引用本文： 嚴姝瑛, 莊育剛, 葛奎, 彭滬, 陳遠卓, 張翔宇. 呼氣末正壓對急性肺損傷伴腹內高壓豬心肺功能的影響. 中國呼吸與危重監護雜志, 2014, 13(4): 360-363. doi: 10.7507/1671-6205.2014088 復制
腹內高壓(intra-abdominal hypertension，IAH)和急性肺損傷(acute lung injure，ALI)均是ICU常見的危重癥。近十年來大量研究發現IAH對全身不同臟器均可產生不利影響[1]，尤其是呼吸系統[2]及血流動力系統[3]。而PEEP可改善呼吸功能，但過高的PEEP卻可導致心排出量下降[4]和腹腔灌注的進一步減少[5-6]。目前在ALI合并IAH時，PEEP對心肺影響的相關研究尚較缺乏。因此，本研究旨在通過家豬ALI合并IAH模型，研究PEEP對ALI伴IAH家豬的呼吸及血流動力學系統的影響。
對象與方法
一 動物
健康家豬6只，雌雄不限，體重(22.3±2.1)kg，由上海妙迪生物科技有限公司提供。家豬用3%戊巴比妥鈉腹腔內注射約10 mL/kg誘導麻醉后，再按1 mL·kg-1·h-1持續靜脈泵推注麻醉，維庫溴銨1 mg·kg-1·h-1靜脈持續點滴進行肌松。氣管切開置管后接Avea呼吸機(美國Carefusion公司)，呼吸模式為容量控制通氣(VCV) ，設定潮氣量(VT)8 mL/kg，呼吸頻率16次/min，吸入氧濃度(FiO2)0.40，呼氣末正壓(PEEP)5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)。
二 方法
1．血流動力學監測：自右側頸內靜脈置入雙腔深靜脈導管，將一端接壓力傳感器后連接Phlip監護儀后直接測得中心靜脈壓(CVP)，另一端接溫度探頭后與脈搏指示劑連續心排出量監護儀(PiCCO PLUS，Germany)連接。隨后鈍性分離右股動脈，置入PiCCO動脈導管后與PiCCO監護儀相連，持續監測平均動脈壓(MAP)、心排指數(CI)、血管外肺水指數(EVLWI)等血流動力學指標。通過動脈導管抽取動脈血進行血氣分析。
2．動物制模方法：ALI模型：家豬在基礎狀態穩定30 min后，由氣管內注入0.1 mol/L(pH＜2.5)稀鹽酸(0.8 mL/kg)，分別在兩側臥位時左右各注入50%，每10 min測1次動脈血氣，根據需要可追加鹽酸量，直至PaO2/FiO2≤150 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)，且維持30 min為制模成功。IAH模型：采用自動控制氣腹機腹腔內注入氮氣法將腹腔內壓(IAP)提升至20 mm Hg即制模成功。
3．實驗方法：動物全身麻醉后機械通氣30 min作為基礎狀態。隨后將PEEP逐漸遞增至(10、15、20 cm H2O)維持1 h后記錄肺氧合、呼吸力學及血流動力學指標。整個實驗過程僅調整PEEP值，呼吸機的其余參數保持不變。
4．監測指標：① 氧合指標：經動脈導管抽取動脈血進行血氣分析，測得動脈血氧分壓(PaO2)、動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)，計算氧合指數(PaO2/FiO2)。② 呼吸力學指標：通過Avea呼吸機持續監測胸廓順應性(Ccw)、肺順應性(CL)、肺動態順應性(Cdyn)、氣道峰壓(Ppeak)及平臺壓(Pplat)。同時依次啟動吸氣和呼氣暫停3 s，由呼吸機測量肺靜態順應性(Csta)、跨肺壓呼氣末(Ptp)。③ 血流動力學指標：通過中心靜脈導管記錄中心靜脈壓(CVP)，通過PiCCO監護儀記錄心率(HR)、平均動脈壓(MAP)、心排指數(CI)、系統性血管阻力指數(SVRI)、胸內容量指數(ITBI)、全舒張末期容積指數(GEDI)、肺血管通透性指數(PVPI)、血管外肺水指數(EVLWI)等血流動力學指標。
