2024正压呼气末正压PEEP在呼吸机诱发肺损伤中的作用.docx

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1、2024正压呼气末正压PEEP在呼吸机诱发肺损伤中的作用正压呼气末正压（PEEP）自1967年首次应用以来，已成为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）机械通气管理中的重要组成部分。自那时以来，我们对ARDS的定义和理解已经发展，我们对其处理方法也发生了变化。通过使用肺保护通气来避免通气器引起的肺损伤（VILI）已成为主要目标，但是这种保护性”措施的关键要素和层次仍在不断演变。减少潮气量、呼气末气道压力、驱动压和机械功被广泛接受，作为肺保护通气策略的固有组成部分，PEEP既应被视为一种治疗资产，又可能是VILI的潜在贡献者。毫无疑问，良好调节的PEEP对ARDS管理至关重要；然而，不慎设置时会带来严重

2、危险。PEEP使用的主要目标-改善氧合和减少VlLl风险，都与其最广泛认可的益处相关，即稳定复张那些易于塌陷的功能性肺单位。选择适当的PEEP水平具有双重好处，因为维持功能单元的通畅有助于减少通气/灌注（V/Q）失配，并保护免受小气道重复开闭（称为肺萎缩伤）的伤害。多年来，采用积极的复张手法和高PEEP实现开放肺方法一直吸引着坚定的支持者。这种推理得到了实验工作的支持，表明在整个潮气量周期中保持肺泡通畅可以避免呼气期（潮气量再开启）后逆转肺萎缩所需的损伤性重新充气应力。这样做可以最小化肺表面活性物质的丢失和VILI的发生。在PEEP最早的使用十年中，优化组织氧输送而不引起气压伤是首要考虑的，并

3、且我们当前对于VILI这个术语的理解下，并没有广泛认识到它是成人中常见并发症。鉴于过高PEEP的不良血流动力学和机械效应，一个有影响力的ARDS调查旨在开发一种系统化方法来寻找最佳PEEP。这项具有开创性意义的工作关注了那些可以安全复张的肺单位。然而，较少被重视的是，这些复张目标在不同类型ARDS患者中的患病率差异很大，并且随时间的推移，在任何个体身上都会下降。在ARDS的初期阶段，受损肺部可能只有10-15%能够通过高压实现复张。随后的几份报告倾向于在ARDS中使用高水平的PEEP,表明改善了氧合和肺力学，而对于死亡率或需要侵入性通气的时间没有不良影响。事实上，一项已发表的研究还表明，接受更

4、高PEEP的患者存活率提高,气道压力伤发生率更低。同时，超级PEEP概念（使用18至32Torr的最佳PEEP）也进行了评估，早期报告显示PEEP确实改善了氧合，并主要归功于肺萎陷单位和提高功能残气量（FRC）的复张。然而这种非常高的PEEP方法有时也带来灾难性的不良影响（例如肺气肿变化、气胸和心血管崩塌）。最近进行的控制更好的临床试验表明，以高PEEP和积极的复张手法以实现完全开放肺会增加死亡风险，增加不良心血管事件的发生率，并未减少通气时间。在这方面，可以有力地主张，高频通气的振荡试验失败主要是因为过高气道压力的血流动力学后果。PEEP对VILI可能产生的不良影响可以分为三个广泛的类别来考

5、虑。首先FEEP对机械能的总贡献,通过机械功、升高的平均气道压力和呼气末过度充气来表达；其次，由于心脏负荷改变、肺血管应激增加和总肺水分而引起的血流动力学后果；第三，因二氧化碳排除效率下降而导致的通气后果。机械效应根据目前的理解，VILl刺激源于通气过程中施加的能量引起的反复不可忍受的组织拉伸（应变）。潮气机械能是压力和流量的积分-本质上是一个压力-容积乘积（图1）。虽然弹性压力成分超过呼气末基线压力无疑会导致损害性应激,但PEEP对有害通气能量的贡献仍然存在争议。PEEP作为静态压力，有助于总拉伸压力，以达到吸气末肺泡压力（Pplateau）o虽然可以争论在输送潮气量时，只有添加的弹性充气能

6、量会导致损伤（换句话说，由于驱动压（DP-PpIateau-PEEP）而产生的额外动态能量），但驱动压对过度肺泡拉伸的影响取决于其由PEEP确定的静息基线。要进一步提高容积，充气的推动力必须首先克服PEEP的呼气偏压。在某种意义上，因此，PEEP对于总应力和每个周期的潜在有害能量都有贡献-无论其值是否包含在压力X容积计算中，以量化每个潮气周期的总充气能量。实际上，功率是最近引起关注的一个集成估计，用于评估可能的通气损伤，其中将PEEP组分添加到与驱动压相关的弹性能量增量中。按照当前的定义，机械功（实际上是每分钟累积潮气能量的测量）包括对总充气能量所做的所有呼吸机设置的贡献，包括频率、PEEP和

