北京大学人民医院麻醉科  杨拔贤<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

　　机械通气是治疗呼吸衰竭和生命支持治疗的有效方法，也是危重医学中的基本内容。呼吸衰竭可因肺氧合功能或呼吸泵功能障碍而引起。前者是因肺病理改变引起肺泡气与血液之间的气体交换障碍，表现为低氧血症。但低氧血症也可引起气道阻力增加、肺顺应性降低和死腔通气增加，结果导致呼吸作功增加。如果呼吸作功过度增加，可因呼吸肌疲劳而导致呼吸泵功能衰竭。引起呼吸泵功能衰竭的原因有：呼吸肌疲劳、胸廓运动障碍、神经肌肉接头病变、运动神经功能丧失以及中枢神经功能抑制或丧失。一般来说，肺实质病变主要是引起氧合功能障碍或衰竭，也可继发CO₂排出障碍。而泵功能衰竭主要影响CO₂的排出，但也可继发低氧血症。因泵功能衰竭引起的低氧血症，机械通气使肺通气功能恢复后即可纠正。因肺实质病变引起的低氧血症，仅靠机械通气则很难改善，应结合氧治疗、胸部物理治疗或循环支持等综合治疗方法。任何机械通气模式都有治疗的一面，也存在潜在的合并症。20世纪50年代逐渐将呼吸道控制方法和机械通气技术应用于重症病人的治疗，成功地救活了许多急性呼吸衰竭病人，开创了机械通气的新时代。1967年，Ashbaosh、Pettu等首先将PEEP应用于ARDS病人的治疗，并取得良好效果，可明显改善PaO₂。但经过20多年的临床实践发现，PEEP并未能显著提高ARDS的成活率。近10年来，随着人们对呼吸生理、呼吸疾病的病理生理及其发生的机制的研究，对呼吸系统疾病的发生、发展的演变过程有了新的认识，使机械通气策略也发生了较大变化。

一、“容量伤”和潮气量的设置
　　自主呼吸时气道内压力是负值，而机械通气是正压通气，为非生理性的呼吸。若使用不当，机械通气本身也可引起或加重肺损伤，称为呼吸器引起的肺损伤(ventilator induced lung injury,VILI)。VILI主要病理生理改变为：①肺泡过度膨胀引起肺泡上皮、血管内皮及肺间质的机械性损伤；②因机械刺激引起炎性反应，导致各种炎性介质如氧自由基、肿瘤坏死因子、白介素等的增加；③肺泡表面活性物质的产生减少、丢失增加或活性降低。结果导致肺毛细血管通透性增加、肺水肿、肺不张、液体及蛋白的漏出等。VILI引起炎性反应时，释放的炎性介质可通过肺循环进入到体循环，促进或加重原已存在的全身炎性反应综合征(SIRS)及多器官功能障碍综合征(MODS)。
　　我们对机械通气引起的肺损伤与肺泡表面活性物质变化之间的关系进行了研究。结果表明，机械通气导致的肺损伤与肺表面活性物质的灭活密切相关。机械通气对肺泡灌洗液中肺表面活性物质的磷脂总量影响不大，但可以导致肺表面活性物质的灭活，潮气量越大，肺表面活性物质的灭活越明显。机械通气可以导致肺水肿形成，并与吸气末肺容积有关，当吸气末肺容量达到一定值时，潮气量越大，机械通气引起的肺水肿越明显。机械通气时吸气末肺容积恒定的情况下，PEEP对肺具有一定的保护作用，并与肺表面活性物质的活性有关。机械通气时，潮气量过大和过小都不是最佳的通气方式，较小的潮气量＋合适的PEEP是较好的通气方式。
　　对于机械通气引起肺水肿的原因也曾有争议。有人认为是因为跨肺毛细血管壁压力差增大所引起，有人认为是因肺毛细血管内皮通透性增加所致。Webb和Tierney等认为，肺毛细血管内静水压的改变是导致肺水肿的主要原因，但光镜检查可见肺间质含有丰富的蛋白。Parker等对开胸狗以64cmH₂O的气道峰压通气30分钟，通过计算肺动脉平均压和左房压的差值，反映肺毛细血管跨壁压只增加了12.5cmH₂O，并推测在胸廓完整的情况下，肺毛细血管跨壁压增加更小。Carlton给胸廓完整的羊通气，也证明肺毛细血管跨壁压增加很轻微。以上研究提示，在高气道压通气时，肺毛细血管跨壁压增加并不大。相反，许多实验和临床研究表明，机械通气可引起肺泡上皮及微血管的通透性增加。对羊的研究表明，以PEEP通气后，肺泡上皮对99Tc-DTPA的清除率增加。对兔的实验表明，压力控制反比通气可引起99Tc-DTPA的清除率增加。临床研究表明，机械通气时潮气量越大，99Tc-DTPA清除率增加越明显；通气时间越长，肺泡上皮通透性增加也越明显。毛细血管渗透系数(Kfc)常被用来反映肺微血管的通透性。Parker等的研究发现，在保留血液供应的离体犬肺，气道压低于30cmH₂O时，肺容量变化不大，Kfc没有变化；但气道压增加到30cmH₂O之后，肺容量明显增加，Kfc也增加。提示，压力改变可因引起肺容量增加而导致肺毛细血管内皮的通透性增加。在整体动物，肺毛细血管内皮通透性改变可通过测量血管外肺水和无血肺干重来衡量，若肺毛细血管内皮通透性增加，则肺干重增加，而静水压的变化不会使肺干重增加。对肺毛细血管内皮通透性更精确的估计，可采用肺血管外¹²⁵I标记白蛋白分布容积测定的方法。实验发现，在小动物，以45cmH₂O的气道压通气5分钟，即开始有肺水肿出现；通气10分钟，肺干重及白蛋白分布容积增加显著，但仍局限于肺间质；通气20分钟，则出现肺泡腔水大量积聚。表明肺毛细血管内皮通透性增加。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

