引用本文： 崔少帥, 王靚, 陳云霞, 袁聰, 忽新剛, 李成, 高勝浩, 張文杰, 王海播. 胸部電阻抗成像評估呼吸機膨肺與復蘇球囊膨肺肺泡復張效果的差異. 中國呼吸與危重監護雜志, 2021, 20(2): 132-135. doi: 10.7507/1671-6205.201909012 復制
21 世紀初期以來，呼吸機膨肺（VHI）逐漸應用于臨床[1]，VHI 是使用呼吸機模擬復蘇球囊膨肺（MHI）進行膨肺。上述兩種膨肺方法不僅可以促進痰液排出[2]，還可以打開萎陷的肺組織（非氣道分泌物堵塞氣道原因）[3]，肺順應性的改善、氧合的提高則是肺泡重新含氣的臨床表現。研究發現兩種方法的膨肺效果隨著時間發生了差異，如 Ahmed 等[4]發現 MHI 和 VHI 1 min 后改善氧合效果無顯著差異；而 Diane 等[5]指出膨肺 30 min 后，VHI 改善氧合效果優于 MHI。床旁電阻抗成像（EIT）是一種無創、動態的肺內氣體分布成像技術[6]。成像原理為：人體是天然導電體，通過電極縛帶上的一對電極在胸部皮膚上施加微弱電流，并監測其他對應電極上電壓變化，根據電壓與電流之間的關系，重構出胸廓內部電阻抗的分布變化，利用計算機產生斷層成像[7]。與胸部 CT 相比，EIT 在測量肺通氣方面顯示出高度的相關性[8]。胸部電阻抗變化和肺容積變化具有較強的線性關系[9]，因此，呼氣末肺阻抗（EELI）可以代替呼氣末肺容積（EELV）來提示肺內氣體的分布變化。此外，現有研究證明 EIT 技術可以準確、可靠地監測肺復張引起的肺容積的變化[10-12]。為進一步了解兩種膨肺方法的延遲效果不一致的原因，我們使用 EIT 技術持續監測膨肺后肺內氣體分布隨時間的變化規律。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
根據納入標準，以鄭州市某三級甲等醫院神經重癥加強治療病房（ICU）2018 年 8 月至 2019 年 8 月收治的全麻術后患者為研究對象。納入標準：年齡≥18 歲，Glasgow 評分>8 分、機械通氣時間≤30 min，動脈血氧分壓（PaO2）/吸入氧濃度（FiO2）的比值為 200～350 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）。排除標準：FiO2>60%、PEEP>10 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）、自主呼吸節律紊亂。共納入 68 例患者，一般人口學特征見表 1。其中動脈機械取栓術 20 例，顱內血腫清除+去骨瓣減壓術 20 例，腦室置管外引流術 10 例，動脈閉塞開道術 8 例，濾器置入術 2 例，介入溶栓術 5 例，動脈支架置入術 2 例，動脈瘤夾閉術 1 例。本試驗經河南省人民醫院倫理委員會批準［（2019）倫理第（07）號］。
表1
一般人口學特征［中位數（范圍）］
1.2 方法
1.2.1 治療方法
患者術后轉入神經 ICU，均為氣管插管接有創呼吸機（瑞士哈美頓醫療公司，型號 HAMILTON-G5）輔助呼吸，模式為壓力控制通氣（PCV），吸氣壓 10～12 cm H2O，呼氣末正壓（PEEP）5 cm H2O，吸氣時間 1 s，呼吸頻率 10～12 次/min，FiO2 30%～45%，監測潮氣量 455～678 mL。將符合研究標準的患者按隨機數字表法分為 MHI 組和 VHI 組。并打開胸電阻抗成像儀（德國德爾格公司，型號 PulmoVista 500）校準，根據患者體型選擇大、中、小號電極縛帶置于胸廓乳頭上緣。在 20 Hz 下連續記錄、存儲 EIT 數據，并采用 EIT 數據分析工具 6.0 離線分析（德國德爾格公司）。試驗期間患者如有臨床吸痰指征則給予負壓抽吸，并取消入組資格。
