我们是否应该使用驱动压来设定潮气量？（1）
重症行者翻译组 王昊
摘要
本文目的
即便限制潮气量（VT）为6ml/kg理想体重，呼吸机介导肺损伤（VILI）仍然会发生，尤其在那些充气容量减少（即婴儿肺，ARDS中非重力依赖区）的患者，事实上通气仅发生在残存的充气容量上。因为呼吸系统静态顺应性（CRS）受婴儿肺容积影响最大，VT/ CRS（即驱动压，ΔP）具有潜在帮助调整VT设定的可能。
最近的研究成果
驱动压是与生存率变化相关性最强的通气参数，已被证实为机械通气各项设定影响急性呼吸窘迫综合征预后的关键中介指标。观察性研究认为ΔP大于14cmH20的患者死亡风险升高，但至今没有关于这一参数阈值的严格定义。俯卧位连同简单的通气调整，可以促进CO2清除，进而在稳定体内CO2情况下有助于降低ΔP。相关学者正在评价利用低流量体外CO2清除来进一步降低VT和ΔP的安全性和有效性。
总结
作为一项可以在床边监测的参数，驱动压或许可以鉴别出将会发展为VILI或存在高死亡风险的患者。暂无研究前瞻性地评价了对ΔP进行干预是否与临床获益相关，但是对VT进行滴定以尽量降低ΔP在生理学上明显是有道理的，尤其是当这一数值超过了14 cmH20，且相关操作又不会降低CO2清除率的时候。
前言
急性呼吸窘迫综合征（ARDS）发病率较高，可影响到ICU内23%的机械通气患者。ARDS情况下的肺具有不同程度通气不足的特点，可以分为不同大小的两个部分：一部分肺可以正常充气，此处通气是存在的，并可以反映出所观察到的患者的呼吸力学参数（即所谓的婴儿肺）；另外一部分肺发生实变或者萎陷，不能发生气体交换，但仍然存在灌注，进而通过分流机制影响氧合。机械通气是救治ARDS的基础，其各项设定的目的在于部分恢复下降的肺通气容量和逆转氧合障碍。然而，此时机械通气主要作用于一个“小肺”，通过所谓的呼吸机介导肺损伤（VILI）加重、甚至促进新发的肺损伤。这一过程可描述为被压力（气压伤）和容积（容积伤）过负荷所驱使的全身性失调的炎症反应（生物伤）。
为了寻找机械通气对生命支持的益处和其风险的平衡，过去的数十年间，学者们投入了大量的工作来发掘减少VILI在ARDS患者发生的策略：在2000年，学者们发现一种使VT为6ml/kg理想体重的保护性通气策略可以较传统通气策略（12ml/kg PBW）有效提高生存率。然而，同样存在可信的证据认为即使VT被限制在6ml/kg PBW，通气部分减少的患者仍然可能发生VILI。虽然静态应变描述了组织在给定压力下的形变，我们认为动态应变可以更好的评价组织形变以及VT所造成的VILI风险。动态应变的计算为VT与功能残气量的比值，不幸的是，功能残气量的评价在临床上不方便，使得动态应变仅局限于科研领域。
最近，驱动压（ΔP）被推荐作为可以替代机械通气条件下动态应变的床边评估参数。
在本文中，我们将会讨论ΔP的生理学意义，及其在ARDS患者设定VT方面的应用。
驱动压的生理学意义
因为呼吸系统顺应性（CRS）与正常肺可用于通气的容积之比相对恒定，CRS的下降可以粗略的被用来评价功能残气量的下降。最近，Amato等猜测如果将VT用CRS而不是用PBW 来规范化表示，我们将会更好的评价通气所带来的影响，并建议使用VT/CRS来代替肺动态应变。这一比值被命名为气道驱动压（ΔP），可以在床边通过气道平台压减去呼气末正压而轻松地计算出来（ΔP=Pplat-PEEP）。
气道驱动压是以VT进行通气时，需要克服呼吸系统弹性回缩（呼吸系统弹性，ERS）的压力。重要的是，尽管Pplat(平台压)代表在给定PEEP和VT条件下压力的输送，但ΔP仅反映因通气而产生的压力负荷。我们可能会有趣地发现这一方法在生理学上似乎是有道理的，因为更高的PEEP并不一定导致肺损伤，甚至还有可能减轻肺损伤、改善生存率，前提是不提高Pplat。
气道驱动压为克服肺弹性（EL）的压力与克服胸壁弹性的压力之和：于是，ΔP用于扩张肺的那部分被称为肺驱动压（ΔPL），可以直接由以下公式计算
ΔPL=（Pplat-Pesend-insp）–（PEEP–Pesend-exp）
或
ΔPL=ΔP×（EL/ERS），
其中Pplat代表气道平台压，Ppesend-insp为吸气末食道压，PEEP为呼气末正压，Pesend-exp为呼气末食道压。
虽然以吸气暂停0.3s时所测得的Pplat来计算ΔP和ΔPL较为可靠，但请注意应仔细测量呼气末暂停时的内源性PEEP，并以总PEEP来带入计算；以所设定的PEEP来近似替代总PEEP会高估ΔP和ΔPL。在Amato的效度研究中，就是以所设定的PEEP来计算ΔP和ΔPL，因为在大规模的数据中这一参数容易得到。另一需要留心的问题是，在一些气道塌陷的情况下，气道压可能并不能代表肺泡压。我们并不知道这一情况在ARDS患者中的发生率，但其在肥胖患者中曾被细致地描述。最后，在压力控制通气模式下，气道峰压常常被用来替代平台压，但两者仅为大致相同。
正压通气时的驱动压
Amato等近期进行了一项中介效应分析，囊括了随机队列中2365名ARDS患者，分析个体数据来判定及权衡一些变量如ΔP，VT，VT/PBW，Pplat及PEEP对于生存率的影响。中介效应分析为一种统计学方法，用来评价一个特定的、受治疗小组分配严重影响的参数，其本身及分配程度对结果的影响。结果表明ΔP为与改善临床预后最为相关的通气参数；任何VT，VT/PBW，Pplat及PEEP的改变，只有当改善了ΔP，才能改善预后，ΔP似乎是各种呼吸机设定改善预后的最有效的中介效应参数。令人难忘的是，对于Pplat，当造成ΔP下降时，可以改善预后；当不能改变ΔP时，对预后没有影响；当使ΔP上升时，将会使预后恶化。同样地，鉴于单纯下调VT的绝对值而ΔP保持恒定并不能改善预后，在Pplat恒定的情况下，在设定VT时只有将CRS（VT/CRS=ΔP）也考虑进来，才能影响预后。
最近一项涉及50个国家超过2000名ARDS患者的流行病学研究证实了ΔP对于呼吸机设定的重要价值：那些早期起病时ΔP小于14cmH2O的患者拥有更高的生存率。而且，研究观察到ΔP的五分位数与ICU死亡率之间存在线性关系（图1）。由此可猜测，虽然ΔP大于14cmH2O可预测不良预后，目前并未定义出这一参数可接受的阈值。需要注意的是，这一研究虽然证实了驱动压与预后的相关性、其外部有效性及其临床可重复性，但研究的设计初衷为描述广大机构对于ARDS的管理，缺少临床研究严格的设计步骤。
ΔP受ECW影响，而ECW对于每一个患者是不同的。所以，用于评价ΔPL那部分的驱动压对于严格测量单独扩张肺而不是作用于胸壁的压力是十分必要的。Chiumello等近期研究认为ΔPL和ΔP关系密切，都与肺应力的改变相关，定义为由于PEEP和潮气量而导致的跨肺压升高。相反地，所设定的VT与VT/PBW并不能预测肺应力。他们同时定义了ΔPL＞11.7cmH2O及ΔP＞15cmH2O可以等同视为高肺应力（即＞24cmH2O）的阈值。
因为在大规模数据中应用食管压进行高级监测并不现实，目前缺少可参考的数据阐明了ΔP和ΔPL分别对预后的影响。在一项包含69名ARDS患者的队列研究中，我们并未发现ΔPL及ΔP对生存率的预测存在差异。对一项包括56名患者的有关PEEP设定策略的随机对照研究数据进行析因分析，发现ΔPL及ΔP在预测死亡方面有着相近的功效。在这一研究中，虽然呼吸系统ΔP的大部分与肺的因素相关，其中仍有很可观的比例（大致平均33%）受到了胸壁的影响。
图1驱动压与生存率。驱动压的五分位数与生存率。平台压的五分位数也予注明以作对比。请注意驱动压的五分位数与死亡率之间的线性关系。
原文链接：http://pan.baidu.com/s/1miNn5aC
爱麻醉，懂呼吸
上期小编和大家一起分享了谊安呼吸机VCV模式在临床中的应用，后台读者热情高涨，非常感谢大家支持，大家的满意是我的动力。
书接上期，今天小编和大家一起分享控制通气里面另一个比较古老的模式——PCV模式，及其临床应用和两个模式之间的差别。
1 PCV模式应用
Part one
PCV模式下，呼吸机可以预设恒定的压力、吸气时间以及背景呼吸频率（背景呼吸频率是指呼吸机最低工作的最低呼吸频率）。
病人无自主呼吸时，机器按照预设参数进行送气；当病人出现自主呼吸时，则按照预设压力、吸气时间进行送气，实际RR随着自主呼吸变化而变化。吸呼比通过所设置的呼吸频率与吸气时间自动算出。
与VCV模式不同之处在于PCV模式不控制患者吸入的潮气量，通过吸气压力的大小来控制患者的吸入潮气量。
下图为PCV模式基本设置参数：
2 PCV模式特点
Part two
1）病人无自主呼吸时，机械通气由机器按时触发，呼吸机对病人的每一次呼吸均给予机械通气支持，分钟通气量应等于机控分钟通气量、总呼吸频率应等于机控呼吸频率。如下图所示：
2）如果病人发生自主呼吸并达到吸气触发要求，则由病人提前触发呼吸机产生一次机械通气。通气吸呼比、吸气压力等参数均按照机器所设置的参数给予患者通气（可减少人机对抗，但容易引起过度通气），所以当患者发生触发时呼吸频率、分钟通气量应大于机器所设置的值。如下图所示：
3）用户需设置呼吸频率（为备用频率）、吸气压力、吸气时间或吸呼比、吸气上升时间（若设置不当容易引起流速饥饿或过冲），可设置PEEP（设置过高容易引起回心血量减少）。