三 統計學處理
采用SPSS 13.0統計軟件進行統計分析。數據以
結果
一 不同PEEP對肺氧合及呼吸力學的影響
PEEP15和PEEP20的PaO2/FiO2明顯高于PEEP5和PEEP10(P＜0.05)。而PEEP20的PaO2/FiO2高于PEEP15組(P＜0.05)，PEEP5和PEEP10比較差異無統計學意義(P＞0.05)。4種不同水平PEEP的PaCO2差異均無統計學意義(P＞0.05)。PEEP15和PEEP20的Ccw均明顯高于PEEP5和PEEP10(P＜0.05)。而PEEP15和PEEP20比較差異無統計學意義(P＞0.05)。4種不同水平PEEP的CL比較差異無統計學意義(P＞0.05)。PEEP15和PEEP20的Ppeak和Pplat均明顯高于PEEP5和PEEP10(P＜0.05)。而PEEP15與PEEP20比較差異無統計學意義(P＞0.05)。PEEP10、PEEP15和PEEP20的呼氣末Ptp均明顯高于PEEP5(P＜0.05)，而PEEP15和20比較差異無統計學意義(P＞0.05)。結果見表 1。
表1
ALI合并IAH時不同PEEP水平對呼吸力學的影響
二 不同PEEP對血流動力學的影響
PEEP15和PEEP20的HR明顯高于PEEP5(P＜0.05)，而PEEP15和PEEP20比較差異無統計學意義(P＞0.05)。PEEP20的CI明顯低于PEEP5(P＜0.05)，而PEEP5、PEEP10、PEEP15組比較差異均無統計學意義(P＞0.05)。PEEP20的CVP明顯高于PEEP5、PEEP10和PEEP15(P＜0.05)，而PEEP15和PEEP20組比較差異無統計學意義(P＞0.05)。而MAP、SVRI、ITBVI、GEDI、PVPI、EVLWI在以上4種不同PEEP水平下差異均無統計學意義(P＞0.05)。結果見表 2。
表2
不同PEEP水平下ALI+IAH時血流動力學的改變
討論
既往研究顯示IAH時高PEEP可對抗腹內壓，改善呼吸功能，但過高的PEEP可引起血流動力學的改變；在ALI/ARDS的機械通氣治療中，合適的PEEP是維持肺泡開放的關鍵，但是過高的PEEP也可導致呼吸機相關性肺損傷(VALI)。在ALI合并IAH時，高PEEP對呼吸及血流動力系統將產生何種影響，國內尚無相關報道。因此，本研究通過復制ALI伴IAH模型，逐漸增加PEEP水平，評估高PEEP對呼吸功能及血流動力學的影響。
我們此前的研究已證實ALI伴IAH可引起Ccw顯著下降，并可引起氧合指數(PaO2/FiO2)進一步下降，但CL無明顯變化[7]。然而在本研究中我們通過逐漸增加PEEP后發現Ccw、Csta及Cdyn等呼吸力學指標及PaO2/FiO2等氧合指標均得到改善，尤其在PEEP15和PEEP20時以上指標改善更顯著，考慮可能因為高PEEP對抗了腹內高壓，改善胸廓順應性，減少了肺實質的壓縮，從而防止了肺容積的進一步減少，改善了機體的缺氧狀態。
