葉婷，肖華平

1南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院麻醉系，江西南昌 330006；2江西省腫瘤醫(yī)院麻醉科，江西南昌 330029

統(tǒng)計(jì)顯示，全球每年約有3億人接受大手術(shù)[1]。在全麻手術(shù)過程中，機(jī)械通氣是不可缺少的呼吸支持手段[2]。機(jī)械通氣相關(guān)的術(shù)后肺部并發(fā)癥(postoperative pulmonary complications，PPCs)如急性肺損傷、肺不張、肺炎和肺部感染等，是導(dǎo)致全麻手術(shù)患者住院時(shí)間延長(zhǎng)、病死率增高、預(yù)后不良及醫(yī)療負(fù)擔(dān)加重的主要原因[3]。有研究發(fā)現(xiàn)，PPCs 的發(fā)生率在非心胸大手術(shù)中為2%～39%，在胸外科大手術(shù)中為14%～59%，若發(fā)生術(shù)后急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)，則圍手術(shù)期病死率會(huì)增高近50 倍[4]。呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷(ventilator-induced lung injury，VILI)是機(jī)械通氣造成的急性肺損傷。隨著人們對(duì)VILI認(rèn)識(shí)的不斷深入，促進(jìn)了機(jī)械通氣領(lǐng)域的歷史性發(fā)展，產(chǎn)生了多種有效的肺保護(hù)性通氣策略(lung protective ventilations，LPVS)。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)械通氣會(huì)引起膈肌損傷，這種現(xiàn)象被稱為呼吸機(jī)相關(guān)性膈肌功能障礙(ventilator-induced diaphragm dysfunction，VIDD)[5-6]。近50%的通氣患者在機(jī)械通氣3～4 d 出現(xiàn)明顯的膈肌萎縮和膈肌收縮能力下降[7]。VIDD 已被證實(shí)與ICU 患者更高的脫機(jī)和拔管失敗率以及更高的住院病死率相關(guān)[8]。肺保護(hù)性通氣(LPV)被認(rèn)為可最大限度地降低呼吸機(jī)誘導(dǎo)的肺損傷的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，然而，其是否能夠減輕呼吸機(jī)誘導(dǎo)的膈肌功能障礙仍然未知。事實(shí)上，肺保護(hù)有時(shí)與膈肌保護(hù)背道而馳[9]。LPV的應(yīng)用與改善呼吸力學(xué)、減少肺部并發(fā)癥和降低病死率等臨床結(jié)局相關(guān)[10]。為了實(shí)現(xiàn)肺保護(hù)，患者通常需要進(jìn)行鎮(zhèn)靜或神經(jīng)肌肉阻滯等處理，而這些處理會(huì)導(dǎo)致患者呼吸和膈肌收縮力處于亞生理水平。Goligher等[11]發(fā)現(xiàn)，LPV≥6 h可引起膈肌失用性萎縮和無力。與LPVS改善患者預(yù)后的結(jié)果一致，膈肌保護(hù)性通氣策略代表了加速康復(fù)和改善預(yù)后的新機(jī)會(huì)。

1 VILI的發(fā)生機(jī)制

1.1 氣壓傷與容積傷 氣壓傷(高氣道壓力介導(dǎo)的肺損傷)和容積傷(大潮氣量介導(dǎo)的肺損傷)是兩個(gè)不同但相關(guān)的概念。有研究發(fā)現(xiàn)，大潮氣量(潮氣量＞10 ml/kg)通氣可增加多器官衰竭的風(fēng)險(xiǎn)[12]。大潮氣量和高氣道壓力均可導(dǎo)致局部肺泡過度緊張，若這種機(jī)械應(yīng)力超過了肺泡單元的彈性能力和應(yīng)變，則會(huì)使肺泡-毛細(xì)血管界面斷裂從而促進(jìn)局部炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致肺泡和間質(zhì)水腫[13-14]。肺應(yīng)力是指肺組織單位面積上受到的壓力，目前認(rèn)為其等同于跨肺壓。跨肺壓是呼吸運(yùn)動(dòng)過程中擴(kuò)張肺組織的真正力量。當(dāng)氣體流速為0(如吸氣末)時(shí)，維持肺膨脹的壓力即為跨肺壓，因此肺容量和跨肺壓本質(zhì)上是相關(guān)的。應(yīng)用高氣道壓力或大潮氣量通氣可能通過產(chǎn)生超過彈性的跨肺壓(應(yīng)力)而導(dǎo)致肺泡上皮細(xì)胞的損傷或破壞[15]。Young等[16]發(fā)現(xiàn)，在沒有相應(yīng)大潮氣量的情況下，高氣道壓力本身不會(huì)引起VILI，因?yàn)橐鸱闻萜茐牡年P(guān)鍵因素是局部肺組織的過度膨脹，而非氣道壓力本身。

1.2 肺不張傷 機(jī)械通氣常導(dǎo)致肺泡單位反復(fù)塌陷和重新張開，這種張開-萎陷過程中產(chǎn)生的剪切力造成的損傷，稱為肺不張傷。肺不張通過肺實(shí)質(zhì)受壓、肺泡氣體再吸收和表面活性劑功能受損而發(fā)展。在ARDS中，肺表面活性物質(zhì)功能障礙是導(dǎo)致局部肺不張的原因[17]。在肺不張期間，不均勻通氣的區(qū)域肺組織中重復(fù)和快速的肺泡張開和萎陷可損傷肺泡-毛細(xì)血管屏障并使周圍的細(xì)胞外基質(zhì)破碎[18]。肺不張?jiān)斐傻膿p傷甚至超過了氣壓傷和容積傷，肺不張有許多不利的生理學(xué)后果，包括肺內(nèi)分流、順應(yīng)性降低、肺血管阻力增加，以及對(duì)炎性肺損傷的易感性增加[19]。圍手術(shù)期顯著肺不張的形成可能是PPCs 發(fā)展的重要危險(xiǎn)因素，肺不張可導(dǎo)致功能殘氣量(functional residual capacity，F(xiàn)RC)減少、肺擴(kuò)張的異質(zhì)性增加、周期性肺過度應(yīng)激和驅(qū)動(dòng)壓增加等[20]。

