急性呼吸窘迫综合征的压力_容积曲线及其临床应用

・314・・综述・

急性呼吸窘迫综合征的压力2容积曲线及其临床应用

陈宇清　周新

上海交通大学附属第一人民医院呼吸科(上海　200080)

　　正常人自主呼吸时, 其横膈和胸廓的运动形成

一种机械泵, 驱使空气进出肺内并完成O 2和C O 2的交换。发生呼吸衰竭且需机械通气支持时, 这种泵机制也会随之改变。急性呼吸窘迫综合征(ARDS ) 最重要的病理生理特征是肺容积的显著减少, 重度ARDS 患者仅有20%～30%的肺泡参与通气; 胸部CT 扫描可发现ARDS 患者的肺损伤还存在分布的不均一性, 应用较大潮气量(10～15m L/kg ) 通气支

法测定所得。而恒定低流量(

]。动态P 2V 曲线是在正常通气状态下所测, 由于受到黏性阻力的影响, 曲线形态较准静态P 2V 曲线有较大的变化(偏移) , 且在吸气初始(PEEP 水平) 肺容积即出现增加。说明存在不受所应用PEEP (图1) [4]。

(slice method ) Lichtwarck [5]P 2V 曲线评

[6]则发明了一种计算动, 并将此时所测的肺泡压称

(dynostatic pressure ) 。此方法能逐次“动静态压”

呼吸地分析P 2V 关系而无须脱离呼吸机支持。

持时病变严重的肺泡可能尚未完全开放, 常的肺泡则已过度膨胀。描记压力22V ) 。有关P 2V 下。

一、P 2V 1. P 2V 曲线的测量:目前主要有大注射器法、恒流量法和分次阻断法三种测量方法。①大注射器(supersyringe ) 法:采用容积为1～2L 的大注射器与气管导管联接, 在呼吸系统处于完全松弛的状态下, 缓慢向肺内充气(每次约100m L ) , 使其达到准静态, 当气道压力(Paw ) 达到40cm H 2O (1cm H 2O =01098kPa ) 时停止充气; 用相同方法完成呼气。此方法操作简单, 一次充气即可描记出完整的P 2V

曲线。缺点是患者须长时间脱离呼吸机, 并处于镇静和松弛状态, 安全性较差。②恒流量法:恒定低流量供气所描记的P 2V 曲线具有与大注射器法相同的曲线形态和斜率, 但存在轻度的吸气相右移和呼气相左移现象, 这是受到肺黏性阻力的影响所致。测定时患者无须脱离呼吸机, 故较为安全, 但存在氧耗和滞后现象[123]。③分次阻断法(或称呼吸机法) :即在不同肺容积水平进行潮气呼吸时予以定时多次阻断以获得每一个P 2V 曲线点, 从而描计出P 2V 曲线。分次阻断法测定能反映应用呼气末正压(PEEP ) 后所发生的时间2依赖性肺复张, 患者无须脱离呼吸机支持, 也无氧耗量的校正。

2. P 2V 曲线的分类:P2V 曲线可分为静态P 2V 曲线与动态P 2V 曲线。标准的静态P 2V 曲线是在患者无自主呼吸、完全镇静和肌松状态下, 通过大注射器

图1　动态与准静态P 2V 曲线的比较

3. 静态顺应性与动态顺应性, 弦性(最佳) 顺应

性和比顺应性:静态顺应性(Cst ) 是指在准静态P 2V

曲线中2个容积点之间的顺应性, 一般在吸气末屏气数秒后再计算(Cst =V T /ΔP ) 。Cst 的测定是基于患者呼吸系统的容积和压力之间呈线性相关关系。动态顺应性是指在一次潮气呼吸过程中, 吸气流量降至0时所计算的顺应性。弦性顺应性(chord com pliance ) 是指P 2V 曲线吸气肢中线性部分的顺应性。Cst 的计算实际上就是弦性顺应性的计算。比顺应性(specific com pliance ) 是指通过肺总量(T LC ) 或功能残气量(FRC ) 对顺应性进行校正(例如:比顺应性=顺应性/FRC ) 。由于儿童与成年人的T LC 及FRC 不同, 儿童的弦性顺应性较成人低, 但两者的比

