心脏外科术后患者的心脏保护性机械通气 / 四六文摘

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1.介绍

机械通气(MV)由于吸气正压而影响呼吸和心血管系统。以使用相对较小的6ml×kg-1潮气量(Vt)和可变的呼气末正压(PEEP)调节为特征的“肺保护策略”正在不同类别的患者中广泛传播。此策略有助于保护肺部免受气压性和容积性创伤，并改善急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者的预后。没有气体交换障碍的患者和在麻醉下接受手术的患者也推荐使用肺保护方法。根据肺保护模型，肺部并发症的主要预测因子是大于15cmH2O的驱动压力(△P:吸气平台压力和PEEP之间的差值)。

在无ARDS的重症患者中，确定使用低Vt（预测体重(PBW)的4-6 mL×kg-1）的通气策略是否优于使用中等Vt(8-10 mL×kg-1 PBW)的通气策略的PReVENT试验的结果未显示相对于低Vt策略的优势。此外，对低Vt的其他担忧持续存在，包括镇静需求和ICU谵妄发生率增加、ICU获得性虚弱增加、患者-呼吸机不同步以及肺组织塌陷风险。因此，由于呼吸机不同步，使用低Vt通气导致镇静使用增加。也与使用苯二氮卓类药物时谵妄发生率增加相关。如今，所有ICU患者是否均应常规使用较低Vt(≤6 mL×kg-1)的通气尚不确定，无ARDS的围手术期患者指南中不推荐肺保护策略。

由于心肺生理学的相互依赖性——胸内压升高对心输出量(CO)有抑制作用，尤其是影响右心功能——心脏手术后护理中最严重的问题之一是为呼吸和血流动力学特征受损的患者设置适当的MV参数，尤其是心肌收缩力降低的患者。

为防止肺泡萎陷而设定的呼气正压，导致右心房前负荷降低，右心室(RV)后负荷增加。然而，由于相当复杂且通常不可预测的心肺相互作用，肺复张操作期间的高PEEP值相反地可能改善RV性能。

由于接受冠状动脉旁路移植术(CABG)的患者通常表现出导致潜在呼吸系统并发症和血流动力学不稳定的多种风险因素，因此为此类患者设定最佳MV参数是一个临床挑战。因此，肺保护通气策略在既无ARDS又无严重血流动力学障碍的CABG术后患者中的价值有待确定。

前瞻性研究比较了心脏手术后患者在几种不同呼吸机设置下的血流动力学效应和气体交换。

2.患者和方法

2.1.患者。本前瞻性研究获得了Almazov国家医学研究中心当地伦理委员会的批准，纳入了2016年至2017年119例体外循环CABG患者的数据。我们纳入了接受CABG手术的ICU患者。所有患者术前均签署知情同意书。

定义了以下排除标准:

（i）急性心肌梗死

（ii）症状性充血性心力衰竭

（iii）基线左心室射血分数（LVEF）<40%

（iv）基线PaO2/FiO2<300 mmHg

（v）基线肺动脉高压（平均PAP≥25毫米汞柱）

（vi）复杂手术：冠状动脉搭桥术伴瓣膜置换术

（vii）年龄>80岁

（viii）术后正性肌力药物剂量超过中度和/或血管加压药剂量增加(去甲肾上腺素> 0.5μg×kg-1×min-1，去氧肾上腺素> 0.7μg×kg-1×min-1)

（ix）使用机械血流动力学支持装置

（x）严重心律失常（房室传导阻滞、房颤、重度室性早搏和室性心动过速）

2.2.手术期。

术中、体外循环(CPB)前后，通过麻醉呼吸机«Datex Ohmeda ADU Care station»（美国GE Healthcare公司）采用容量控制模式进行机械通气，PEEP 5 cm H2O,Vt 8 mL×kg-1,FiO2 0.4-0.6,SpO2 97-99%。按照当地方案，在CPB期间，停止机械通气。在中度低温(34 ℃)和完全肝素化（活化凝血时间 > 480 s）条件下，通过标准插管（升主动脉、右心房），使用不同的膜式氧合器(«Dideco»、«Maquet»、«Terumo»)通过CPB机«Stockert SV»(Sorin Group,Germany)进行体外循环。平均灌注压维持在目标70 mmHg，CPB流量2.4–2.5 L/min×m2，PaO2 150–250 mmHg，PaCO2 33–38 mmHg。使用KCl溶液通过间歇性顺行和逆行等温血液停搏液实现心脏保护。

术中和术后期间的输注治疗是标准的，主要由平衡晶体液组成。手术结束时的平均液体正平衡为1-2l。

手术后，患者被转移到重症监护室。

2.2.1.协议。

在初始阶段，包括95名患者(干预组)。在计算和分析初始数据后，将24名具有相同基线标准的额外患者加入对照组，以确认获得的结果。

术后MV由ICU呼吸机MV200(Triton Electronic Systems,Russia)采用SIMV模式进行。初始组和对照组患者的MV设置如图1所示。

