郝文瀚，那巍蘭，李邑芻，曲 東，袁新宇，閆淯淳*

(1.首都兒科研究所附屬兒童醫(yī)院放射科，2.重癥醫(yī)學(xué)科，北京 100020)

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)是肺內(nèi)和/或肺外原因引起的以頑固性低氧血癥及非心源性肺水腫為顯著特征的急性彌漫性炎癥性肺損傷。肺保護性通氣策略現(xiàn)已取代傳統(tǒng)機械通氣成為治療ARDS的主要手段，肺復(fù)張呼氣末正壓(positive end expiratory pressure,PEEP)通氣為其中的重要環(huán)節(jié)[1]，可使塌陷的肺泡復(fù)張，減少肺內(nèi)分流，改善低氧合狀態(tài)，避免肺泡反復(fù)開閉引起的呼吸機相關(guān)性肺損傷并改善預(yù)后。CT可顯示肺內(nèi)充氣狀態(tài)，即肺泡對PEEP的反應(yīng)程度，為定量評價肺復(fù)張效果的最佳影像學(xué)方法[2-5]，但用于肺復(fù)張的PEEP尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[6-7]。本研究基于兔ARDS模型觀察CT定量分析不同PEEP對肺通氣影響的價值，并確定最佳PEEP。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 10只成年雄性日本大耳兔[北京金牧陽實驗動物養(yǎng)殖有限責(zé)任公司提供，許可證號：SCXK(京)2029-0002]，月齡(4.50±0.41)月，體質(zhì)量(2.71±0.56)kg。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(KSSHERLL2018005)。

1.2 制備動物模型 經(jīng)耳緣靜脈以流率5 ml/h注射米達(dá)唑侖，并留置麻醉針；成功麻醉后，將動物仰臥位保定于實驗臺上，連接動物心電監(jiān)護儀，行氣管插管機械通氣；于10 min內(nèi)經(jīng)耳緣靜脈注入油酸(0.1 ml/kg體質(zhì)量)及20 ml生理鹽水，并于90 min后行動脈血氣分析，以氧合指數(shù)<300 mmHg持續(xù)至少30 min為ARDS模型建模成功，并以呼吸機構(gòu)建壓力-容積曲線的最低拐點對應(yīng)壓力維持通氣[8]。

1.3 通氣設(shè)置 采用Mindray SV300 呼吸機，壓力控制通氣模式，小潮氣量(6～8 ml/kg)，平臺壓9 cmH2O，吸氣峰壓12 cmH2O，吸入氣氧濃度40%，呼吸頻率35次/分，PEEP 4 cmH2O。

1.4 儀器與方法 采用GE Discovery 750HD CT儀。將動物仰臥位保定于實驗臺上，于4 cmH2O PEEP下行肺通氣，每通氣1 min后增加4 cmH2O，直至28 cmH2O。分別于不同PEEP下行全肺掃描，管電壓100 kVp，自動管電流控制開啟，層厚0.625 mm，螺距1.375∶1，轉(zhuǎn)速0.4 s/rot。

1.5 圖像分析 采用3D Slicer v4.11軟件。分別于氣管隆嵴水平、隆嵴下1 cm及膈上1 cm層面勾畫肺臟輪廓，按CT值將其分為不通氣區(qū)(-100～100 HU)、低通氣區(qū)(-500～-101 HU)、正常通氣區(qū)(-800～-501 HU)及過度通氣區(qū)(-1 000～-801 HU)[9-10]，并計算各通氣區(qū)在上述3個層面中的面積占肺組織比值的平均值，分別記為Rnon、Rlow、Rnormal及Rover。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 26.0 統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料，采用t檢驗或方差分析行組間比較；以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示非正態(tài)分布的計量資料，采用Kruskal-WallisH檢驗進行組間比較。建立各通氣區(qū)面積占比與PEEP之間的回歸模型。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同PEEP對肺通氣的影響 建立ARDS模型前、后各通氣區(qū)面積占比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，見圖1、表1。

表1 建立ARDS模型前、后兔肺各通氣區(qū)占比變化(%，n=10)

圖1 大耳兔，4月齡，2.7 kg體質(zhì)量 A、B.建立ARDS模型前肺CT圖(A)及偽彩圖(B)示肺組織充氣良好，Rnormal=83.23%(綠色)，Rnon(紅色)及Rlow(黃色)均不足1%，Rover=15.70%(藍(lán)色)；C、D.建立ARDS模型后肺CT圖(A)及偽彩圖(B)示肺內(nèi)大片磨玻璃及實變影，以背側(cè)為重，肺組織充氣不良，Rnormal減少至30.55%(綠色)，Rnon(紅色)及Rlow(黃色)分別為10.23%和50.72%，Rover=8.50%(藍(lán)色)

肺復(fù)張過程中，隨PEEP增高，肺內(nèi)實變影逐漸變?yōu)槟ゲＡв埃笾饾u消失；肺野透亮度逐漸增高，肺整體密度減低；不通氣區(qū)與低通氣區(qū)逐漸減少至基本消失，正常通氣區(qū)首先增大，之后被過度通氣區(qū)所取代而逐漸縮小。見圖2。

圖2 大耳兔，4月齡，2.7 kg體質(zhì)量 肺復(fù)張過程中的肺偽彩圖(上排)及CT圖(下排) (紅色：不通氣區(qū)；黃色：低通氣區(qū)；綠色：正常通氣區(qū)；藍(lán)色：過度通氣區(qū))

