vcv.pcv是什么全身麻醉期间的呼吸力学-上海聚慕医疗器械有限公司

翻译上海市公共卫生临床中心麻醉科俞立奇

概述

在许多外科手术中，术中机械通气是强制性的。该领域的知识广泛来源于在重症监护室治疗急性呼吸窘迫综合征患者的经验。然而，在没有肺损伤的外科患者中，机械通气设置也会影响临床结果，尤其是术后肺部并发症（PPCs）的发生。临床医生必须深入了解呼吸生理学，以便根据每位患者的具体情况定制通气参数设置。本文将探讨肺部生理学在手术中机械通气的应用基础。将讨论顺应性、潮气量、呼气末正压（PEEP）、平台压、驱动压、肺牵张指数、机械功和其他呼吸机衍生参数的作用。上述生理参数易于测量，可以指导临床医生评估和滴定机械通气参数，但基于这些参数指导机械通气的临床影响尚待确定。

关键词

外科手术、机械通气、肺部生理学

引言

对生理学的正确解释是临床推论的基石。每年有数百万患者接受外科手术，死亡率和术后肺部并发症（PPCs）的发生率不容忽视。在这种背景下，即使是微小的改善也可以转化为相关并发症的发病率降低和手术后结局的改善。在过去的十年里，人们对通过采用旨在最大限度地减少机械通气引起的潜在损伤的通气策略来降低PPCs发病率的可能性产生了极大的兴趣，即使用肺保护性通气，类似于之前在急性呼吸窘迫综合征患者中提出的方法。然而，全麻期间呼吸机的最佳设置仍在争论中。人们一致认为，潮气量（VT）降低到每公斤预测体重6-8毫升可以改善呼吸功能，降低PPCs的发生率。呼气末正压（PEEP）的作用更具争议性，几位作者建议使用更高水平的PEEP，但试验报告的结果不一致。全身麻醉期间的监测工具越来越处于学科前沿，为临床医生提供了实时收集多个呼吸参数的机会，使临床医生能够全面评估患者。然而，关于最佳术中通气设置，往往存在相互矛盾的结果，将呼吸机上可用的不同参数转化为临床行动可能并不简单。

本次综述的目的是：（I）提供一个基本的关于将呼吸生理学应用于术中机械通气的介绍；（II）对该领域的最新证据做简单的摘要；并帮助临床医生领会手术室中的呼吸生理学。

基础生理与机械通气

掌握呼吸系统和肺部力学的知识对于理解以及更好地诠释呼吸机和患者之间的相互作用至关重要。呼吸系统的力学是胸壁和肺之间复杂相互作用的结果。在生理条件下，呼吸肌、胸壁和肺部的弹性特性在气流的产生中起着核心作用，形成了从气道起始端到胸膜腔的压力梯度。在术中，由于使用了肌松剂和减少呼吸动力的药物，肌肉的作用显著减少，或者在大多数情况下完全消失。因此，必须通过呼吸机产生气流，以形成正压，从而产生潮气量，这与呼吸肌肉的作用无关。对手术室中所有呼吸机衍生参数的理解是至关重要的，因为它们为优化机械通气设置、识别和管理术中问题提供了一种早期而简单的方法。在接下来的段落中，我们将提供一个简明的概述，以测量和阐释手术室内的生理监测。

呼吸系统的弹性和阻力成分

呼吸周期中的容积变化（即VT）与为实现这种VT而产生的压力梯度之间的比率，即[ΔP=平台压力（Pplat）−PEEP]被称为顺应性（C=ΔV/ΔP），也就是呼吸系统扩张的能力。顺应性的倒数称为弹性（E=ΔP/ΔV）。呼吸系统顺应性（CRS）是通过相应添加胸壁顺应性（CCW）和肺顺应性（CL）来给出的，导致总顺应性的意义低于单个顺应性。气流（Q）遇到阻力，产生与Q成比例的压力增加。气道阻力（R）估计为压降除以产生该压降的气流。因此，气道峰值压力（Ppeak）同时受到呼吸系统的弹性和阻力特性的影响。为了消除阻力成分，必须使用吸气末暂停来中断气流。事实上，最准确的顺应性值是在零流量条件下计算的；通过这种方式，消除了与阻力相关的压力成分，从而允许计算吸气结束时静态条件下的压力值，该压力值反映了呼吸系统或肺部的弹性特性。特别是，在零流量条件下测量的气道压力被称为Pplat，它不同于在有流量的情况下测量的峰值压力，其受到气道阻力的影响。Pplat是可以非侵入性测量的肺泡内压力的最接近估计值。