7、为了克服流阻而需要的压力。VOLUME图1.压力与容积示踪图，显示了三个压力容积区域，包括每个周期总能量的所有组成部分：与PEEP相关（横线区域）b驱动能（实线）b阻流（空心）。请注意，左侧和右侧窗格中与DP相关的驱动能部分保持不变；但是，总“弹性”能随PEEP（低和高）的变化而不同。尽管DP和潮气量相同，但较高的PEEP会导致在损伤风险压力阈值以上传递更多能量。DP,驱动压；PEEP,呼气末正压。潮气周期中的充气能量可以分为三个主要类别。第一是保持肺部张开所需的弹性能量（取决于PEEP）；第二是输送气体所需的能量（取决于吸气流量和气道阻力）；最后是将肺部扩张至吸气末容积所需的能量（取决于组织

8、弹性和容积增量）。在其他条件不变的情况下，提高PEEP水平会增加施加在肺部的总充气能量，在仅由机械力导致的VILl动物研究中，较高的PEEP与肺损伤的关键标志（恶化的特异性弹性、血管淤血、肺萎陷和肺泡隔膜断裂）相关。重要的是，ARDS的受损肺部并不均匀，存在机械上的异质性，在无数易于扩展的肺泡与不愿或不可能充气的肺泡相邻接的许多位置。当气道压力升高时，这样的界面经历放大应力（应力集中）。在这些区域中，提高PEEP会不成比例地增加界面应力。换句话说，当复张无效或失败时，提高PEEP不仅会增加传递潮气量所需的全局应力和能量，还会强化在机械不连续点经历的局部力量。气道平均压力（mPaw）在被动条件下

9、测量时，mPaw代表了肺部充气空间中存在的平均压力,包括肺泡。尽管当今在预防VILI方面不常强调，但应考虑提高mPaw的下游效应。除了直接对VlLl风险的贡献外，提高平均气道压力的潜在危害还包括心血管效应（下文将讨论）、淋巴引流受损和微结构损伤。淋巴通道沿着肺血管分布，过滤并排出多余的渗出液。淋巴流量主要在充血或急性损伤的动物模型中进行测量，并推断到人体。尽管如此，在这些模型中，增加PEEP与淋巴流量降低相关，意味着受阻的引流可能会对肺外液清除产生负面影响。评估ARDS中肺外液（EVLW）的人体研究报告结果不一，但最近的观察表明，高PEEP会促使EVLW的积聚，主要是由于中央静脉内压力增加造成

10、的背压，这些静脉接收淋巴引流。最后，PEEP对易受损组织的过度充气和微结构损伤都有贡献。实验上，在经受较高PEEP的动物中，显微镜观察显示异质性指数增加，并且肺泡上皮屏障受到更大破坏。在使用高吸气末压力通气的人类ARDS中，也已经记录到了微血管损伤的情况。除了直接的充气损伤外，过高的PEEP可能会导致末潮过度充气，即使没有气体滞留的情况下，尤其是在那些肺容积非常有限无法接受选定潮气量的患者中。ARDS的婴儿肺在机械上是异质性的，因此暴露于各种经肺压力。组成通气空间的功能性肺泡通常被认为是具有正常顺应性的，尤其是在肺损伤的早期阶段。因此，PEEP同时支持不稳定肺泡的复张，并鼓励已经开放的肺单位在

11、吸气末过度扩张。虽然ARDS的PEEP使用的指南和发表的表格并未强调针对疾病阶段修改推荐,但随着未解决的ARDS炎症逐渐进展为纤维化，萎陷伤的风险减小，而过度扩张的风险增加。在这方面，特别值得注意的是，一项使用计算机断层扫描进行的有意义的研究显示，ARDS患者在住院过程中后期的图像中，气泡形成的发生率增加。由此可见，随着时间的推移，PEEP引起的过度扩张风险上升，而其益处减少。可以通过简单的、无创的床旁操作来减少肺绝对容积，从而检测出有利于潮气末过度充气的这些竞争作用的失衡。例如在重度C0VID-19相关ARDS患者中，腹部或肋骨上施加的外部压力往往会产生”机械悖论二这种现象的特点是，在给定潮