肺復(fù)張過程中，隨PEEP逐漸升高，Rnon、Rlow、Rnormal及Rover均變化明顯(P均<0.05)：PEEP取4、8及12 cmH2O時，Rnon兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)；PEEP取2、16、20、24及28 cmH2O時，Rnon兩兩比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；PEEP為4、8、12及16 cmH2O時，Rlow兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)；PEEP為12 cmH2O時的Rnormal明顯高于PEEP為4、20、24、28 cmH2O時(P均<0.05)，而與PEEP為8、16 cmH2O時差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；PEEP取12、16、20、24及28 cmH2O時，Rover兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)。見表2。

表2 不同PEEP下ARDS模型兔肺各通氣區(qū)面積占比(%,n=10)

2.2 最佳PEEP 不同通氣區(qū)占比與PEEP關(guān)系的回歸模型分別為Rnon=50.11 PEEP-1.67(r2=0.45，P<0.001)，Rlow=-14.17 ln (PEEP)+54.21(r2=0.53，P<0.001)，Rnormal=-0.09 PEEP2+2.29 PEEP+45.92(r2=0.21，P<0.001)，Rover=1.88 PEEP-3.83(r2=0.56，P<0.001)；據(jù)此得出Rover對應(yīng)最佳PEEP為16.14 cmH2O，以之為過度充氣壓力基線繪制的擬合曲線(圖3)顯示，Rnon及Rlow首先明顯減小，至最低拐點后趨于平緩；Rnormal先增大至理論峰值，之后逐漸減??；Rover則呈線性增大趨勢。

圖3 ARDS模型兔肺各通氣區(qū)R-PEEP最佳擬合曲線

Rnormal達(dá)峰值時，Rnon-PEEP曲線及Rlow-PEEP曲線均已出現(xiàn)最低拐點，且Rover未超越過度充氣壓力基線(16.14 cmH2O)，此時10只兔ARDS模型共30個層面CT圖像中的Rnormal峰值對應(yīng)最佳PEEP平均值為(12.48±5.72)cmH2O。

3 討論

ARDS患者最主要肺部改變?yōu)楹瑲饨M織減少[11]，故復(fù)張塌陷的肺泡非常重要。ARDS的柏林定義中，肺復(fù)張PEEP標(biāo)準(zhǔn)為10～15 cmH2O，但該標(biāo)準(zhǔn)針對所有ARDS患者，而未能實現(xiàn)個體化及精準(zhǔn)化[12-13]。目前基于CT的“最佳”PEEP研究報道較少。本研究構(gòu)建兔ARDS模型，以CT定量分析各通氣區(qū)不同PEEP下的面積占比，觀察肺內(nèi)通氣變化，以此確定“最佳”PEEP。

本研究發(fā)現(xiàn)不同通氣區(qū)對PEEP變化的反應(yīng)并不一致，以不通氣區(qū)變化速度最快，主要由于該區(qū)肺泡多處于幾乎不含氣狀態(tài)，其內(nèi)氣壓低，對壓力變化的敏感性最高，PEEP=4、8、12 cmH2O時，Rnon兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，而PEEP>12 cmH2O時，Rnon無明顯變化，提示就不通氣區(qū)而言，“最佳”PEEP為12 cmH2O；低通氣區(qū)肺泡內(nèi)含少量氣體，隨PEEP增大，Rlow變化趨勢較Rnon緩和，當(dāng)PEEP>16 cmH2O時，Rlow無明顯變化，即其“最佳”PEEP值為16 cmH2O；PEEP=8、12、16 cmH2O時，Rnormal無明顯變化，且全部30個層面圖像中，14個層面(46.67%，14/30)于PEEP為12 cmH2O時可見最大Rnormal。以上結(jié)果提示，肺通氣主要表現(xiàn)為不通氣區(qū)逐漸轉(zhuǎn)化為低通氣區(qū)及正常通氣區(qū)，當(dāng)其各自達(dá)到“最佳”PEEP時，通氣不良大部分得以改善，正常通氣區(qū)多達(dá)到峰值；此后則隨PEEP增大，逐漸表現(xiàn)為過度通氣。

既往研究[14-15]報道，Rnormal增大與氧合改善有關(guān)，而Rover增大則對氧合無明顯改善，主要原因在于過度膨脹的肺泡可壓迫周圍間質(zhì)而增大肺血管阻力，增加系統(tǒng)性損傷風(fēng)險[13,16]；故設(shè)定肺復(fù)張的“最佳”PEEP時，應(yīng)注意避免過度通氣。本研究針對ARDS模型兔所獲“最佳”PEEP為(12.48±5.72)cmH2O，接近于回歸曲線所示理論值，且未超越過度充氣壓力基線。

本研究的主要不足：①樣本量小；②基于兔模型進行觀察，有待進一步驗證；③未分析影像學(xué)改變與臨床癥狀改善的一致性及其與PaO2的相關(guān)性；④在Rnormal峰值附近的PEEP區(qū)間(8～16 cmH2O)內(nèi)，可采用小壓力梯度進行分析，以獲得較精確的變化趨勢。

綜上所述，CT可有效評估ARDS兔肺PEEP通氣效果，推薦PEEP為(12.48±5.72)cmH2O。