4种方法滴定急性呼吸窘迫综合征动物模型最佳呼气末正压效果的比较

4种方法滴定急性呼吸窘迫综合征动物模型最佳呼气末正压效
果的比较
边伟帅;晁彦公;陈炜;王兰;李黎明;关键;甄洁;盛博;刘平
【摘要】目的:比较不同方法滴定急性呼吸窘迫综合征(ARDS)动物模型中最佳呼气末正压(PEEP)效果的差异,阐明所研究4种方法对确定最佳PEEP的可行性,为临床
治疗ARDS提供依据.方法:油酸静脉注射法复制猪ARDS模型(n=7),应用压力控制法进行肺复张,根据最佳氧分压+二氧化碳分压法(PaO2+PaCO2)、最佳氧合法、
静态顺应性(Cst)法和动态顺应性(Cdyn)法4种不同方法确定最佳PEEP.记录在基
础状态、ARDS状态和最佳PEEP下,ARDS猪模型的肺内分流(Qs/Qt)、Cst、Cdyn、氧合指数(OI)、动脉血氧饱和度(SaO2)、中心静脉压(CVP)、心排量(CO)、全心舒张末容量(GEDV)、胸腔内血容量(ITBV)和血管外肺水(EVLW)等参数.结
果:PaO2 +PaCO2、最佳氧合法、Cst和Cdyn法确定的最佳PEEP分别为
(13.14±1.35)、(13.43士1.51)、(14.43±4.12)和(14.14±2.91) cmH2O,两两比较差异均无统计学意义(P＞0.05).在ARDS状态下OI、Cst和Cdyn等指标较基础值明显降低(P＜0.05),应用最佳PEEP通气后这3个指标较ARDS状态明显升高(P＜0.05),但仍不能达到基础状态水平;在ARDS状态下猪的Qs/Qt较基础值明显增加(P＜0.05),在ARDS状态下SaO2较基础值明显降低(P＜0.05),应用最佳PEEP通
气后,猪的Qs/Qt和SaO2能恢复到基础状态水平;在基础状态、ARDS状态和最佳PEEP状态下,心脏的CO、ITBV和GEDV差异均无统计学意义(P＞0.05);ARDS状态下猪的EVLW明显高于基础状态(P＜0.05),应用最佳PEEP并未改善EVLW.结论:PaO2+PaCO2、最佳氧合法、Cst和Cdyn 4种不同方法均可以作为滴定最佳PEEP的方法.最佳PEEP可以有效改善呼吸顺应性、提高氧合和降低肺内分流,并对心功能无明显影响.
【期刊名称】《吉林大学学报（医学版）》
【年(卷),期】2013(039)006
【总页数】6页(P1132-1137)
【关键词】急性呼吸窘迫综合征;最佳呼气末正压;静态顺应性;动态顺应性
【作者】边伟帅;晁彦公;陈炜;王兰;李黎明;关键;甄洁;盛博;刘平
【作者单位】首都医科大学附属北京世纪坛医院重症医学科,北京100038;清华大学第一附属医院重症医学科,北京100016;首都医科大学附属北京世纪坛医院重症医学科,北京100038;北京中医药大学东直门医院重症医学科,北京100700;清华大学第一附属医院重症医学科,北京100016;清华大学第一附属医院重症医学科,北京100016;首都医科大学附属北京世纪坛医院重症医学科,北京100038;首都医科大学附属北京世纪坛医院重症医学科,北京100038;首都医科大学附属北京世纪坛医院重症医学科,北京100038
【正文语种】中文
【中图分类】R363;R563.8
急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是多种发病因素为诱因，以急性、进行性低氧血症为主要临床特征的综合征，其病死率高达50%[1]。

“开放肺策略”和“最佳呼气末正压（positive end expiratory pressure，PEEP）”是治疗 ARDS的主要方法，PEEP可以有效减少肺泡内液，防止呼气末肺泡萎陷，增加通气肺区的功能残气量，增加氧输送。

