引用本文： 劉曉靜, 王文濤, 李家琛, 鄭乃升. 床旁肺部超聲與肺牽張指數在急性呼吸窘迫綜合征患者肺復張中對最佳呼氣末正壓導向價值的比較. 中國呼吸與危重監護雜志, 2024, 23(7): 470-477. doi: 10.7507/1671-6205.202401038 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國呼吸與危重監護雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
目前，選擇合適的呼氣末正壓（positive end-expiratory pressure，PEEP）水平仍是急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者肺復張后維持肺泡持續開放的關鍵和難題。如果PEEP水平過高，可引起氣道壓過高，導致肺泡過度膨脹，造成氣壓傷；如果PEEP水平過低，則使復張的肺泡反復塌陷、復張，產生剪切力，加重呼吸機相關肺損傷[1]。目前臨床上對于復張后最佳PEEP的選擇方法仍存在爭議。常用的方法有CT導向法、最大氧合法、靜態壓力-容積（pressure-volume，P-V）曲線法等，上述方法均有一定缺陷，比如CT導向法需要冒險搬動、轉運危重患者，還有輻射損傷，在床邊無法開展[2]；最大氧合法需要反復地采集動脈血氣，操作過程較為繁瑣[3]；P-V曲線法需要深度鎮靜肌松，其結果還可能會使PEEP水平偏高，導致肺泡過度膨脹[4]。近年來，床邊即時肺部超聲（lung ultrasound，LUS）和肺牽張指數導向的最佳PEEP的選擇，均能實施隨時床邊監測，以其“無創、便捷、安全、直接、客觀、可重復”等優點受到臨床醫生的青睞。但這兩種方法何種效果更佳，目前尚未見針對性研究及報道。本研究對ARDS患者隨機分兩組，分別應用LUS和肺牽張指數導向的最佳PEEP，探討其對氧合、呼吸力學及血流動力學的影響，旨在為ARDS患者復張后選擇最佳PEEP方案提供循證學依據。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
選取2021年2月—2023年10月在鄭州大學第二附屬醫院重癥醫學科（intensive care unit，ICU）需行機械通氣的早期ARDS患者。入選標準：（1）年齡18～75歲；（2）符合2011年柏林定義的成人ARDS診斷標準[5]：急性起病，氧合指數［動脈血氧分壓（arterial partial pressure of oxygen，PaO2）/吸氧濃度（fraction of inspiration O2，FiO2）］≤200 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），胸部正位X線片可見雙肺斑片狀浸潤影，肺動脈嵌頓壓<18 mm Hg或無左心房壓力增高的臨床證據；（3）發病時間<72 h，需要機械通氣維持氧合；（4）收縮壓在90～180 mm Hg，血流動力學相對穩定；（5）在我院治療過程中存活時間>72 h；（6）患者或家屬簽署知情同意書。排除標準：（1）嚴重低氧血癥（PaO2/FiO2<50 mm Hg）；（2）慢性阻塞性肺疾病、肺氣腫、肺纖維化、肺大泡、氣胸、胸腔積液、膈疝、支氣管胸膜瘺、縱隔氣腫、胸壁畸形或胸壁手術史；（3）重度顱腦損傷、顱內高壓、神經肌肉病變、腫瘤終末期、妊娠期；（4）慢性重度器官（心、肝、腎）功能不全者以及2個以上肺外器官功能障礙；（5）肺復張過程中出現血流動力學極度不穩定（收縮壓<90 mm Hg 或>180 mm Hg），需要大劑量血管活性藥物維持。本研究共納入90例患者，采用數字表法隨機等分為超聲組（45例）和牽張組（45例）。本研究經鄭州大學第二附屬醫院倫理委員會審核通過（No.2020243）。
1.2 方法
1.2.1 基礎治療
積極治療引起ARDS的原發病，選擇敏感抗生素抗感染，營養支持治療，糾正水電解質、酸堿平衡紊亂，液體復蘇時參照中心靜脈壓指導液體出入，使血管容量狀態維持在中心靜脈壓8～12 cm H2O處（1 cm H2O=0.098 kPa）。兩組患者均在氣管切開或氣管插管后實施機械通氣，所有患者均取仰臥位，應用mindray SV800型邁瑞呼吸機（深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司）。讓患者仰臥位，徹底清理呼吸道分泌物。將呼吸機的壓力和流量傳感器與氣管切開管Y管處相連。兩組患者入組后基礎通氣設為容量控制通氣模式，潮氣量（tidal volume，VT）6 mL/kg（標準體重），初始PEEP為5 cm H2O，呼吸頻率20次/min，調整FiO2，確保血氧飽和度>90%。實施肺復張前準備：靜脈泵入丙泊酚鎮靜及瑞芬太尼鎮痛，準備過程中需要將鎮靜深度保持在Ramsay評分3～4分，測定肺牽張指數及記錄呼吸力學指標時需要將鎮靜深度保持在Ramsay評分5～6分，鎮痛程度達到重癥監護室疼痛觀察工具法評分0分。肺復張前先進入洗脫期，先吸痰暢通呼吸道，在基礎通氣模式下將PEEP下調至0持續5 min。此時超聲組患者進行肺超聲檢測并記錄肺部超聲影像作為肺復張前基線參照水平。