4）压力控制的吸气流速形态为指数递减，呼吸机负责控制吸气时间并保证气道压力恒定不变，吸气时间结束后自动转为呼气。
5）潮气量大小受用户设置的吸气压力、病人自主呼吸做功程度、肺顺应性、气道阻力、呼吸机的基础流速等因素综合影响。
3 优点&缺点
Part three
优点：吸气峰压和肺泡内峰压恒定，不容易发生气压伤。但是相反对于气胸或主支气道阻塞、气管痉挛等问题识别较困难。流速可随着患者需求的变化而变化。
缺点：当病人气道阻力增加，肺顺应性发生改变时不能保证患者潮气量供给。所以临床医生要实时关注患者的Vti和Vte。如下图，在设置压力相同的情况下病人肺顺应性降低会直接导致患者潮气量的变化。
4 PCV模式的临床应用
Part four
1）儿童、心肺功能较差患者，通气功能较差，气道阻力较高患者。
2）气道阻力较高患者包括哮喘、支气管狭窄、气管异物、过敏性休克引起的喉头水肿、气管痉挛等病人。
3）心肺功能较差患者包括心力衰竭伴有II型呼吸衰竭、肺栓塞导致的充血性心力衰竭等患者，儿童需要机械通气患者。
5 VCV与PCV的区别
Part five
1）参数设置区别：
不同的设置参数会直接影响到机器的送气方式以及后期病人的舒适度等问题。去除常规参数设置外，在参数设置上两者之间的区别就在于VCV需要设置VT及T pause（吸气暂停时间）、流速波形，所以从此参数设置上不难看出VCV模式是以目标容量为送气前提的通气。
同时在VCV模式下流速形态有两种分别为方波以及递减波，一般来说方波是定容通气的典型特征，机器在使用VCV模式下流速—时间波形默认为方波，当然医生也可以根据病人实际需要将流速—时间波形调节为递减波。如下图：
而PCV需要设置Pinsp（PCV模式高压水平），通过所设置的Pinsp大小来保证供给患者的潮气量大小 。所以PCV模式是以目标压力为送气前提的，通气流速—时间波形为固定的递减波。
同时PCV模式下还具有导管补偿功能，开启此功能时可以补偿患者气管插管部分损耗掉的压力，保证在此模式下通气压力更加精准。
下图是参数设置特点的简要对比：
2）重点监测参数区别
在VCV模式下，通气过程中重点的监测气道压力。吸气峰压、平台压、平均气道压随着病人的阻力和顺应性的变化而变化。尤其是在气胸或者气道阻塞患者，要快速识别压力的升高，以防止长时间压力较高通气造成患者的气压伤或进行性加重。
在PCV模式下，通气过程中重点监测Vti和Vte的变化。VT的大小随着病人的阻力和顺应性的变化而变化。对于气胸或主气道阻塞病人的识别在PCV比VCV相对困难。
综上所述PCV与VCV各有优缺点，使用哪个通常取决于临床医生的经验和偏好，它们的优缺点以及患者的病理生理特点。实际上也有文献报道VCV在采用递减流速波时，其在生理学效应、肺损伤、人机同步性以及患者的预后方面都与PCV相似。
既然VCV模式保证了患者的吸入潮气量但是容易发生气压伤，而PCV模式防止患者发生气压伤但是无法保证患者的潮气量问题始终存在。那么有没有一种完美的模式既能保证患者输送的潮气量又不会发生气压伤？
导读
儿童急性呼吸窘迫综合征(PARDS)指各种肺内外致病因素所导致的急性弥散性肺损伤及由此引发的急性呼吸衰竭，是儿童呼吸系统危重疾病之一，有着较高的病死率。由于缺乏儿科诊断标准及治疗规范，一直以来PARDS基本上按照成人ARDS的诊疗原则进行处理。近年研究显示，在流行病学、病理生理学及预后等方面，儿童与成人ARDS存在许多差别。
关于PARDS的治疗策略，主要从机械通气、肺部辅助治疗、体外膜肺氧合治疗3个方面进行叙述。
机械通气
1,保护性通气策略
强制性机械通气在治疗过程中可引起呼吸机相关肺损伤，使病情恶化、病死率提高。保护性肺通气措施可明显减少呼吸机相关肺损伤的发生。2015年新指南提倡在强制性通气中使用低于或在对应的年龄/体质量生理范围内潮气量(5～8 mL/kg标准体质量)；在没有测量跨肺压方法的情况下限制吸气平台压在28 cmH2O以内；维持pH 7.15～7.30(容许性高碳酸血症)。
2,肺复张策略
临床应用肺复张策略可改善肺不张和氧合水平，降低ARDS病死率，且不增加主要并发症风险。儿童方面，对ALI患儿实施小潮气量联合肺复张策略可改善氧合程度及高碳酸血症。2015新指南推荐通过缓慢增减PEEP达到肺复张目的，同时严密监测氧合水平及血流动力学改变；而对于PEEP的调节，重度PARDS患者使用中等水平的PEEP(10～15 cmH2O)并缓慢增加直至出现可被观察到的氧合水平和血流动力学反应；当PEEP水平高于15 cmH2O时，平台压需要一定限制。
3,俯卧位通气
俯卧位通气可改善下肺病变组织的通气，减轻CO2潴留。可能由于其操作较困难，儿童更容易发生脱管等，2015新指南并不推荐将其作为常规治疗，但在重度患者中可被考虑作为一种治疗选择。对于其在PARDS的应用，需要更多儿科临床研究，特别是基于疾病严重程度的分层研究，临床上也需要加强儿科医师的操作训练。
4,高频振荡通气(HFOV)
HFOV在PARDS的应用较成人更为常见，其振荡产生的”湍流”及”对流”，有助于气体的弥散、复张萎缩肺泡和减轻CO2潴留。与传统通气比较，HFOV可改善高碳酸血症、降低氧合指数和病死率。然而，Meta分析提示HFOV并不能改善患者病死率；这可能与病因分类存在偏移有关。2015新指南推荐在低氧性呼吸衰竭患者的呼吸道平台压超过28 cmH2O而又没有胸壁弹性下降证据的情况下，HFOV可作为一种替代的通气模式，且应被考虑在中重度PARDS患儿中使用。对于HFOV的使用，需要更多的临床数据来支持。
肺部辅助治疗
1,补充肺泡表面活性物质(PS)
ARDS患者可出现Ⅱ型肺泡上皮细胞损伤，引起PS不足或活性异常。补充PS常应用于早产儿呼吸窘迫综合征，但目前儿童和成人的应用仍有争议，因为儿童肺损伤的病理生理改变还未完全弄清。另外，多种因素可影响PS的作用，如炎症、PS输送入肺的效率、PS效应成分的差异等。2015新指南指出外源性PS不能作为常规治疗，进一步的研究应关注在可能会从中获益的特殊人群、特定剂量以及给药方案。
2,吸入性一氧化氮(iNO)
iNO在PARDS的疗效亦存在争议。Meta分析提示iNO并不降低成人或儿童ARDS的病死率。但也有研究报道iNO可辅助常规治疗，改善急性低氧性呼吸衰竭的预后，因此尚不能否定其协同治疗作用。2015新指南指出iNO虽不被推荐作为PARDS的常规治疗措施，但可考虑用于被证实有肺动脉高压或严重右心室功能不全的患者，以及作为重度患者的抢救措施或转换体外生命支持的桥梁。
3,干细胞治疗
目前考虑干细胞治疗ARDS可能的机制有：(1)定向分化修复损伤肺组织；(2)通过其旁分泌和内分泌功能，促进呼吸道上皮或内皮生长、调节免疫功能、抑制炎症等[23]。病例报道提示间充质干细胞(MSC)可快速改善重度ARDS患者的预后。儿科相关报道较少。由于大部分成果是病例报道或动物实验，证据可信度不高，2015新指南未将干细胞治疗纳入治疗措施中。未来干细胞治疗可能成为ARDS治疗的一个新手段，但在此之前需要更多大型随机对照研究来探讨其作用机制，验证其疗效和安全性。
对于其他肺部辅助治疗，如糖皮质激素、β受体激动剂、前列腺素类、纤溶酶原激活剂、N－乙酰半胱氨酸等，2015新指南并不推荐它们在PARDS的应用。
体外膜肺氧合治疗(ECMO)
ECMO是使用改良心肺旁路技术为患者提供长时间的呼吸或循环呼吸支持。2015年体外生命支持组织(ELSO)数据显示：截止至2014年底，全球共50 903例儿童接受ECMO，成功率为74.86%，而成人仅有58.56%，提示ECMO在儿科的治疗价值[25]。虽然ECMO在新生儿呼吸窘迫的疗效已被证实，但是儿童和成人方面仍不确定；其应用指征也尚未定论。指征过宽会带来不必要的创伤和经济负担；指征过严又可能使部分重症患儿错过治疗时机。2015新指南建议重度PARDS患儿如果呼吸衰竭被考虑是可逆性的或者适合进行肺移植的话，应该考虑接受ECMO；对可能从中获益的患儿不应作太多限制，但若其生存分析结果有限的话，则不建议使用。
来源：王昭妮, 郭予雄, 陈壮桂. 儿童急性呼吸窘迫综合征研究进展 [J]. 中华实用儿科临床杂志,2016,31( 18 ):
撰稿 | 刘玲 潘纯 谢剑锋 刘松桥 徐静媛 薛明 邱海波（东南大学附属中大医院重症医学科 ）
编辑 | 宋亚波
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2017年，重症医学在急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、重症感染及感染性休克、急性肾损伤（AKI）等方面取得不少新的进展，本文对此进行总结，为临床提供参考。
ARDS治疗理念的进步
2017年在对ARDS患者呼吸力学、机械通气模式、自主呼吸控制等方面的研究进展，带来了ARDS肺保护通气理念的进步。
（1）警惕自主呼吸加重ARDS肺损伤