1.3 生物傷 生物傷是肺組織在機(jī)械通氣過程中由于機(jī)械力應(yīng)激而激活炎癥反應(yīng)，釋放炎性介質(zhì)，導(dǎo)致肺泡上皮和毛細(xì)血管損傷，隨后發(fā)生的細(xì)胞凋亡和纖維增殖過程。這種肺損傷可觸發(fā)廣泛的生物反應(yīng)，激活促炎細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)[21]，尤其是在大潮氣量通氣的情況下，可導(dǎo)致肺泡毛細(xì)血管通透性增加，加重炎性滲出[13]。有研究顯示，細(xì)菌、脂多糖和促炎介質(zhì)可進(jìn)入體循環(huán)，導(dǎo)致肺外器官損傷，最終導(dǎo)致多器官衰竭，從而增加死亡風(fēng)險(xiǎn)[19]。此外，肺泡-毛細(xì)血管膜在肺損傷中也起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，在肺損傷中，糖萼可調(diào)節(jié)血漿-內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用，并在非激活狀態(tài)下防止白細(xì)胞和血小板與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，這是炎癥、毛細(xì)血管滲漏和水腫形成的一個(gè)組成部分；此外，所有類型的肺損傷中都存在糖萼分解[22]。

VILI是一種醫(yī)源性繼發(fā)性肺損傷，可增強(qiáng)全身炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致一系列損害。目前尚不清楚氣壓傷與容積傷、肺不張傷及生物傷等發(fā)病機(jī)制之間的相互關(guān)系，但可以確定的是，肺泡擴(kuò)張和機(jī)械損傷可導(dǎo)致肺泡通透性增加、肺泡和間質(zhì)水腫、肺泡出血和透明膜形成、肺泡表面活性物質(zhì)減少，最終導(dǎo)致肺泡塌陷。為了預(yù)防VILI，最重要的措施是選擇個(gè)體化的LPVS設(shè)置，以防止肺泡過度膨脹，導(dǎo)致機(jī)械損傷、生物傷及肺不張。

2 VIDD的發(fā)生機(jī)制

2.1 過度支持性肌損傷(廢用性萎縮) 膈肌是主要的吸氣肌，機(jī)械通氣導(dǎo)致膈肌功能障礙的最重要生理機(jī)制是由于抑制患者吸氣努力而導(dǎo)致的廢用性萎縮。VIDD是將膈肌無力與肌肉纖維萎縮、重構(gòu)和損傷結(jié)合在一起的概念[23]，其機(jī)制包括蛋白質(zhì)合成減少、分解增加，氧化應(yīng)激增加，以及線粒體功能障礙等[24]。當(dāng)膈肌不活動(dòng)時(shí)會(huì)觸發(fā)蛋白水解途徑，導(dǎo)致肌原纖維萎縮和線粒體功能障礙，從而導(dǎo)致收縮功能障礙[25-26]。膈肌萎縮也會(huì)隨著膈肌不活動(dòng)(被動(dòng)通氣)時(shí)間的推移而進(jìn)展，并且萎縮的速度和幅度與呼吸努力受抑制的程度密切相關(guān)[27-28]；患者自身因素也可導(dǎo)致膈肌功能損害，如營(yíng)養(yǎng)不良、電解質(zhì)缺乏、長(zhǎng)時(shí)間臥床和高血糖等[29]。此外，膿毒癥感染被認(rèn)為是機(jī)械通氣患者出現(xiàn)明顯膈肌無力和萎縮的主要危險(xiǎn)因素，膿毒癥可導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子釋放、氧化應(yīng)激和蛋白水解途徑激活進(jìn)而促進(jìn)膈肌代謝紊亂和收縮功能障礙[30]。

2.2 輔助不足性肌損傷(向心負(fù)荷引起的損傷) 肌肉在縮短(向心負(fù)荷)時(shí)因過度負(fù)荷而收縮，這種持續(xù)的高吸氣阻力負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致急性膈肌損傷、炎癥和虛弱，受損的膈肌則表現(xiàn)出肌節(jié)的破壞和肌原纖維對(duì)降解的敏感性[31]。危重患者因過度負(fù)荷而誘發(fā)膈肌損傷的風(fēng)險(xiǎn)增加，因?yàn)槟摱景Y和全身炎癥反應(yīng)可使肌細(xì)胞膜(肌膜)變得更加脆弱。當(dāng)承受高吸氣阻力時(shí)，發(fā)炎的肌膜發(fā)生破裂，導(dǎo)致肌原纖維水腫、炎癥和收縮功能障礙[32]。研究發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械通氣過程中減輕吸氣負(fù)荷可減輕肌纖維損傷和膈肌無力[33]。另有研究發(fā)現(xiàn)，氣管插管控制通氣會(huì)減輕因吸氣負(fù)荷過高引起的全身炎癥反應(yīng)[34]。

2.3 離心性肌損傷(離心負(fù)荷引起的損傷) 離心負(fù)荷是指肌肉在延長(zhǎng)(離心負(fù)荷)時(shí)因過度負(fù)荷而收縮，較向心負(fù)荷更具傷害性。Schreiber等[35]發(fā)現(xiàn)，離心負(fù)荷可導(dǎo)致顯著的急性膈肌損傷，因?yàn)殡x心收縮增加了施加在肌肉上的壓力。當(dāng)“離心負(fù)荷”發(fā)生在患有急性肺損傷和肺不張的患者中，為了防止呼氣末肺容積的減小以及減輕肺不張的惡化，膈肌會(huì)在呼氣期間收縮，這種現(xiàn)象被稱為“呼氣制動(dòng)”。某些形式的人機(jī)不同步也會(huì)導(dǎo)致膈肌在呼吸機(jī)呼氣階段收縮。理論上容易產(chǎn)生這種離心負(fù)荷的人機(jī)不同步類型包括無效努力、反向觸發(fā)和過早(短)循環(huán)[36]。