确定最佳PEEP 的方法目前有很多，而国内外关于各种方法所测得PEEP之间差异的研究很少，因
此本研究对4种确定最佳PEEP常见的方法，即最佳氧分压联合二氧化碳分压法（PaO2＋PaCO2）、最佳氧合法、静态顺应性（static compliance，Cst）法和动态顺应性（dynamic compliance，Cdyn）法进行比较，旨在指导临床更好地
选择呼吸机参数和治疗ARDS。

1 材料与方法
1.1 动物模型的建立 11只健康猪由首都医科大学平谷医院动物中心提供，雄性，平均体质量（39.62±6.78）kg。

除外4只造模过程中死亡或造模不成功的实验猪，剩余7只猪。

3%戊巴比妥钠30mg·kg－1，氯胺酮35mg·kg－1，安定
1.5mg·kg－1肌肉注射诱导麻醉，仰卧位固定，经口置入气管插管，接Servo-i
呼吸机（德国西门子公司），持续哌库溴铵0.03mg·kg－1、戊巴比妥钠2mg·kg －1·h－1、氯胺酮3mg·kg－1·h－1静脉注射维持麻醉。

予以基础通气条件：容
量控制模式，潮气量8ml·kg－1，吸入氧浓度为100%，PEEP 5cmH2O
（1cmH2O＝0.098kPa），通气频率为20次·min－1，吸气时间占呼吸周期比为25%，吸气暂停占呼吸周期比为5%，吸呼比为1∶2。

于猪右侧颈内静脉置入中
心静脉导管和左侧股动脉置入脉波指示剂连续心排血量（PiCCO）导管（Philips）接picco监护仪（Philips MP50）。

稳定30min后，记录猪PaO2、气道平台压（Pplat）、Cdyn、Cst和肺内分流（Qs/Qt）等参数。

将0.2mL·kg－1油酸用0.9%生理盐水稀释10倍，于15min内持续缓慢注入猪中心静脉。

分别在注射完
成后15、30、60和90min测动脉血气1次。

氧合指数（OI）＜200mmHg
（1mmHg＝0.133kPa）为制模成功。

1.2 肺复张方法应用压力控制模式，气道峰压为35cmH2O，PEEP为20cmH2O，吸气时间为0.6s，呼吸频率为40次·min－1，吸氧浓度为100%，稳定15min后，若PaO2＋ PaCO2＞400mmHg，认为达到肺复张[2]；若 PaO2＋PaCO2＜400mmHg，则维持PEEP不变，每次提高气道峰压5cmH2O，最高达到
50cmH2O，直至PaO2＋PaCO2＞400mmHg。

1.3 PEEP滴定当PaO2＋ PaCO2＞400mmHg后，在容量控制模式下，潮气量调整至8mL·kg－1，呼吸频率调整至40次·min－1。

将PEEP由20cmH2O逐渐下调，每减少2cmH2O稳定10min。

直至调整PEEP至0cmH2O。

分别应用以下4种方法滴定最佳PEEP：①最佳PaO2＋PaCO2法[3]，在每一步调整PEEP 值时，测量动脉血气，当PaO2＋PaCO2开始小于400mmHg时PEEP值加
2cmH2O，即为最佳PEEP。

②最佳氧合法[4]，当PaO2较前一次PEEP对应值降低10%以上时，选此时PEEP＋2cmH2O为最佳PEEP。

③最佳静态顺应性法，在每一步调整PEEP值时，监测Pplat和潮气量，通过以下公式计算静态顺应性：Cst（mL/cmH2O）＝VT/（Pplat－PEEP），当Cst值达到最大时所对应的PEEP为最佳PEEP。