顺应性相同。比顺应性能消除因肺容积不同所造成

・315・

的影响, 可更好地用于评估肺的弹性阻力。4. 影响因素:处于清醒、直立体位且安静放松状态时的系统准静态P 2V 曲线形态呈S 形, 即在低吸气压阶段曲线呈凹面向上, 而在高压阶段曲线呈凹面向下, 反映了胸壁(横膈和肋骨) 和肺实质之间力的平衡(图2) [7]。在S 形曲线中段胸壁向外扩张力和肺实质的弹性回缩力相等, 肺泡压与大气压平衡, 此时的肺容积即为FRC 。肺容积低于FRC 水平时胸壁扩张力作用明显, 而在高于FRC 水平后肺的弹性回缩力显著增加

。

的滞后与处于FRC 位时相比更明显(图4) 。因此影响滞后的重要因素包括:容积改变所用的时间、初始

肺容积水平、所改变的容积和充气试验前肺是否处于完全萎陷状态。而引起滞后的原因则分别是:复张/去复张、表面活性物质、肺张力程度和测量P 2V 曲线过程中的气体(氧) 吸收。

3　离体肺(猫) 注入生理盐水和空气时的P 2V 曲线

Prs :;P L :;P W :胸壁压力

图2　直立、P 2V 曲线中胸壁扩张力与肺弹性回缩力的关系

正压通气时所测的系统P 2V 曲线反映了包括胸

壁(腹部和胸廓) 和肺的顺应性。清醒状态自主呼吸时, 胸廓的位移幅度约为40%的潮气量(V T ) , 在麻醉和机械通气时则增至约72%的V T [8]。但V T 的变化并不会影响胸廓的位移幅度。其次, 仰卧位时FRC 值约为直立体位的一半, 此时的胸壁P 2V 曲线

右移并呈逆钟向转位[9]。这是腹部呼气和胸壁轻微吸气二种运动的结果。正常人腹部顺应性与胸廓的顺应性基本相似, 但在高肺容积时因腹部受到挤压而会稍许降低, 腹腔积液或腹腔出血时腹腔内压增高腹部顺应性则明显降低。

描计P 2V 曲线时还常见的一个现象就是滞后(hysteresis ) 。Mead 等[10]发现在肺容积发生较大改变时滞后现象加剧。Rad ford [11]利用离体肺(猫) 描计不同状态下的吸气和呼气P 2V 曲线, 即向肺内注入生理监水时将肺浸在生理盐水中以及在注入空气时将其悬挂在空气中。结果在吸气和呼气过程中, 同样的容积改变导致的肺泡压力却有明显差别, 表明表面张力在肺容积改变较大时的滞后中起主要作用(图3) 。同一实验还发现, 当肺脏自胸腔中取出并处于完全萎陷状态后再进行充气和排气, 其呈现

二、ARDS 的P 2V 曲线改变

ARDS 患者的P 2V 曲线与正常人相似, 均呈S 形。正常人P 2V 曲线的容积范围是从FRC 位至肺总量(T LC ) 位, 曲线的吸气肢呈相对线性;ARDS 患者P 2V 曲线的容积范围则是从呼气末(EE LV ) 水平至T LC 位, 较正常人减小且整个曲线偏向压力轴(图5) 。