吸气结束时，呼气阀被释放以允许被动呼气，并且可以应用PEEP。另一个需要记住的重要因素是内源性PEEP（PEEPi或Auto-PEEP）。它可以定义为呼气末气道中滞留气体产生的压力，它与顺应性有关，这在阻塞性肺疾病患者中很常见。通常，PEEPi的一个明显迹象是在呼气末流量从负值开始时；在这种情况下，设置延长的I/E比率和降低的呼吸频率（在肌松剂和镇静药的帮助下）可以减少气体陷闭，从而降低呼气期间的总气道压力。大多数麻醉机不允许设置呼气保持时间：因此，从视觉上识别气流限制的迹象很重要。最直接的方法依赖于对流量-时间曲线的目视检查，如果在下一次呼吸开始前流量没有达到零，则可能是PEEPi的原因。当出现流量限制时，可能是由于气道阻塞或气道塌陷。检查流量-容积环，环的呼气支在达到峰值后立即急剧弯曲，表明存在气道塌陷（图1）。一些作者还提出了一种工具，根据PEEP的小幅降低和流量-容积环的检查来评估呼气流量限制的存在。如果降低PEEP没有增加呼气流量，则患者存在呼气流量限制。这种现象与PPC的发生有关。

图1 ：麻醉机通气曲线的目视检查。（A）在VCV期间使用吸气末暂停测量∆P；（B）压力指数的视觉评估（见正文）；（C）具有正常阻力（实线）、气道阻塞（红色虚线）和气道塌陷（栗色虚线）的患者的流量-容积环。请注意，在气道阻塞和塌陷的情况下，流量在呼气末都不会达到零。

手术室的机械通气模式

在手术室中，由于麻醉药暂停了呼吸活动，控制模式最为常用，即容量控制通气（VCV）、压力控制通气（PCV）和双重控制模式。尽管进行了几项研究，但尚未确定一种模式相对于另一种模式的优越性。VCV模式在给定时间内输送恒定流量的一种通气模式，因此VT是通过测量方波流量-时间曲线下的面积（Q×t）来计算的。在VCV模式中，在为了最初克服呼吸阻力而导致压力快速上升之后，压力线性上升，直到达到对应于呼气阀打开的Ppeak。临床医生设置潮气量、呼吸频率、吸气与呼气（I:E）比和PEEP。在所有现代呼吸机中，为了可靠地计算Pplat，可以将吸气末流量暂停设置为吸气时间的百分比（通常为10-20%）：用这种方法，吸气阀和呼气阀都关闭，流量为零，气道压力接近Pplat。在短暂呼气末暂停期间，在那些因为高呼吸频率或因为非常高的气道阻力阻止气道压力稳定在Pplat的患者中，另一种选择是将呼吸频率降低到最小值，以增加吸气时间，从而增加呼气末暂停的持续时间。在PCV模式下，临床医生设定的自变量是气道吸气压力（Pinsp）。在这种模式下，压力-时间曲线近似为正方形，而流量-时间曲线具有快速达到所需压力的初始垂直增量，然后只有在理想条件下才达到零的递减趋势。临床医生设置P insp、呼吸频率、I:E比率和PEEP。在这种模式下，获得的气道压力是在VCV中测量的P峰值和Pplat值之间的值，并且在零流量的理想条件下，它将对应于Pplat。最近，双重控制模式开始出现。在根据呼吸机制造商而具有不同名称的这些模式中，临床医生设置目标VT，然后呼吸机将提供吸气流量减速的PCV通气，自动调整Pinsp以保持所需的VT目标。