自主呼吸虽然能够改善靠近膈肌区域肺泡的复张，但对于中/重度ARDS患者即使在限制潮气量的情况下，过强的自主呼吸仍会导致肺损伤加重。2017年Yoshida等对自主呼吸加ARDS肺损伤的机制进行深入探讨。通过电阻抗断层扫描技术（EIT）观察到，在总潮气量不变的情况下，自主呼吸导致吸气初肺内气体从非重力依赖区向重力依赖区转移，此现象被称为肺内气体摆动，肺内气体摆动可导致塌陷肺组织局部肺容积伤的发生，进而导致全身炎症反应的加重。过强的自主呼吸还可能通使ARDS患者吸气期跨肺压过高，增高的跨肺压一方面会导致非重力依赖区的肺泡过度膨胀，另一方面会导致塌陷肺泡局部应力的明显升高，即使限制了潮气量和呼吸机模式，甚至在无机械通气支持情况下，这种损伤在有自主呼吸的重度ARDS患者中也难以避免，被定义为患者自身施加的肺损伤（P-SILI）。重度ARDS患者呼气时可能存在呼气肌的辅助，使呼气期食道压增加，导致呼气末跨肺压往往会小于0，不利于呼气末肺泡维持开放 。此外，过强的自主呼吸会导致跨血管的静水压增加，加重ARDS患者肺水肿。因此，对于中重度ARDS需要警惕并积极控制自主呼吸可能导致的肺损伤加重。
（2）驱动压可作为潮气量设置的安全限值
随着ARDS患者病情严重程度改变，肺顺应性存在显著差异，以6 ml/kgPBW设定潮气量可能并不适合每一个患者。驱动压（ΔP）是扩张整个呼吸系统的动力，在呼吸力学运动方程中，其公式表示为潮气量（Vt）与呼吸系统顺应性（Crs）的比率（ΔP=Vt/CRS）。对于无自主呼吸的患者，ΔP等于吸气平台压（Pplat）与呼气末正压（PEEP）的差值（ΔP= Pplateau -PEEP）。在患者胸壁弹性阻力无明显增高的前提下，ΔP能够间接评估肺应力和应变，可将其作为评估Vt设置的安全限值。Davide等的研究发现驱动压与肺应力之间具有良好相关性，当肺应力为24 cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa）和26 cmH2O，对应的ΔP值为15 cmH2O和16.6 cmH2O。临床回顾性研究及流行病学观察性研究发现，ARDS患者病死率与驱动压变化相关，并且控制驱动压在15 cmH2O以内与患者良好预后相关。虽然驱动压的监测同样会受到胸壁弹性阻力的影响，但对于大多数患者而言监测跨肺驱动压并非必要。研究显示当肺应力为24 cmH2O和26 cmH2O时，对应的跨肺驱动压为11.7 cmH2O和11.8 cmH2O。虽然目前对驱动压的安全限值仍有争议，但ΔP不超过15 cmH2O时患者肺应力在安全范围，以ΔP作为Vt设置的安全限值是否能改善ARDS患者预后仍需要前瞻性研究证实。
（3）气道压力释放通气有助于ARDS肺保护
既往的研究发现，高压设定低于28 cmH2O，低压通气时间设定依据呼气峰流速>50%~75%切为吸气，这种模式的通气设定有助于维持呼气末肺泡开放、减轻肺泡通气的异质性并且减轻肺损伤。Zhou的研究发现，与小潮气量肺保护性通气比较，ARDS患者早期（<48 h）使用气道压力释放通气（ARPV）能够改善氧合和呼吸力学，并且减少机械通气时间和重症监护室（ICU）住院时间。在患者保留中度自主呼吸时，APRV联合体外膜肺氧合（ECMO）能够更为有效地实施维持肺超保护性通气，有助于重力依赖区肺泡开放。提示，APRV有助于ARDS肺保护，但需要临床研究进一步的观察实践。
（4）肺复张应更关注实施的细节
近期的荟萃分析提示肺复张有助于改善中重度ARDS患者的临床预后，但近期的一项大规模多中心研究发现给予中重度ARDS患者进行肺复张和最佳PEEP滴定的治疗（n=501）与对照组使用常规PEEP治疗（n=509）相比，提示肺复张会增加中重度ARDS患者的病死率及气压伤的发生率。这一结论有悖于既往对于肺复张治疗效果的认识，其主要原因在于：①研究纳入较多的肺部感染及肺内源性ARDS的患者，这一类患者往往是肺低可复张，给予积极复张弊大于利；②研究中纳入较多感染性休克存在循环不稳定的患者，在给予肺复张时对于循环的影响可能是导致患者预后不良的因素之一；③研究中使用的肺复张压力较高，45 cmH2O并且维持2 min，这一压力较既往研究中使用的复张压力高，是可能导致气压伤的主要因素；④由于肺复张往往造成患者的不适，研究中肺复张组使用了较多的肌松药物以控制患者的自主呼吸，这一治疗会引起循环的波动，进而需要更多的液体复苏，因此在肺复张组较对照组使用了更多的液体，这一措施往往使肺水肿进一步恶化；⑤ARDS患者往往早期使用肺复张会有较好的治疗效果，而研究中肺复张的治疗持续了7 d，ARDS后期的复张治疗往往会增加气压伤的风险。
（5）高碳酸血症可能不再被允许
以往ARDS肺保护性通气策略中，为控制潮气量及平台压，不得不进一步降低潮气量，从而允许二氧化碳分压高于正常，即所谓的允许性高碳酸血症。但是严重的酸中毒可以导致血流动力学及免疫紊乱，是允许还是去除高碳酸血症是临床面临的重要问题。最近的研究对三项非干预性研究数据进行二次分析发现，重度高碳酸血症[PaCO2>50 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）]与ARDS患者临床不良预后、ICU住院时间及器官功能损伤相关。因此，允许性高碳酸血症对生理及临床预后的影响需要进一步临床研究证实。而体外生命支持技术的进步，也使得体外清除二氧化碳，从而不再允许二氧化碳升高成为可能。
（6）VV-ECMO患者的远期预后值得关注
患者的近期预后与原发病有关，远期预后也不容乐观。ELSO登记的1055例社区获得性肺炎患者出院存活率达到了66%，ECMO前机械通气时间、休克、真菌感染、高龄、神经系统并发症和3种以上的ECMO并发症等与病死率增加相关。美国宾夕法尼亚州9年的ECMO患者数据显示病死率为51.7%，在存活的患者中，一年内再次入院的比例达到60.6%。瑞典255例VV-ECMO患者出院生存率为64%，出院的患者中5年生存率为87%。 德国的单中心研究观察了553例VV-ECMO患者，院内病死率为39%，平均随访4.8年，出院后1个月、2个月、1年和5年的存活率分别为 99%、 95%、86%和 76%。根据患者死亡危险因素进行ECMO患者预后预测，可以帮助临床医师对患者是否进行支持的评估和可能预后的判断。呼吸和循环支持已经有相应的评分系统如RESP-Score和SAVE-Score。近期有新的预后预测指标如VVECMO患者的PRESET-Score，包括了入院时患者动脉血pH值、平均动脉压、乳酸、血小板以及ECMO前住院时间等患者预后的独立危险因素，研究显示PRESET-Score在VVECMO患者预后的预测价值明显好于ECMOnet-Score和 RESP-Score。
表1 Delphi分级标准
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推荐级别 |
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A |
至少有2项I级研究结果支持 |
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B |
仅有1项I级研究结果支持 |
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C |
仅有II级研究结果支持 |
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D |
至少有1项III级研究结果支持 |
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E |
仅有IV级或V研究结果支持 |
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研究课题分级 |
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I |
大样本，随机研究，结论确定，假阳性或假阴性错误的风险较低 |
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II |
小样本，随机研究，结论不确定，假阳性和/或假阴性的风险较高 |
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III |
非随机，同期对照研究 |
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IV |
非随机，历史对照研究和专家意见 |
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V |
系列病例报道，非对照研究和专家意见 |
摘要
机械通气（MV）是各种原因所致呼吸衰竭的主要支持手段。然而，其也会引起呼吸肌相关肺损伤（VALI）。导致VALI的原因主要有4点：1）潮气量（Vt）过高所致肺张力和应力增加；2）膨胀不全的肺单位反复开闭所致剪切力增加；3）灌注分布不均；4）生物损害。
在严重的急性呼吸窘迫综合症患者中，采用低潮气量、高呼气末气道正压、长时间的俯卧位通气，以及48小时以内使用肌松药均与较好的预后相关。VALI可发生在既往没有肺部疾病但采用大潮气量通气的患者中。我们相信预防的目标是将机械通气导致肺损伤的副作用减少至最低。
本综述旨在阐述VALI的病理生理学，以及机械通气时将VALI减少至最小的预防、治疗和监测手段。
概述
