肺压力-容积曲线的临床应用及进展

肺压力-容积曲线的临床应用及进展
肺压力-容积曲线的临床应用及进展
来源：中华急诊医学杂志作者：沈鹏朱建刚宋先斌张茂
压力容积曲线（pressure-volume curve，P-V曲线）是反映呼吸系统力学特性的一项指标，在指导临床治疗以及反映疾病进程等方面被寄予厚望，本文综述了这方面的临床应用与近年来的一些进展。

1、P-V曲线
P-V曲线是根据呼吸系统的压力和容量相关性描绘出的曲线，反映的是呼吸系统的顺应性。

P-V曲线分为动态P-V曲线（dynamic P-V curve）和静态P-V曲线（static P-V curve）。

动态P-V曲线反应气道阻力和肺、胸壁顺应性的综合影响，测定简便，但参杂了气道阻力等因素，并不能真正反映呼吸系统的顺应性。

静态P-V曲线是指理想状态的肺容积随压力改变的曲线。

相对而高，静态P-V曲线更准确，但测定相对更繁琐。

实际测试中，因为我们必需允许保持一定的呼吸，因此，呼吸系统并不能达到一个真正的稳态，这样所测量到的只是准静态P-V 曲线（quasi-static P-V curve）。

这一曲线的精确度，取决于研究者所能等待的呼吸系统达到稳态的时间，而我们可以通过一种低速恒流的方式达到类似于静态的条件；已有研究证明，流速须<9 L/min以最大地消除呼吸系统固有阻力所引起的压力改变。

2、测定方法
经典的准静态P-V曲线测定方法主要有大注射器法、联合闭塞法（呼吸机法）和恒定低流速法。

沿用多年并被大多数学者认为“标准”的大注射器（Super-Syringe）法是1975年由Harf等提出的。

描记时患者脱离呼吸机，用2-3 L容量的推进型大注射器和压力计与气管导管相接，在患者呼气达功能残气量（FRC）以后，推动大注射器，每次注气100 mL，同时记录压力，直至压力达45 cmH2O（1cmH2O=0.098 kPa），然后再以类似方法逐步放气测压力。

为保证测压时的静态，每次注气后暂停2-3 s，以便让肺内压力达到平衡，测定过程常持续60-90 s（图1）；以容量为Y轴，以相应压力为X轴，描出P-V曲线（图2）。

此法的特点是描记可以记录吸气和呼气双相的准静态P-V曲线，缺点是患者需脱开呼吸机，操作比较繁琐和耗时，有发生低氧血症的危险；同时患者需要镇静甚至肌松，且无法去除测定时间内持续的气体交换、气体的可压缩性等影响。

吸气闭塞法亦称呼吸机法，由大容量注射器法改进而来，由呼吸机给予大小不同的潮气量，获得不同的平台压，多个相对应的潮气量和平台压描记在X轴上就能得到P-V曲线。

这种方法不需将患者与呼吸机断开，操作方便，但精度较差，费时较长，且不适合所有的呼吸机。

恒定低流速法以恒定的低流量气体（常为3-9L/min氧气）为呼吸系统充气，同时以压力为X轴，容量为Y轴（流量的积分即为容量或根据恒定流量乘以时间算出容量）描出P-V曲线（图3）。

此法运用比较简单并可以用某些呼吸机实现。

但是此法可能会受到氧气消耗所带来的影响，并因为呼气流速的无法控制而无法测定呼气相曲线。

不管哪种测定方法，均需将患者充分镇静甚至肌松，以避免主动呼吸影响测定的准确性。

3、生理意义
正常人在直立、放松、清醒状态下的呼吸系统准静态P-V曲线呈低段凹面向上高段凹面向下的“S”形，整个曲线是胸壁（膈肌和胸腔）作用力与肺弹性回缩力之间相互作用的平衡。

当两者相互作用里刚好抵消，肺容积达到平衡状态，此时的肺容积即为功能残气量（FRC），而此时，肺泡内的压力也等于大气压。

正常人仰卧位时，肺的FRC减少约50%，胸壁顺应性曲线轻度右移并轻度逆时针旋转，源于膈肌张力的变化以及胸廓顺应性的轻度改变。

4、临床意义
任何累及胸壁（膈肌和胸腔）以及肺实质或气道，导致肺容积变化的疾病都可能改变肺的顺应性而导致P-V曲线形态和位置上的变化。

其中，最具有代表性的是急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory dstress syndrome，ARDS），其他在肺间质病变、充血性心力衰竭以及肥胖等疾病中也有一定意义。

（1）ARDS
P-V曲线使用和研究最多的是在ARDS的患者中，近年来，根据P-V曲线采取的最佳PEEP和有效小潮气量策略结合允许性高碳酸血症策略（permissive hypercapnia，PHC）是目前ARDS机械通气治疗中的主要方法。

ARDS早期，水肿液受重力的影响向低位组织积聚，处于仰卧位时，从肺前侧至背侧，肺组织受到的静水压逐渐增大。

因此，在肺的低下部位，陷闭或实变的肺泡远远多于高位区域。

其力学的分布表现为肺的充气相P-V曲线呈“S”型，可概括为三段两点：低位平坦段，表现为低顺应性，相当于正常或基本正
和肺容积的变化呈线性关系，相当于已张开的“陷闭”肺泡和正常肺泡在弹性限度内的等比例扩张；高位平坦段，顺应性下降，表明肺处于过度扩张的危险中。

