潮气量设置对术后肺部并发症影响的研究进展

1宁夏医科大学第一临床医学院，银川 750003；2宁夏医科大学总医院麻醉与围术期医学科，银川 750004

【综述】

术后肺部并发症（postoperative pulmonary complications, PPC）作为一种综合评价指标，目前尚无统一定义，2015年欧洲联合工作组在《围手术期医学临床有效性研究结局指标的定义和使用标准：欧洲围手术期临床结局定义》的声明中将PPC定义为呼吸道感染、呼吸衰竭、胸腔积液、肺不张、气胸、支气管痉挛和吸入性肺炎等的复合症，并将肺炎、急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome， ARDS）、肺栓塞作为不良结局。PPC是手术后的常见并发症，在不同部位手术和不同患者中的发生率为5%~59%，可明显增加术后住院时间及入住重症监护治疗病房的概率，极大地影响患者术后早期生存率及其远期预后。PPC危险因素众多，其中全身麻醉下机械通气被证实与PPC的发生密切相关。机械通气期间，气压伤、容量伤、不张伤、生物伤是引起呼吸机相关性肺损伤（ventilator induced lung injury， VILI）的主要原因，而潮气量（tidal volume， VT）设置不当是VILI的重要因素。不合理的VT通气增加PPC发生率、延长住院时间，严重影响患者的术后康复。本文就全麻期间VT设置对PPC影响的研究进展进行综述，以期为临床麻醉实施更优的肺保护提供参考。

以往为了避免麻醉期间肺不张的发生，临床上常采取高于生理VT［7~8 ml/kg（预测体重（predicting body weight， PBW）］的大VT通气方式。然而，过去的20年间，大量研究证明，过度VT设置可促进肺损伤，大VT通气弊大于利。一项纳入3 434例心脏外科手术患者的前瞻性试验表明，VT>10 ml/kg（PBW）是器官功能衰竭、入住重症监护治疗病房时间延长的危险因素。研究发现，传统VT组［10 ml/kg（PBW）］和小VT组［6 ml/kg（PBW）］肺不张的发生情况、频率、严重程度及肺泡气体交换差异无统计学意义，这表明大VT通气并不能改善肺功能、减少肺不张，同样，Qutub等和Liu等证实VT过高对胸科手术PPC并没有显著的改善作用，反而造成VILI，增加PPC的发生。

小VT作为肺保护性通气策略（lung protective ventilation strategy, LPVS）中的核心部分，自21世纪初被证明用于ARDS患者中的有效性后，已常规用于全麻外科患者中。《肺部手术后加速康复指南：欧洲胸外科医师学会和欧洲加速康复外科协会的推荐意见》建议，在双肺通气中设置6~8 ml/kg（PBW）的小VT，单肺通气（one lung ventilation, OLV）时VT更小［4~6 ml/kg（PBW）］。以术中小VT［4~6 ml/kg（PBW）］为核心的LPVS可以改善OLV后的气体交换、减轻肺部炎症、降低ARDS发生率，提示小VT对于减轻肺损伤是有益的。但Levin等回顾性分析了29 343例行全麻机械通气（非心胸）患者的资料，采用倾向评分匹配的Cox回归分析检验VT与术后30 d 病死率的关系后发现，在混合普外科手术人群中，小VT［6~8 ml/kg（PBW）］和最低呼气末正压（positive end expiratory pressure， PEEP）［2.2~5.0 cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa）］通气对患者30 d病死率和住院时间都有不利影响。此外，Blank等通过对胸外科行OLV患者VT和PPC的情况进行统计得出，单独应用小VT本身对PPC并不具有保护作用。这提示机械通气期间单独使用小VT通气并不能改善术后结局。虽然较低的VT导致较低的肺应变（结构尺寸相对于其原始尺寸变化的量度），若没有足够的PEEP或肺复张，全麻诱导、插管、术中长时间高浓度氧通气产生的肺不张会在小VT通气的情况下进一步恶化，使有效肺膨胀面积大大减少，肺顺应性大大降低，反而不利于肺通气。