急性呼吸窘迫综合征（ARDS）治疗上最重要的进展就是：意识到尽管有创机械通气（MV）是延续患者生命的必要手段和支持护理的基石，但MV本身却可以通过一系列机制导致或者加剧呼吸机相关肺损伤（VALI）。这些机制包括：肺暴露于过高的跨肺压（Ptps 气压伤），肺泡过度膨胀（容量伤），和/或肺泡反复的开闭（剪切伤）。
除直接的结构性损伤外，这些机械力还会导致促炎细胞因子的释放和中性粒细胞的聚集，带来局部的和全身性的炎症（生物伤），将损伤播散至肺外器官，引起多脏器功能不全，最终使得死亡率增加。VALI的决定性因素是通气时间、暴露的强度以及对于气血屏障的机械损伤。
选择通气策略的目的是减少VALI的潜在因素，通过减少机械通气作用于肺部的应力和张力，使得ARDS患者无论其严重程度如何，大幅度的减少死亡率。
病理生理学
1、气压伤和容积伤
过高的机械通气压力设定导致气道壁破裂，进而空气漏出使得气体在肺泡外积聚。值得注意的是肺泡损伤并不是由大气道内的高压力引起的。不少实验也证实了这一点，即引起容积伤的原因更多是由于肺泡膨胀的程度而不是大气道里面的压力水平。
实验数据也提示不是由于气道压力“本身”而是跨肺压（Ptp）导致了VALI。这是我们理解VALI发生机制中非常重要的进步，引发了我们观念上的转变，即VALI不是因为单纯大气道压力高引起，而是肺泡容积超过功能残气量的产生的跨肺压（压力）和过高容积（张力）的结果。
压力被定义为外部负荷作用于结构内部产生的应力。它是存在于每单位截面积的。在机械通气的患者中，压力就是指每一次吸气末的跨肺压，它是由作用于肺泡和胸膜间压力的差异而差生。
压力设置不当被认为是VALI的主要原因。与结构变型相关的压力叫做张力，可用潮气量（Vt）和呼气末肺容积的比值来表示（EELV）。它与肺容积相关，当潮气量超过功能残气量2倍时出现。
尤其是与正常分布均匀的肺比较，病变的肺顺应性不一，使得有些部位承受了更大的压力和张力。跨肺压分布不均一使得肺泡过度膨胀，特别是采用大潮气量通气的情况下（10-15ml/kg）。这一现象可以从“婴儿肺”这一概念很好的解释，就是假设ARDS患者的肺不仅仅僵硬而且体积变小。因为体积变小，所以“婴儿肺”更容易产生容积伤。
小潮气量通气策略减少了轻到重度ARDS患者的死亡率，这可能跟降低组织压力有关。然而，ARDSNet推荐的标准体重使用6ml/kg的潮气量，也许并不是理想的策略，因为每一个ARDS患者的情况都不一样，因此应该发展出个体化的通气策略。
2、不张伤
机械通气的潮气量过低也会导致肺损伤。一些研究发现应用呼气末正压（PEEP）可以减低机械通气的肺损伤。终末气道和/或肺泡单位的反复开闭会增加局部的剪切力，使得肺泡灌洗液中细胞因子增多，产生不张伤。
总的来说，不张伤是肺泡或者气道在吸气相重新开放所产生的剪切力导致的，然而最近的数据显示来自于肺泡表面张力的正常力才是上皮细胞损伤的关键因素，而且和肺泡开放的速率呈反比。因此好像是低潮气量产生不张伤的有害因素被大潮气量所带来的组织压力增强了。
表面活性物质不足或者支撑气道开放的力量减少、消失，都会带来气道陷闭。如实验模型所展示的那样，病变肺部不均一性的特征：局部不张、僵硬、水肿和肺单位的不稳定，会消耗肺泡表面活性物质。维持开放的压力，就是应用PEEP在通气周期内有效维持肺的复张，避免终末肺单位的反复开闭，被成为“动态“张力。
另一方面，损伤肺模型中如果终末气道被液体充满（肺泡被淹没而不是陷闭），则应用PEEP对于预防VALI没有作用。
组织上的/解剖上的变数/生物伤
VALI的组织学损伤没有特异性，主要是透明膜形成、肺泡水肿、中性粒细胞浸润和肺泡出血。肺泡水肿液中蛋白质和嗜酸性物质增加提示毛细血管膜通透性增加和液体重吸收障碍（图1）。这些组织学变化与机械通气的强度和时间、以及跨肺压过高直接相关。虽然尽量保持吸气平台压在30cmH2O，但对有些患者来说依然过高。
大潮气量所产生的肺泡外血管静水压升高也会协同损害肺部。另外，Ⅱ型肺泡上皮细胞肿胀使得Na+-K+ATP酶活性受损。大潮气量通气所产生的损害与晚期ARDS具有病理特征上的相似，即纤维母细胞和Ⅱ型肺泡上皮细胞的增殖。
潮气量过高时，增大的肺表面使得活性物质相对不足和失活，会导致活性物质的损耗并产生：表面张力增加，不均一的肺泡和终末气道反复开闭所致剪切力增加，血管渗透压增加使得水肿形成，以及肺部免疫调节功能受损（图1）。生物伤被认为是局部的或者系统的炎症反应在肺部被放大的结果。
最近的临床和实验室研究揭示了VALI生物伤的两个主要危险因素。第一个因素是损伤的细胞释放大量细胞因子损伤肺部和肺外器官引发多脏器功能不全。
在5cmH2OPEEP的水平下，将潮气量由5ml/kg调制12ml/kg，可在1个小时内观察到循环内细胞因子释放增加。这些因子包括TNF-α、IL-6、巨噬细胞炎症蛋白1α、以及肺起源的脂溶性调节因子等都在VALI的发生上扮演了重要作用。
第二个因素被称作机械应力，由于机械力所导致肺部上皮细胞、内皮细胞、基质细胞（ECM）和终末气道的活化，产生信号传导使得炎症因子大量释放。机械应力使得细胞内信号通路被激活的机制为：激活压力敏感通道、破话气血屏障、膜相关分子的释放以及细胞-细胞间、细胞-间质间互相激活。
肌动蛋白肌丝是细胞骨架和β整合蛋白尾部的终末压力感受单位,产生细胞内以及细胞外环境间的联系,激活压力敏感的大分子。细胞内信号转导机制由络氨酸激酶、磷脂酶、GTP酶和基质金属蛋白酶耦合。在反复循环牵拉下，压力敏感的促炎基因会上调。
左胸下三分之一有边缘非常清晰的阴影，类似于肺栓塞的Hampton hump征。阴影的密度较低，呈基底面朝向胸膜的楔形，并与膈肌附着处相连（图1A）。
图1：通气相关肺损伤（VALI）的病理生理学
3、对肺泡上皮细胞、内皮细胞和基质的作用
肺泡上皮细胞是肺泡水肿形成的决定因素。机械通气时高气道内正压会导致内皮细胞脱落和Ⅱ型肺泡上皮细胞破坏。肺内皮细胞是肺泡毛细血管单位的重要组成成分，在呼吸生理中发挥了一系列重要作用:屏障功能、激素样作用（合成和调节血管活性物质）、旁分泌样作用、且与低氧性肺血管收缩相关（与内皮细胞起源的血管活性物质有关比如一氧化氮）。
脓毒血症相关ARDS显示有内皮细胞肿胀和水肿。
感染与非感染因素都可以激活自身免疫。病原识别受体感受器能够感受到微生物病原相关的分子模型（从侵入的微生物释放），和损伤相关的分子模型（从死亡细胞和损伤组织中释放）。接下来，模型识别受体激活自身免疫，通过Toll样受体加剧系统性炎症和肺部损伤。
高强度的机械牵拉与内皮细胞坏死增加、凋亡减少、IL-8水平升高相关。细胞坏死与肺组织周围的炎症反应相关。在实验研究中，采用保护性肺通气策略可减少IL-1、 IL-6、 IL-8、TNF-α表达，减少终末器官内皮细胞凋亡进而保护器官功能。体外实验表明，机械压力可诱导人肺泡上皮细胞凋亡。
而且，动物体内实验也显示细胞凋亡通路的破坏可限制肺部炎症和肺损伤，防止发生多脏器功能不全和死亡。在ARDS患者中，Ranieri et al.等人发现与传统通气策略比较，保护性肺通气策略可以减少肺泡灌洗液中多形核细胞和促炎因子的数量。
另外，保护性肺通气策略减少了促炎因子的整体水平，这与更好的临床预后有关，因为促炎因子的整体水平越高，多脏器功能不全的评分也越高。
与大潮气量的通气策略不同，至少实验室的研究发现，采用各种肺复张手法（RM）均可以减轻肺损伤。不同的复张手法中，有一种叫做CPAP30，即保续气道内正压30cmH2O维持30秒；或者在超过51秒的时间里逐步升高气道内压力并达到CPAP30的标准（STEP51）；或者每30秒提高5cmH2O的气道内压力，逐步达到30cmH2O并维持30秒（STEP30/30）。
在动物模型试验中，CPAP30出现了内皮细胞损害的标志物。在肺外原因所致ARDS中，CPAP30和STEP30/30比STEP51显示了更高的血管细胞粘附分子1（VCAM1）水平。作者得出结论采用逐步提高气道压力而不是维持最大气道内压力的方法对肺部损伤最小。
在脓毒血症引发的ARDS实验模型中，容量负荷过大的实验组，采用肺复张手法与IL-6、细胞间粘附分子1、VCAM1 mRNA水平增高相关。
肺泡基质（ECM）由胶原蛋白、弹力纤维、纤维蛋白、层黏蛋白和蛋白多糖组成，可以体现肺的生物机械运动，并在呼气时维持肺泡结构的稳定。过度膨胀时肺泡壁的僵硬主要受胶原蛋白影响。整合素粘附受体可将机械力传导至细胞骨架和ECM的间隙内。
发生肺纤维化时Ⅲ型胶原前体mRNA的表达是胶原变型的主要因素。传导至ECM上的机械力可使肺部张力超过安全阈值引发肺损伤。大潮气量通气引发的ECM重构主要受气道压坡度和跨肺压坡度影响。
肺修复的机制
高肺容量的情况下，肺泡壁存在弹力变型。作为对肺损伤的反应，伤口的修复和纤维化均导致上皮细胞向成纤维细胞类型转化（间叶上皮细胞转化）。
细胞膜的完整是存活的必要条件，其修复与密封主要有以下4个机制：钙离子调节的胞吐作用；脂质的单侧流动以封闭膜孔道防止钙离子进入细胞内；损伤侧的离子流量可激活压力反应基因；促炎瀑布的发生因素比如NF-κB。与低渗环境比较，高渗环境可减少细胞变型的敏感度和增加修复的几率。推测可能的机制是由细胞骨架和膜的相互作用调节水的平衡。
1、发病因素
现推测肺损伤是由于“多重打击”模型诱发的。发病条件比如损伤性的机械通气或者大手术，产生的炎症是第一重打击。第二重的打击可能是：输血、损伤性机械通气的延长、误吸、休克、脓毒血症和肺部感染、均可导致额外的肺损伤，产生高发病率和病死率。诱发和防止VALI的因素见表1。