MHI 組：采用雙手擠壓球囊（駝人控股集團河南醫療器械有限公司，成人 1 500 mL 簡易呼吸器），并將 15 L/min 的氧氣連接其上，擠壓期間使用壓力傳感器（深圳市一測醫療測試技術有限公司，型號 Certifier FA plus）控制 4 s 內達到 35～40 cm H2O 的峰值壓力，并維持 2 s 后自然松開球囊。使用 PEEP 閥維持原 PEEP 參數。上述過程 1 min 操作 8 次為 1 個循環，共循環 4 次，每個循環之間允許 1 min 的原模式、參數下的機械通氣。
VHI 組：采用呼吸機膨肺，模式調為容量控制通氣（VCV），參數調為 FiO2 100%，呼吸頻率 8 次/min，吸氣流速 20 L/min，吸入潮氣量逐漸上調直至氣道峰壓達到 35～40 cm H2O 后維持該潮氣量不變，并給予 2 s 吸氣末暫停，PEEP 設置不變，上述過程維持 4 min，每分鐘之間允許 1 min 原模式、參數下的機械通氣。
1.2.2 觀察指標
記錄患者首次入 ICU 時的急性生理學和慢性健康狀況評分系統Ⅱ（APACHEⅡ）評分和術后序貫器官衰竭評分（SOFA）。記錄基線、膨肺時、膨肺后 5、15、30、60 min 的 EELI、血氧飽和度、心率、血壓。其中，各時間點的 EELI 值直接由 EIT 數據分析工具 6.0 讀取，EELI 單位為任意單位（AU），并計算各個時間點與基線 EELI 的差值，差值表示為平均值和 95% 可信區間（CI）。使用左側橈動脈留置針分別在基線、膨肺后 5、30、60 min 抽取動脈血氣并分析（丹麥雷度米特醫療設備有限公司，型號 ABL800），計算氧合指數（PaO2/FiO2）。全麻狀態下測量基線、膨肺后 5、15、30、60 min 時的靜態順應性［Cst=VT/（Pplat–PEEP）］和氣道阻力［Raw=（Ppeak–Pplat）/Flow］。
1.3 統計學方法
采用 SPSS20.0 統計軟件。計量數據表示為平均值和 95%CI。符合正態分布的計量資料以均數±標準差（
±s）表示，組間比較采用兩獨立樣本 t 檢驗；不符合正態分布的定量資料以中位數（范圍）表示，組間比較采用秩和檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 一般人口學特征
入組患者一般人口學特征見表 1。兩組患者的一般人口學特征比較，差異均無統計學意義，表明兩組間具有可比性。
2.2 呼吸機膨肺和復蘇球囊膨肺復張效果比較
兩組患者膨肺基線及膨肺后各時間點 EELI 變化見圖 1。兩組患者基線 EELI 為 616（95%CI 500～733），膨肺時 MHI 組、VHI 組 EELI 分別在基線上增加了 987 AU（95%CI 545～1213）、1187 AU（95%CI 899～1412）；MHI 組膨肺 5 min 后，EELI 回到基線水平；VHI 組膨肺 15 min 后，EELI 高于基線 200 AU（95%CI 99～434）；膨肺 30 min 后，VHI 組 EELI 回到基線水平；MHI 組膨肺 5 min 后，P/F 已回到基線，而 VHI 組 PaO2/FiO2 高于基線 33.5 mm Hg（95%CI 4.9～88.0）。兩組患者的 SpO2、心率、血壓、Cst 在任何時間點均無顯著差異。結果見表 2、3。
圖1
膨肺基線及膨肺后兩組患者各時間點 EELI 變化趨勢圖
base：膨肺前（基線）；0 min：膨肺時
表2
兩組患者基線與各個時間點 EELI 的差值比較［AU，中位數（范圍）］
表3
兩組患者基線與各個時間點 SpO2、Cst、PaO2/FiO2 的差值比較［中位數（范圍）］
3 討論