2.4 呼氣性肌損傷(縱向萎縮) 由于膈肌是圓頂形狀的平滑肌，當(dāng)機(jī)械通氣期間施加的呼氣末壓力過大時(shí)，隨著呼氣末正壓(positive end-expiratory pressure，PEEP)作用于肺部且呼氣末肺容積的增加，增加的PEEP 和呼氣末肺容積會(huì)使膈肌纖維縮短以維持每個(gè)肌節(jié)的最佳長(zhǎng)度，此時(shí)在收縮期間致使肌肉的長(zhǎng)度-張力關(guān)系會(huì)處于機(jī)械劣勢(shì)，甚至導(dǎo)致肌節(jié)脫落(縱向萎縮)[37]。然而當(dāng)脫機(jī)期間PEEP急劇降低時(shí)，反過來又會(huì)導(dǎo)致膈肌因“過度拉伸”超過其最佳長(zhǎng)度而進(jìn)一步損害膈肌的生物力學(xué)功能[38]。

呼吸機(jī)的使用是一把雙刃劍，當(dāng)完全被動(dòng)通氣時(shí)由于膈肌不活動(dòng)而導(dǎo)致膈肌萎縮；相反，呼吸機(jī)輔助不足也會(huì)導(dǎo)致膈肌損傷[39]。有臨床研究顯示，機(jī)械通氣24 h后，64%的患者出現(xiàn)膈肌無力[40]，而在脫機(jī)時(shí)，高達(dá)80%的患者存在脫機(jī)困難[31]。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，通過在機(jī)械通氣期間保持一定水平的吸氣努力，可減輕膈肌萎縮。隨著人們對(duì)膈肌損傷各種機(jī)制的深入了解，為設(shè)計(jì)這種膈肌保護(hù)性通氣方法提供了合理的基礎(chǔ)[11]。膈肌功能障礙被認(rèn)為在開始通氣后的短短幾小時(shí)內(nèi)即出現(xiàn)，膈肌功能是患者預(yù)后的關(guān)鍵決定因素[7]，因此需要早期干預(yù)以保護(hù)膈肌。

3 LPVS的新進(jìn)展

LPVS 是指在維持機(jī)體充分氧合的前提下，防止肺泡過度擴(kuò)張和萎陷，改善低氧血癥的同時(shí)降低VILI 的發(fā)生率，從而保護(hù)和改善肺功能，減少肺部并發(fā)癥，降低病死率的呼吸支持策略。傳統(tǒng)的LPVS主要包括小潮氣量、最佳PEEP、間斷肺復(fù)張、低吸入氧濃度(fraction of inspiration O2，F(xiàn)iO2)、允許性高碳酸血癥等。近年來，LPVS 取得了一些進(jìn)展，并被廣泛應(yīng)用于臨床，主要包括在傳統(tǒng)機(jī)械通氣的基礎(chǔ)上將小潮氣量通氣與PEEP聯(lián)合應(yīng)用，并在探索個(gè)體化最佳PEEP的過程中提出了一系列滴定PEEP的方法，以及肺復(fù)張的合理應(yīng)用等(表1)。目前，傳統(tǒng)的和新興的保護(hù)性通氣策略在臨床應(yīng)用上仍存在爭(zhēng)議。

表1 肺保護(hù)性通氣策略(LPVS)新的進(jìn)展Tab.1 New progresses in lung protective ventilation strategies (LPVS)

3.1 小潮氣量聯(lián)合PEEP 與傳統(tǒng)通氣相比，使用小潮氣量而沒有伴隨PEEP和肺復(fù)張?jiān)谝恍┣闆r下會(huì)導(dǎo)致肺不張和肺損傷加重。理論上，單獨(dú)使用小潮氣量會(huì)增加依賴肺區(qū)域的周期性肺泡塌陷，從而增加肺不張的風(fēng)險(xiǎn)。這種負(fù)面影響可通過同時(shí)使用PEEP來抵消。越來越多的證據(jù)表明，保護(hù)性機(jī)械通氣應(yīng)在小潮氣量的基礎(chǔ)上應(yīng)用PEEP(5～10 cmH2O)[41]。如無一定水平的PEEP，小潮氣量通氣的保護(hù)性益處可能喪失，據(jù)調(diào)查顯示，同時(shí)使用小潮氣量和零或低PEEP會(huì)增高肺部炎癥發(fā)生率及30 d病死率[16]。一項(xiàng)針對(duì)1019例接受單肺通氣的胸外科手術(shù)患者的回顧性隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，若無足夠的PEEP，小潮氣量通氣并不能預(yù)防PPCs[42]。單獨(dú)使用低PEEP引起的術(shù)中允許性肺不張，其塌陷的肺區(qū)被認(rèn)為對(duì)呼吸機(jī)引起的肺損傷具有保護(hù)作用，但對(duì)手術(shù)人群來說有害無益[43]。小潮氣量通氣和PEEP(5 cmH2O)的組合似乎能保護(hù)肺部免受感染，不同水平的PEEP或肺復(fù)張策略被納入這些小潮氣量通氣策略中[44]。然而，除小潮氣量外，很難確定什么水平的PEEP和肺復(fù)張策略具有肺保護(hù)作用。小潮氣量、PEEP 和肺復(fù)張策略的聯(lián)合應(yīng)用稱為保護(hù)性肺通氣策略(protective lung ventilation，PLV)，可抵消單獨(dú)使用小潮氣量機(jī)械通氣所產(chǎn)生的肺不張及其潛在的有害影響，但納入小潮氣量通氣的最佳PEEP水平和肺復(fù)張策略仍不清楚。