表1 诱发和防止呼吸机相关肺损伤的因素
2、年龄/老年人
Nin等研究了对老年老鼠采用损伤性通气策略发现与年轻老鼠比较，损伤性的通气策略更容易诱发老年老鼠的VALI。在另一项实验研究中，Setzer等将不同年龄组的健康老鼠使用同样的PEEP但不断增加潮气量。与年轻老鼠相比，老年老鼠更容易由大潮气量引发肺损伤。特别是肺内的中性粒细胞数量增加、透明膜形成以及干湿比增加。
校正年龄相关因素后，在特定的炎症因素刺激下（比如非保护性的通气策略），老年老鼠肺内自身免疫阈值降低。这一现象可以解释为什么ICU内老年患者以及老年ARDS患者存活率降低。
3、容量因素
尽管液体量不足会导致终末器官的损害，但容量负荷过大也会增加肺损伤的发生率。Broccard等通过研究孤立的兔子肺发现，机械通气期间肺动脉压力增加和肺血管通透性增高、肺出血、水肿以及肺顺应性下降相关。
最近，Lopez-Aguilar等确定了过量输液会加剧VALI的发生。他们发现肺灌注的强度与肺水肿、通气分布失衡和组织出血相关。血容量过多与肺泡毛细血管膜分离相关，就像内皮细胞受损与肺泡毛细血管膜通透性增加相关一样。这导致肺水肿的几率增加。
在出现肺水肿时，由于静水压增加、水肿液按重力梯度沿着胁肋部以及背部分布，使得正常通气的肺泡减少，导致压力/张力增加，以及产生反复开闭的剪切力。Silva等研究了不同体液负荷状态下肺复张手法对于老鼠肺部的影响。在高血容量状态下，肺复张手法可以提高氧合，但却使得炎症反应和纤维生成增加，加剧了肺损伤。
实际上，高血容量状态对于肺损伤的不利影响可能被复张手法导致的压力/张力增加强化。更重要的是，高血容量状态可能与肺泡、内皮细胞的损伤，以及与肺损伤相关的IL-6、VCAM1、细胞间粘附分子1的mRNA水平增高相关。这些粘附分子可能参与了中性粒细胞在肺组织的聚集，并且在VALI的发病中扮演了重要角色。
这些研究均提示液体管理在危重症患者机械通气中的重要性，因为血管容量状态与肺灌注水平都与VALI发生相关。
4、输血
输血相关肺损伤也和VALI的发生相关。Vlaar等假设第一次打击是由于机械通气造成中性粒细胞在肺内积聚发生的，第二次打击是因为输入的血制品在存储期间产生的抗体与受血者体内抗原或者生物活性脂质发生反应导致的。因此，机械通气可以加剧肺部的和全身的输血相关性肺损伤。
Janz等推断库存血中存在的调节因子会增加引发肺损伤的那些因子的作用。在一篇回顾性队列分析中，Gajic等发现输入血制品和大潮气量是肺损伤发生的独立危险因素。严格控制血制品输入应该被纳入防止VALI的策略中。
5、脓毒症
研究发现脓毒症与毛细血管-肺泡间的屏障功能损伤相关，体内实验显示机械牵拉使得Ⅱ型肺泡上皮细胞死亡增加，也使得肺泡的通透性增加。从脓毒症动物肺中分离的融合单层上皮细胞，显示出通透性增加，紧密连接蛋白表达改变，增加了MAPK、c-Jun 、N-端激酶和ERK等信号通路的磷酸化。脓毒症和机械牵拉共同作用增加了上皮细胞的通透性。
与正常对照相比，从脓毒症动物肺中分离培养的单层上皮细胞对于机械牵拉诱导的屏障功能不全阈值更低。推测可能的机制是细胞骨架肌动蛋白在脓毒症时发生了改变。Nin等发现在鼠科动物的细菌性脓毒症模型中，大潮气量通气会加剧炎症反应和多脏器功能不全。包括延长通气时间在内的有害参数设定会诱发、加剧脓毒症及其症状。
如何在床边监测VALI
1、肺的力学和跨肺压的测定
压力-容量曲线（P-V）有助于我们理解呼吸生理的变化并选择合适的治疗。P-V曲线有明显的滞后现象，以两条曲线间的面积来表达（P-V环），当肺表面张力消失后，滞后现象消失。ARDS时此面积变大因为使肺泡开放所需要的压力变大。ARDS时P-V曲线的形态可表示肺泡开放、闭合以及复张所需要的压力。较低位的拐点表示复张开始。
然而，对于这一点如何确定依然存在争议。Gattinoni等定义了拐点（Pflex），就是P-V曲线的陡直段与低容量位的交点以及陡直段和高位的外延段的交点（见图2）。将拐点以上2cmH2O设定为最佳PEEP值可以减少ARDS的死亡率。上段的拐点意味着肺泡出现张力。因此，在设定潮气量和PEEP时应该避免出现上段拐点。
另外，少数研究显示使用P-V曲线来指导ARDS通气参数的设定可以减少死亡率。然而，这一技术并不实用，只适用于那些有相当基础的个人。
图2：压力容量曲线的滞后现象
2、动态呼吸力学
商品呼吸机都可以显示每一次呼吸的压力-时间曲线（动态P-V曲线 图3、4）。有一些参数如E2的百分比（E2%）由气道的压力-时间关系演算而来，或者像压力指数是用来监测每一潮气量下肺的开放和关闭以及ARDS患者通气时肺的过度膨胀。
图3：压力指数
图4：E2百分比
3、容量依赖性弹性度与肺总弹性度的比值
E2的百分比是肺容量依赖性弹性度与总弹性度的比值（扩张指数）。这一参数有气道压力的回归分析得来，其中包含了每一潮气量下内在压力-容量环的非线性部分。E2的百分比大于30%意味着肺过度膨胀。
4、每一潮气量的内在压力-时间曲线（压力指数）
Grasso等推荐压力指数，一个在持续气流容控模式下，从吸气相压力-时间波形曲线得来的参数。这一从模型回归得来的参数以数值的形式，可以估计曲线中段部分压力-时间变化的方向。出现凹面向下的波形，意味着指数小于1，潮气量不足。相应的，当出现凸面向上的波形时，则指数大于1，出现了过度充气。
直的波形，指数等于1，意味着参数设置合理。减少PEEP直到指数在正常范围内（0.9~1.1），与肺组织中IL-6、IL-8减少相关。然而，在关于ARDS患者的机械通气中，压力指数和%E2在设定理想参数上的作用还存在争议。实验研究显示，在正常肺中，压力指数和%E2的变化与潮气量不足和过度充气相关。
然而，在损伤肺使用低潮气量通气下，理想的PEEP水平是由弹性最差的肺来决定的，依靠压力指数和%E2的话会造成过度充气。更重要的是，最近一项实验研究显示，在有胸腔积液的实验模型中，即使在没有过度充气的情况下，潮气量不足时压力指数依然会升高。
5、跨肺压（Ptp）
胸壁的力学特征，在一些特定的情况下会发生改变（比如肥胖、COPD患者、心胸手术后、以及腹部压力增高），使得机械通气参数设置不当并且会加重VALI。跨肺压是使得肺膨胀的力，与肺泡压和气道压不同，是发生VALI的重要原因。使用一根带气囊的导管深入食道中，基于测得的食道压力(Pes)在呼气末直接测量跨肺压绝对值的方法目前受到怀疑。
Talmor等报道与采用PEEP/FiO2表格法相比，基于跨肺压指导理想PEEP的设定能够改善氧合和肺顺应性。然而，在呼气末和吸气末测量跨肺压在临床上并不实用。更重要的是，采用俯卧位通气时，由于纵膈被压缩以及ARDS病变的不均一性，依然无法精确的估算出跨肺压的值。
应用食道压估算ARDS患者跨肺压平均值的方法时，没有考虑到患者肺部的不均一性。而且，食道压的绝对值并不必然反映跨肺压的绝对值，两者波形并不相同，食道导管放置的位置以及留存的时间还没有统一。
可是，尽管通过食道压无法获得跨肺压的绝对值，但却可以精确准确的反应跨肺压的变化以及肺的静态弹性。直接测量张力依然存在问题。肺张力等同于VT/EELV这一概念只是在呼气末肺容积不发生变化时才准确，比如应用PEEP的情况下。应用PEEP或者发生肺不张会影响真实肺张力的测量。
6、血管外肺静水压（EVLW）
EVLW是危重症患者高死亡率、住ICU时间延长和机械通气时辰延长的独立危险因素。单独热稀释法测量EVLW是目前的标准方法，也是金标准。这一方法是通过测量胸腔内热量和血管容量的差别来计算EVLW。与其他的参数整合起来使用，可以有效鉴别ARDS和静水压升高型肺水肿。然而，这一技术需要有创的导管和操作。
影像学
1、定量CT
定量CT（qCT），通过对一个或者三个层面的分析，能够提供一些重要的信息：疾病的分布和解剖结构、EVLW的数值、通气不足和可能的过度充气。另外，qCT可以用来确定哪些患者将从高/低PEEP水平、采用肺复张手法以及哪种通气体位中获益。
可是临床上使用qCT有一些重要的限制：辐射剂量大，并不是每一个ICU都有CT，无法进行持续床边监测，无法用于肺过度充气的评估，对于肺容积的精确评价依赖与图像分析软件。最近的研究显示，在床边使用CT做临床特异性评分可以得到重要的可量化分析的信息。
2、肺部超声
肺部超声（LUS）是一种无创的、没有辐射的床边检查工具。LUS能够提供一些诸如肺部结构、水肿的范围、实变和肺不张等重要信息，帮助我们设定理想的PEEP水平和指导肺复张。空气存在与A线相关，实变或者水肿时出现B线，反应了肺部病变的不均一性。
B线又叫彗（星）尾征，是垂直于胸壁与探头之间的直线。彗尾征间隔7mm时，反应间质水肿或者小叶间隔的增厚，3mm时反应了磨玻璃样病变区域。肝样变伴支气管空气征提示肺实变。最后，低回声或者无回声反应了胸腔积液。在油酸诱发的肺损伤模型中，随着水肿液的积聚，B线逐渐增加。更重要的是，B线的增加与使用重量法测得的干湿比显著相关 。
另外，B线的增加与肺顺应性下降相关。肺顺应性下降往往比氧合指数下降更早发生。ICU中使用A线检查靠近腹部的肺，可用来预测肺血管的吸收压力和通气过高。B线的数量和PiCCO系统决定的EVLW数量正相关。以肺泡复张为例，LUS充气评分与P-V曲线评估的PEEP诱导肺复张水平显著相关。