本研究的主要結果為 MHI 組膨肺 5 min 后，EELI 回到基線水平，VHI 組膨肺 30 min 后，EELI 回到基線水平，可見 VHI 可以較長時間維持肺泡復張，而這可能解釋了 VHI 的延遲效果優于 MHI 的原因。VHI 較長時間維持肺泡復張的可能原因如下：（1）肺泡的復張需要很高的氣道壓力，而維持肺泡復張則需要合適的 PEEP 水平[13]。De Monte 等[14]發現 40 cm H2O 的氣道壓力和 5 cm H2O 的 PEEP 持續 20 s 可以有效減少麻醉誘導導致的肺不張。本試驗中，兩組患者的氣道壓力維持時間均為 2 s，但 MHI 需斷開呼吸機管路，造成 PEEP 的短暫缺失，可能導致復張的肺泡重新塌陷。（2）MHI 需要具有豐富臨床經驗的操作者才能更好地達到目標氣道壓并維持 2 s[15]。本試驗中的操作人員雖經過了專業的培訓，但每個人對膨肺的熟悉程度和執行能力是有差別的，可能引起操作的同質性較低。（3）MHI 時，當患者出現主動呼氣時，其吸氣末的暫停將無法維持[16]，而使得氣道壓力持續時間更加縮短。以上三種因素在 VHI 中是不存在的。Linnane 等[17]同樣使用 EIT 技術監測 MHI 和 VHI 在復張因吸痰導致肺容積減少中的應用，發現 MHI 在膨肺 15 min 后，EELI 停留在基線上方 351（95%CI 111～592），而 VHI 已回到基線。Linnane 等[17]的研究結果與本試驗結果不同的原因可能是，他們采用隨機交叉實驗，MHI 和 VHI 之間的沖洗期為 1 h，1 h 的沖洗期可能無法完全消除前一膨肺方法的持續效果，導致兩次膨肺效果疊加。
本研究發現兩組 SpO2、順應性、心率、血壓在任何時間點均無較大差異。Savian 等[18]在 ICU 機械通氣患者中比較不同 PEEP 水平使用 MHI 和 VHI 的效果，發現兩組心率和平均動脈壓無顯著差異。Diane 等[5]對 ICU 機械通氣患者分別使用 MHI 和 VHI 觀察排痰效果，也得出相同的結果。Ahmed 等[4]、Savian 等[18]均發現 MHI 和 VHI 在提高呼吸系統順應性方面無顯著差異。
本研究發現膨肺 5 min 后，MHI 組 PaO2/FiO2 已回到基線，而 VHI 組高于基線 33.5 mm Hg（95%CI 4.9～88）。Diane 等[5]發現膨肺后 30 min 內，VHI 組的 PaO2/FiO2 改善持續高于 MHI。氧分壓的提高需要更多的肺泡參與到氣體交換中去，本研究發現膨肺 30 min 后 VHI 組和 MHI 組的 EELI 分別為 356（95%CI 44～535）和 188（95%CI –100～434），可見 VHI 組仍有大部分復張肺泡處于開放狀態，MHI 組復張肺泡已全部塌陷。可能原因為 MHI 引起 PEEP 的短暫缺失，而復張的肺泡一旦失去 PEEP 的支撐將重新塌陷，造成 EELI/EELV 的減少。
為降低抽血氣次數，本研究未在膨肺 15 min 后復查動脈血氣，導致無法更加全面地評估兩種膨肺方法對氧合的改善情況。因未使用食道測壓管來精確的監測胸膜腔壓力，無法準確計算順應性。
VHI 通過設置一個較小的吸氣流速、較大的潮氣量、數秒的吸氣暫停模仿 MHI 進行膨肺。本研究發現在復張肺泡、改善肺順應性、提高氧合方面，VHI 同樣是一種有效的膨肺方法；且與 MHI 相比，VHI 具有準確的 FiO2 和無需斷開呼吸機管路的優勢。本研究首次使用 EIT 技術評估 MHI 和 VHI 的肺泡復張效果，直觀地解釋了 VHI 延遲效果優于 MHI 的原因，用數據證明 VHI 是一種可供選擇的膨肺方法。本研究可能也是首次嘗試使用 EIT 技術監測膨肺 60 min 后 EELV 的改變，雖發現兩種方法在膨肺 60 min 后的效果并無顯著差異，但為臨床提供了膨肺間隔時間的參考依據。
綜上所述，MHI 和 VHI 均能大幅增加 EELI，但 VHI 可較長時間維持復張肺泡穩定，且兩種方法其他膨肺效果方面無較大差異，VHI 是一種可以替代 MHI 的膨肺方法，然而 VHI 的潛在作用仍需進一步挖掘。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