本研究還發現當ALI伴IAH時Ppeak和Pplat均顯著增高，甚至Pplat的均值超過了ARDS協作網標準所認為安全的平臺壓(Pplat＜30 cm H2O)，但并未發生氣壓傷。且隨著PEEP的遞增，Ppeak和Pplat進一步增加，但均并未發生氣壓傷。這與倪海濱等[8]的研究結果一致。因此，在ALI伴IAH時行機械通氣需限制Pplat的策略有待進一步研究。研究還發現在PEEP5和PEEP10時均未引起血流動力學的改變，但在PEEP15和PEEP20時可引起心率增快，PEEP20時甚至引起CI的下降，但MAP、ITBVI、EVLWI、GEDI等血流動力學指標在4組不同PEEP水平間無顯著差異，這與Krebs等[9]的研究結果是一致的。最近研究提出了對ALI患者實施保守的液體復蘇可能對血流動力學產生影響，因此在本研究中我們未選擇任何復蘇策略，而是持續用乳酸林格液(4 mL·kg-1·h-1)防止動物脫水。我們研究發現高PEEP并未對機體的血流動力產生顯著的影響，但既往有研究顯示高PEEP可引起腹腔內臟器的灌注不足。因此，在ALI伴IAH時高PEEP雖可改善呼吸功能，但尚不清楚是否會對機體的腹腔內器官的灌注產生不利影響，這可列為未來的研究內容。
本研究將呼吸機初始參數FiO2設定為0.4，PEEP設定為5 cm H2O，這是按照ARDS協作網的推薦意見。實驗性的生理研究已經證實通過胸廓及肺的變形可彌補胸內壓及胸廓機械性能的顯著改變，但也有數據顯示ALI/ARDS患者機械通氣的這種代償機制只有在IAP＜20 mm Hg時才有效[10-11]。因而本實驗將家豬的IAP設定在20 mm Hg，以便研究在失代償情況下不同PEEP對ALI合并IAH家豬的呼吸功能及血流動力學方面的影響。
本研究還存在一定的局限性：首先，盡管我們的發現與部分的學者的研究發現一致，但樣本量偏小；其次，實驗中不同PEEP水平維持時間尚短，不能觀察到長時間的高PEEP對呼吸機能和血流動力學的影響。
綜上所述，本研究顯示ALI伴IAH時可引起氧合指數及呼吸力學指標明顯下降，但PEEP水平的增加可使肺氧合及呼吸力學指標顯著改善，且并未伴有顯著的血流動力學改變。然而高PEEP是否會引起腹腔內臟器灌注不足，以及在ALI伴IAH時最佳PEEP的選擇均有待進一步研究。
腹內高壓(intra-abdominal hypertension，IAH)和急性肺損傷(acute lung injure，ALI)均是ICU常見的危重癥。近十年來大量研究發現IAH對全身不同臟器均可產生不利影響[1]，尤其是呼吸系統[2]及血流動力系統[3]。而PEEP可改善呼吸功能，但過高的PEEP卻可導致心排出量下降[4]和腹腔灌注的進一步減少[5-6]。目前在ALI合并IAH時，PEEP對心肺影響的相關研究尚較缺乏。因此，本研究旨在通過家豬ALI合并IAH模型，研究PEEP對ALI伴IAH家豬的呼吸及血流動力學系統的影響。
對象與方法
一 動物
健康家豬6只，雌雄不限，體重(22.3±2.1)kg，由上海妙迪生物科技有限公司提供。家豬用3%戊巴比妥鈉腹腔內注射約10 mL/kg誘導麻醉后，再按1 mL·kg-1·h-1持續靜脈泵推注麻醉，維庫溴銨1 mg·kg-1·h-1靜脈持續點滴進行肌松。氣管切開置管后接Avea呼吸機(美國Carefusion公司)，呼吸模式為容量控制通氣(VCV) ，設定潮氣量(VT)8 mL/kg，呼吸頻率16次/min，吸入氧濃度(FiO2)0.40，呼氣末正壓(PEEP)5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)。
二 方法
1．血流動力學監測：自右側頸內靜脈置入雙腔深靜脈導管，將一端接壓力傳感器后連接Phlip監護儀后直接測得中心靜脈壓(CVP)，另一端接溫度探頭后與脈搏指示劑連續心排出量監護儀(PiCCO PLUS，Germany)連接。隨后鈍性分離右股動脈，置入PiCCO動脈導管后與PiCCO監護儀相連，持續監測平均動脈壓(MAP)、心排指數(CI)、血管外肺水指數(EVLWI)等血流動力學指標。通過動脈導管抽取動脈血進行血氣分析。