3.2 最佳PEEP 近年來，隨著圍手術(shù)期精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，個(gè)性化的最佳PEEP 逐漸引起臨床麻醉醫(yī)師的關(guān)注。低水平的PEEP不足以維持肺泡開放狀態(tài)，導(dǎo)致肺泡萎陷、肺不張，而高水平的PEEP又會(huì)導(dǎo)致氣道壓增高，肺組織過度膨脹，血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定，加重肺損傷。因此必須在PEEP誘導(dǎo)的肺泡復(fù)張與過度膨脹之間找到平衡方案[45]。

PEEP是LPVS的重要組成部分，其主要通過增加FRC、防止肺泡塌陷從而減少肺內(nèi)分流，改善通氣血流比值，進(jìn)而改善動(dòng)脈氧合。然而，由于個(gè)體特征(如胸壁尺寸和形狀、腹部?jī)?nèi)容物、肺重量和胸膜壓)不同導(dǎo)致PEEP需求存在很大差異，固定的PEEP可能并不適合所有患者[46-47]。一項(xiàng)涉及歐洲、美洲30個(gè)中心的RCT研究將900例全身麻醉下接受開腹手術(shù)且有中等或更高PPCs風(fēng)險(xiǎn)的患者隨機(jī)分為PEEP(12 cmH2O)結(jié)合肺復(fù)張組與PEEP(≤2 cmH2O)不結(jié)合肺復(fù)張組，兩組潮氣量均為8 ml/kg，主要結(jié)局為術(shù)后5 d肺部并發(fā)癥，結(jié)果顯示，12 cmH2O 的高PEEP 較≤2 cmH2O 的低PEEP 沒有益處，且其危害包括血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定和增加補(bǔ)液需求[48]。另有研究發(fā)現(xiàn)，與固定5 cmH2O PEEP相比，個(gè)性化PEEP能更好地維持術(shù)中氧合，改善單肺通氣時(shí)的呼吸力學(xué)參數(shù)，減少PPCs[49]。“最佳PEEP”是能達(dá)到最佳氣體交換和最小循環(huán)影響的PEEP，其以維持適當(dāng)呼氣末肺容積的同時(shí)避免肺過度膨脹為目標(biāo)。目前滴定最佳PEEP 的方法中，電阻抗斷層成像(electrical impedance tomography，EIT)滴定PEEP和驅(qū)動(dòng)壓滴定PEEP受到較多關(guān)注。

3.2.1 EIT滴定PEEP EIT是一種非侵入性的功能成像技術(shù)，可分層次識(shí)別肺組織不同區(qū)域的肺不張和過度通氣[50]。通過測(cè)量呼吸時(shí)肺組織的相對(duì)阻抗變化，可生成床旁局部通氣分布圖像[EIT圖像被細(xì)分為4個(gè)不重疊的腹側(cè)到背側(cè)導(dǎo)向?qū)樱x為感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)，分別命名為胸側(cè)、近胸側(cè)、近背側(cè)、背側(cè)ROI]，并通過該圖像來優(yōu)化LPV和PEEP設(shè)置。與傳統(tǒng)CT和超聲相比，EIT具有顯示區(qū)域肺組織過度膨脹或塌陷、連續(xù)顯示動(dòng)態(tài)影像以及實(shí)時(shí)評(píng)估肺復(fù)張等優(yōu)點(diǎn)。EIT指導(dǎo)的PEEP滴定，即在遞增或遞減PEEP的過程中結(jié)合EIT監(jiān)測(cè)參數(shù)確定最佳PEEP[51]。EIT的參數(shù)有多種，因此使用EIT滴定PEEP的方法也有多種。有研究橫向比較了不同EIT 參數(shù)滴定的PEEP 與呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性(compliance of the respiratory system，CRS)滴定的PEEP，結(jié)果顯示，在床邊短暫遞減PEEP試驗(yàn)中，由個(gè)體最大CRS確定的“最佳”PEEP低于通過EIT參數(shù)確定的最佳PEEP[52-53]。與CRS方法相比，大部分EIT衍生參數(shù)更能夠改善患者氧合，提高肺順應(yīng)性。然而，臨床上應(yīng)結(jié)合患者個(gè)體化狀態(tài)，并根據(jù)EIT圖像及衍生參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，來優(yōu)化PEEP設(shè)置。

3.2.2 驅(qū)動(dòng)壓滴定PEEP PEEP 水平的變化還應(yīng)考慮驅(qū)動(dòng)壓的影響，最佳PEEP 是導(dǎo)致最大CRS(最低驅(qū)動(dòng)壓力)的PEEP[54-55]。與潮氣量和PEEP 相比，驅(qū)動(dòng)壓被認(rèn)為與ARDS 患者的生存率的關(guān)系更密切。Amato 等[56]發(fā)現(xiàn)，潮氣量、PEEP或平臺(tái)壓的個(gè)體變化與生存率無關(guān)，只有當(dāng)它們是導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)壓降低的變化之一時(shí)，才與生存率相關(guān)。一項(xiàng)納入17項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的Meta分析顯示，在接受手術(shù)的患者中，術(shù)中高驅(qū)動(dòng)壓和導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)壓升高的PEEP水平變化與更多的PPCs相關(guān)，且驅(qū)動(dòng)壓每增加1 cmH2O，PPCs的發(fā)生率增高1.16倍[57]。另一項(xiàng)前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)壓高于10 cmH2O時(shí)，ARDS患者的病死率明顯增高[58]。