为弥补通气过程中小VT对肺不张损伤的影响，PEEP被用来维持肺泡的开放状态、减少肺不张面积。研究表明，小VT只有在与PEEP联合使用时才可体现出肺保护的有益效应。合适水平的PEEP可以改善患者氧合，优化术中呼吸力学。Spadaro等对41例行胸部手术OLV患者研究发现，将PEEP从0 cmH2O增加到5 cm H2O和10 cmH2O，肺内分流量分别减少5%、11%，氧合指数在PEEP 10 cmH2O时显著增加。然而，近几年来，有学者对于小VT联合PEEP的肺保护效应再次发出了疑问。Karalapillai等对1 236例全麻下接受>2 h的非胸心、非颅内手术的患者进行术后7 d的观察随访发现，与常规VT［10 ml/kg(PBW）］相比，术中小VT［6 ml/kg（PBW）］通气、组间等量应用PEEP（5 cmH2O）并不能改善术后7 d内PPC发生率。虽然如此，Karalapillai等发现在腹腔镜手术亚组中小VT通气组PPC发生率更低，根据原始数据分析发现，在PEEP组间相等的情况下，腹腔镜手术中小VT通气与PPC减少有关。这种差异一方面提示固定水平的小VT和PEEP对于改善肺功能可能是有益但不充分的，不充分的PEEP可能只能起到减少呼气末肺泡塌陷的作用，不能发挥肺复张作用，联合适当的肺复张或实施个体化PEEP可能对维持肺泡开放与防止肺损伤具有更加显著的作用；另一方面表明二氧化碳气腹和头低脚高位造成的腹内压增高、肺顺应性下降可能在一定程度上与LPVS相互影响；针对这类特殊体位的手术，更应考虑使用个体化通气策略来改善患者机械通气期间的肺功能，减少肺损伤发生。

4.1　驱动压（driving pressure， DP）与VT

虽然很多研究已证实小VT联合PEEP及肺复张的LPVS对术中呼吸力学及PPC具有显著的改善作用，但随着研究的精细化和进一步发展，人们发现VT和PEEP并不能直接影响PPC的发生、发展，而DP的变化才是其决定因素。有研究指出，虽然限制VT可以避免过度肺应变引起的肺损伤，但小VT并不适用于所有的情况；相反，对于那些小VT伴随高平台压和高DP的患者，可能需要设置更高的VT以避免肺不张。只有当VT和PEEP引起DP变化时才影响术中呼吸力学，进一步影响PPC的发生、发展。Colquhoun等对胸外科手术行OLV的患者进行分析，没有发现小VT的LPVS与PPC复合结局之间的独立关联性；二次分析发现，DP是VT或PEEP与PPC之间的中介因素。Neto等对17项全麻下行LPVS的大型随机试验进行荟萃分析，得到了相似的结论。Suleiman等发现术中机械通气时VT对PPC的影响取决于患者个体的呼吸系统弹性，较高的VT仅与高弹性（即顺应性差）患者PPC风险增加相关，而这种关联在中度和低弹性的患者中是不存在的；在高弹性患者中，大VT的有害影响完全由高DP介导。也就是说，按照体重设置固定的VT具有局限性，需根据手术方式及患者肺弹性设置个体化参数，DP可能是指导合理设置VT的参考目标之一。

如个体化PEEP带来的有益影响一样，这些证据提示需要在机械通气过程中根据患者个体情况设置个性化VT，以满足不同个体的通气需求，需考虑VT或PEEP设置对DP的影响，尽量减少因机械通气造成的肺损伤。全麻期间，DP可以简化为平台压与PEEP的差值，也是VT与静态呼吸系统顺应性（static compliance of respiratory system, CRS）的比值（VT/CRS）。因此，DP代表校正患者CRS的VT，即PEEP以外驱动整个呼吸系统的气道压力，以实现潮气通气（功能残气量以上的VT变化）。使用DP作为安全限制来调整VT可能是更好的方法，可以减少肺的动态应变。Amato等研究发现DP与ARDS患者的生存率密切相关，而后根据DP滴定VT、使用DP调节呼吸机参数已在重症监护治疗病房广泛开展。Haudebourg等的研究纳入了51例中重度ARDS成年患者，术中PEEP保持恒定，VT初始设置为6 ml/kg（PBW），随后在4~10 ml/kg（PBW）范围内修改，以达到12~14 cmH2O的DP，然后在12~40次/min范围内重新调整呼吸频率，直至呼气末二氧化碳分压恢复至基线值。研究结果显示，根据DP（12~14 cmH2O）指导通气设置需要改变90%患者的VT，与传统的PBW引导通气相比，DP引导通气后氧合指数升高、肺顺应性增加，显著降低了机械功率。这表明DP引导通气设置是可行的，但DP的安全阈值以及在手术室内的应用还有待进一步研究与探讨。不同体位（侧卧位、俯卧位、头低脚高位等）对胸壁顺应性和肺顺应性的影响是否会影响DP对VT的滴定，仍然有待研究进一步确定。