驱动压

Pplat和PEEP之间的差值称为驱动压（ΔP，图1），即肺纤维组织的动态应变，换句话说，是VT与顺应性的比率。最近，在接受机械通气的手术患者中，高ΔP值与PPCs的发生发展有关。当检测到高ΔP（>13cmH2O）时，应尝试通过更高的PEEP水平进一步降低VT或增加肺复张，以将ΔP降至最低。然而，尽管没有试验测试在基线ΔP较高的患者中，潮气量降低到低于已经被认为具有保护作用的水平（每公斤预测体重6-8毫升）的效果，但在两项没有有益效果的试验中测试了较高PEEP的作用。另一方面，在一项个体患者荟萃分析中，ΔP随着PEEP的增加而增加的患者显示出最高的PPCs发生率。在CRS反映充气肺容量的假设下，ΔP被认为是动态应变的替代指标，动态应变被定义为VT与呼气末肺容量的比率。然而，在最近的一项研究中，对这一假设提出了质疑，观察到当肺部充气超过其正常功能残余容量时，ΔP作为动态应变的近似值是不可靠的，这通常发生在使用PEEP的情况下。总之，ΔP是PPCs的风险标志，但当观察到ΔP增加时，临床医生应该如何反应仍有待明确。

平台压

Pplat是静态条件下吸气结束时的压力，也代表了呼吸系统或肺部的吸气压力。更高的平台已被证明与发生PPC的风险增加有关。有趣的是，相对较低水平的Pplat（高于16cmH2O）被发现与较差的术后结局有关。这表明，健康的肺部，至少在接受手术的患者中，即使在低水平的呼吸压力下也可能受到损伤。

跨肺压

临床环境中争论的另一个基本概念是跨肺压（PL），定义为使肺部膨胀的实际压力，也就是气道压力和胸膜压力之间的差异。其测量用于估计吸气结束时和呼气结束时的PL。为了消除阻力成分，吸气压力通常是在没有流量的情况下获得的。此外，与临床上难以获得的胸膜压力不同，通过食道球囊导管测量食道压力（Pes），即使受到质疑，也是一个可接受的、近似于胸膜压力的数值。总之，在吸气末PL, end-inspiration= Pplat − Pes, endinspiration 而在呼气末PL, end-expiration= PEEP − Pes , end expiration。吸气末PL可用于估计吸气时肺部的最大应力（避免大于20 cmH2O）。另一方面，呼气末PL。可能有助于优化PEEP水平，以避免肺泡单元的周期性打开和关闭，并有望避免肺损伤。为此，应将PEEP设置为一个值，以便等于或达到大于呼气末PL（+2 cmH2O）的值。然而，对食道球囊的需求使该技术主要局限用于研究目的。此外，目前正在讨论对食道压力的适宜性、准确性和精确度的解释。

肺牵张指数

在VCV期间，压力-时间曲线的分析可以添加宝贵的信息，有助于设置通气参数。在气流恒定的情况下，如在VCV吸气期间发生的那样，假设CRS保持恒定，气道压力线性上升。充气阶段期间压力-时间曲线的非线性变化表示VT吹入期间的顺应性并非恒定不变。当吸气过程中顺应性增加时，如在肺随潮气量增加逐渐复张的现象中，压力-时间曲线的斜率随着时间的推移而降低，导致曲线出现向下凹陷。因此，复张随潮气量增加而发生的患者可能受益于PEEP的增加，以稳定肺泡并避免呼吸单元的周期性打开和关闭，这是一种可能导致肺损伤的机制。另一方面，如果CRS在吸气期间降低，如压力-时间曲线的向上凹度所示，这表明肺在吸气期间周期性地过度膨胀。在这种情况下，可能需要减少PEEP和/或VT。对这种现象的数学解释是通过应用于气道压力的运动做功方程来描述的：