然而，LUS的局限在于依靠操作者的经验和过度充气时无法应用。最近，Corradi等提出了基于图像灰度分析的定量LUS方法。定量LUS的密度与EVLW相关并比qCT更可靠。
3、正电子发射扫描（PET）
炎症的程度（炎症细胞尤其是中性粒细胞的活性）可用18F-FDG PET来检测。在13位使用中度PEEP水平的ARDS患者中，Bellani等报道正常肺组织炎症水平的变化与平台压相关。当平台压超过26cmH2O时，炎症明显增加。
结论是，尽管qCT检查是评估ARDS肺部形态学变化的金标准，依然存在无法及时在床边进行和辐射风险的限制。LUS能够在床边无创的评估EVLW，肺复张程度和胸腔积液的水平。
生物标记物（炎症调节因子）
ARDS发展的不同阶段需要不同的生物学标志物来确定。与静水压升高导致的肺水肿相比，在发生ARDS时，Ⅱ型肺泡上皮细胞分泌的表面活性蛋白Ｄ(SP-D)明显升高。糖基化终产物受体（RAGE）在Ⅰ型肺泡细胞中表达，CC-16由终末气道的簇状细胞（过去叫Clara细胞）分泌。
Ware等发现用血浆中SP-D、RAGE、IL-6、IL-8、CC-16水平区分脓毒症患者是否会发生ARDS，具有很高的敏感性和特异性。需要注意的是，这其中有3种标志物，SP-D、RAGE和CC-16是由肺上皮细胞产生的。未来，这些标志物将不仅仅用来区分肺损伤的程度，还将用于指导不同阶段ARDS的靶向治疗。
如何预防VALI
总体而言， ARDS患者普及的机械通气策略是：小潮气量以避免气压伤，应用合适的PEEP以防止剪切伤。最近一篇Meta分析和大规模随机对照研究显示，采用俯卧位通气超过每天12小时可以减少重度ARDS患者的病死率。更重要的，体外膜肺氧合技术（ECMO）可以提高有指征的极重度ARDS患者的生存率(PaO2/FiO2 ≤100并且PEEP≥5cmH2O)和逆转呼吸衰竭。
对于PaO2/FiO2 ≤150的ARDS患者，采用CO2移除技术联合小潮气量通气（3 ml/kg）与使用ARDSNet推荐的肺保护通气策略相比，可以减少患者无需机械通气的天数。我们将详细讨论目前可行的旨在减少肺压力和张力的通气策略以防止诱发VALI。
潮气量和平台压的影响
NIH的ARDSNet研究显示，仅仅将潮气量减少（12 ml/kg减少到6 ml/kg），同时维持呼吸系统平台压≤30cmH2O，便可以将ARDS患者的死亡率减少22%。
在另一项研究中，Amato和Villar等采用了与RDSNet的肺保护通气策略类似的肺保护通气方案，提高了ARDS患者的生存率。
在ARDS完全进展至晚期前，对重症患者尽早采取肺保护通气策略可以预防VALI，改善预后。一项针对没有ARDS患者的观察性研究发现，大潮气量通气策略是除机械通气外，患者发生ARDS的重要危险因素。
以上提及的研究还显示，根据患者实际体重而不是理想体重（PBW）来设定潮气量，将使得一些特定患者（比如女性、身材矮小以及肥胖患者）更容易发生气压伤。身高和性别是比体重更好的预计肺容量的因素，应根据理想体重来设定潮气量以避免VALI。
然而，对于一些ARDS患者来说安全的压力和容量水平对另一些患者来说却可以导致肺过度膨胀，因为这些患者肺部病变是不均一的。另一方面，过分的减少潮气量将发生肺不张，引起部分肺单位反复开闭，发生剪切伤。
PEEP的影响
理想的PEEP水平应该避免对血流动力学的影响，防止肺膨胀不全和过度充气。然而，如果可行的话，采取的PEEP水平应足够高以促进肺复张和维持损伤的肺泡在呼气末开放。一些随机研究比较了ARDS患者采用低水平或者高水平PEEP的结果，发现病死率没有差别。可是，Briel等一份Meta分析发现，更高水平PEEP可以改善中重度而非轻度ARDS患者的预后。
应用PEEP可以减少气压伤和使得肺泡膨胀程度最小，相对于肺复张潜力较小的轻度ARDS患者，具有较大肺复张潜力的中重度ARDS患者似乎可以从中获益（图5A、B）。高水平的PEEP对血流动力学有影响，可以减少静脉回流和增加右心室后负荷。
另一方面，较低的PEEP水平可以增加中心血量，因为闭合的肺毛细血管重新开放。因为肺部的微循环直接受到肺泡压力的影响，将来需啊研究PEEP和肺部灌注之间的关联。
肺复张手法(RM)的影响
肺复张手法的目的在于打开塌陷的肺泡，以增加可通气肺组织的数量并改善氧合。复张没有通气的肺泡可以减少过度充气带来的损伤，因为潮气量将在一个更大的体积下均匀分布。
临床上肺复张手法的用处依然不确定。尽管肺复张手法可以改善氧和，但是没有证据显示其在改善预后方面的益处。而且，因为频繁发生低血压和低氧，很少有患者能够耐受过大的胸腔容量。根据肺损伤的原因、类型以及体液水平，肺复张手法的效果变异很大。
Riva等报道肺复张手法对肺外原因而非肺内原因导致的肺损伤模型更加有效。最常用的是使肺持续膨胀的方法。然而这一策略只有短期效果，却带来循环方面的副作用，增加了气压伤/容量伤的风险，影响了肺泡液体的清除。我们相信，缓慢的肺复张手法可以更好的开放塌陷的肺组织，减少炎症和成纤维标志物的活性。
图5：不同机械通气方法对肺血流通气灌注匹配的影响
辅助通气
在轻至中度ARDS患者中更多使用辅助通气。对于肺损伤较轻的患者，为何机械通气时自主通气可以改善氧合以及肺功能有3个假说。第一个假说是压力支持或者可变压力支持时自主通气可以打开闭合的肺泡，改善低通气灌流不匹配的肺组织（图5C)。
第二个解释是，与压力控制模式相比（PCV），使用压力支持通气（PSV）或者随机可变PSV，可以使得血流从有闭陷的肺组织流向通气良好的肺组织（图5D)。第三个解释是由于跨肺压和肺泡压更均匀的分布，减少了肺组织的过度膨胀和增加了淋巴液的回流（图5C)。支持这些假说成立的是，更多的开放肺泡减少了通气血流不匹配，提高了氧合和混合静脉血氧饱和度。
另一方面，辅助通气期间的自主呼吸会产生人机对抗而加剧肺损伤，小潮气量伴随着吸气时间不足和肺不张会导致末端气道和肺泡反复开闭。更重要的是，在ARDS早期，人机对抗产生的胸腔内负压会引起跨血管压力梯度升高并加重肺水肿。
Saddy等使用轻微ARDS的老鼠模型，比较了辅助和控制通气对肺部炎症、气体交换以及组织学的影响。与保护性控制通气相比，辅助通气的潮气量和分钟通气量更大，因而改善了气体交换，减少了肺不张，使得肺部的炎症和成纤维调节因子也减少（IL-6, TNF-a,TGF-β1和IFN-γmRNA表达）。
在双水平气道正压和PSV模式下，气道闭合压力（P0.1）的减少伴随着IL-6,IFN-γ,TGF-β和PCIII水平的下降，使得P0.1可以帮助我们选择合适的床边辅助通气参数，减少压力和张力以避免VALI。
另外，在猪的ARDS实验模型中，Spieth等研究了PCV、传统PSV以及随机可变PSV对肺部炎症的影响。与PCV相比， PSV以及随机可变PSV具有更好的气体交换、组织损伤减少以及肺组织中IL-6表达下降。
最近的一项急性缺氧性呼吸衰竭的研究显示，与传统PSV相比，随机可变PSV能够在短期内拥有更好的人机协调性，而没有呼吸不适感和血流动力学不稳定等副作用。
比例辅助通气（PAV）能够根据患者呼吸系统的弹力和阻力，以及患者的呼吸需求输送气流和容量。最近一项猪肺泡型ARDS模型的研究显示，与PSV相比，随机可变PSV和PAV可改善氧和、减少人机不协调，在对肺组织的损伤上类似。
神经调节通气辅助（NAVA）是一种新型自主通气模式，其原理是通过监测患者膈肌的活动（EAdi）感知患者的通气需求，进而提供符合生理特点的通气支持。EAdi由迷走神经反射调节，通过整合压力和化学感受器的信息以感知肺的牵张。
与传统的大潮气量通气比较，NAVA和保护性通气对减少VALI一样有效，可以降低IL-8水平、减少肺的干湿比、降低肺组织损伤评分、减弱系统性和肺外器官的炎症。
与传统的肺保护通气策略相比，辅助通气减少肺损伤的可能机制如下：通过减少独立的肺不张区域以增加肺容积；减少了肺弹力和跨肺压；血流分布灌注得以改善；减少了镇静剂和肌松药的用量以及减少了通气诱发膈肌功能不全；增加了淋巴液的回流。所有这些因素共同作用减少了肺内皮细胞、上皮细胞和ECM的破坏。
综上所诉，在轻中度ARDS中，我们推荐辅助通气，对于重度ARDS患者，我们推荐控制通气。压力支持通气模式是最常用的辅助通气模式。新的辅助通气模式如PSV,PAV和NAVA最近已经被用于临床。未来的前瞻性随机对照研究将具体定义不同模式在重度ARDS中的角色。
药物治疗方案
早期给予神经肌肉阻滞剂（NMBDs）能够改善氧和，减轻VALI，由于减少了通气潮气量，减少了IL-6、IL-8的表达。然而，NMBDs与单用镇静剂相比，能够诱发肌无力，重症患者神经综合征、以及创伤后紊乱综合征。
Papazian等发现在重症ARDS患者中，与安慰剂相比，使用2天的苯磺酸阿曲库胺可以改善90天的病死率，减少上机天数，并且不增加肌无力的发生。最近一篇Meta分析报道，短期使用NMBDs可减少病死率和气压伤的发生。NMBDs与通气时间和ICU诱发的肌无力没有关联。
最近的观察性研究发现，在入院前使用抗血小板治疗可以减少ARDS的发生率。正在进行的临床研究旨在明确阿司匹林和肝素在预防和/或治疗ARDS方面的作用。