近年來，以最低驅(qū)動(dòng)壓力為指導(dǎo)進(jìn)行個(gè)性化PEEP滴定是一種相對(duì)新穎的優(yōu)化PEEP的策略。目前，對(duì)于驅(qū)動(dòng)壓滴定個(gè)體化最佳PEEP 從而達(dá)到改善氧合、減少術(shù)后PPCs 的作用尚未明確。一項(xiàng)正在進(jìn)行的國(guó)際性、多中心、雙盲隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)納入1468例計(jì)劃進(jìn)行開腹手術(shù)且有PPCs風(fēng)險(xiǎn)的患者，比較了驅(qū)動(dòng)壓滴定的個(gè)體化PEEP 聯(lián)合肺復(fù)張的通氣策略與固定5 cmH2O PEEP 不聯(lián)合肺復(fù)張的通氣策略，其中個(gè)體化PEEP 組中的PEEP設(shè)定為驅(qū)動(dòng)壓最低水平。該試驗(yàn)結(jié)果為在開腹手術(shù)中設(shè)置個(gè)體化PEEP提供了指導(dǎo)依據(jù)[59]。另一項(xiàng)大型雙盲、隨機(jī)、對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，即使接受相同的潮氣量和肺復(fù)張操作，但個(gè)體化的PEEP會(huì)在單肺通氣期間產(chǎn)生最低的驅(qū)動(dòng)壓(平臺(tái)壓-PEEP)[54]。最低驅(qū)動(dòng)壓力下的通氣是根據(jù)患者的“肺功能大小”進(jìn)行通氣，同時(shí)避免過度擴(kuò)張或擴(kuò)張不足。該研究證實(shí)了在單肺通氣期間以驅(qū)動(dòng)壓為指導(dǎo)的通氣可減少PPCs。Ferrando等[60]也發(fā)現(xiàn)，與標(biāo)準(zhǔn)的肺保護(hù)性機(jī)械通氣相比，個(gè)體化高PEEP和肺復(fù)張并未減少術(shù)后并發(fā)癥，然而，個(gè)體化的PEEP策略確實(shí)降低了PPCs的發(fā)生率。

以上研究均證實(shí)了驅(qū)動(dòng)壓力指導(dǎo)個(gè)體化PEEP滴定相較固定PEEP的優(yōu)勢(shì)。值得注意的是，驅(qū)動(dòng)壓的值也會(huì)受胸壁順應(yīng)性的影響，高驅(qū)動(dòng)壓可能與低胸壁順應(yīng)性有關(guān)，而不是與肺過度勞損有關(guān)。然而，個(gè)體化PEEP的可變性在0～87%，持續(xù)的PEEP即使在手術(shù)開始時(shí)個(gè)體化地優(yōu)化呼吸系統(tǒng)力學(xué)，也不足以在整個(gè)手術(shù)的動(dòng)態(tài)條件下保持這種優(yōu)化。因此，仍需根據(jù)手術(shù)進(jìn)展進(jìn)一步優(yōu)化PEEP的設(shè)置。

3.3 肺復(fù)張 肺復(fù)張操作被認(rèn)為是LPVS的一個(gè)組成部分，通常定義為在一定吸氣壓力(通常為40～45 cmH2O)下持續(xù)20～30 s的吸氣狀態(tài)，一直用于逆轉(zhuǎn)麻醉誘導(dǎo)后的肺不張，可暫時(shí)增加氣道壓力以逆轉(zhuǎn)肺塌陷及分流，減少肺內(nèi)死腔，從而改善氧合和容量分布，提高肺順應(yīng)性。圍手術(shù)期肺復(fù)張的方法主要包括手法肺復(fù)張和呼吸機(jī)驅(qū)動(dòng)的肺復(fù)張。手法肺復(fù)張是通過打開麻醉機(jī)上的可調(diào)節(jié)限壓閥(APL閥)設(shè)置所需的充氣壓力，擠壓儲(chǔ)氣囊進(jìn)行肺充氣。然而，當(dāng)通氣模式切換回呼吸機(jī)回路進(jìn)行機(jī)械通氣時(shí)，會(huì)導(dǎo)致正壓短暫?jiǎn)适?，從而?dǎo)致肺泡再次塌陷。因此，雖然手法肺復(fù)張簡(jiǎn)單易行，但目前多推薦呼吸機(jī)驅(qū)動(dòng)的肺復(fù)張。根據(jù)2019年國(guó)際專家小組的共識(shí)建議，呼吸機(jī)驅(qū)動(dòng)的肺復(fù)張可分為3種類型：肺活量法、壓力控制法及容量控制法[16]。

肺復(fù)張操作通常被認(rèn)為是有益的，應(yīng)用肺泡復(fù)張操作可減少PPCs，改善患者預(yù)后。一篇包含6項(xiàng)RCT研究的系統(tǒng)綜述顯示，進(jìn)行肺泡復(fù)張的受試者術(shù)中血氧分壓(partial pressure of oxygen，PaO2)、肺順應(yīng)性以及氧合指數(shù)(oxygenation index，OI)更高，與對(duì)照組相比，所有類型的肺泡復(fù)張手法在術(shù)中均有益處[61]。肺泡復(fù)張操作應(yīng)在全麻誘導(dǎo)后進(jìn)行，并盡可能在血氧飽和度下降的情況下常規(guī)維持。在腹腔鏡手術(shù)中，與未使用PEEP或單獨(dú)使用PEEP相比，肺復(fù)張操作已被證實(shí)可增加呼氣末肺容積，提高肺順應(yīng)性；在腹部手術(shù)、胸部單肺通氣(one-lung ventilation，OLV)手術(shù)、體外循環(huán)手術(shù)和需要采取Trendelenberg體位的手術(shù)中，肺復(fù)張操作可改善術(shù)中氧合[62-63]。但這些益處是短期的，因?yàn)榉尾粡埍徽J(rèn)為在40 min內(nèi)復(fù)發(fā)[19]。

