【麻海新知】改善肺保护性机械通气: 术中个体化张肺的方法
时间:2025-02-04 12:10:31 热度:37.1℃ 作者:网络
术中保护性通气策略基于两个主要但本质上不同的假设:一是基于单独减少潮气量和压力,使用最小呼气末正压(PEEP),耐受肺萎陷的存在;二是在通过肺复张和PEEP个体化积极解决肺不张后限制潮气量和压力,即个体化张肺方法。2025年2月,British Journal of Anaesthesia 刊发的一篇编者按,回顾了个体化张肺的概念,其潜在益处和未解决的问题,提出了个体化肺保护通气的建议。
术后肺部并发症(PPCs)包括一系列临床表现,从轻度术后低氧血症到严重的急性呼吸衰竭,所有这些都需要术后呼吸支持,从辅助供氧到气管插管和有创机械通气。鉴于每天进行的许多刺激性干预措施以及这些并发症的高患病率,PPCs构成了一个重要的公共卫生问题。它们发生在5%的接受全身麻醉的患者和高达25%的接受大手术的高风险患者中,在这两种情况下都由各种风险量表定义。它们还与计划外入住ICU、住院时间延长和死亡率增加有关。据估计,PPCs的发展可使围手术期死亡率增加5倍。
对可改变的风险因素的各种干预措施有可能降低PPCs的风险。在所有这些可改变的危险因素中,肺保护性机械通气可能是最重要的因素之一,因为它对肺部有直接影响,并有改善的潜力。由于术后PPCs最常见的是肺不张,这也可能是其他PPCs发展的一个因素,通过应用肺复张策略和个体化呼气末正压(iPEEP)建立开放肺策略应降低PPCs的风险。
个体化张开肺方法
iOLA是一种肺保护性机械通气策略,旨在最大限度地减少或理想地消除肺萎陷。该方法包括两个明显不同的连续阶段:(1)通过肺复张操作打开塌陷肺泡的肺开放阶段;随后是(2)iPEEP以维持肺扩张,避免去复张。
肺复张术
肺复张操作是一种辅助通气治疗,包括短暂、可控的跨肺压增加,旨在重新扩张塌陷的肺部区域。肺复张操作的基本原理是在足够有效的时间内施加足够高的吸气跨肺压,称为开放压力。由于吸气跨肺压并非常规监测对象,因此使用气道压力作为替代指标,因为气道压力的增加会导致吸气跨肺压成比例增加。肺塌陷和肺复张的物理学原理符合拉普拉斯定律,这解释了为什么塌陷的肺单元需要较高的内部压力才能打开,但之后需要较低的压力才能维持打开状态。因此,这是一个基于克服压力阈值(即实现肺部立即生理、结构和功能变化的开放压力)的动态过程。在健康的肺部,40cmH2O的气道压力足以打开塌陷的肺泡。然而,在某些情况下,可能需要施加更高的气道压力才能达到有效的跨肺开放压力,例如对于肥胖或腹腔镜手术患者。在规划临床肺复张操作时,最困难和最具争议的计算之一是确定实现有效和安全干预所需的压力水平和持续时间,因此文献中描述了各种各样的肺复张操作方法。
应如何进行肺复张操作?
尽管已经描述了许多肺复张操作,最广泛接受的是压力控制通气(PCV)模式下的逐步(增量)PEEP操作,其中保留了正常的吸气-呼气循环(图1a)。将通气模式改为PCV(如果之前未设置),并将设置改为固定驱动压力20cmH2O、通气频率为10至20次/分之间,通常吸气与呼气(I:E)比率为1:1。压力逐渐增加首先从基线5cmH2O(或如果之前已调整则更高)增加PEEP到10、15,然后是20cmH2O(或在肥胖、Trendelenburg体位或机器人手术等特殊情况下的更高值),维持每个水平三至五个呼吸周期。将所得的40cmH2O的开启压力维持30秒。
如何评估肺复张策略的有效性?
