Novel Aspects of Respiratory Mechanics<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

洪涛　主治医师，博士生
杭燕南　教授，博士生导师
Tao Hong, Yan-nan Hang
Department of Anesthesiology, Renji Hospital, Shanghai Second Medical University, Shanghai 200001，China

ABSTRACT

Understanding the meaning of pressure-volume curves and flow-volume is the key to set up ventilator correctly. The slope of the expiratory flow-volume is the time constant of the respiratory system, it can be useful when a diagnosis of airway or tracheal tube obstruction is suspected. Upper and lower inflection point of pressure-volume curves in acute lung injury(ALI) could not be considered to indicate alveolar recruitment and overdistension correctly. It seems reasonable to use lower tidal volume and pressure control for ALI ventilation. Optimal PEEP should be maintained with FiO₂ less than 0.6 and SaO₂ more than 90%, and evaluated by the lung morphology of chest radiography or CT scan.
　　Key words: Respiratory mechanics; Acute lung injury; Flow-volume curve; Pressure-volume curve; PEEP
　　Corresponding author: Yan-nan Hang; E-mail: prohynnc@hotmail.com

目前一些监测功能较强的呼吸机，能及时反映许多重要呼吸力学参数的变化，如：压力-容量环的上下拐点、容量-流速环呼气相的斜率、内源性PEEP等，帮助临床医生随时了解病人呼吸功能的改变。近来床边螺旋CT技术又与呼吸力学监测相结合，不仅可正确指导机械通气，避免通气引起的肺损伤，而且重新评价了一些呼吸力学指标的临床意义。

一、容量-流速环呼气相的斜率(R/E或R*C)<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

经典的呼吸力学是以牛顿力学为基础的，呼吸系统被看成具有弹性阻力和非弹性阻力的器官。平静呼吸时弹性阻力是主要的，约占总阻力的70%，非弹性阻力占30%。克服弹性阻力所需的压力称为Pel(elastic pressure)，克服非弹性阻力所需的压力称为Pres(resistive pressure),所以气道压公式为：
　　　　P=Pel+Pres
　　当Pel用容量(V)来表示，Pres用流速(F)来表示时，气道压公式可改写为：P=P₀+EV+RF
　　P₀是指呼气末的弹性回缩压，临床上常指总PEEP；E与容量(V)的乘积为Pel，临床上E的倒数就是顺应性；R与F分别是产生Pres时的呼吸阻力与流速。将以上气道压公式再改写一下：
　　　　V=[P-P₀]/E-(R/E)F
　　其中的R/E(或R*C)即是容量-流速环曲线的斜率，单位是时间(s)，R/E的定义为：弹性阻力产生的压力使容量变化63%所需的时间^[1]。R/E有重要的临床意义：呼气时，容量-流速环的斜率反映了呼气时间的长短，可以用来诊断气道阻塞。曲线越斜率越大、越靠近容量轴表明呼气时间越长，可能有气道阻塞；反之，呼气时间变短。(图1)

二、肺损伤病人压力-容量环上下拐点的临床意义

急性肺损伤(ALI)与成人呼吸窘迫综合征(ARDS) 是以双侧肺渗出与浸润为特征的^[2]，肺毛细血管出现大量渗漏，肺泡上皮细胞不能及时清除增加的肺水^[3]。肺水的增加一方面使可通气的肺泡减少，另一方面使肺泡内液体及表面活性物质分布不均匀，造成局部肺泡膨胀不一致，呼吸力学发生相应变化。肺损伤病人的压力-容量曲线具有以下特点：①曲线呈平坦S形，有上下两个拐点(上拐点为UIP，下拐点为LIP)；②肺容量增加时肺回缩力增加；③在上下两拐点之间表示顺应性的斜率减少，即顺应性降低。(图2)
　　UIP是指肺泡扩张达到最大时的压力，这时尽管压力继续升高，但容量的变化已非常有限(图2中C段)。正常人的UIP接近肺总量(TLC)的位置，而急性肺损伤病人UIP的肺容量显著降低，一般认为机械通气治疗时最大气道压不应高于UIP。
　　LIP是指肺泡保持最低张力不致塌陷的压力，以前常作为最佳PEEP。急性肺损伤病人的一些肺泡常处于陷闭状态，在低潮气量时，肺泡压力的变化仅使部分正常肺泡扩张，压力与容量关系表现为低平的线性(图2中A段)；随着潮气量的增大，压力使陷闭的肺泡发生复张，出现LIP。LIP反映陷闭肺泡复张的压力水平，若PEEP在LIP以下，潮气量的变化使陷闭肺泡仅在吸气期扩张，却在呼气期萎陷；PEEP选择在LIP点，可保障陷闭肺泡在整个呼吸周期都能有效开放，从而既能有效改善气体交换，又能消除肺泡之间的切变性损伤^[4]。近来，有人对LIP表示异议，Pelosi等^[5]将螺旋CT用于观察肺损伤犬肺泡的复张,当压力到LIP时，仅有20%的肺泡复张；随着压力的上升整个吸气期皆观察到持续不断地发生肺泡的复张。Maggiore等^[6]发现ALI的病人PEEP从20cmH₂O降至0cmH₂O过程中不断有肺泡萎陷。因此LIP实际上不能很好地反映肺泡的复张与萎陷。另外，ARDS病人的压力-容量环有时并不出现LIP，即便出现，也与胸廓或肺实质的变化有关。Mergoni等发现一些病人的LIP受胸廓的影响很大，受肺的影响却不大 ^[7]，这可能是由于这些病人胸腔容量较小，潮气量较低时，胸廓压力-容量曲线不是线性的，LIP就会随胸廊压力改变而发生很大变化。所以，LIP并不能作为肺损伤呼吸力学的特异性指征。

