌的切口）影響最大。文獻資料表明：與開放式手術相比，大型體腔手術時如果使用微創(chuàng)技術可減少肺部并發(fā)癥的發(fā)生。肺不張作為一種可引起肺損傷的病理狀態(tài)，經常發(fā)生于開放手術后及高達90%的全麻患者中。因此，麻醉醫(yī)師必須知曉防治肺不張的技術和方法。盡管仍存爭議，回顧與前瞻性研究均顯示合適的胸段硬膜外鎮(zhèn)痛能減少腹部大手術及胸部手術后呼吸并發(fā)癥（肺不張、肺炎以及呼衰）的發(fā)生。硬膜外鎮(zhèn)痛的獲益程度似乎與患者潛在肺部疾病的嚴重程度直接成正比，如合并COPD的患者看起來是從硬膜外鎮(zhèn)痛中獲益最多的。盡管尚未對高?；颊哌M行特別的研究，但是通過對胸外科手術患者應用椎旁阻滯和硬膜外鎮(zhèn)痛進行比較顯示：椎旁阻滯與硬膜外鎮(zhèn)痛效果相當，而椎旁阻滯副作用和并發(fā)癥更少。對于腹部大手術后出現(xiàn)早期氧飽和度下降的患者，術后階段積極進行物理治療并結合應用CPAP可降低嚴重呼吸并發(fā)癥的發(fā)生。揮發(fā)性麻醉藥在肺保護中的作用揮發(fā)性麻醉藥具有免疫調節(jié)功能。針對麻醉藥在缺血再灌注損傷及預處理、后處理中的作用，我們已經做了大量工作（尤其是在心臟方面）。近期對單肺通氣中ALI模型及肺缺血再灌注損傷病例的研究顯示：揮發(fā)性麻醉藥可以作為預處理或后處理藥物通過抑制促炎調節(jié)因子的表達來實現(xiàn)肺保護作用。對內毒素介導的動物ALI模型進行異氟醚預處理，多型核白細胞集聚及微血管蛋白漏出的減少證明預處理產生了保護作用。對活體大鼠ALI模型進行七氟醚后處理減輕了肺損傷的程度并保護了肺功能。在一項前瞻性研究中，應用單肺通氣接受胸外科手術的患者被隨機分為丙泊酚組和七氟醚組。通過比較非通氣側的肺部炎癥標志物水平，研究者發(fā)現(xiàn)七氟醚組患者具有較輕的炎癥反應。值得注意的是，七氟醚組患者有更好的臨床轉歸且總體不良事件發(fā)生率明顯更低。一項比較了單肺通氣中分別應用地氟醚和丙泊酚麻醉并檢測了通氣側肺部炎癥反應的研究表明：地氟醚組患者的炎癥標志物如IL-8, IL-10, PMN elastase和TNF均明顯更低。盡管還有許多工作要做，但現(xiàn)有的令人興奮的結果確實已經指明：無論是在損傷前、損傷中、還是損傷后應用，揮發(fā)性麻醉藥都具有減輕發(fā)生在肺部和受損器官的促炎癥反應的作用。超保護性肺通氣(Ultraprotective Lung Ventilation)由ALI/ARDS中的保護性肺通氣發(fā)展而來的是“超保護性肺通氣”的概念。這一概念應用了體外肺支持裝置以及近似靜止通氣（near-static ventilation）策略。ARDSNet及動物研究數(shù)據顯示更小的潮氣量（3ml/kg，相比6-12ml/kg）可顯著減輕內皮細胞和上皮細胞損傷。換言之，“保護性”潮氣量仍可誘發(fā)VILI，而應用更小潮氣量時，存在二氧化碳清除和氧合的問題。Novalung是一種無泵裝置，可在顯著減少分鐘通氣量的同時糾正PaCO2和pH。一項使用Novalung（潮氣量2.2ml/kg，呼吸頻率每分鐘6次）進行通氣的肺切除后ARDS的動物模型研究顯示：與傳統(tǒng)的肺保護性通氣策略相比，Novalung可明顯改善患者的轉歸。一系列不同病情的人類病例報道結果非常令人鼓舞：Novalung使潮氣量不高于3 mL/kg、低吸氣平臺壓、高PEEP以及低呼吸頻率通氣都成為可能，這減少了VILI和繼發(fā)性遠隔器官衰竭的發(fā)生。