2．動物制模方法：ALI模型：家豬在基礎狀態穩定30 min后，由氣管內注入0.1 mol/L(pH＜2.5)稀鹽酸(0.8 mL/kg)，分別在兩側臥位時左右各注入50%，每10 min測1次動脈血氣，根據需要可追加鹽酸量，直至PaO2/FiO2≤150 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)，且維持30 min為制模成功。IAH模型：采用自動控制氣腹機腹腔內注入氮氣法將腹腔內壓(IAP)提升至20 mm Hg即制模成功。
3．實驗方法：動物全身麻醉后機械通氣30 min作為基礎狀態。隨后將PEEP逐漸遞增至(10、15、20 cm H2O)維持1 h后記錄肺氧合、呼吸力學及血流動力學指標。整個實驗過程僅調整PEEP值，呼吸機的其余參數保持不變。
4．監測指標：① 氧合指標：經動脈導管抽取動脈血進行血氣分析，測得動脈血氧分壓(PaO2)、動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)，計算氧合指數(PaO2/FiO2)。② 呼吸力學指標：通過Avea呼吸機持續監測胸廓順應性(Ccw)、肺順應性(CL)、肺動態順應性(Cdyn)、氣道峰壓(Ppeak)及平臺壓(Pplat)。同時依次啟動吸氣和呼氣暫停3 s，由呼吸機測量肺靜態順應性(Csta)、跨肺壓呼氣末(Ptp)。③ 血流動力學指標：通過中心靜脈導管記錄中心靜脈壓(CVP)，通過PiCCO監護儀記錄心率(HR)、平均動脈壓(MAP)、心排指數(CI)、系統性血管阻力指數(SVRI)、胸內容量指數(ITBI)、全舒張末期容積指數(GEDI)、肺血管通透性指數(PVPI)、血管外肺水指數(EVLWI)等血流動力學指標。
三 統計學處理
采用SPSS 13.0統計軟件進行統計分析。數據以
結果
一 不同PEEP對肺氧合及呼吸力學的影響
PEEP15和PEEP20的PaO2/FiO2明顯高于PEEP5和PEEP10(P＜0.05)。而PEEP20的PaO2/FiO2高于PEEP15組(P＜0.05)，PEEP5和PEEP10比較差異無統計學意義(P＞0.05)。4種不同水平PEEP的PaCO2差異均無統計學意義(P＞0.05)。PEEP15和PEEP20的Ccw均明顯高于PEEP5和PEEP10(P＜0.05)。而PEEP15和PEEP20比較差異無統計學意義(P＞0.05)。4種不同水平PEEP的CL比較差異無統計學意義(P＞0.05)。PEEP15和PEEP20的Ppeak和Pplat均明顯高于PEEP5和PEEP10(P＜0.05)。而PEEP15與PEEP20比較差異無統計學意義(P＞0.05)。PEEP10、PEEP15和PEEP20的呼氣末Ptp均明顯高于PEEP5(P＜0.05)，而PEEP15和20比較差異無統計學意義(P＞0.05)。結果見表 1。
表1
ALI合并IAH時不同PEEP水平對呼吸力學的影響
二 不同PEEP對血流動力學的影響
PEEP15和PEEP20的HR明顯高于PEEP5(P＜0.05)，而PEEP15和PEEP20比較差異無統計學意義(P＞0.05)。PEEP20的CI明顯低于PEEP5(P＜0.05)，而PEEP5、PEEP10、PEEP15組比較差異均無統計學意義(P＞0.05)。PEEP20的CVP明顯高于PEEP5、PEEP10和PEEP15(P＜0.05)，而PEEP15和PEEP20組比較差異無統計學意義(P＞0.05)。而MAP、SVRI、ITBVI、GEDI、PVPI、EVLWI在以上4種不同PEEP水平下差異均無統計學意義(P＞0.05)。結果見表 2。