當(dāng)僅作為常規(guī)通氣的輔助手段時(shí)，肺復(fù)張策略可能不會(huì)帶來益處，甚至可能有害。一項(xiàng)針對(duì)接受手術(shù)的肥胖患者的研究顯示，與較低水平PEEP 的策略相比，滴定PEEP 聯(lián)合肺復(fù)張的術(shù)中機(jī)械通氣策略并未減少PPCs[64]。在術(shù)中，隨機(jī)分配到滴定(高水平)PEEP組的患者低血壓更常見，而隨機(jī)分配到低水平PEEP組的患者低氧血癥更常見。使用滴定PEEP聯(lián)合肺泡復(fù)張操作可防止肺不張的發(fā)展，降低驅(qū)動(dòng)壓力并最大限度地減少肺單元的重復(fù)打開和塌陷，減少肺部并發(fā)癥，然而可能產(chǎn)生增加肺應(yīng)變、血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定以及肺淋巴引流減少等不利影響，并且由于肺毛細(xì)血管的靜水壓力增加可能導(dǎo)致胸腔積液發(fā)生率增高。另一項(xiàng)納入1010例患者的多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與低PEEP相比，滴定PEEP聯(lián)合肺復(fù)張的策略增高了中至重度ARDS患者的28 d全因死亡率[65]。該研究結(jié)果不支持在中至重度ARDS患者中常規(guī)使用肺復(fù)張操作和PEEP滴定。由于肺復(fù)張操作證據(jù)混雜，專家建議在肺復(fù)張之前和肺復(fù)張期間持續(xù)監(jiān)測(cè)血流動(dòng)力學(xué)和SpO2，確保足夠的血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性[16]。

4 肺與膈肌保護(hù)性通氣(lung and diaphragm protective ventilation，LDPV)策略

LDPV策略已被提議作為一種新型保護(hù)性通氣的方法，旨在同時(shí)解決呼吸機(jī)引起的肺損傷和膈肌功能障礙的風(fēng)險(xiǎn)。該策略通過保持合適的呼吸努力、滴定呼吸驅(qū)動(dòng)來維持或恢復(fù)機(jī)械通氣期間的膈肌活動(dòng)；保證足夠的膈肌活動(dòng)以避免出現(xiàn)膈肌萎縮；防止負(fù)荷過大引起膈肌損傷和肥大；此外還提供安全的肺擴(kuò)張壓力以最大限度地減少人機(jī)不同步[66]。與靜息呼吸相似的呼吸努力水平可能是肺和膈肌保護(hù)的最佳選擇(呼吸肌壓力為5～10 cmH2O)[67]。有研究顯示，基于呼吸努力[由跨膈壓(transdiaphragmatic pressure，Pdi)引導(dǎo)]的吸氣支持滴定顯著增加了患者在預(yù)定義的“膈肌保護(hù)”范圍內(nèi)進(jìn)行膈肌做功的時(shí)間，但不會(huì)影響潮氣量和跨肺壓[68]。Pdi是膈肌收縮期間胸腔與腹腔之間產(chǎn)生的壓力梯度，是衡量膈肌功能的指標(biāo)[69]。LDPV策略(表2)為改善危重患者的臨床結(jié)局提供了一個(gè)新的機(jī)會(huì)，但在保護(hù)肺的同時(shí)保護(hù)膈肌無疑是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性和緊迫性的工作[8]。

表2 肺與膈肌保護(hù)性通氣(LDPV)策略Tab.2 Lung and diaphragm protective ventilation (LDPV) strategies

4.1 監(jiān)測(cè)技術(shù) 在機(jī)械通氣期間監(jiān)測(cè)呼吸努力已成為L(zhǎng)DPV策略中的重要元素[70]。為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)同步和最佳呼吸努力，并在輔助通氣期間保持適度的自主呼吸活動(dòng)，需要直接監(jiān)測(cè)膈肌活動(dòng)和功能。目前已有多種監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于臨床，包括膈肌電活動(dòng)(electrical activity of the diaphragm，EAdi)監(jiān)測(cè)、膈超聲、平臺(tái)壓力測(cè)量、氣道阻塞壓力、呼氣末氣道阻塞、食道球囊測(cè)壓和EIT等[71]。使用食管球囊測(cè)壓估計(jì)胸腔壓力似乎是量化肺壓力和呼吸努力的首選技術(shù)，但該技術(shù)對(duì)患者結(jié)局的潛在影響仍有待臨床研究進(jìn)一步明確[31]。電阻抗斷層掃描是一種很有前途的監(jiān)測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)由自主呼吸努力引起通氣分布的可視化[72]。氣道閉合壓(airway occlusion pressure，P0.1)和全呼吸閉塞時(shí)的氣道壓力擺動(dòng)(airway pressure swing during a whole breath occlusion，ΔPocc)是評(píng)估床旁呼吸努力的有效方法[73]。P0.1定義為氣道阻塞0.1 s 時(shí)氣道壓力的負(fù)偏轉(zhuǎn)，提供了呼吸驅(qū)動(dòng)的測(cè)量數(shù)值[74]。Lindqvist等[37]建議使用＜1.0 cmH2O和＞3.5 cmH2O的閾值壓力分別檢測(cè)呼吸努力不足或過度。ΔPocc是在整個(gè)呼吸過程中氣道被阻塞時(shí)呼吸肌產(chǎn)生的氣道壓力波動(dòng)，可估計(jì)呼吸肌壓力(Pmus)和吸氣跨肺壓力波動(dòng)(ΔPL)，建議目標(biāo)動(dòng)態(tài)跨肺驅(qū)動(dòng)壓應(yīng)＜15 cmH2O以保護(hù)肺[75]。這些監(jiān)測(cè)技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前尚未廣泛實(shí)施。目前研究正在積極探討每一項(xiàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的目標(biāo)值，力求從肺和膈肌保護(hù)的角度促進(jìn)“安全”自主呼吸努力。Goligher等[31]建議常規(guī)監(jiān)測(cè)潮氣量、吸氣平臺(tái)壓和氣道驅(qū)動(dòng)壓以限制肺損傷。