一項對嚴重ARDS患者進行的隨機研究顯示：與應用常規(guī)通氣策略的患者生存率（47%）相比，應用有泵的ECMO結合保護性肺通氣可明顯增加患者的生存率（達63%）。液體、炎癥和細胞外過量靜脈補液一直以來被認為可促使患者發(fā)生ALI。然而，與此相沖突的是麻醉醫(yī)師對胸外科手術中限制液體可能導致術后腎功能不全的擔心，因為曾有報道腎功能不全與高達19%的死亡率相關。一項近期對肺切除患者的回顧性研究發(fā)現(xiàn)：如按“急性腎損傷（AKI）Network”的標準，AKI的發(fā)生率為67/1129（6%）。與無AKI發(fā)生的患者相比，AKI并沒有顯示出與死亡率升高存在有顯著統(tǒng)計學差異的相關（3% vs 1%）。不同的患者和手術過程對液體的需求差異很大，最終反映為術前欠缺量、維持需求量和持續(xù)損失量的總合。大型食道手術的液體管理非常具有挑戰(zhàn)性，特別是存在因食道梗阻和吞咽困難而液體攝入受限時，食道手術患者術前長時間禁食水后可能處于相對低容量狀態(tài)，這使得液體管理變得更為復雜。圍術期液體丟失由多種機制引起，包括通過尿液、胃腸道、蒸發(fā)的丟失，出血，以及間質液體轉移。這種液體從血管腔內向間質間隙的轉移伴隨著手術創(chuàng)傷，可能反映了血管損傷以及內皮功能喪失。所謂的“第三間隙”丟失指的是液體向非間質的細胞外間隙（這部分不與血管腔相通）轉移，從而被認為是“非功能性”細胞外液腔。然而，“第三間隙”很可能并不存在，它可能是早期人體液體腔室研究中測量誤差產生的結果。使食道切除術液體管理更為復雜化的因素之一是胸段硬膜外鎮(zhèn)痛，盡管一直顯示其可改善患者的臨床轉歸，但是它的應用卻極易導致低血壓的發(fā)生。眾所周知，低血壓會造成腸吻合口缺血，而過量補液治療低血壓可能進一步加重這一問題。許多外科醫(yī)生關注血管收縮藥物對腸吻合口血流的影響，但是動物研究顯示：在正常循環(huán)容量情況下，使用去甲腎上腺素治療術中低血壓并不會減少腸道血流。對像食道手術這樣的大手術，理想的液體管理應該個體化；在避免過量液體輸注的同時，使心臟輸出和氧輸送均得到優(yōu)化。一些證據表明，設定達到個體化及特定的流量相關血流動力學目標的液體治療方案（統(tǒng)稱為目標導向液體管理），如每搏量、心臟指數(shù)，可能是比固定不變的液體輸注方案和依賴靜態(tài)心臟充盈指標的液體管理方案（例如CVP，其在經胸食道手術后既無法預測補液反應，也不與循環(huán)容量相關）更好的選擇。然而，補液反應仍然是病人管理中一個難以達成的目標。當患者接近Frank-Starling曲線的上部轉折點時，心輸出量的很小增加就會引起肺水含量的大量增加；當存在毛細血管通透性增加的情況下（如膿毒癥時），這種效應可能進一步加重。除了液體治療的數(shù)量和時間具有重要意義外，一些臨床證據表明液體種類的選擇對臨床轉歸也具有重要影響。治療低容量血癥時，膠體液的血管內滯留可達到90%，而在正常容量下這個數(shù)值僅僅是40%。1896年，Starling提出了描述靜水壓和膠體滲透壓如何決定液體穿越半透膜（例如肺毛細血管內皮）的經典公式。然而，此后的一些臨床觀察難以用Starling公式進行解釋。例如完好的機體組織相對不易發(fā)生水腫；高滲藥物也無法將肺間質液體拉回到血管腔內。現(xiàn)在認為，這一分歧是由細胞外被（也稱糖萼）造成的?！凹毎獗弧笔且环N內皮表面的起到分子篩作用的微絨毛層，它有助于增加腔內側的膠體滲透壓，同時減少白細胞和血小板對內皮的粘附。缺血再灌注損傷和大量炎癥介質（如細胞基質）存在時會造成細胞外被解體，這可能是該情況下血管滲透壓增加的原因；心房鈉肽存在時也會造成細胞