有效肺复张操作的直接结果是增加呼气末肺容量、改善肺顺应性,以及由于气体交换表面积增加而改善氧合。从临床角度来看,定义有效性的经典标准是基于氧合的变化。例如,开放肺手术,当FiO2为1.0时PaO2/FiO2>400,或当FiO2为0.21时SpO297%,相当于分流<10%。在麻醉期间,健康肺部的分流与肺不张量密切相关,25因此分流减少是呼气末肺容量恢复的良好指标。这与肺顺应性的改善相结合,为实施肺保护性通气创造了更好的肺机械环境。
个体化呼气末正压通气
呼吸系统在呼气末达到静息状态,此时呼吸肌活动和空气运动停止,整个气道的压力等于大气压。在这种静息状态下,肺部剩余的容量是功能残气量(FRC),或机械通气时的呼气末肺容量,因为PEEP会通过将呼吸系统的“工作”压力增加到超过大气压的预定值来改变这种平衡。因此,在呼吸周期中,胸内压、肺泡压和跨肺压会增加。PEEP使参与气体交换的肺泡单元保持开放,克服其在机械通气过程中塌陷的趋势。
然而,PEEP滴定仍然是机械通气中最具争议的方面之一,因为其已知的有益作用必须与其潜在的负面影响相平衡。过高或过低的PEEP会损害血流动力学,影响心输出量,并可能增加呼吸机诱发肺损伤的风险。过高的PEEP可导致肺泡过度扩张,而PEEP不足则无法防止肺塌陷。大量研究分析了在这些有益和负面影响之间取得最佳平衡的水平。最近最受关注的方法之一是iPEEP。这种方法在肺保护性通气的背景下特别有吸引力,因为它允许麻醉医师应用iPEEP,最大限度地减少肺泡塌陷。根据最佳肺顺应性进行的理想个体化设置应在过度扩张和塌陷之间取得良好平衡,并在给定潮气量的情况下产生最低驱动压力,从而降低PPC的风险。
图1 肺复张手法和PEEP滴定试验
应使用哪种方法来实现个体化的PEEP?
递减式PEEP滴定法已被提出用于个体化PEEP。该方法在复张操作后进行(图1b),旨在立即确定肺闭合压(即复张肺(最不稳定的复张肺泡单位)开始塌陷时的PEEP水平)。滴定期间,通气模式通常更改为容量控制通气(蓝色循环),但这并不是绝对必要的,因为iPEEP也可以在压力控制模式下滴定。其余通气参数应尽可能设置为与通气参数设置相似。调整参数后,根据患者的肺部状况和其他患者特定因素或体重指数等临床特征选择初始PEEP水平。对于健康患者,16cmH2O的初始PEEP就足够了。在特殊情况下,如腹腔镜检查、Trendelenburg位或肥胖症,建议从18-20cmH2O开始。然后,PEEP依次降低,通常以2cmH2O的幅度,持续15-30秒,同时保持所有其他通气参数不变,直到检测到肺的闭合压。
iPEEP是如何确定的?
有几种方法可用于检测肺闭合压。已描述了呼吸力学(呼吸系统顺应性、驱动压和跨肺压)、氧合(PaO2和SpO2)、肺效率(容积二氧化碳图)和成像技术(肺超声和电阻抗断层扫描)。对于外科患者,可以采用连续变量的多模式非侵入性方法个体化PEEP。最广泛使用的参数是与呼吸力学相关的参数,例如动态肺顺应性。动态肺顺应性的优点是可在任何呼吸机上使用,并在PEEP滴定试验期间持续监测,从而可以确定最大顺应性点,该点对应于闭合压力(图1b)。麻醉期间检测正常肺部的另一种有趣方法是使用SpO2。低FiO2(0.21)可用于检测与肺不张相关的分流的存在与否,SpO2值<97%表示分流>10%。对于病态肥胖患者,SpO2在检测麻醉患者的复张和肺塌陷方面比呼吸系统顺应性(Crs)和EELV更准确。
个体化张肺方法:精准医疗的未解问题
尽管多项生理学研究和临床试验拓宽了我们对基于iOLA策略的外科患者个体化保护性机械通气的理解,但还有很长的路要走。我们认为,未来临床试验中仍有许多重要的未决问题需要解答。
所有手术患者都应进行肺复张操作吗?