　　关于VILI是压力伤还是容量伤，有许多实验从不同的角度进行了研究。动物实验发现：①用低潮气量、低气道压力进行机械通气，不发生VILI；②用大潮气量、高气道压进行通气，肯定发生VILI；③以捆绑动物胸廓的方法进行高气道压、低潮气量进行通气，不发生VILI；④用负压、大潮气量进行通气，发生VILI。可见，VILI主要是容量伤(volutrauma)，与潮气量有密切关系，肺泡过度扩张可直接损伤肺泡壁、肺泡表面活性物质的活性及肺血管基底膜，导致肺泡断裂和微血管通透性增加。

　　Dreyfuss等为了区别肺组织膨涨与胸内压增高的不同作用，在保持气道峰压(PIP)为45cmH₂O时，给未开胸的大鼠以大V_T或小V_T行机械通气，小V_T通气时通过限制胸壁活动来达到高PIP。结果发现：大V_T组发生了通透性肺水肿及超微结构的变化，而小V_T组未出现上述变化。为进一步证明高气道压不是引起肺水肿的主要原因，又通过铁肺行负值通气，但在大V_T时肺水肿还是产生了。这一研究表明，V_T增加而不是气道压升高是机械通气引起肺水肿的主要原因。“气压伤”的概念应被“容量伤”所取代。Hernandez等分别在不同PIP下给兔进行机械通气，在V_T未限制组，随着PIP的增加(15、30、45 cmH₂O)，毛细血管滤过系数也在不断增高，分别为正常、增加31%、增加43%；而在V_T限制组，毛细血管滤过系数却未见明显改变。其它实验也证明，吸气末肺容量的增加是VILI的主要原因，吸气流速的增加可加剧肺损伤。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

　　早期设计的呼吸器为压力控制型，通过设置气道压来确定V_T。当压力固定时，V_T随肺顺应性变化而变化，肺顺应性正常者，压力控制型通气可保持V_T、PaCO₂ 相对稳定；对于急性肺损伤(acute lung injury,ALI)者，因肺顺应性降低而导致V_T减小，有发生通气不足的可能。因此，压力控制型通气模式已不能满足临床的需要。七十年代以来机械通气的策略主要是保证肺泡通气，重视V_T的稳定，以维持PaO₂及PaCO₂正常。因此，容量控制型通气模式应用于临床，设置的V_T都高于自主呼吸时的2～3倍，即12～15ml/kg。这种设置主要是根据肺组织正常的全麻病人、因中枢或神经肌肉疾患导致呼吸泵衰病人机械通气的实践得出的。对于ALI/ARDS病人，由于肺顺应性降低，要达到设定的大V_T，只有靠改变气道压力来代偿，再加上PEEP，PIP常可超过60cmH₂O，造成气胸、纵膈气肿等。当时认为，为保证V_T、PaCO₂在正常范围而出现合并症是无耐的，甚至提出预先放置胸腔闭式引流管以治疗可能出现的气胸。鉴于VILI及“容量伤”的提出，越来越多的人对这种通气策略提出质疑。为了减轻肺损伤，应降低吸气末肺容量，并降低坪台压。因为坪台压越高，吸气末肺容量越大，肺损伤发生率也增加。提出小潮气量与最佳PEEP相结合的通气方式为肺保护性通气模式。一般认为，潮气量为4～6ml/kg以下，可避免肺泡过度扩张，又可控制坪台压在较低水平。Corbridge等对盐酸引起肺损伤犬行机械通气时，在相同吸气末容量下，小V_T加高PEEP组的肺水肿程度较大V_T加低PEEP组明显减轻。对猪油酸肺行机械通气时，PEEP都为10 cmH₂O，当V_T从12ml/kg减至6ml/kg时，肺水肿明显减轻。

