肺开放策略对体外循环术后呼吸功能的影响

                  作者：高增栋，仲崇俊，陆晨希，薛群，李峰，姚小平，刘麟

【摘要】  目的：研究肺开放策略(OLC)对体外循环(CPB)手术后呼吸功能的影响。方法：选择24例心内直视手术患者,随机分成常规机械通气组（CMV）、早期肺开放组（EOL）、晚期肺开放组（LOL）, EOL组在气管插管后实施肺开放策略，LOL组到达ICU后30 min实施肺开放策略；分别于术前、CPB后及到ICU后120、240、360 min记录各项呼吸指标：吸氧浓度、气道峰压、实际潮气量、呼气末气道正压(PEEP)等并同时测动脉血气,氧合指数和动态肺顺应性。结果：CMV组CPB后及到ICU后120、240 min肺动态顺应性较术前明显下降(P<0.01)，氧合指数CPB后各时段较术前明显下降 (P <0.01)；EOL组肺动态顺应性CPB后未见下降；LOL组经实施肺开放后肺动态顺应性、氧合指数逐渐上升,但在到ICU 120 min前肺动态顺应性仍低于EOL组(P<0.05);维持肺开放的最低PEEP LOL组高于EOL组(P<0.01)。结论：OLC可减轻CPB相关的肺损伤，早期实施OLC优于晚期实施OLC。

【关键词】  体外循环；肺开放策略；呼吸功能

    Effects of open lung concept on respiratory function after cardiopulmonary bypass

    [Abstract]   Objective:To explore the effects of open lung concept（OLC） on pulmonary function in patients who underwent cardio-pulmonary bypass(CPB). Methods: 24  patients underwent cardiac surgery with CPB were divided randomly into conventional  mechanical ventilation group（CMV）, OLC started directly after intubation(early open lung group, EOL) and OLC started 30min after arrival in the intensive care unit (late open lung group,LOL). FiO2, peak airway pressure,tidal volume, and positive end-expiratory pressure(PEEP) were measured.Arterial blood was taken for gas analysis at the same time and static pulmonary compliance(Cst), oxygen index(OI) were calculated before operation, after CPB and 120 min, 240 min, and 360 min after arrival in ICU. Results: Compared with these before operation and from the end of CPB to 240 min after arrival in ICU, Cdyn was significantly lower in CMV group (P<0.01) and OI was lower till 360 min after arrival in ICU(P<0.01). No reducing of Cdyn was found in EOL group after CPB.In LOL group,Cdyn and OI began to increase after OLC was applied but Cdyn was lower than that of EOL group till 120 min after arrival in ICU (P<0.05) and the PEEP needed to keep the lung open was higher,which was 12±0.71 cmH2O vs 10±0 cmH2O (P<0.01). Conclusions: OLC ventilation leads to an attenuated lung injury after cardiac surgery.Early application of the OLC has a more pronounced effect compared with late application of this ventilation strategy.

    随着体外循环(CPB)技术的和心肌保护措施的应用，心脏直视手术得到了长足的进步，然而,CPB心脏手术后肺泡塌陷、呼吸功能下降仍是临床常见问题[1]。 肺开放策略(OLC)作为一种保护性机械通气手段可使塌陷的肺泡开放、减轻肺损伤[2]，因而在急性呼吸窘迫综合征(ARDS)被广泛应用。本研究使用肺开放策略探讨其对CPB心脏手术患者呼吸功能的影响。

    1   对象与方法

    1.1   研究对象   选择2007年1~6月在我院全麻、低温、体外循环下行心内直视手术的患者24例，其中男15例，女9例，年龄6～64岁，平均36岁；体重18～78 kg，平均59 kg。随机分为常规机械通气组（CMV）、早期肺开放组（EOL）、晚期肺开放组（LOL），每组8例，3组患者术前临床资料差异无统计学意义（P>0.05）。见表1。

    1.2   机械通气的方法   CMV组采用容量控制模式，参数：潮气量6～8 ml/kg, 呼气末气道正压（PEEP）为5 cmH2O，吸呼比1∶2，频率16次/分，CPB期间停止机械通气，予持续气道正压（CPAP）3～5 cmH2O膨肺。LOL组术中机械通气与CMV组一样，到达ICU后30 min，参照Reis MD等[3]以PEEP递增法实施肺开放策略，改压力控制通气，预置吸气压40 cmH2O，持续1 min后降低吸气压至能保持肺开放的最低压力，CPB期间停止机械通气，予CPAP 3～5 cmH2O膨肺。EOL组在气管插管后实施肺开放策略，方法同前，CPB期间给予小潮气量1 ml/kg，PEEP 10 cmH2O维持。若肺膨胀影响手术视野可短暂脱机，予CPAP 3～5 cmH2O膨肺，CPB后仍按肺开放策略通气。

    1.3   麻醉和心肺转流方法   3组均用咪唑安定、芬太尼和维库溴铵诱导麻醉,用芬太尼和维库溴铵维持麻醉。采用Jostra滚轴泵人工心肺机,预充液由羟乙基淀粉、乳酸林格液、20%人血白蛋白、速尿、碳酸氢钠等组成，中度血液稀释,中度低温(34℃～26℃)。