后两段之间的交点称为上拐点（upper inflection point，UIP）（图4）。

临床上主要根据LIP以及UIP设定机械通气的PEEP以及潮气量等。

一般认为，PEEP宜大于或者等于PLIP，高于PLIP 2cmH2O 左右的PEEP加压力限制模式机械通气与常规容量切换模式加FiO2指导的最小PEEP对照研究发现其肺功能改善明显好于对照组，增加了早期撤机和肺功能恢复的机会。

但亦有学者认为PEEP是代表呼气相的力学因素，而PLIP代表的是吸气相的力学因素，因此根据呼吸相的P-V曲线设定PEEP 似乎更加合理。

由于肺水肿和肺泡萎陷，ARDS患者的肺容量远远低于正常的肺容量，因而对正常肺而言较低的潮气量可造成肺的过度扩张。

P-V曲线上提示肺过度扩张的标志是UIP的出现，其相对应的容量值和压力值分别代表ARDS肺所能承受的最大潮气量（VUIP）和平台压（PLIP）。

因此，须使VT< VUIP或P<PUIP。

ARDS肺应使用有效小潮气量，按PHC策略，可使用5-8 mL/kg。

Roupie等根据PIJP选择PEEP，使用10 mL／kg的VT，80% （20/25）的患者Pplat> PUIP。

使VTcV UIP）VT下降（2.2±0.9）mL/kg，PCO2从（44±10）mmHg上升到（77±25）mmHg（1mmHg=0. 133 kPa），而Pa02/Fi02无显著改变。

但由于肺损伤的不均一性，UIP可不出现在P-V曲线上，因此，若曲线上出现UIP应使VT＜VUIP，Pplat＜PUIP。

正常肺通气至V时，其跨肺压约35 cmH2O- 50 cmH2O，大约相当控制通气时Pplat35 cmH2O。

超过此值，正常肺泡出现过度充气，并可能导致肺泡破裂的发生．据此，UIP若被掩盖，则应使Pplat< 35 cmH20。

尽管P-V曲线对于ARDS有着重要的意义，这一技术也似乎有着高度的安全性和可重复性。

但P-V曲线在ARDS的口常应用中仍有着许多问题。

P-V曲线与既往肺容积情况有很大的关系，因此，对于不同时期、不同患者或不同研究中的P-V曲线的比较，需要特别注意。

P-V曲线反映的是成千上万个肺泡总体特性，对于拥有复杂的机械特性的肺来说，P-V曲线可能只是反映了健康的肺泡的特性。

在一项对ARDS患者的肺CT扫描的研究中，研究者们在不同的肺损伤中，P-V曲线并不能准确的反应CT发现的肺复张或过度充气。

而一项利用电阻抗X线断层扫描的研究也得出了类似的结论。

另一个问题是肺的复张是一个时间依赖的动态过程，单一的P-V曲线并不能全面的反映这个现象。

（2）间质性肺病
间质性肺病的本质是肺泡出现纤维化，肺含气量减少，从而使P-V曲线在容量轴上的值下降（图5），尽管这一改变是因为气体含量的减少，但这并不意味着胸腔内总容量的减少，甚至有研究表明由于组织和血容量变化的不确定性，胸腔总容量的变化可以减少，不变或增加。

代入Salazar和Knowles方程（v=vmax Ae - kP，Vmax为压力无穷大时的容量，A为容量轴上的恒定截距，e为自然常数[2. 718]，P为静态气道压力），14名患者中只有2人的k值是减小的，因此，P-V曲线对评估肺泡纤维化的敏感性并不高。

（3）充血性心力衰竭
充血性心力衰竭时，肺泡内被液体充满，从而使表面活性物质受损，含气鞋减少。

这一现象与早期ARDS的变化（无心源性肺水肿时）非常相似。

动物研究发现，顺应性的降低程度远远大于气体体积的减少，而这一现象可能是由于小气道内液体形成液栓导致迟滞现象加剧。

在人群中尚缺乏有效的证据表明充血性心力衰竭时的P-V曲线变化，但基于和ARDS早期类似的病理生理改变，P-V曲线的变化也可能类似。

有学者甚至认为P-V在ARDS患者中的变化也可以用肺泡水肿解释，而不是所谓的肺泡塌陷。

（4）肥胖
Pelosi等利用氦气测量24名患者全麻状态下时的肺功能残气量（FRC），其中8名患者体质量指数（BMI）≤25 kg/m2，8名患者BMI在25至40 kg/m2之间，8名BMI≥40 kg/m2的肥胖患者。

发现随着体质量指数的增加，FRC明显减少（图6）。

5、进展
近年来，Lu等等利用持续恒定低流量法描记准静态P-V，与CT扫描相比评价PEEP诱导的肺复张效果，显示了P-V曲线与CT扫描有良好的相关性，这与隆云等的研究结果类似。

因此，利用P-V曲线测定作为指导临床机械通气策略，特别是ARDS 患者，以及对肺复张效果的评价和呼吸系统顺应性的监测，将得到进一步的应用和发展。

同时，应用P-V曲线基础上测定肺复张后的呼气末肺容积变化（end-expiratory ILung volume，AEELV），使P-V曲线评估肺复张的效果得以量化。

P-V曲线正在成为临床越来越实用和简便的工具，但目前没有一个标准的P-V曲线测定的方法。

同时，P-V曲线反应的只是整个呼吸系统顺应性的变化，而许多呼吸系统的病变往往是局灶性的，因此，P-V曲线和其他的临床评估工具（CT、超声等）应该充分结合，而不是相互取代。

只有对P-V曲线充分正确的认识，才能更好的运用这一工具服务于临床工作，而对于P-V曲线的研究，仍有许多问题需要我们去解决。

文章摘自《中华急诊医学杂志》2014年12月第23卷第12期P1411。