在大多数大型研究中,进行肺复张操作(无论是否随后进行iPEEP滴定)的生理原理是,接受全身麻醉和机械通气的患者中,高达90%会出现术中肺不张。然而,在对iPROVE和iPROVE-O2研究的二次分析中,1480名患者中有33%未出现严重肺不张(定义:PaO2/FiO2>400,低PEEP通气且未进行肺复张操作)。这项研究涉及腹部手术患者,这类人群特别容易发生术中肺不张。另一项生理研究发现,最初出现开放性肺状况的患者与接受复张操作和iPEEP滴定后出现开放性肺状况的患者在氧合、通气效率或呼吸力学方面没有差异。这表明,很大一部分接受传统手术的患者不会出现严重的肺不张,因此不会从肺复张操作中受益。
哪些患者应该接受肺复张手术?
复张操作只应在术中出现肺不张的患者身上进行。因此,第一步应始终是诊断是否存在肺不张。可以通过成像(肺部超声、电阻抗断层扫描)、动脉血气测量(PaO2/FiO2)或空气测试(SpO2)来诊断术中肺不张。如果健康肺部的SpO2为96%,FiO2为0.21,则表明存在塌陷相关分流>10%。这种非侵入性方法已在成人和儿童患者中得到验证。
肺复张操作过程中的开放压力是否应该个体化?
肺复张操作是在特定时间内使用不同的开放压力进行的。在健康的肺中,通常建议肺泡开放压力为40cmH2O。然而,在特定的手术条件或患者中,肺泡开放压力可能会有很大差异。对接受腹腔镜腹部手术的患者或肥胖患者进行的研究证实,平均开放压力值分别为40和45cmH2O。在肺复张操作过程中未能达到肺泡开放压力不会带来任何生理益处,因此可能不会影响PPCs的发病率。因此,开放压力理想情况下应个体化。在血液动力学稳定的患者中,即使用空气测试可能是确定肺泡开放压力的一种简单且最佳的方法。然而,这种方法需要在更多类型的手术和患者群体中进一步验证,临床医生应该理解并意识到其局限性。
图2 术中个体化张肺方法的操作流程
手术期间是否应重新评估开放肺状况?
在执行肺复张操作和个体化PEEP后,应经常重新评估iOLA策略的有效性和术中维持情况。这是因为手术过程中会遇到动态条件,尤其是随着机器人手术等更先进的技术的引入。各种研究表明,大量患者在干预过程中需要重复肺复张操作、iPEEP滴定或两者兼而有之,以维持张肺状态。
个体化术中张肺原则
个体化通气管理建议如图2所示。它涉及由四个步骤组成的连续方法。步骤1:评估肺部状况。除了肺顺应性和氧合情况外,评估室内空气SpO2(96%)和肺部超声(依赖性胸膜实变模式和无肺滑动)可以可靠地诊断出围手术期肺不张的存在。步骤2:在复张操作前确保血流动力学稳定,因为这是中止进一步操作的原因。步骤3:实施iOLA策略,从个体化的复张操作开始,逐步增加Paw以恢复功能性肺容量。可以使用在室内空气中测得的SpO2来个体化开放压力,SpO2>96%表示分流<10%。经过个体化的肺复张操作后,通过PEEP滴定试验选择iPEEP(图1b)。第4步:评估手术期间的肺部状况以及是否需要新的个体化复张操作。空气测试阳性(室内空气中的SpO2<97%)、Cdyn下降>10%或两者均表明肺泡再次塌陷。
原始文献:
Carlos Ferrando, Jordi Vallverdú, Luigi Zattera, Gerardo Tusman, Fernando Suárez-Sipmann. Improving lung protective mechanical ventilation: the individualised intraoperative open-lung approach. British Journal of Anaesthesia, 2025, 134(2):281-7