4.2 比例通氣模式 肺和膈肌保護(hù)通氣的目的是減少肺部應(yīng)力，同時(shí)限制膈肌萎縮和損傷。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，可以調(diào)整患者的呼吸努力、減小動(dòng)態(tài)肺壓力，并糾正人機(jī)不同步。比例通氣模式為膈肌保護(hù)性通氣提供了依據(jù)。有研究表明，比例通氣模式可促進(jìn)患者脫機(jī)[76]。在臨床中，人機(jī)不同步和呼吸機(jī)過度輔助較常見，人機(jī)不同步可能分別通過增加動(dòng)態(tài)肺應(yīng)力和有害的膈肌收縮而導(dǎo)致肺和膈肌損傷，并且在傳統(tǒng)模式[如壓力支持通氣模式(pressure support ventilation，PSV)]中經(jīng)常被忽視。比例通氣模式可提供與患者吸氣努力呈正比的吸氣輔助，因此直接響應(yīng)通氣需求的變化，可減少人機(jī)不同步，防止呼吸機(jī)過度輔助、膈肌廢用性萎縮，較PSV更具生理性[77]。

目前有兩種比例通氣模式[神經(jīng)調(diào)節(jié)通氣輔助(neurally adjusted ventilatory assist，NAVA)和具有負(fù)載可調(diào)增益因子的比例輔助通氣(proportional assist ventilation，PAV+)]較常見。EAdi 是呼吸驅(qū)動(dòng)最精確的替代指標(biāo)[78]。而NAVA提供與EAdi成比例的吸氣輔助，可反映中樞呼吸驅(qū)動(dòng)[79]。多項(xiàng)研究顯示，NAVA可改善患者-呼吸機(jī)的相互作用，特別是降低無效努力和過度輔助的風(fēng)險(xiǎn)；PAV+則提供與患者吸氣努力或肌肉壓力(Pmus)產(chǎn)生的瞬時(shí)流量和體積成比例的輔助[80]。比例通氣模式在整個(gè)吸氣周期內(nèi)可提供患者-呼吸機(jī)同步，改善患者與呼吸機(jī)之間的匹配性，為L(zhǎng)DPV 提供了可能性[81]。當(dāng)然，減少人機(jī)不同步的方法還有使用神經(jīng)肌肉阻滯劑(neuromuscular blocking agent，NMBA)避免反向觸發(fā)或者降低通氣輔助力度避免無效努力等[82]。

部分患者中，PEEP可能具有重要的保護(hù)作用。應(yīng)用較高的PEEP可通過激活肺不張依賴區(qū)域來減少整體和局部循環(huán)肺順應(yīng)性而降低肺和膈肌損傷的風(fēng)險(xiǎn)，減弱吸氣努力并緩解呼氣制動(dòng)[83]。然而，不同患者對(duì)不同PEEP的反應(yīng)差異顯著[84]。較高的PEEP會(huì)通過增加呼氣末肺容積，迫使膈肌以更短的長(zhǎng)度運(yùn)行，從而損害膈肌神經(jīng)肌肉耦合，導(dǎo)致“縱向萎縮”。個(gè)體化的PEEP滴定是實(shí)現(xiàn)LDPV策略所必需的[70]。

4.3 鎮(zhèn)靜策略 鎮(zhèn)靜是LDPV策略的關(guān)鍵組成部分，可改善患者-呼吸機(jī)的同步性，減少呼吸努力，防止肺過度膨脹[84]。然而鎮(zhèn)靜過度則會(huì)抑制呼吸驅(qū)動(dòng)，增高無效觸發(fā)的發(fā)生率，導(dǎo)致膈肌廢用性萎縮[85]。因此，Demoule等[86]建議在實(shí)施鎮(zhèn)靜以解決過度呼吸驅(qū)動(dòng)或呼吸機(jī)不同步問題之前，應(yīng)調(diào)整呼吸機(jī)設(shè)置并解決其他增加呼吸驅(qū)動(dòng)的因素，僅依靠鎮(zhèn)靜來增強(qiáng)患者與呼吸機(jī)的相互作用而不解決這些問題可能會(huì)加劇不同步、延長(zhǎng)機(jī)械通氣時(shí)間，并加重膈肌功能障礙。

然而，鎮(zhèn)靜評(píng)分與呼吸驅(qū)動(dòng)和呼吸努力的相關(guān)性較差，且對(duì)人機(jī)不同步的存在不敏感[91]，因此需要進(jìn)一步的研究來建立最佳的鎮(zhèn)靜策略，并根據(jù)呼吸努力的強(qiáng)度來滴定鎮(zhèn)靜，同時(shí)密切監(jiān)測(cè)患者-呼吸機(jī)相互作用。

4.4 輔助療法

4.4.1 體外CO2清除技術(shù)(extracorporeal carbon dioxide removal，ECCO2R) ECCO2R 已被提議作為另一種通過降低通氣需求來減少自主呼吸驅(qū)動(dòng)的策略[92]。體外CO2清除可降低通氣需求，從而減弱呼吸驅(qū)動(dòng)，在促進(jìn)安全自主呼吸方面發(fā)揮重要作用，同時(shí)減少了增加鎮(zhèn)靜以控制呼吸努力的需要[93]。有研究表明，接受靜脈-靜脈體外膜肺氧合(veno-venous extracorporeal membrane oxygenation，VV-ECMO)與實(shí)現(xiàn)LDPV的目標(biāo)相關(guān)[94]。在臨床實(shí)踐中利用ECCO2R可將呼吸努力和跨肺驅(qū)動(dòng)壓維持在安全范圍內(nèi)，但需要更多的研究來評(píng)估其長(zhǎng)期療效。

4.4.2 部分神經(jīng)肌肉阻滯(partial neuromuscular blockade，pNMBA) 重癥患者可能需要重度鎮(zhèn)靜來控制呼吸努力，而鎮(zhèn)靜會(huì)顯著影響呼吸努力和呼吸模式(如丙泊酚可抑制吸氣肌的努力并導(dǎo)致快速的淺呼吸模式，阿片類藥物可導(dǎo)致呼吸緩慢等)，并可能改變通氣對(duì)呼吸努力的影響[95]。適當(dāng)水平的自主呼吸可保護(hù)膈肌免受損傷，因而臨床中常減少鎮(zhèn)靜需求并促進(jìn)膈肌活動(dòng)。完全的神經(jīng)肌肉阻滯可能增加膈肌廢用性萎縮的風(fēng)險(xiǎn)并增加鎮(zhèn)靜需求，pNMBA是重度鎮(zhèn)靜和劇烈呼吸努力之間的一種折衷方案[96]。Doorduin等[97]發(fā)現(xiàn)，對(duì)于接受鎮(zhèn)靜的肺損傷患者，pNMBA有助于在部分通氣支持期間進(jìn)行肺保護(hù)性通氣，同時(shí)維持膈肌活動(dòng)。Dianti等[84]亦發(fā)現(xiàn)，對(duì)難治性過度呼吸努力的患者給予pNMBA可有效實(shí)現(xiàn)肺和膈肌保護(hù)的目標(biāo)。