21 世紀初期以來，呼吸機膨肺（VHI）逐漸應用于臨床[1]，VHI 是使用呼吸機模擬復蘇球囊膨肺（MHI）進行膨肺。上述兩種膨肺方法不僅可以促進痰液排出[2]，還可以打開萎陷的肺組織（非氣道分泌物堵塞氣道原因）[3]，肺順應性的改善、氧合的提高則是肺泡重新含氣的臨床表現。研究發現兩種方法的膨肺效果隨著時間發生了差異，如 Ahmed 等[4]發現 MHI 和 VHI 1 min 后改善氧合效果無顯著差異；而 Diane 等[5]指出膨肺 30 min 后，VHI 改善氧合效果優于 MHI。床旁電阻抗成像（EIT）是一種無創、動態的肺內氣體分布成像技術[6]。成像原理為：人體是天然導電體，通過電極縛帶上的一對電極在胸部皮膚上施加微弱電流，并監測其他對應電極上電壓變化，根據電壓與電流之間的關系，重構出胸廓內部電阻抗的分布變化，利用計算機產生斷層成像[7]。與胸部 CT 相比，EIT 在測量肺通氣方面顯示出高度的相關性[8]。胸部電阻抗變化和肺容積變化具有較強的線性關系[9]，因此，呼氣末肺阻抗（EELI）可以代替呼氣末肺容積（EELV）來提示肺內氣體的分布變化。此外，現有研究證明 EIT 技術可以準確、可靠地監測肺復張引起的肺容積的變化[10-12]。為進一步了解兩種膨肺方法的延遲效果不一致的原因，我們使用 EIT 技術持續監測膨肺后肺內氣體分布隨時間的變化規律。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
根據納入標準，以鄭州市某三級甲等醫院神經重癥加強治療病房（ICU）2018 年 8 月至 2019 年 8 月收治的全麻術后患者為研究對象。納入標準：年齡≥18 歲，Glasgow 評分>8 分、機械通氣時間≤30 min，動脈血氧分壓（PaO2）/吸入氧濃度（FiO2）的比值為 200～350 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）。排除標準：FiO2>60%、PEEP>10 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）、自主呼吸節律紊亂。共納入 68 例患者，一般人口學特征見表 1。其中動脈機械取栓術 20 例，顱內血腫清除+去骨瓣減壓術 20 例，腦室置管外引流術 10 例，動脈閉塞開道術 8 例，濾器置入術 2 例，介入溶栓術 5 例，動脈支架置入術 2 例，動脈瘤夾閉術 1 例。本試驗經河南省人民醫院倫理委員會批準［（2019）倫理第（07）號］。
表1
一般人口學特征［中位數（范圍）］
1.2 方法
1.2.1 治療方法
患者術后轉入神經 ICU，均為氣管插管接有創呼吸機（瑞士哈美頓醫療公司，型號 HAMILTON-G5）輔助呼吸，模式為壓力控制通氣（PCV），吸氣壓 10～12 cm H2O，呼氣末正壓（PEEP）5 cm H2O，吸氣時間 1 s，呼吸頻率 10～12 次/min，FiO2 30%～45%，監測潮氣量 455～678 mL。將符合研究標準的患者按隨機數字表法分為 MHI 組和 VHI 組。并打開胸電阻抗成像儀（德國德爾格公司，型號 PulmoVista 500）校準，根據患者體型選擇大、中、小號電極縛帶置于胸廓乳頭上緣。在 20 Hz 下連續記錄、存儲 EIT 數據，并采用 EIT 數據分析工具 6.0 離線分析（德國德爾格公司）。試驗期間患者如有臨床吸痰指征則給予負壓抽吸，并取消入組資格。