在一项小规模的ARDSⅡ临床研究中，辛伐他汀显示出对于肺部和肺外器官功能不全的益处，但是并不改善病死率，尽管Ⅱ临床研究无法清晰的看出病死率的差异。同时，大型临床研究依然处于招募病人的阶段。
β受体激动剂（比如静脉用的沙美特罗），中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂，以及中等剂量的甲强龙在病死率方面并没有改善。
旨在减少肺损伤同时保留宿主免疫的干细胞治疗是一种新的具有潜力的治疗方法。已经有实验发现，无论是自体还是外源性干细胞，均能够帮助修复和重塑损伤肺组织。干细胞治疗亟待解决的问题包括理想的剂量以及干细胞的种类，目前间充质干细胞还是来源于骨髓的单核细胞在预后上更有优势。还需要更多的临床研究来完善这项治疗。
特殊临床情况下的VALI
1、外科手术
外科手术时，短期机械通气可以使得肺部炎症调节因子上调。对于非肺部手术的患者，使用小潮气量和PEEP可以减少患者促炎因子的生成。回顾性研究发现，对于没有肺部损害的患者使用大潮气量通气会产生有害作用，最近的Meta分析也发现对于没有ARDS的患者和全身麻醉的外科手术患者开始机械通气，采用小潮气量有益。
Severgnini等发现，与采用更大潮气量（9 ml/kg PBW）并且不使用PEEP或者肺复张手法相比，采用小潮气量（7ml/kg PBW）联合PEEP（10cm H2O）以及肺复张手法，可以改善术后肺功能以及减少术后并发症。
最近，Futier等进行了一项更大规模的随机对照临床研究，发现腹部大手术后具有肺部并发症的高风险患者，使用小潮气量、PEEP和肺复张手法的肺保护通气策略可以改善临床预后。因此，对于术中进行机械通气以及术后有肺部并发症的患者，推荐使用更低潮气量、中等水平PEEP以及肺复张手法的通气策略。
一项最新的随机对照研究已经完成，入组了更多的患者，得出了明确的结论，即在外科手术中使用低潮气量和/或PEEP可以预防术后并发症。
2、肥胖
与正常体重者相比，肥胖者使用机械通气更用力引发ARDS。肥胖本生就是使用更大潮气量的危险因素。麻醉时， BMI指数增加与肺容积下降、肺顺应性和氧和降低和阻力增加相关。呼气末肺容积的减少与肺不张形成和低氧血症相关。相同气道压力下，胸壁弹力的增强可以大幅度的减少跨肺压。
如上文讨论过的那样，气道压并不能真实的反应肺部的压力和张力。因此，监测食道压力可以帮助我们更好的测定肺泡所需要的压力、合适的潮气量、安全的平台压、以及选择PEEP水平。
肥胖患者机械通气的管理需要注意一下几点：诱导麻醉阶段采用无创通气支持；根据理想体重设定低水平的潮气量；应用中到高水平的PEEP（10到15 cm H2O）和肺复张手法以打开肺泡；氧浓度小于0.8防止吸收性肺不张；术后如果有指证的话立即采用无创通气支持。
3、脑外伤
创伤性脑外伤患者中有25%发生肺功能不全，可能与系统性炎症加剧和肺对应激的反应增加有关。在实验诱发的脑损伤模型中，损伤组的肺组织更多的发生出血、重量增加、和超滤系数增加。
为防止发生进一步的VALI，Mascia等发现，与采用传统通气策略相比，小潮气量和高水平PEEP的肺保护通气策略，可以增加脑死亡的捐赠者达到捐赠条件并成功的移出肺脏的数量。
专家评论和5年展望
机械通气是危重症患者和外科手术患者的重要支持手段，但却可能诱发VALI和其他肺外器官功能不全。机械力（比如肺过度充气和反复开闭的剪切力）可以直接损伤肺部，产生局部的和系统性的炎症反应。
采用小潮气量和适宜PEEP和/或肺复张手法的肺保护通气策略，对防止没有肺部损伤的患者发生VALI、改善中至重度的ARDS患者、手术室和ICU中的危重症患者的预后，发挥了重要的作用。
临床医生对于患者应该采取最理想监测和通气方案。主要的目的还应是防止和治疗VALI。
作者：王生成
来源：医脉通呼吸科
在临床工作中，呼吸机的作用越来越重要，应用越来越广泛。呼吸机是通过监测某些参数来执行各阶段之间的转换，来帮助完成人的呼吸周期工作。
一触发
二送气
[1]郭英江.呼吸机基础及应用.北京.2008.5.
[2]张翔宇.机械通气手册.人民卫生出版社,2013.
[3]朱蕾.机械通气（第4版）.上海科学技术出版社.2016.
[4]王庭槐.生理学(第9版).人民卫生出版社.2018.8.
麻醉期间的呼吸生理：气体交换
Luca M.Bigatello
呼吸为机体提供O2，排出CO2。肺功能单位（肺泡）通过超薄壁结构（上皮细胞和内皮细胞），构成了血液和空气之间进行气体交换的界面。气体进出肺脏的原动力来自呼吸肌的运动或者呼吸机的驱动，呼吸运动的阻力有两种：气道压力和肺以及胸壁的弹性（僵硬）阻力。了解气体交换的基本生理知识，对于麻醉期间正确的理解监护仪的内容和设定呼吸机的参数具有重要的指导意义。治疗ICU患者呼吸功能不全的经验，可以更好帮助麻醉科医师处理气道管理问题，比如多发伤、胸科手术和需要头低位的腹腔镜手术等患者。
氧气如何从空气转运至动脉血：肺泡空气方程。我们吸入的空气中氧气约占21%。海平面的大气压为760mmHg；一旦空气进入气道，即被水蒸汽（47mmHg）饱和。吸入空气时的氧分压（PiO2）的计算如下：
PiO2＝（760－47）mmHg×0.21≈150mmHg
肺泡中，1体积O2与1.2体积CO2相交换（呼吸商RQ的正常值为0.8）。所以，当动脉血二氧化碳分压（PaCO2）为正常值40mmHg时，肺泡气氧分压（PAO2）为：
PAO2＝PiO2－PaCO2×1.2≈102mmHg
动脉血在经过肺泡毛细血管后会混合少量的静脉血（2%-3%，与年龄呈正相关），而且血液会经肺循环分流，如支气管静脉血和部分膈肌静脉，从而使PaO2稍低于102mmHg。
了解氧气如何从空气进入动脉血这一过程（图1），更便于我们理解低氧血症的病因分类。如下：
1.1.1 低PiO2
最常见的低PiO2原因是在高海拔处呼吸。据文献报道，在5300英尺的美国丹佛吸入空气，PiO2从正常值150mmHg降至120mmHg；而在30000英尺的珠穆朗玛峰顶，PiO2可降至40mmHg（相当于正常的静脉血氧分压PvO2，图2）。海平面呼吸时较少出现低PiO2，但也可偶发于呼吸低氧性混合气体时。
1.1.2 低PAO2：通气不足
除了高碳酸血症，通气不足也可通过增加PACO2引起低氧血症。当PACO2升高至80mmHg时，PAO2下降至54mmHg（150－80×1.2=54）。这说明当患者通气不足时，立即给予患者吸氧是非常重要的，因为吸氧可快速增加PiO2，并且有助于消除肺泡中高PaCO2的影响。
1.1.3 弥散功能障碍
肺泡毛细血管膜间弥散障碍很少直接导致低氧血症。例如肺水肿等情况下，当增加的肺水导致肺泡气与毛细血管的间距增大时，氧气的弥散特性决定了PaO2仅受轻微的影响；肺水肿的低氧血症主要受肺通气/血流（V/Q）比的影响，而气体弥散本身对其影响较小。尽管如此，一氧化碳弥散量（DLCO）依然是量化肺功能损伤的敏感指标。
1.1.4 低PaO2
低氧血症最常见的原因是机体内在的肺部疾病，导致通气和血流灌注的正常生理功能改变，从而降低PaO2。肺组织没通气有血流（分流）或有通气没血流（死腔）以及这两者同时存在，都会导致肺通气/血流（V/Q）的不匹配。
1.1.4.1 分流使静脉血（正常静脉血氧分压PvO2为40mmHg，见图2）未经过通气增加O2直接进入动脉，因而PaO2的下降程度决定于分流大小。肺总血流量（Qt）中，通气的肺泡血流量（Qs）的分流率，肺毛细血管血氧含量（CcO2）、动脉血氧含量（CaO2）和静脉血氧含量（CvO2），可根据分流方程计算：
Qs/Qt＝（CcO2－CaO2）/（CcO2－CvO2）
计算CcO2时用PAO2代替PcO2。氧气含量的计算公式为：
O2含量=Hb x 1.34 x O2 Sat. + PaO2 x 0.0031
临床的真性分流发生于心脏疾病及肺部许多病理情况，如肺不张，肺炎和急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。当分流是造成低氧血症的原因时，增加FiO2只会轻微提高PaO2（通过增加PvO2）。只有通过复张塌陷的肺泡使肺内分流减少才能改善低氧症状。
1.1.4.2 低V/Q比值
低V/Q值的肺泡，动脉血气张力接近混合静脉血气张力（图2）。尽管各种V/Q值高低异常并存，低V/Q值的主要结果即为低PaO2，因为低V/Q和高V/Q不会相互抵消。这是由氧解离曲线的特点所决定的。低V/Q值区的动脉氧分压近似于静脉氧分压，例如：氧分压为50mmHg时，氧饱和度下降到75%，导致CaO2降低25%；而高V/Q值区的氧饱和度不可能超过100%，因此并不能补偿CaO2降低的25%；如果将氧分压提高到100mmHg以上也只能轻度增加CaO2，因为增加的PaO2中仅有3‰能改善CaO2。图3对此进行了说明：低V/Q值的肺泡血氧含量（16%）近似于静脉血氧含量（14%），而高V/Q值的肺泡血氧含量（20%）较正常肺泡（19%）没有显著增加。
1.1.5 低PvO2
静脉血通过分流后进入动脉。低氧血症的程度与肺内分流有关，而分流的程度也受缺氧性肺血管收缩（HPV）的影响，这是由于局部缺氧引起的肺血管收缩可降低通过该部分死腔的血流。低PvO2在至少以下两种情况下会导致低氧血症：寒战氧耗增加时；心排出量下降且外周摄氧增加时（所以低灌注导致的低血压可引起低氧血症）。