1. 低位折返点与高位折返点:G attinoni 等[12]用“P flex ”一词定义低位折返点(LIP ) , 即P 2V

曲线吸气肢中低肺容积水平时的低顺应性区(C start ) 与较高肺

图4　不同初始肺容积水平对滞后的影响

・316・

容积水平时的高顺应性区(C inf ) 相交时的Paw (图

6) 。通过CT 扫描发现:①肺顺应性仅与可正常充气的肺泡有关; ②ARDS 时肺顺应性降低, 但比顺应

(baby lung ) ]; ③性仍在正常范围内[即“婴儿肺”复

张的肺容积与P 2V 曲线中的高顺应性区与低顺应性区的比值呈正相关(C inf /C start ) [12]。Dall ′ava 2Santucci 等[13]发现应用呼气末正压(PEEP ) 后可改变P 2V 曲线吸气肢的斜率。基于这些研究结果, 部分临床医师根据所测的P flex 设置PEEP (即PEEP =P flex +2cm H 2O ) 以期望达到最佳的肺复张[14]

。

发生[20]。这些结果对根据吸气肢中的P flex 来设置PEEP 的方法产生质疑。另一个问题是迄今文献中P flex 的定义尚未统一[13,21223]。由于目前P flex 的确定多为目测图形所得, 存在较大的个体差异, 因此利用曲线计算方程V =a +b/[1+e -(P -e ) /d ]有助于消除个体差异[24]。

R oupie 等[25]采用分次阻断法测定发现若高位折返点(UIP ) 代表肺泡过度膨胀, 则意味着此时ARDS 患者的肺实质张力已显著增高。美国国立卫生研究院(NIH ) 组织的多中心随机ARDS 临床研究(ARDS net ) 结果显示小V T 通气组(6m L/kg ) 患者的死亡率明显低于大V T 通气组(12m L/kg ) 。而且此P 2V UIP [26]UIP 有益于控制肺V :通常认为P 2V 曲线包低顺应性区代表未复张状态; ②高顺应性区代表已复张的肺泡等向扩张; ③另一低顺应性区代表肺泡过度膨胀。由此引出在高、低P flex 之间实施通气支持的理论。然而多项研究利用不同的技术如数学模型、体内显微镜观察和计算复张肺容积等却发现P flex 并非为一个精确数值[27231]。Venegas 等[28]利用上述曲线计算方程分析人类和动物各种肺疾病(包括肺损伤) 的P 2V 曲线, 发现计算结果符合高斯分布, 由此作者提出P 2V 曲线实际上是肺泡开放压和闭合压的高斯分布积分。已有多项研究显示P 2V 曲线代表肺泡复张和去复张的过程[17,18,32,33]。根据P 2V 曲线的呼气肢形态实施保护性通气支持更加有效, 由于肺已复张, 即使PEEP 相同, 实际参与气体交换的肺容积也是不同的。Schiller 等[30]通过体内显微镜技术观察肺损伤动物模型时发现肺泡在正压通气时呈现出三种不同表现:①部分肺泡的形状在通气过程中始终未发生变化; ②部分肺泡在吸气阶段持续膨胀; ③部分肺泡仅在达到特定压力水平时才开始充气, 随之迅速膨胀。

3. ARDS 时的胸壁:Mergoni 等[34]发现ARDS 患者的胸壁力学特性会对LIP 产生影响。对于可测出LIP 的ARDS 患者递增PEEP 可改善其气体交换, 且

图5　正常人与ARDS 患者P 2V

曲线吸气肢的比较

图6　P flex 与最佳PEEP 的关系

然而根据定义,PEEP 是用于防止呼气时肺泡重新萎陷, 并非作用于吸气阶段。因此似乎应根据曲线呼气肢形态设置PEEP

[15219]

。其次, 发生去复张时

的压力可能是一个区域而不是某一点。研究表明对ARDS 患者逐步增加PEEP , 当PEEP 处于呼气肢LIP

在其系统P 2V 曲线中能较精确地测出UIP 。Ranieri

等[23]观察到正常肺的P 2V 曲线中既无LIP 也无UIP 。在内科疾病所致ARDS 患者的肺P 2V 曲线中其LIP 水平较系统P 2V 曲线中的LIP 约低28%, 同时无法测出UIP ; 而外科手术后的ARDS 患者均能测出其胸壁的UIP ,LIP 却无法确定。G attinoni 等[35]根