MHI 組：采用雙手擠壓球囊（駝人控股集團河南醫療器械有限公司，成人 1 500 mL 簡易呼吸器），并將 15 L/min 的氧氣連接其上，擠壓期間使用壓力傳感器（深圳市一測醫療測試技術有限公司，型號 Certifier FA plus）控制 4 s 內達到 35～40 cm H2O 的峰值壓力，并維持 2 s 后自然松開球囊。使用 PEEP 閥維持原 PEEP 參數。上述過程 1 min 操作 8 次為 1 個循環，共循環 4 次，每個循環之間允許 1 min 的原模式、參數下的機械通氣。
VHI 組：采用呼吸機膨肺，模式調為容量控制通氣（VCV），參數調為 FiO2 100%，呼吸頻率 8 次/min，吸氣流速 20 L/min，吸入潮氣量逐漸上調直至氣道峰壓達到 35～40 cm H2O 后維持該潮氣量不變，并給予 2 s 吸氣末暫停，PEEP 設置不變，上述過程維持 4 min，每分鐘之間允許 1 min 原模式、參數下的機械通氣。
1.2.2 觀察指標
記錄患者首次入 ICU 時的急性生理學和慢性健康狀況評分系統Ⅱ（APACHEⅡ）評分和術后序貫器官衰竭評分（SOFA）。記錄基線、膨肺時、膨肺后 5、15、30、60 min 的 EELI、血氧飽和度、心率、血壓。其中，各時間點的 EELI 值直接由 EIT 數據分析工具 6.0 讀取，EELI 單位為任意單位（AU），并計算各個時間點與基線 EELI 的差值，差值表示為平均值和 95% 可信區間（CI）。使用左側橈動脈留置針分別在基線、膨肺后 5、30、60 min 抽取動脈血氣并分析（丹麥雷度米特醫療設備有限公司，型號 ABL800），計算氧合指數（PaO2/FiO2）。全麻狀態下測量基線、膨肺后 5、15、30、60 min 時的靜態順應性［Cst=VT/（Pplat–PEEP）］和氣道阻力［Raw=（Ppeak–Pplat）/Flow］。
1.3 統計學方法
采用 SPSS20.0 統計軟件。計量數據表示為平均值和 95%CI。符合正態分布的計量資料以均數±標準差（±s）表示，組間比較采用兩獨立樣本 t 檢驗；不符合正態分布的定量資料以中位數（范圍）表示，組間比較采用秩和檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 一般人口學特征
入組患者一般人口學特征見表 1。兩組患者的一般人口學特征比較，差異均無統計學意義，表明兩組間具有可比性。
2.2 呼吸機膨肺和復蘇球囊膨肺復張效果比較
兩組患者膨肺基線及膨肺后各時間點 EELI 變化見圖 1。兩組患者基線 EELI 為 616（95%CI 500～733），膨肺時 MHI 組、VHI 組 EELI 分別在基線上增加了 987 AU（95%CI 545～1213）、1187 AU（95%CI 899～1412）；MHI 組膨肺 5 min 后，EELI 回到基線水平；VHI 組膨肺 15 min 后，EELI 高于基線 200 AU（95%CI 99～434）；膨肺 30 min 后，VHI 組 EELI 回到基線水平；MHI 組膨肺 5 min 后，P/F 已回到基線，而 VHI 組 PaO2/FiO2 高于基線 33.5 mm Hg（95%CI 4.9～88.0）。兩組患者的 SpO2、心率、血壓、Cst 在任何時間點均無顯著差異。結果見表 2、3。
圖1
膨肺基線及膨肺后兩組患者各時間點 EELI 變化趨勢圖
base：膨肺前（基線）；0 min：膨肺時
表2
兩組患者基線與各個時間點 EELI 的差值比較［AU，中位數（范圍）］
表3
兩組患者基線與各個時間點 SpO2、Cst、PaO2/FiO2 的差值比較［中位數（范圍）］
3 討論