1.1.6 治疗低氧血症
治疗低氧血症必须迅速，当病情简单时，提高FiO2即可改善缺氧！但是病情复杂的患者，低氧血症的治疗方法不尽相同。比如：出现呼吸衰竭的ICU患者，或者合并严重呼吸系统疾病的手术患者以及其他特殊患者，如单肺通气、胸外伤和肺出血等。低氧血症的致命原因是细胞损伤：当PaO2显著下降时，驱动氧气从血液运送到间质（PO2≈20–30mmHg），再从间质运送到细胞（PO2＜20mmHg）的压力梯度也是减少的。值得注意的是，这一梯度变化是PO2决定的，而不是氧含量（见公式4），因此，治疗低氧血症应该基于PO2的水平。
二氧化碳和水是有氧代谢的终产物。CO2通过氨基甲酸化合物、碳酸氢盐和溶解形式转运至血液。溶解在血液中的CO2决定了PCO2，并在肺脏由气体交换排出。细胞代谢产生的CO2（VCO2）和通过每分钟静息通气量（VE）排出的CO2达到平衡时即产生了稳定的PaCO2：
PaCO2＝VCO2/VE
一定浓度的PaCO2是维持呼吸运动的重要生理性刺激：PaCO2每升高1mmHg引起VE平均增加1～2l/min。这种相互关系的改变也是导致高碳酸血症的常见原因（图4）。
1.3.1 CO2生成增加 发生在发热、寒战、过多热量/碳水化合物摄入时，及恶性高热（MH）和抗精神病药的恶性综合征（NMS）。除了MH和NMS，VCO2的增加通常都是暂时的，反之可以通过增加VE来降低。
1.3.2 CO2排出减少 高碳酸血症最常见的原因是CO2的排出减少。CO2的排出减少包括两个主要的原因：
1）通气不足 CO2的排出受阻碍使PaCO2升高。通气不足的原因有：①呼吸中枢抑制：出现在服用安眠药及阿片类药物时（图4）；②呼吸肌乏力：如Guillain-Barre’症及危重性多发性神经病；③呼吸严重受限或通气阻力明显增加（如下）：发生在严重哮喘或腹胀时。通气不足的立即治疗包括通气支持和补充氧气（见低氧血症）。
2）死腔样通气和高V/Q值 这两者机理相似，类似于我们上文讨论的分流和低V/Q。肺泡的灌注下降使静脉血的气体不能到达肺泡，造成CO2的排出减少，呼出气二氧化碳分压（PCO2）也会下降；当VCO2不变时，PaCO2便会升高。这一过程可由以下生理性死腔分数（无血流的通气量[VD]与潮气量[VT]的比值）计算：
VD/VT量比＝（PaCO2－PECO2）/PaCO2
生理性死腔（VD/VT量比）包括解剖死腔（近端气道）和肺泡死腔（肺泡VD/VT）。VD/VT量比根据平均呼出气PCO2（PECO2）计算。PECO2为几次呼出气PCO2的平均值。通常解剖死腔是固定的（约为每分钟静息通气量的的25-30%），肺泡VD/VT受呼吸疾病的直接影响。正常肺脏肺泡VD/VT接近于0，当因肺疾病（比如ARDS、COPD和哮喘的患者）导致通气障碍时，肺泡VD/VT随之增加，肺泡死腔（VD/VT）的计算如下：
肺泡VD/VT＝（PaCO2－PetCO2）/PaCO2
PetCO2是呼气末PCO2。标准的CO2的描记图中，呼气流速稳定的条件下，PetCO2可以很好地代表PACO2。PECO2的正常值约是30mmHg，PetCO2的正常值是38～40mmHg，基本同PaCO2相等。
PaCO2（自变量）和VE（因变量）呈线性相关，并不需要频繁的测量PaO2，而是根据PaCO2的变化来调整通气量，类似于根据氧饱和度的变化来进行调整。我们记录调整VE之前的PaCO2，随着VE的改变，PaCO2也随之改变。注意事项：a）假设CO2无变化；除非我们能够测定二氧化碳的体积：否则我们需要鉴别CO2的增加是否由发热、震颤和躁动等引起；b）假设VD/VT无变化；对手术和ICU的患者直接监测PetCO2曲线，这一点可以证实。
低氧血症危害大，必须及时纠正，但是高碳酸血症很少致命。机体对高碳酸血症耐受性较好，一般PaCO2＞100mmHg才引起呼吸停止。但是也有例外，比如颅内压较高的脑水肿患者、合并肺动脉高压的先心病患儿和既往有右心室功能障碍的成年患者，这些患者一旦发生高碳酸血症足以致命。另一方面，一定程度的高碳酸血症对机体是有利的，比如能够改善休克患者的局部血流灌注，以及对ARDS患者施行限制性低潮气量通气来减轻损害。
多种因素降低患者全身麻醉期间的PaO2
2.1 肺容积减少 全麻诱导的前几分钟内，不管是否伴有神经肌肉阻滞，患者的功能残气量（FRC）均下降，并且因为病态肥胖、妊娠和低肺顺应性（如ARDS患者）导致FRC下降的更快。氧饱和度的下降可以很早就出现，通常在诱导时即可发生，如果此时不能实施快速气管插管，氧饱和度就会急速降低。在理想情况下，根据FRC中O2的含量和O2的平均消耗量计算，可以耐受8分钟的缺氧，之后才会发生严重的低氧血症。但患者在合并上述病情时，对缺氧的耐受时间会缩短，需提前做好准备。如果不能维持通气或仅仅只有最低限度的通气，在整个麻醉维持期间肺容量可能持续减少（包括FRC和潮气量），比如处于低压力支持通气水平（PSV）。因为其他原因让患者恢复自主呼吸可能有助于改善低氧血症，但采用限制性呼吸末正压通气（见下文）以产生足够的潮气量是优化气体交换的关键。
2.2 肺不张 麻醉期间由于肺通气量不足和（或）吸入高浓度氧气，容易发生肺不张。氮气不参与体内的气体交换，吸入高浓度氧气后，肺泡内氮气被大量置换，一旦支气管有阻塞时，其所属肺泡内的氧气被肺循环血液迅速吸收，引起吸入性肺不张。除非有明确的数据支持吸入高浓度氧气的益处，否则应尽量降低吸入氧浓度，避免吸入性肺不张。目前已经证实，保留肺泡内20%的氮气不被氧气取代，可以避免吸入高浓度氧气引起的肺泡塌陷。
2.3 围手术期氧中毒 吸入高浓度氧气能生成活性氧（ROS），ROS能使生物膜发生脂质过氧化反应，损伤细胞核和细胞膜并使DNA变性，从而造成局部和系统性损伤。ROS潜在的临床作用机制仍不清楚，目前只获取少量数据：a）给予24小时100%的FiO2以后，会造成局部损伤从而降低了肺活量（VC）；若不改变，将会造成更加广泛的损伤；b）在单肺通气中，100％FiO2复合气压伤可能是围手术期肺损伤的发病机制；c）高FiO2（≥80％）有助于预防手术部位感染、恶心和呕吐的有关数据尚不明确；d）新生儿中，较高的FiO2与严重的眼、脑和呼吸系统的毒性反应密切相关；e）老年人中，高FiO2也可能导致肺及全身毒性，但临床证据仍然不足。
3.1 呼气末正压（PEEP）全麻期间肺容积减少可导致不同程度的肺不张和换气不足。应用呼吸机时增加PEEP可改善氧合，预防低氧血症。应用PEEP可防止呼气时的肺泡塌陷，从而改善V/Q比值（见前述）和提高PaO2；同时可使萎陷的肺单位复张，促使相同气道压力时增加肺容积和提高肺顺应性。PEEP还可以增加平均气道压力（MAP），MAP是机械通气过程中，整个呼吸周期呼吸道压力的平均值。
MAP=Pinsp–PEEPxTinsp./Ttotal+PEEP
因此，通过提高吸气压力（和潮气量）、延长吸气时间（Tinsp）和增加PEEP，可以提高MAP。需要注意的是：很多麻醉机上并没有“吸气时间”：一般通过改变I：E来调整吸气时间；如果将呼吸机设定为容量限制通气模式，那么改变吸气时间会导致吸气流量和气道压力呈相反的变化，因为呼吸机需要在短时间内给予相同的潮气量。
3.2 吸气峰压和平台压 当气体进入肺的时候，依次产生气道压、肺泡压，从而改变肺容积（潮气量）。因此吸气过程中的气道压力是多种因素导致的：包括吸气流量、潮气量、气道阻力以及肺和胸壁的顺应性（CL+CW）。通常认为吸气末压力或者吸气峰压是诱发或者直接造成肺损伤的原因，这一观点并不正确。机械通气时，吸气峰压（Pip）需要克服气道阻力（Raw），在达到肺泡时即减小。如果我们将气管导管瞬时弯曲，就可以很好的理解这一概念。吸气峰压上升很快，但不会造成潮气量的增加（实际上是减少的）和肺损伤。因此气道阻力升高时，吸气峰压不能如实反应肺泡压力。后者可以通过采取呼吸屏持手法（图5）进行估测，因为这一手法可以通过中断气流而区分出PiP中的阻力成分和弹性成分。吸气过程开始后，吸气压力（Pip）下降到一个较低的水平（平台压力[Pplat]），而吸气平台压仅仅与潮气量和顺应性（肺和胸壁）相关。见图5：见图5：
CL+CW=VT/（PPLAT-PEEP）
Raw=（PiP-PPLAT）/V
一般情况下，吸气峰压和平台压相差不大，对于哮喘、COPD和支气管痉挛的患者，两者的差异还是比较明显。
肺、胸壁和跨肺压 腹腔镜手术时向腹腔内注气降低了FRC，这一变化在头低位时更为显著。妇科腔镜手术时肺容积减少，因此增大气道压力才能满足通气需求。这种情况让麻醉科医师比较担心，因为过高的气道压容易造成肺损伤，有时不得不为此终止手术。对于引起腹内压增高的手术，麻醉科医师更希望进行术前肺通气功能评估。跨肺压（Ptp）或者肺泡压力是导致肺组织过度膨胀或者肺损伤的关键因素：
跨肺压（Ptp）=肺泡压（Palv）–胸腔内压（Ppl）
Ppl是胸膜腔内的压力。一般ARDS的患者肺（CL）顺应性降低，大部分吸气压力因为抵抗肺泡压力下降，小部分能进入胸膜腔，从而导致较高的Ptp。还有胸壁（CCW）顺应性降低的情况，比如气腹状态，只有少部分压力与肺泡对抗，大部分压力进入胸膜腔，而导致Ptp相对较低。因此，即使是相同的Pplat，实际中可能有高Ptp（ARDS患者）或低Ptp（腹腔镜手术）。前者代表患者有肺泡损伤的高风险，而后者没有。