其中，a表示在给定测量时间t内P-t曲线的斜率，c表示吸气开始时的压力。常数b是描述P-t曲线形状的无量纲数，称为“肺牵张指数”。当b=1的时候，获得的P-t曲线是线性的，如果b<1则曲线向下，如果b>1则曲线向上。肺牵张指数数值与呼吸机诱导的肺损伤（VILI）的重要特征有关。当肺牵张指数不等于1时，P-t曲线呈非线性，与肺损伤有关。Grasso等人通过CT扫描成像显示，由于机械通气过程中肺泡的循环重新开放，低于1的肺牵张指数值与萎陷伤有关。牵张指数值高于1与动态过度充气有关，并导致肺泡过度扩张。临床医生可以根据患者的呼吸系统特征调整通气设置，调节VT和PEEP。在实施保护性通气的情况下，牵张指数的使用可以帮助临床医生设置正确的潮气量，并仔细滴定PEEP水平。测量牵张指数需要复杂的计算，但可以通过观察压力-时间曲线来进行估计，如图1所示。

手术室内的辅助通气模式

上述生理参数还可以不仅帮助我们设置受控通气模式，还可以设置不同类型的辅助通气模式，目前在麻醉呼吸机中也可用，并可能对特定的患者有用。通常，全身麻醉与控制通气和气管插管有关，但当手术类型不需要肌松时，患者可以保持自主呼吸或使用喉罩接受不同的辅助通气模式。PSV可以在全身麻醉期间使用，也可以在小手术或急诊麻醉时用于深度镇静的患者。

压力支持通气（PSV）是一种辅助模式，当它检测到患者的吸气努力，即当吸气和呼气之间的压力下降或流量差异时，每次呼吸都由患者触发并由呼吸机提供的正压支持。与没有呼吸支持的自主呼吸相比，PSV减少了呼吸做功，增加了潮气量和分钟通气量。此外，与控制通气模式相比，PSV允许膈肌运动和保持通气/灌注匹配，因为在辅助模式下，只需要较低的肌松和镇静水平。在2014年的一项研究中，Capdevila及其同事表明，在接受膝关节镜手术并通过喉罩通气的患者中，与自主呼吸和VCV相比，PSV减少了丙泊酚的消耗，与VCV相比减少了声门上气道渗漏和拔管时间。

同步间歇指令通气（SIMV）是一种混合通气模式，患者可以在呼吸机的压力支持下触发自主呼吸。如果患者没有触发任何呼吸，并且呼吸频率下降到设定值以下，则机器提供预设频率的呼吸。因此，对于那些仍有残余呼吸动力的患者来说，SIMV可能是手术室里的一个有用工具，但必须是在安全的情况下，如果患者没有触发，则通过指令通气来维持设定的呼吸频率。很明显，SIMV也可以在实施急诊麻醉时使用，逐渐降低设定的呼吸频率和设定的压力支持。与PSV相比，SIMV可用于较旧的呼吸机。在所有辅助模式下，气道压力都低估了肺部的实际扩张压力，因为呼吸机不能测量患者的肌肉力量。必须记住这一点，因为与受控模式相比，ΔP理想情况下应保持在较低的值。吸气努力的大小可以通过实施肌松期间的吸气保持来估计，然而大多数麻醉呼吸机不允许进行这种操作。

结论

上述生理参数易于测量，可以指导临床医生评估、滴定和优化机械通气参数。对于麻醉期间的非肥胖患者，我们建议使用容量控制通气或压力调节容量控制，将VT保持在6-8 mL/Kg PBW，Pplat低于16 cmH2O，ΔP低于13 cmH2O，PEEP等于或低于5 cmH2O，肺牵张指数等于或低于1。基于这些参数指导机械通气的临床影响尚待进一步确定。

原文地址：Ann Transl Med 2018;6(19):379

doi: 10.21037/atm.2018.09.50

来源：金水麻谈