本研究的主要結果為 MHI 組膨肺 5 min 后，EELI 回到基線水平，VHI 組膨肺 30 min 后，EELI 回到基線水平，可見 VHI 可以較長時間維持肺泡復張，而這可能解釋了 VHI 的延遲效果優于 MHI 的原因。VHI 較長時間維持肺泡復張的可能原因如下：（1）肺泡的復張需要很高的氣道壓力，而維持肺泡復張則需要合適的 PEEP 水平[13]。De Monte 等[14]發現 40 cm H2O 的氣道壓力和 5 cm H2O 的 PEEP 持續 20 s 可以有效減少麻醉誘導導致的肺不張。本試驗中，兩組患者的氣道壓力維持時間均為 2 s，但 MHI 需斷開呼吸機管路，造成 PEEP 的短暫缺失，可能導致復張的肺泡重新塌陷。（2）MHI 需要具有豐富臨床經驗的操作者才能更好地達到目標氣道壓并維持 2 s[15]。本試驗中的操作人員雖經過了專業的培訓，但每個人對膨肺的熟悉程度和執行能力是有差別的，可能引起操作的同質性較低。（3）MHI 時，當患者出現主動呼氣時，其吸氣末的暫停將無法維持[16]，而使得氣道壓力持續時間更加縮短。以上三種因素在 VHI 中是不存在的。Linnane 等[17]同樣使用 EIT 技術監測 MHI 和 VHI 在復張因吸痰導致肺容積減少中的應用，發現 MHI 在膨肺 15 min 后，EELI 停留在基線上方 351（95%CI 111～592），而 VHI 已回到基線。Linnane 等[17]的研究結果與本試驗結果不同的原因可能是，他們采用隨機交叉實驗，MHI 和 VHI 之間的沖洗期為 1 h，1 h 的沖洗期可能無法完全消除前一膨肺方法的持續效果，導致兩次膨肺效果疊加。
本研究發現兩組 SpO2、順應性、心率、血壓在任何時間點均無較大差異。Savian 等[18]在 ICU 機械通氣患者中比較不同 PEEP 水平使用 MHI 和 VHI 的效果，發現兩組心率和平均動脈壓無顯著差異。Diane 等[5]對 ICU 機械通氣患者分別使用 MHI 和 VHI 觀察排痰效果，也得出相同的結果。Ahmed 等[4]、Savian 等[18]均發現 MHI 和 VHI 在提高呼吸系統順應性方面無顯著差異。
本研究發現膨肺 5 min 后，MHI 組 PaO2/FiO2 已回到基線，而 VHI 組高于基線 33.5 mm Hg（95%CI 4.9～88）。Diane 等[5]發現膨肺后 30 min 內，VHI 組的 PaO2/FiO2 改善持續高于 MHI。氧分壓的提高需要更多的肺泡參與到氣體交換中去，本研究發現膨肺 30 min 后 VHI 組和 MHI 組的 EELI 分別為 356（95%CI 44～535）和 188（95%CI –100～434），可見 VHI 組仍有大部分復張肺泡處于開放狀態，MHI 組復張肺泡已全部塌陷。可能原因為 MHI 引起 PEEP 的短暫缺失，而復張的肺泡一旦失去 PEEP 的支撐將重新塌陷，造成 EELI/EELV 的減少。
為降低抽血氣次數，本研究未在膨肺 15 min 后復查動脈血氣，導致無法更加全面地評估兩種膨肺方法對氧合的改善情況。因未使用食道測壓管來精確的監測胸膜腔壓力，無法準確計算順應性。
VHI 通過設置一個較小的吸氣流速、較大的潮氣量、數秒的吸氣暫停模仿 MHI 進行膨肺。本研究發現在復張肺泡、改善肺順應性、提高氧合方面，VHI 同樣是一種有效的膨肺方法；且與 MHI 相比，VHI 具有準確的 FiO2 和無需斷開呼吸機管路的優勢。本研究首次使用 EIT 技術評估 MHI 和 VHI 的肺泡復張效果，直觀地解釋了 VHI 延遲效果優于 MHI 的原因，用數據證明 VHI 是一種可供選擇的膨肺方法。本研究可能也是首次嘗試使用 EIT 技術監測膨肺 60 min 后 EELV 的改變，雖發現兩種方法在膨肺 60 min 后的效果并無顯著差異，但為臨床提供了膨肺間隔時間的參考依據。
綜上所述，MHI 和 VHI 均能大幅增加 EELI，但 VHI 可較長時間維持復張肺泡穩定，且兩種方法其他膨肺效果方面無較大差異，VHI 是一種可以替代 MHI 的膨肺方法，然而 VHI 的潛在作用仍需進一步挖掘。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