水平时分流减少最明显[16]。另一项研究通过数学模型计算发现, 肺泡萎陷可能在LIP 到达以前就已

・317・

据患者对PEEP 的治疗反应将ARDS 分为肺内源性(ARDS p ) 和肺外源性(ARDSexp ) 。对ARDSexp 患者递增PEEP 可显著增高动脉血氧分压(PaO 2) , 其胸壁弦性顺应性较ARDS p 患者有所降低, 但肺弦性顺应性相对较高; ARDSexp 患者的系统P 2V 曲线较ARDS p 患者有明显的容积上移(ARDS p 患者因肺组织实变而容积显著减少) 。

4. 存在的问题:尽管在同日采用同一种技术多

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14　孙德俊, 杨敬平, 徐喜媛, 等. 压力2容积曲线在急性呼吸

次描记P 2V 曲线安全性和可重复性均较好, 但在实际日常应用中仍存在许多问题。首先, P 2V 曲线的形态取决于描记前的肺容积水平, 临床医师应仔细比较非同日所描记的P 2V 曲线以及不同患者的P 2V 曲线。由于目前尚无标准的P 2V 曲线描记方法, 采用不同技术描记出的P 2V 曲线形态也不尽相同, 采用分次阻断技术可减小描记过程中氧耗和滞后现象所造成的影响。其次,P 2V 百万个肺泡的整体特性, 2V 。最后, , 单次通气所描记出的P 2V [36]。目前仅有一项研究显示应用P 2V 曲线做为容积限制、开放肺的依据可显著降低ARDS 患者的病死率

[37]

。虽然ARDS net 所发表的临床研究显示小V T

和高PEEP 通气能有效降低ARDS 患者的死亡率, 且通气参数的设置无须根据患者的呼吸力学特性而个体化, 但动物研究表明依据P 2V 曲线调整PEEP 较通过观察患者氧合调整PEEP 更有助于减小机械通气所致的肺损伤[38]。

准静态P 2V 曲线并不能完全代表正压通气时呼吸衰竭患者的动态力学特性,ARDS 时P 2V 曲线中呼气肢可能较吸气肢对临床医师更加重要, 目前尚无标准的测定P flex 方法; 此外目前人类尚未完全清楚ARDS 时处于不同病理条件的肺泡在吸气、呼气过程中是如何变形的, 以及胸壁对系统P 2V 曲线的影响等。虽然有关P 2V 曲线的研究与争论还在继续, 还有许多问题有待解决,P 2V 曲线仍是一个重要且有效的临床工具。

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(下转第320页)

・320・目前肺科除常规门诊和专家门诊, 还有国内首家由肺科、胸外科和放射科三科组成的联合专家门诊, 国

内首家高原旅游和航空门诊, 还有肺部肿瘤专科门诊、哮喘门诊、慢性阻塞性肺疾病门诊、睡眠呼吸障碍门诊、肺感染门诊、肺部真菌病和疑难肺炎门诊、感冒门诊、肺血管病门诊、肺间质病门诊等专病门诊。目前病房床位数150张, 包括呼吸监护病室8张。科室还承担本科生、研究生、七年制、八年制学生的诊断学和内科学的授课、示教和实习任务。每年接受进修生4批, 包括肺内科及呼吸衰竭进修医生各2批, 以及微生物室和肺功能室的进修生。多次举办肺功能学习班、呼吸监护学习班、肺部感染诊断治疗新技术及胸腔镜术在胸膜肺疾病诊断和治疗上应用学习班, 近几年还数次举办国际学术会议。

(朱蕾　何礼贤　整理)

(收稿日期:2007205224)

(上接第317页)

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