12、气量的情况下，尽管胸壁弹性降低，但胸壁压缩时的平台压却较低。在这种操作过程中检测到悖论，表明吸气末肺泡过度充气得到缓解，这与PEEP减少后肺容量降低有关。减少潮气末过度充气可改善肺保护性潮气力学，减少最大组织应变，并可有益地重新分配肺血流。血流动力学影晌PEEP的多种循环效应主要与跨壁压力的变化相关，即血管、肺泡和胸腔内心腔所经历的有效压力。跨壁压力不仅取决于PEEP水平，还取决于呼吸努力、体位、胸壁柔韧性和肺顺应性。跨壁压力影响心脏负荷和输出的所有方面，并影响肺血管阻力（PVR）,以及推动肺血流的血管压力梯度和决定灌注的因素。PEEP引起的扩张压缩肺泡毛细血管同时扩张肺泡外微血窗图2）。较高

13、水平的PEEP增加了调节右心室（RV）后负荷的肺血管阻力，同时提高胸腔和中心静脉压力，阻碍系统静脉回流，限制右心室前负荷。如果没有血管床的代偿性复张，提高PEEP会增加PVR,并使负荷敏感的右心室面临射血阻力，尤其在ARDS的情况下。事实上，据报道，大约四分之一的急性肺损伤患者出现肺源性心脏病。俯卧位可以避免使用高水平的PEEP,或者在仰卧位时改善PVR和心输出量，特别是对于有前负荷储备的患者来说。图2.肺膨胀对肺泡毛细血管和肺泡外血管的不同影响。随着肺容量的增加而超过功能剩气量（FRC）,肺血管阻力也会增加。在PEEP增加导致肺膨胀时，开放单元的肺泡毛细血管会受到挤压，而肺泡外微血管则会扩张

14、。PEEP,呼气末正压。较高水平的PEEP不仅会提高PVR,还会增加整个肺泡的血管压力梯度，从而有可能调节肺泡压力和应变。更大的微血管压差容易形成水肿，在某些通气条件下，增大的血管梯度还会增强内皮剪切力并促进VILI的表达。小动物实验证明，当潮气道压力较高时，提高毛细血管前压或降低毛细血管后压可显著恶化红细胞外渗和血气屏障破裂的其他组织学迹象。这两种实验干预措施都扩大了跨肺泡血管梯度，这也是ARDS小肺血流量增加时预计会出现的情况。事实上，在一名患有严重急性缺氧综合症并需要大量心输出量的人类患者身上，也发现了与实验结果相似的血管断裂现象。右心室应变和扩张的增强本身会产生负面影响,但心室的相互依

15、存关系也会将这些影响延伸至左心室。右心室与左心室的充盈和收缩是通过它们共同的周向肌纤维和受限的物理空间（嵌入心包囊内）以及将它们分开的相对灵活的室间隔而耦联在一起的。高PEEP可加强这些相互作用。当肺部在mPaw的影响下扩张时,扩张的RV会降低左心室充盈，通过提高左心房和肺静脉压力而导致肺水肿，并可能限制每搏量。此外，当高PEEP过度扩张时，心包窝周围的肺部会向内扩张，从而增加所有心腔的局部胸膜压力，进一步降低有效跨壁压力。除了这些直接影响外，应用PEEP导致的肺容积扩张可能会影响自主神经系统的功能，并削弱其对每搏容积减少的代偿反应。实验研究表明，肺泡过度张力会导致非生理性的心率下降（也称为心

16、率”制动”），同时气压反射的敏感性也会降低。实验证明，认为需要输液来补偿这些多种不利的血流动力学效应，会增加VILI的表达。PEEP导致肺泡外血管扩张，促进了EVLW的形成。除了单纯的扩张外，机械通气时对肺泡的机械应力还会损伤肺实质细胞，侵蚀肺泡上皮细胞和肺毛细血管内皮细胞之间的保护屏障，有利于液体渗漏到肺泡和肺间质空间。在高和低血管流量和气道压力的组合下，对EVLW的发展进行了研究，结果表明高血管流量和高气道压力状态比其他组合导致更多水肿。最近的研究对这种内皮损伤及其下游炎症级联进行了探索，揭示了它们对VILI传播的影响。通气效率当采用足够的PEEP来增加“婴儿肺”的容量时,就能达到最佳通气效果，即复张不稳定但功能正常的肺单位，而不过度扩张其他功能正常的肺单位。这种”最佳PEEP”有助于使充足的氧气输送与组织需求保持一致。当PEEP过度增加肺容积时，肺泡压力可能会超过许多单位的毛细血管压力。这种膨胀可能会在改善氧合的同时形成局部死腔，因