由于小潮氣量通氣，ARDS患者具有較高的炎癥負(fù)荷、較高的代謝率和高碳酸血癥，這些因素均可能增加呼吸驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致人機(jī)不同步的風(fēng)險(xiǎn)增加，NMBA可通過松弛平滑肌來實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)同步。有研究發(fā)現(xiàn)，中至重度ARDS 患者應(yīng)用NMBA可改善氧合，減輕全身炎癥反應(yīng)[98-99]。一項(xiàng)多中心、雙盲研究顯示，早期使用NMBA可改善重度ARDS患者的預(yù)后[100]；另一項(xiàng)納入1006例中至重度ARDS患者的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)顯示，持續(xù)神經(jīng)肌肉阻滯組與輕度鎮(zhèn)靜組的病死率無明顯差異。因此，對(duì)于接受機(jī)械通氣的ARDS患者早期持續(xù)神經(jīng)肌肉阻滯的益處仍不清楚[101]。

4.4.3 膈神經(jīng)刺激(phrenic nerve stimulation，PNS) PNS對(duì)實(shí)現(xiàn)LDPV具有潛在作用。有動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)械通氣期間的PNS可減輕VIDD，表明PNS可能實(shí)現(xiàn)保護(hù)肺和膈肌這兩個(gè)通常相互沖突的目標(biāo)[102]。滴定PNS將膈肌活動(dòng)維持在肺保護(hù)的目標(biāo)內(nèi)，可能是急性呼吸衰竭患者機(jī)械通氣的最佳策略[96]。通過PNS誘導(dǎo)膈肌收縮可能減緩機(jī)械通氣時(shí)的膈肌萎縮速度，還可能增加膈肌厚度，維持膈肌收縮強(qiáng)度。將PNS與機(jī)械通氣結(jié)合，可恢復(fù)更符合生理情況的潮氣量分布，并減少呼氣末肺容積的損失。與單獨(dú)機(jī)械通氣相比，PNS聯(lián)合機(jī)械通氣可提高OI，降低肺不張的發(fā)生率，減輕肺泡不均勻性[103]。PNS 為同時(shí)保護(hù)膈肌和肺的通氣策略提供了一種潛在的解決方案。

5 總結(jié)與展望

急性呼吸衰竭導(dǎo)致患者依賴呼吸機(jī)，有害的機(jī)械通氣會(huì)削弱呼吸肌，從而使呼吸機(jī)依賴持續(xù)存在，未來需要盡一切努力將機(jī)械通氣的不利影響降到最低。然而實(shí)現(xiàn)LDPV 目標(biāo)具有重大挑戰(zhàn)性。對(duì)于ARDS 患者，肺保護(hù)仍然是首要任務(wù)[104]。當(dāng)膈肌保護(hù)與肺保護(hù)之間發(fā)生沖突時(shí)，肺保護(hù)必須優(yōu)先于膈肌保護(hù)。LDPV是否可在臨床環(huán)境中有效實(shí)施，其能否改善危重患者的預(yù)后，尚待證實(shí)。未來的研究應(yīng)側(cè)重于：(1)尋找新的通氣方法，綜合保護(hù)肺和膈肌。另外，仍需要更多的研究確定比例通氣模式在LDPV 中的作用。(2)進(jìn)一步評(píng)估ECCO2R、pNMBA及PNS等輔助策略的益處。(3)尋找減輕氧化應(yīng)激和線粒體功能障礙的藥物，進(jìn)而減輕肺和膈肌的損傷。(4)聯(lián)合基于生理的臨床決策支持系統(tǒng)(clinical decision support system，CDSS)優(yōu)化呼吸機(jī)設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)個(gè)體化患者安全、預(yù)測(cè)各種保護(hù)性通氣策略的效果及監(jiān)測(cè)患者的整體生理狀態(tài)。

正如醫(yī)學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)一樣，機(jī)械通氣的應(yīng)用也將趨于個(gè)體化。臨床上，由于機(jī)械通氣使用不當(dāng)造成的肺損傷和膈肌損傷嚴(yán)重影響了患者的預(yù)后，顯著增加了患者家庭甚至是社會(huì)的醫(yī)療負(fù)擔(dān)。因此，在機(jī)械通氣過程中，應(yīng)當(dāng)充分評(píng)估患者的肺部情況，選擇個(gè)體化、可控的通氣策略，并動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)呼吸功能指標(biāo)和血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，根據(jù)不同情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。當(dāng)然，VILI和VIDD的發(fā)生是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果，只考慮單一的機(jī)械通氣策略往往難以獲益。在“加速康復(fù)外科”的大環(huán)境下，聯(lián)合考慮肺和膈肌的保護(hù)性通氣策略應(yīng)該綜合各項(xiàng)因素，在維持機(jī)體充分氧合的前提下，防止肺泡過度膨脹和萎陷，減少PPCs 的發(fā)生；同時(shí)優(yōu)化呼吸努力，監(jiān)測(cè)呼吸動(dòng)力，防止膈肌萎縮和損傷，從而達(dá)到改善患者預(yù)后的目的。該通氣策略的合理應(yīng)用可為改善危重患者的臨床結(jié)局提供新的機(jī)會(huì)，是未來臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，但仍需一系列研究來探索其可行性、安全性和獲益。