在第一和第二个研究小时，两组患者的呼吸机参数都非常传统:第一组患者的Vt为10ml×kg-1，呼气末正压为5cmH2O，心率为14次/分钟，代表“常规通气”期。在第二小时，为了降低平均气道压力(Pmean)，RR降低到8次/分钟:“降低RR通气”期。在第3个术后小时，干预组的MV参数根据肺保护策略发生变化:Vt降至6ml×kg-1，PEEP升至10 cmH2O，RR恢复至14/min—“低Vt-高PEEP通气”。

对照组患者的MV设置在第2小时和第3小时之间没有变化。这种延长的“减少RR通气”患者维持了最低的Pmean，由呼吸机计算为吸气压力(Pinsp)时间与呼气压力时间的比值。

在研究期间，所有患者在高阿片类药物麻醉后均有残余镇静；部分需要额外镇静（丙泊酚0.3-0.9 mg×kg-1×小时-1）。

2.2.2.测量。

在每个小时结束时，评估血流动力学参数(CO、每搏输出量、肺动脉压力、全身和肺血管阻力、平均动脉压(MAP)和中心静脉压(CVP)和呼吸参数(Pinsp、PEEP、气道阻力(R)、顺应性(C)、肺泡(Va)和死腔(Vd)通气和△P以及动脉血气。

采用肺前热稀释法测量血流动力学指标。通过呼吸器测量呼吸参数，尤其是通过容量二氧化碳测定法。

干预组95名患者中有50名（52.6%）在整个研究期间不需要肌力或血管升压药，对他们的血流动力学参数进行评估，以勾勒出使用儿茶酚胺时没有“干扰”的“天然”血流动力学曲线。

在MAP持续(> 10 min)降至65 mmHg以下的情况下，引入儿茶酚胺（多巴酚丁胺）。当心脏指数(CI)降至2.4l×min-1×m-2以下时开始正性肌力治疗，在CI≥2.4l×min-1×m-2的情况下，输注升压药（去甲肾上腺素）。

唤醒前患者按当地方案脱机：MV在SIMV模式(Vt 8-9 mL×kg-1，RR 11-14/min，PEEP 5 cm H2O)，FiO2 0.4-0.5，有效CPAP通气30 min后，用FiO2 0.3-0.4，患者拔管。

2.3.统计分析。

采用Microsoft Office Excel(Microsoft,USA)和Statistica 7.0程序(Statsoft Inc.,USA)进行。正态分布使用Student参数标准，异常分布使用Wilcoxon检验。认为P值低于0.05具有显著性。数据表示为中位值以及第25和第75百分位数。

3.结果

表1和表2列出了研究期间来自介入组的95名筛选患者的呼吸参数数据。

如表1所示，在低Vt高PEEP通气期间（第3个研究小时），介入组患者的低肺泡通气和顺应性在统计学上显著低于减少RR通气期间（第2个小时）。相比之下，低Vt高PEEP通气期间Vds/Vt比值和Pmean增加；然而，ΔP低于减少RR通气期间。

表2详细列出了介入组患者的酸碱平衡、氧合和二氧化碳消除的参数。数据显示，第3小时期间的Vt降低和PEEP增加并没有导致氧合的改善:P/F似乎低于第2小时。此外，低Vt-高PEEP期的特征是最差的CO2消除，以及在第2小时和第3小时之间发生酸中毒。

95例患者中的20例(21.1%)在“常规通气期”（ICU第1小时）需要儿茶酚胺治疗。在RR通气降低阶段，另外3例患者需要儿茶酚胺，将正性肌力药物的总需要量提高至24.2%。在低Vt高PEEP期间，45例患者(47.4%)接受正性肌力药和/或血管加压药。因此，从使用Vt 10 mL×kg-1和PEEP 5 cm H2O过渡到Vt 6 mL×kg-1和PEEP 10 cm H2O，导致22例患者(23.2%)开始儿茶酚胺治疗。

表3显示了50名不需要儿茶酚胺的主要组患者的血流动力学变化。

根据表3中的亚组分析，中心静脉压、平均肺动脉压和肺动脉楔压以及肺血管阻力在低Vt高PEEP通气期间似乎最高。同时，在不需要儿茶酚胺的患者中，心输出量和每搏输出量显著降低。

与那些暴露于低Vt-高PEEP通气的患者相比，对照组的24名患者在第2和第3阶段的MV设置没有变化，在第3阶段的呼吸力学、气体交换或血液动力学方面没有明显变化(表4–6)。该组中没有患者需要开始儿茶酚胺治疗。

所有纳入的患者均在术后6-9小时拔管。

4.讨论

获得的数据显示，无基线严重呼吸和血流动力学疾病的术后CABG患者在“低Vt高PEEP通气”期间表现出最差的心血管和氧合参数。相比之下，最佳心肺参数是在“减少RR通气”期间获得的，此时Pmean最低。

“常规通气”期间（术后第1小时）发生的最低PaO2/FiO2水平可由体外循环心脏手术的多种因素诱导的肺不张变化引起。然而，在RR通气减少期间，血流动力学和呼吸参数在统计学上更好，可能是最低吸气正压和平均气道压情况下心肺功能的累积结果。