④最佳动态顺应性法，在调整PEEP时，记录呼吸机监测所得的Cdyn值，当Cdyn达到最大时所对应的PEEP值为最佳PEEP。

在每个PEEP 条件下，记录 OI、Pplat、Cdyn、Cst和Qs/Qt等参数。

1.4 统计学分析采用SPSS 19.0统计软件对数据进行统计分析。

最佳PEEP、OI、Cdyn、Cst、PaCO2、PaO2、混合静脉血氧分压（PvO2）、动脉血氧饱和度（SaO2）、混合静脉血氧饱和度（SvO2）、Qs/Qt、心排出量（CO）、胸腔内血容量（ITBV）、全心舒张末容量（GEDV）和血管外肺水（EVLW）等指标以±s 表示，多个样本均数比较采用方差分析，不同方法确定的最佳PEEP值的差异比较采用配对t检验；Qs/Qt的影响因素（PaCO2、PaO2、PvO2、SaO2 和SvO2）分析采用直线回归分析法。

2 结果
2.1 4种方法确定的最佳PEEP 应用最佳PaO2＋PaCO2、最佳氧合、最佳Cst和最佳Cdyn 4种不同方法确定的最佳PEEP分别为：1
3.14±1.35、13.43±1.51、1
4.43±4.12和14.14±2.91，最佳PEEP的差异均无统计学意义（P＞0.05）。

2.2 不同状态模型猪呼吸指数最佳PEEP采用PaO2＋PaCO2方法滴定所得。

OI：ARDS状态较基础值所测得OI明显下降，差异有统计学意义（P＜0.05）；最佳PEEP时所测得OI较ARDS状态明显增加（P＜0.05），但仍明显低于基础状态（P＜0.05）。

PaCO2＋PaO2：最佳PEEP时所测得PaCO2＋PaO2较基础值明显增加，差异有统计学意义（P＜0.05）。

Cst和Cdyn：ARDS状态较基础值所
测得Cst和Cdyn明显降低，差异有统计学意义（P＜0.05），应用最佳PEEP通
气后Cst和Cdyn均较ARDS状态明显改善（P＜0.05），但仍明显低于基础状态（P＜0.05）。

见表1。

表1 不同状态ARDS模型猪呼吸指数Tab.1 Respiration parameters of ARDS pig models under different conditions （n＝7，±s）＊ P＜0.05compared with baseline level group；△P＜0.05compared with ARDS model
group.Group PEEP（P/cmH2O） OI（P/mmHg） PaCO2＋PaO2
（P/mmHg）Cdyn（mL·cmH2O－1） Cst（mL·cmH2O－1）Baseline level 5.00±0 564.37±158.85 599.69±152.69 38.14±6.72 38.89±7.81 ARDS model 5.00±0 78.71±23.22＊122.43±23.00＊14.43±5.50＊16.64±2.37＊Optimal PEEP 13.14±1.35＊△ 338.26±141.33＊△ 387.06±137.33＊△ 20.57±5.59＊△ 24.13±7.18＊△
2.3 不同状态ARDS模型猪肺内分流指标SvO2：ARDS状态和最佳PEEP状态下
较基础值所测得SvO2明显下降（P＜0.05），最佳PEEP状态下所测SvO2较ARDS状态明显改善，差异无统计学意义。

PaCO2：最佳PEEP所测得PaCO2较基础值明显增加（P＜0.05）。

PaO2：ARDS状态较基础值所测得PaO2明显下
降（P＜0.05），最佳PEEP时所测得PaO2较ARDS状态明显增加（P＜0.05），但仍明显低于基础状态（P＜0.05）。

SaO2：ARDS状态较基础值SaO2有明显
下降（P＜0.05），予最佳PEEP值通气后，SaO2明显上升（P＜0.05）。

Qs/Qt：
ARDS状态较基础值所测Qs/Qt有明显增加（P＜0.05），予最佳PEEP值通气后，Qs/Qt明显下降（P＜0.05）。

由计算Qs/Qt公式[5]可以看出，肺内分流的影响
因素主要包括SaO2、SvO2、PaO2和PvO2。

对Qs/Qt与影响因素之间进行多
元回归分析得出Qs/Qt的多元回归方程：Y＝148.266＋11.124X1－150.976X2
－0.011X3＋0.04X4，其中 X1 为 SvO2，X2 为SaO2，X3为PaO2，X4为
PvO2，校正r2＝0.971，P＜0.01。