    1.4   呼吸功能的测定   各组均分别于术前、CPB后、到ICU后120、240、360 min记录各项呼吸指标：吸氧浓度、气道峰压、实际潮气量、呼气末气道正压等并同时测动脉血气；计算氧合指数OI=PaO2/FiO2，动态胸肺顺应性Cdyn(ml/cmH2O)=VT/(Ppeak-PEEP)。

    1.5   统计学方法   所有数据以■±s表示, 用Stata7.0软件包处理,各组间比较用方差分析，组内比较用自身t检验。P<0.05示差异有统计学意义。

    2   结     果

    2.1   各组肺动态顺应性的变化   见表2。术前各组间肺的动态顺应性差异无统计学意义（P＞0.05），EOL组CPB后肺的动态顺应性各时段较术前未见明显改变。

    2.2   各组氧合指数的变化   术前各组间氧合指数差异无统计学意义（P＞0.05）;CMV组氧合指数在CPB后及到ICU后120、240、360 min均较术前明显下降(P<0.01)；EOL 组CPB后各时段氧合指数较术前增高；LOL组CPB后氧合指数较术前下降(P<0.01)，其后经肺开放氧合指数逐渐上升。见图1。

    2.3   维持肺开放的压力比较   LOL组所需要的最低PEEP为12±0.71 cmH2O，EOL组所需要的最低PEEP为10±0 cmH2O，两组比较差异有统计学意义(P<0.01)。

    3   讨     论

    体外循环相关性肺损伤的发生机制目前认为与全身炎症反应、肺缺血/再灌注损伤、呼吸道机械通气等多种因素有关[4]。CPB时血液暴露于非生理性表面、手术损伤、补体系统的激活等均可引起机体复杂的炎性反应，炎症信号产生级联放大作用,直接损伤肺泡上皮和毛细血管内皮通透性增加,引起渗透性肺水肿,致弥散功能障碍；炎症反应还可损伤肺泡Ⅱ型上皮细胞使表面活性物质生成减少,肺泡表面张力增高,肺顺应性降低,形成肺不张。CPB 过程中由于阻断主动脉、肺循环及呼吸机停止通气,肺脏的血液供应只能来自支气管动脉，肺组织经历缺血再灌注，而肺再灌注损伤的特征性变化是毛细血管内皮细胞受损，表现为肺毛细血管的通透性增加，肺血管的阻力增加[5]，从而加重肺损伤,引起肺水肿、肺泡萎陷及肺不张。机械通气不仅与炎症反应有关[6]，也可使肺泡表面活性物质活性下降从而使肺功能余气量下降[7]，且CPB本身作为一种控制性休克状态也会造成肺毛细血管内皮通透性增加,肺泡液体积聚,降低肺顺应性，影响术后气体交换能力。本研究发现CPB后 CMV组肺动态顺应性较术前下降，一直持续到ICU后240 min，氧合指数在CPB后各时段均较术前明显下降，说明CPB可引起肺损伤，患者的呼吸功能受损。

    肺开放策略在1992年由Lachman等提出,其出发点在于机械通气时需要“打开肺和保持肺开放”。肺开放策略通过短时气道高压打开肺并通过一个相对高的PEEP保持肺开放，有大量研究表明肺泡的反复开闭会加重肺损伤。肺开放策略可减轻各种不同类型呼吸窘迫综合征的炎症反应[8]，其最重要的一点在于能减少肺组织和其它脏器的生物学损伤,因而能降低机体炎性因子水平和炎性反应程度。肺开放策略有利于塌陷的肺泡打开、促进氧气的弥散已被动物实验和临床研究证实[9]，在外伤所致的肺损伤中，通过CT检查发现实施肺开放策略可减轻肺泡塌陷[10]。Hartog A等[11]建立肺泡表面活性物质活性下降的鼠动物模型，发现采取肺开放策略可显著改善呼吸功能。

    本研究发现，在EOL组CPB后肺动态顺应性与术前无明显改变，LOL组在到达ICU后肺动态顺应性与CMV组一样较术前显著下降，经行肺开放策略后肺动态顺应性逐渐改善，但在到达ICU后120 min肺动态顺应性仍低于EOL组，说明肺开放策略可改善CPB后患者的呼吸功能，早期实施肺开放策略更具有积极的肺保护意义。维持肺开放的压力LOL组高于EOL组约2 cmH2O，一方面说明LOL组患者肺动态顺应性差，也说明EOL优于LOL。

    对CPB心脏手术患者实施肺开放策略的最佳时机仍存在争议，但不管是CPB中途主动脉开放后还是CPB后立即实施肺开放，肺泡均经历了一个塌陷和重新开放的病理过程。本研究选择气管插管后实施肺开放策略并以相对高的PEEP维持肺泡处于开放状态，从而减少了肺泡的反复开闭和肺泡塌陷后机械通气导致炎症介质的大量释放。对正常肺实施肺开放没有意义，但对一个即将经历肺损伤的肺提前实施开放策略是有理论意义的。因此，早期实施肺开放策略对CPB患者安全度过手术后的应激期是非常有帮助的。

【】
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