表2
不同PEEP水平下ALI+IAH時血流動力學的改變
討論
既往研究顯示IAH時高PEEP可對抗腹內壓，改善呼吸功能，但過高的PEEP可引起血流動力學的改變；在ALI/ARDS的機械通氣治療中，合適的PEEP是維持肺泡開放的關鍵，但是過高的PEEP也可導致呼吸機相關性肺損傷(VALI)。在ALI合并IAH時，高PEEP對呼吸及血流動力系統將產生何種影響，國內尚無相關報道。因此，本研究通過復制ALI伴IAH模型，逐漸增加PEEP水平，評估高PEEP對呼吸功能及血流動力學的影響。
我們此前的研究已證實ALI伴IAH可引起Ccw顯著下降，并可引起氧合指數(PaO2/FiO2)進一步下降，但CL無明顯變化[7]。然而在本研究中我們通過逐漸增加PEEP后發現Ccw、Csta及Cdyn等呼吸力學指標及PaO2/FiO2等氧合指標均得到改善，尤其在PEEP15和PEEP20時以上指標改善更顯著，考慮可能因為高PEEP對抗了腹內高壓，改善胸廓順應性，減少了肺實質的壓縮，從而防止了肺容積的進一步減少，改善了機體的缺氧狀態。
本研究還發現當ALI伴IAH時Ppeak和Pplat均顯著增高，甚至Pplat的均值超過了ARDS協作網標準所認為安全的平臺壓(Pplat＜30 cm H2O)，但并未發生氣壓傷。且隨著PEEP的遞增，Ppeak和Pplat進一步增加，但均并未發生氣壓傷。這與倪海濱等[8]的研究結果一致。因此，在ALI伴IAH時行機械通氣需限制Pplat的策略有待進一步研究。研究還發現在PEEP5和PEEP10時均未引起血流動力學的改變，但在PEEP15和PEEP20時可引起心率增快，PEEP20時甚至引起CI的下降，但MAP、ITBVI、EVLWI、GEDI等血流動力學指標在4組不同PEEP水平間無顯著差異，這與Krebs等[9]的研究結果是一致的。最近研究提出了對ALI患者實施保守的液體復蘇可能對血流動力學產生影響，因此在本研究中我們未選擇任何復蘇策略，而是持續用乳酸林格液(4 mL·kg-1·h-1)防止動物脫水。我們研究發現高PEEP并未對機體的血流動力產生顯著的影響，但既往有研究顯示高PEEP可引起腹腔內臟器的灌注不足。因此，在ALI伴IAH時高PEEP雖可改善呼吸功能，但尚不清楚是否會對機體的腹腔內器官的灌注產生不利影響，這可列為未來的研究內容。
本研究將呼吸機初始參數FiO2設定為0.4，PEEP設定為5 cm H2O，這是按照ARDS協作網的推薦意見。實驗性的生理研究已經證實通過胸廓及肺的變形可彌補胸內壓及胸廓機械性能的顯著改變，但也有數據顯示ALI/ARDS患者機械通氣的這種代償機制只有在IAP＜20 mm Hg時才有效[10-11]。因而本實驗將家豬的IAP設定在20 mm Hg，以便研究在失代償情況下不同PEEP對ALI合并IAH家豬的呼吸功能及血流動力學方面的影響。
本研究還存在一定的局限性：首先，盡管我們的發現與部分的學者的研究發現一致，但樣本量偏小；其次，實驗中不同PEEP水平維持時間尚短，不能觀察到長時間的高PEEP對呼吸機能和血流動力學的影響。
綜上所述，本研究顯示ALI伴IAH時可引起氧合指數及呼吸力學指標明顯下降，但PEEP水平的增加可使肺氧合及呼吸力學指標顯著改善，且并未伴有顯著的血流動力學改變。然而高PEEP是否會引起腹腔內臟器灌注不足，以及在ALI伴IAH時最佳PEEP的選擇均有待進一步研究。