二、“切应力损伤”和“开放肺”的概念

　　现已证实，萎陷肺泡或以低潮气量通气时，可使肺泡发生周期性复张和萎陷，在邻近的肺组织之间可产生一种切应力(shear forces)，这也是机械通气时造成肺损伤的原因之一。为避免或减少这种切应力损伤，关键在于使萎陷肺复张并维持在开放状态。目前的办法是通过一定的吸气压力使萎陷肺复张，并用“最佳PEEP”使其在呼气相仍然维持在复张状态，即所谓“开放肺”概念(open lung)。但PEEP对VILI的影响应作具体分析。PEEP可增加功能余气量，使肺泡开放可避免切应力损伤；当潮气量不变时，PEEP可使吸气末肺容量增加，从而增加肺损伤的可能性；PEEP可增加胸内压，从而影响肺水平衡。有实验表明，V_T一定时增加PEEP可使离体肺水肿加剧，但对整体动物肺水肿的影响则取决于它对肺总量及血流动力学的影响。若肺总量增加明显，则可促进肺水肿形成；若使肺血流显著减少，则可减轻肺水肿。在吸气末肺容量不变时，增加PEEP可使肺开放，V_T降低，对肺表面活性物质具有一定保护作用，起到肺保护作用。在PEEP一定时，增加V_T可导致肺总量的增加，从而加剧肺水肿的形成。总之，在PEEP、V_T和肺吸气末容量之间，肺吸气末容量对VILI的形成最为关键，只要肺吸气末容量达到一定值，机械通气导致的肺水肿就会出现。因此，最佳PEEP(PEEPi)的选择是十分重要的。

五、通气模式的选择
　　对于无肺实质病变者可任选压力或容量控制/辅助通气模式进行机械通气，但临床多选用定容性模式。常用通气模式有：控制/辅助(A/C)、IMV/SIMV、SIMV＋PS等。设置V_T为8～10ml/kg，呼吸频率为8～12次/min，吸呼比例为1:1.5～2，并调节以上参数维持PaCO₂在正常范围。
　　对于ALI/ARDS病人，机械通气主要是支持病人的肺功能，为原发病的治愈赢得时间，同时避免进一步损伤肺组织。具体原则是：①选用压力控制的各种通气模式，将PIP限制在35cmH₂O以下。②选用小V_T，并在一定范围内接受因此可能引起的高碳酸血症。③参考“高-低位反折点”及临床监测的各项指标,确定V_T、PIP及最佳PEEP值，使肺呈开放状态。④通气始终在“高-低位反折点”之间进行，即在肺功能残气量(FRC)最大、顺应性最佳的条件下通气。新的通气模式有压力调节容量控制(PRVC)、容量支持(VS)、适应性支持通气(ASV)和适应性压力通气(APV)等，均为压力控制的自动化模式。其工作原理是通过微机测定每次呼吸的肺顺应性和阻力，并根据测定结果自动设置下一次机械通气时的压力和气体流速。这样，每一次的V_T都是在最低气道压力下完成的，从而减少或避免可能发生的容量伤。ASV可监测病人每一次呼吸的肺顺应性及阻力，并根据最佳做功原理自动调节下一次通气的呼吸频率和压力值，以完成预定的每分钟通气量。APV很接近PRVC 及auto-flow的通气原理。上述通气模式以及auto-flow均为双重通气摸式（dual ventilatory mode）,即这种通气模式中包含了压力及容量控制两种通气模式，把容量控制融入到压力控制模式中。反比通气(IRV)的特点是通过延长吸气时间使气体在肺内均匀分布，使顺应性差(萎陷或半萎陷)的肺泡有充分时间复张，避免顺应性好的肺泡过度膨胀，从而减少对健康肺泡的容量伤。因为呼气时间缩短，顺应性差的肺泡来不及排空，而使部分气体固滞在肺泡内，形成自发PEEP(auto-PEEP)，从而减少反复开启及萎陷造成的切应力损伤。IRV可使PIP降低，但平均气道压升高，FRC及肺顺应性增加，从而改善顺应性较差肺的V/Q比值，降低Qs/Qt，改善肺的氧合功能。IRV一般采用压力控制模式及减速气流，即PC-IRV；也有用容量控制模式者，即VC-IRV。IRV由于吸气时间长，病人难以耐受，必须用一定量的镇静剂或肌松剂；并对CO₂的排出有一定影响，可出现一定程度的高碳酸血症。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

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