由于其他因素（输注速率、容量状态、估计失血量和镇静水平）遵循相同的模式，获得的数据显然是MV设置改变导致的Pmean变化的乘积。低Vt高PEEP通气时Vt降低和PEEP升高伴随着Pmean 和 Vds/Vt显著升高。这些改变导致etCO2和PaCO2显著升高，在某些情况下引起高碳酸血症，并导致混合性酸中毒的发生率和严重程度更高。所有这些症状均为小潮气量通气的已知效应。

ΔP的变化，以及它们对气体交换的影响，值得特别关注。因此，在最近的文献中，ΔP的增加被认为是呼吸系统疾病患者不良结局的预测因子。在我们的研究中，Vt降低和PEEP升高在逻辑上导致ΔP降低——然而，伴随着气体交换的恶化。这些发现也是可以解释的：我们的患者没有限制性呼吸衰竭，因此由于相对较高的ΔP导致的肺损伤是难以捉摸的。

血流动力学变化似乎是最重要的因素。在没有其他明显原因的情况下，可以假设血流动力学参数在很大程度上由PEEP水平和Pmean增加决定。在心肺相互作用中，较高的Pmean（平均胸内压）与静脉回流受损相关。尽管正式增加了左右心腔的前负荷参数（CVP和PAWP），但在低Vt高PEEP通气阶段，CO、每搏输出量和平均动脉压显著降低。这些结果与众所周知的事实一致，即胸内压升高导致心房负荷假性增加，这不允许将CVP视为RV前负荷的真实指标，或LV前负荷的PAWP。

因此，我们的数据为现代文献中关于机械peep通气患者前负荷指标的持续争论提供了信息。特别是，Vt增加和PEEP增加被认为是CVP和PAWP读数与心室前负荷实际值之间不一致的原因。在我们的研究中，较高的PEEP与Vt增加不同，似乎是循环障碍的主要因素。

反映RV后负荷增加的PVR增加应被视为心脏手术患者的另一个显著不利因素。PVR升高的可能解释是随着RV后负荷增加，Pmean的增加对弹性肺血管的影响。同时，许多致力于肺复张和使用增加PEEP的研究描述了相反的效应或PEEP对RV后负荷无这种效应。

然而，尚不清楚哪些机械通气设置最适合肺部健康的患者。Simonis和同事在最近的评论中指出，PEEP的效果似乎相反；较高的PEEP对ARDS患者有益，但对无ARDS的患者无效。在肺部健康的患者中，呼气末正压可能导致过度扩张，从而增加△P并损害血液动力学系统，这可能导致有害影响。虽然低至中等水平的呼气末正压可以通过减少肺不张来预防肺损伤，但不可否认的是，较高的呼气末正压会增加术中低血压的风险，而术中低血压通常需要服用血管活性药物。

在最近一项对计划在食管切除术期间接受单肺通气的患者进行的随机临床试验(RCT)中收到了相似的结果；保护性通气组(Vt 6ml.kg-1PBW)患者对升压药的需求更大，发生高碳酸血症的频率也高于常规通气组(Vt 10ml.kg-1PBW)。在接受大手术的成人患者中，与常规潮气量(10 mL·kg-1 PBW)相比，低潮气量(6 mL.kg-1 PBW)术中通气，组间同等应用PEEP，在术后前7天内未显著减少肺部并发症。

综上所述，这表明低Vt和增加PEEP应仅按照严格的适应症使用——即在限制性呼吸衰竭的情况下。换句话说，肺保护策略不能自动外推到其他患者组，尤其是稳定的心脏手术患者。

最后，如果没有额外的诊断仪器：心脏超声、肌钙蛋白、B型利钠肽等，就无法判断“心脏保护”。术语“心脏保护性通气”在我们的上下文中是指在为接受心脏手术的患者选择MV设置时谨慎的重要性。

研究的局限性包括样本量相对较短的观察周期。两组的机械通气时间相同，我们未评估ICU/住院时间和死亡率的其他临床终点。研究设计旨在评估几种不同干预措施的影响，即较低的潮气量、较高的PEEP和降低的Pmean，而不是试图仅评估一个变量并保持其他变量受控。因此，很难评估不同参数的相对影响。在“减少RR通气”期间获得了最佳心肺参数。虽然这在1小时内可能是有用的，但尚不清楚CABG患者长时间的低Pmean是否可能导致较高的肺不张/基底肺塌陷发生率，从而延迟恢复。最后，心脏外科患者在术后第 1 小时第 3 小时的心肺功能和酸碱平衡可能不一样。因此，为了抵消这种差异，我们引入了对照组。

5.结论

由于生理效应，为ARDS治疗创建的肺保护策略不应常规用于CABG后患者。即使在基线时无严重呼吸和血流动力学问题的患者中，与Vt 10 mL×kg-1和PEEP 5 cm H2O的策略相比，Vt 6 mL×kg-1和PEEP 10 cm H2O的MV显示出不太有利的血流动力学特征。CO、CI、SV和MAP显著降低以及RV后负荷增加和前负荷降低可视为中度RV功能障碍，通常需要开始儿茶酚胺治疗。