进一步对 Qs/Qt与 SaO2、PaO2 和SvO2
分别进行相关性分析，r2分别为0.953、0.387和0.273，提示影响肺内分流的因素排序为SaO2＞PaO2＞SvO2，PvO2对 Qs/Qt的影响差异无统计学意义（P＞0.05）。

见表2。

表2 不同状态ARDS模型猪肺内分流指标Tab.2 Intrapulmonary shunt fraction parameters of ARDS pig models under different conditions（n＝7，±s）＊
P＜0.05compared with baseline level group；△P＜0.05compared with ARDS model group.Group PaCO2（P/mmHg）PaO2（P/mmHg）PvO2
（P/mmHg） SaO2（η/%） SvO2（η/%） Qs/Qt（η/%）Baseline level 35.31±6.85 564.37±158.85 49.93±10.22 99.90±0.053 78.10±11.8
2.00±1.32 ARDS model 4
3.71±8.49 78.71±23.22＊39.17±9.03
88.80±10.83＊48.80±9.5＊21.04±15.05＊Optimal PEEP 48.80±11.38＊338.26±141.33＊△52.04±9.93 98.90±2.46△ 65.50±12.8＊△ 3.28±6.07△
2.4 不同状态ARDS模型猪循环指标 CVP：基础值与ARDS状态所测得CVP差异无统计学意义（P＞0.05），应用最佳PEEP通气后CVP明显高于基础值和 ARDS 状态时的CVP（P＜0.05）。

GEDV、ITBV和CO值在各状态下差异均无统计学意义（P＞0.05）。

EVLW：ARDS状态较基础值所测得EVLW明显增加（P＜
0.05），ARDS状态与最佳PEEP状态所测EVLW相近，差异无统计学意义（P＞0.05），最佳PEEP状态下EVLW较基础值时亦明显增多，但差异无统计学意义。

见表3。

表3 不同状态ARDS模型猪循环指标Tab.3 Hemodynamics parameters of ARDS pig models under different conditions （n＝7，±s）＊ P＜
0.05compared with baseline level group；△P＜0.05compared with ARDS model group.Group CVP（P/mmHg） CO（L·min－1） ITBV（V/mL）GEDV（V/mL） EVLW（V/mL）Baseline level 6.57±1.99 5.21±2.62 742.57±258.02 594.00±206.19 421.86±156.28 ARDS model 8.43±2.82＊4.46±2.57＊716.00±252.37 573.29±202.07 692.57±252.78＊Optimal PEEP 11.14±3.08＊△ 4.06±2.75 643.71±250.27 514.43±201.04
680.29±285.50
3 讨论
在ARDS中进行肺复张后，如果没有有效的气道压力维持，开放的肺单位会再次
塌陷。

合适的PEEP是ARDS肺复张后维持肺泡开放的关键[6]。

本研究结果显示：最佳PEEP能够明显改善氧合和顺应性，降低肺内分流。

目前确定最佳PEEP的方法主要有以下几种：①胸部CT法，根据胸部CT扫描选择PEEP，被认为是确定
最佳PEEP的金标准。

随着PEEP递减，塌陷肺泡逐渐增多，当CT显示塌陷肺泡
超过5%时的PEEP＋2cmH2O即为最佳PEEP[7]。

胸部CT法较客观、准确，但
对于危重症患者缺乏可操作性。

②压力容量曲线法，需要采用大注射器法或是慢流速法进行P-V曲线描记。

有研究[8]表明：压力拐点是肺复张的标志，最佳PEEP
设定为压力容量曲线低位拐点上2cmH2O。

但在ARDS危重患者的抢救过程中进行描记有一定风险，限制了其临床应用。

③最佳PaO2＋PaCO2法，研究[9]表明：在吸氧浓度为100%时，动脉氧分压与二氧化碳分压之和≥400mm Hg，此时监测胸部CT显示塌陷肺组织＜5%，敏感度为85%，特异度为82%。