三、低潮气量与气道压控制<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

潮气量过大会不会引起肺损伤？有人将1202例急性肺损伤与ARDS的病人分为二组，一组潮气量小于7 ml•kg^-1，另一组为10-15 ml•kg^-1，对比二组病人的疗效。结果低潮气量组28天的生存率明显高于常规潮气量组；同时还发现两组气道平台压小于等于31cmH₂O者，生存率无显著差异^[8]。一般认为跨肺压达30-35cmH₂O时，接近正常肺泡的膨胀极限，对于损伤肺，其中正常的肺泡及低阻力肺泡的压力也不会超出此限度。因此，肺损伤病人提倡低潮气量(8 ml•kg^-1，有人认为6 ml•kg^-1)和控制气道压(30-35cmH₂O)，但对于肺顺应性较好的病人，则不必强调低潮气量，已证实呼吸系统顺应性较好的ARDS病人死亡率与潮气量关系不大^[9]。

四、最佳PEEP的设置

如何设置最佳PEEP？一直是争论不休的问题。有人认为氧分压达最大或肺顺应性达最大以及对血流动力学影响最小的PEEP为最佳PEEP；还有人认为气道峰压-PEEP= Pcrit(呼气流速达最大值时的气道压)时的PEEP为最佳PEEP^[10]。Punt等^[11]将最佳PEEP定义为：达到最大氧输送时的PEEP。他们同时对以上几种最佳PEEP进行了动物实验研究，实验对象为油酸致急性肺损伤的小猪，达到最大氧分压时的PEEP为10-14cmH₂O；达到最大顺应性时的PEEP为7.5 cmH₂O，对中心静脉压及血流动力学影响较小的PEEP为8.5 cmH₂O；达到最大氧输送的PEEP为1-6 cmH₂O。然而，临床上通过不断测氧分压、氧输送及心输出量的方法来确定最佳PEEP是不切实际的，而且心输出量及动脉压、中心静脉压的变化与输液、扩容及使用升压药等因素密切相关。因此，Rouby等^[12]提出最佳PEEP是指氧分压和动脉血氧饱和度(SaO₂)达最大而吸入氧浓度(FiO₂)为最小时的PEEP水平。高浓度的氧有一定毒性，能引起肺不张与肺部炎症，机械通气的FiO₂一般不高于0.6。对于较严重的ALI病人，FiO₂小于0.6时能保持SaO₂大于90%的PEEP即是最佳PEEP。
　　Rouby等还提出根据CT的影像学检查确定最佳PEEP。一些ARDS病人整个肺野均呈现弥漫性渗出与浸润，影像学上称之为“白肺”，对于这种弥漫性通气障碍，PEEP水平应大于10 cmH₂O，促使萎陷肺泡复张(一般不超过20 cmH₂O)。对于影像学检查时肺只有局部或片状浸润的ARDS病人，要注意保护正常肺泡，PEEP水平应保持10cmH₂O左右，这样既防止了通气状态较好肺泡的过度膨胀，又可使萎陷的肺泡复张^[13]。
　　总之，临床医生应根据病人的SaO₂、FiO₂以及胸片和CT的检查，结合其它情况综合判断病人的最佳PEEP，以达到较好的机械通气疗效。

参考文献<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

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13.Rouby JJ, Constantin JM, Roberto de A Girardi C, et al. Mechanical ventilation in patients with acute respiratory distress syndrome. Anesthesiology 2004;101:228-34

洪涛，女，1970年出生，汉族。1992年本科毕业于南京医科大学，1992-1998年在常州市第一人民医院麻醉科工作，现为上海第二医科大学麻醉学博士研究生，导师杭燕南教授。研究方向：围术期呼吸力学变化及老年人术后认知功能障碍。