4.2　用力肺活量（forced vital capacity, FVC）与VT

临床上通常使用PBW来计算VT，但这种计算方法忽略了不同患者间肺容量的变异。Chin等对健康非吸烟成年人的肺功能检查发现，不同种族间患者的肺总量（total lung capacity, TLC）、肺活量、残气量存在明显差异。Hoftman等的研究纳入了130例胸部手术双肺通气的患者，研究发现，在低肺顺应性人群中，依据PBW计算的VT引起气道峰压>25 cmH2O的发生率更高，而在正常肺顺应性人群中发生率为0；与PBW相比，FVC与TLC的相关性更强，FVC可以预测低肺顺应性患者，也可测定VT。与标准的7 ml/kg（PBW）相比，Hoftman等推论出的VT计算式［VT=FVC/8（肺中心公式）］减少了低肺顺应性患者VT计算值的25%，扩大了所有高肺顺应性患者的VT计算值，而不影响正常顺应性患者的平均VT。这与Suleiman等的研究结果呼应，Suleiman等通过回顾性观察非胸心手术患者术中VT与PPC的关系表明，术中机械通气时VT对PPC的影响依赖于患者个体的呼吸系统弹性或顺应性，若患者肺顺应性低、弹性高，即使小VT也会导致PPC；若患者肺顺应性高、弹性低，即使较高VT引起PPC的风险也很低。Hoftman等回顾性观察了双肺通气期间气道峰压与肺动态顺应性参数值，但并未纳入PPC的发生情况及其他影响PPC的机械参数，仅对TLC与术前肺功能检查中的FVC或PBW的相关性做了分析，从而得出VT的选择应遵循个性化、精准化的原则，尤其是对于术前存在肺部疾病、肺顺应性下降的患者来说更有必要。这点在Oh等与Park等对阻塞性、限制性疾病人群与正常人群PPC的比较中可以得到印证。而依据FVC的VT计算方法（肺中心公式）对肺损伤及PPC的影响还需要更多的前瞻性研究去验证。

另外，曲宗阳等根据左右肺不同肺容量对FVC进行校正，发现VT/校正用力肺活量对DP升高具有较高的预测价值。曲宗阳等还根据左右侧肺容积不同得到了左右侧肺对应的VT参考值，VT界值为FVC×0.149（左侧）或0.163（右侧）。未来还需继续探索以确定使用FVC计算VT的安全性以及这种VT计算方法是否能改善通气期间的DP及肺顺应性、减少肺部炎症和损伤。

4.3　其 他

除了DP和FVC这两个常见的指标，还有学者试图寻找其他方法来设置个体化的通气参数。Zhao等通过无创电阻抗成像联合动脉血氧分压，在OLV期间限制分钟通气量相同，将VT 4~8 ml/kg（PBW）与呼吸频率及PEEP 0~8 cmH2O进行不同组合，通过分析侧卧位下不同重力依赖区的肺通气分布情况、肺顺应性及氧合的变化，明确OLV期间床旁滴定VT和PEEP是可行的，但该试验也缺少对PPC的统计。也有学者通过整体肺顺应性的测定使VT适应个体患者肺的弹性特性成为可能，最大限度地减少过度扩张的风险。

为了加速患者术后康复、降低医疗负担，改善机械通气对PPC的不利影响至关重要。近年研究表明，小VT并不直接导致PPC的发生、发展，VT对PPC的保护或损伤作用取决于VT引起的DP变化。复杂的生理学、患者潜在条件的多样性和尚无确定的指南性标准，使得LPVS要素之间的哪种组合将最大化降低通气肺不张的可能性仍然是一个值得争论和研究的问题。由于个体差异性、不同疾病引起肺生理变化、特殊体位对肺功能的影响，基于PBW的固定化VT无法满足更多的肺保护需求，个体化VT应该进入气道管理的研究视野，为患者提供适应不同个体、不同肺弹性的VT，以达到更好的肺保护效果，而个体化VT的可行性及其对DP及PPC的影响还需更多的关注与投入。

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国际麻醉学与复苏杂志

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