因为该方法操作简便，临床应用较多，与其他方法比较，更能减少呼吸机相关性肺损伤[3]。

④最
大氧合法，以氧合导向滴定最佳PEEP可明显复张塌陷肺泡，改善低氧血症。

该方法通过监测氧分压即可完成，临床实用性较强，但应注意氧合改善的同时也造成非重力依赖区的肺泡过度膨胀，导致Cst下降，有可能加重肺损伤[10]。

⑤最佳静态和动态顺应性法，PEEP能在整个呼吸周期中保持呼气末肺泡开放、增加功能残气量，提高顺应性[11]。

Henzler等[12]发现：肺顺应性的大小与胸部CT肺通气区
域的多少呈明显的相关性。

徐磊等[13]研究证明：与描记准静态P-V曲线法比较，滴定最佳顺应性方法测定最佳PEEP临床操作更简单、更安全，且目前很多品牌的呼吸机具有监测顺应性的功能，便于临床开展。

本研究对临床中常用的4种方法
在滴定PEEP和对呼吸循环的影响方面进行了比较，认为这4种方法所得最佳PEEP值基本一致。

进一步分析发现：在最佳PEEP状态下无论是静态、动态顺应
性和氧合指数均达到最佳状态，但均明显低于基础值。

其原因考虑为：ARDS病理改变除存在肺水肿引起的通气肺泡严重减少，还存在表面活性物质失活导致肺泡表面张力增高而引起部分肺泡的萎陷[14]，而且肺内炎症反应，中性粒细胞凋亡增加，肺泡Ⅰ型和Ⅱ型细胞受损，使得上皮屏障功能下降，进一步致肺泡塌陷，氧合降低，而PEEP并不能减少这种细胞受损和炎性反应，因此PEEP并不能完全改善机体的氧合状态和顺应性。

ARDS中Qs/Qt的增加，主要是因为肺泡塌陷导致的通气/血流比例失调，合适的PEEP是ARDS肺复张后维持肺泡开放的关键，从而改善通气/血流比，降低
Qs/Qt。

测量肺内分流的公式显示：Qs/Qt与SaO2和PaO2水平成反比，与SvO2和PvO2水平成正比。

本研究发现：在ARDS动物模型中，给予最佳PEEP 改善通气后，可以防止肺泡再萎陷，有效减少Qs/Qt，并达到基础值的水平，且SaO2、PaO2和SvO2水平均明显增高，且SaO2与Qs/Qt相关性最大，因此，SaO2是Qs/Qt的主要影响因素，提高动脉血氧饱和度能很好地降低肺内分流，
而最佳PEEP的应用是提高SaO2的重要措施之一。

本研究发现：最佳PEEP可引起胸内压的增加，腔静脉回流阻力增大，致使CVP
有所升高，但ITBV和GEDV等心脏前负荷指标和CO等较ARDS状态下无明显
改变，说明最佳PEEP不会导致严重血流动力学异常。

McGuire等[15]认为：PEEP＞20cmH2O才会对心血管系统有较明显的影响，可致肺静脉阻力增加，CO 减少等。

另外，高通透性肺水肿也是ARDS的病理生理特征，EVLW增加可以导
致通气血流比例失调，陈永铭等[16]研究表明：PEEP可使部分肺复张，减少肺泡
内渗液，减少EVLW；但本研究显示：ARDS模型中EVLW较基础值明显增加，
而给予最佳呼气末正压通气，ARDS所致的EVLW无明显变化。

考虑其原因为：
应用PEEP引起肺泡内压增高，肺泡内液体渗出减少，而因为压力传导的作用，肺血管内压亦增高，导致液体向间质转移增多[17]；同时因为ARDS时肺复张是不
均一的，非重力依赖区肺泡过度通气，而重力依赖区肺泡仍闭陷，出现肺间质水的再分布，所以EVLW并未减少。

综上所述，本研究所采用的4种方法均能较好地确定最佳PEEP，可以根据临床条件进行选择应用。

最佳PEEP可以有效改善呼吸顺应性，提高氧合和降低肺内分流，并对心功能无明显影响。

但鉴于ARDS的病理生理机制复杂和诱发因素较多，而
本实验所研究的为油酸诱导的动物模型，未来需要更多的研究以了解机械通气对ARDS呼吸和循环的影响。

[参考文献]
【相关文献】
[1]俞森洋.严重急性呼吸窘迫综合征的挽救性治疗[J].中国呼吸与危重监护杂志，2011，10（5）：417-420.
[2]Valente Barbas CS.Lung recruitment maneuvers in acute respiratory distress syndrome
and facilitating resolution [J].Crit Care Med，2003，31（6）：265-271.
[3]Hua YM，Lien SH，Liu TY，et al.A decremental PEEP trial for determining open-lung PEEP in a rabbit model of acute lung injury [J].Ped Pulmonol，2008，43（4）：371-380. [4]Eichacker PQ，Gerstenberger EP，Banks SM，et al.Metaanalysis of acute lung injury and acute respiratory distress syndrome trials testing low tidal volumes[J].Am J Respir Crit Care Med，2002，166（11）：1510-1514.
[5]Taylor MM.ARDS diagnosis and management [J].Dimens Crit Care Nurs，2005，24（5）：197-207.
[6]于洪涛，贾金广，王敏，等.急性呼吸窘迫综合征肺复张时机探讨[J].内科急危重症杂志，2013，19（1）：26-28.
[7]Borges JB，Okamoto VN，Matos GF.Reversibility of lung collapse and hypoxemia in early acute respiratory distress syndrome [J].Am J Respir Crit Care Med，2006，174（3）：268-278.
[8]刚丽，孙晓义，徐金全，等.吸气与呼气压力－容积曲线对确定最适呼气末正压的比较性研究 [J].中国危重病急救医学，2012，24（2）：74-77.
[9]Marini JJ.How best to recruit the injured lung？ [J].Crit Care，2008，12（3）：159.
[10]Pierrakos C， Karanikolas M，Scolletta S，et al.Acute respiratory distress syndrome：pathophysiology and therapeutic options[J].J Clin Med Res，2011，4（1）：7-16.
[11]赵小龙，李茂琴，许铁，等.急性呼吸窘迫综合征机械通气肺复张的研究进展 [J].中国全科医学，2010，13（15）：1715-1718.
[12]Henzler D，Pelosi P， Dembinski R，et al.Respiratory compliance but not gas exchange correlates with changes in lung aeration after a recruitment maneuver：an experimental study in pigs with saline lavage lung injury [J].Crit Car，2005，9（5）：
R471-R482.
[13]徐磊，冯全胜，廉富，等.应用最佳顺应性设定呼气末正压的临床研究 [J].中国危重病急救医学，2012，24（7）：393-397.
[14]Hooper M，Bernard G.Pharmacogenetic treatment of acute respiratory distress syndrome [J]. Minerva Anestesiol，2011，77（6）：624-636.
[15]Mc Guire G，Crossley D，Richards J，et al.Effects of varying levels of positive end-expiratory pressure and cerebral perfusion pressure [J].Crit Care Med，1997，25（6）：1059-1062.
[16]陈永铭，杨毅，邱海波，等 .肺保护与肺开放通气策略对急性呼吸窘迫综合征家兔血管外肺水
的影响 [J].中华结核和呼吸杂志，2005，28（9）：615-618.
[17]陈新，郑晶晶，郭松文，等.犬急性肺损伤早期不同通气策略对气体交换和血管外肺水的影响[J].中国病理生理杂志，2012，28（10）：1873-1878.。