1.2.2 超聲組
（1）超聲再氣化評分測定：超聲組應用GE Vivid iq超聲診斷儀（通用電氣醫療系統中國有限公司），按照肺部12個區三步驟方法在呼氣末進行肺部超聲檢査。超聲再氣化評分（ultrasound reaeration score，US-RAS）計算方法按照肺部超聲影像變化評定。超聲再氣化評分評定標準[6]：① 正常通氣（N）：可見平滑的A線，或少于兩條B線；② 肺部通氣輕度減少（B1）：可見3條及以上邊界清、間距7 mm以上的離散型B線；③ 肺部通氣嚴重減少（B2）：肺泡浸潤，肺通氣明顯下降，可見間距3 mm以內且彌漫分布的連續融合B線；④ 肺實變征象：肺實變或肺不張，可見肝樣回聲伴動態支氣管充氣征。US-RAS計算方法：超聲征象無改變，計0分；B1→N，B2→B1，C→B2，計1分；B2→N，C→B1，計3分；C→N，計5分。然后將肺部12個區的評分相加。（2）超聲滴定PEEP：呼吸機為壓力控制通氣模式，保持驅動壓維持在15 cm H2O不變，FiO2 100%。肺復張采用PEEP遞增法，初始PEEP為5 cm H2O，以每次5 cm H2O為幅度遞增PEEP，每次PEEP遞增后維持通氣60 s，使最高壓力維持在40～60 cm H2O。隨后做超聲檢測，分別計算每個區US-RAS。直至連續兩次超聲檢查US-RAS不再增加則認為已充分肺復張，定為復張終點。否則，繼續遞增PEEP進行充分肺復張。肺復張后探求最佳PEEP的選擇采用PEEP遞減法，將PEEP以每次2 cm H2O為幅度遞減，PEEP降到連續兩次US-RAS突然減少超過30%為終點，提示肺泡塌陷，肺泡開始塌陷之前的PEEP為最佳PEEP。然后再次將PEEP遞增至原來肺泡充分復張時的PEEP，再將PEEP遞減至最佳PEEP。
1.2.3 牽張組
呼吸機設置為容量控制通氣模式，設置VT 6 mL/kg（標準體重），FiO2為100%。肺復張采用PEEP遞增法，以每次5 cm H2O為幅度遞增PEEP，每次PEEP遞增后維持通氣60 s，使最高壓力維持在40～60 cm H2O。在吸氣流速恒定的情況下，待患者處于穩定狀態，設定方波氣流，呼吸機監護儀會自動描記對氣道壓力-時間曲線，5個呼吸周期后從機器上可自動顯示肺牽張指數。直至肺牽張指數在0.9～1.1之間則認為已充分肺復張，定為復張終點。否則，繼續遞增PEEP進行充分肺復張。肺復張后最佳PEEP的選擇采用PEEP遞減法，將PEEP以每次2 cm H2O為幅度遞減，直至肺牽張指數在0.9～1.1之間，此時的PEEP即為最佳PEEP維持水平。如果不在0.9～1.1之間，要及時調整PEEP設置。當肺牽張指數<0.9 時，逐步提高PEEP；當肺牽張指數>1.1時，適當降低PEEP，始終使肺牽張指數保持在0.9～1.1之間（當然，能達到1最為理想），此過程被稱為PEEP滴定。此時的PEEP即為最佳PEEP維持水平。
1.2.4 測定肺復張容積
兩組患者的PEEP滴定完畢，分別將PEEP設置在滴定的最佳PEEP水平，并維持不變繼續通氣20 min，穩定后分別用P-V曲線法測定肺復張容積[7]，并分別于肺復張15 min、1 h、6 h、24 h后，采集患者氧合指數、呼吸力學指標。
1.3 觀察指標
1.3.1 基線資料
記錄患者的性別、年齡、體重指數（body mass index，BMI）、原發病、ARDS發病時間、急性生理學和慢性健康狀況評價Ⅱ（acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ，APACHEⅡ）、Murray肺損傷評分及臨床肺部感染評分等。
1.3.2 臨床療效
分別于肺復張前、肺復張后15 min及1 h、2 h、6 h、24 h時監測收集下列指標：（1）肺氣體交換指標：經動脈置管采集患者動脈血進行血氣分析，采用ABL800FLEX型血氣分析儀（雷度米特醫療設備有效公司），以及配套的ABL800FLEX血氣分析儀監測包，檢測PaO2，根據呼吸機設置記錄FiO2，計算氧合指數=PaO2/FiO2；（2）呼吸力學指標：通過呼吸機監測面板監測平均氣道壓、氣道峰壓（peak pressure，Ppeak）、VT，并計算肺動態順應性（dynamic compliance，Cdyn），Cdyn=VT/（Ppeak-PEEP）[8]；（3）血流動力學：應用Spacelabs 91369型太空心電監護儀（美國太空醫療儀器公司）持續監測心電圖，記錄心率，經動脈留置導管監測平均動脈壓，經中心靜脈留置導管監測中心靜脈壓；（4）記錄機械通氣時間及相關并發癥，有無氣壓傷，包括氣胸、縱隔或間質性肺氣腫。
1.3.3 臨床預后
記錄患者機械通氣時間、ICU住院時間、氣壓傷發生率、肺外器官功能衰竭發生率及28天病死率。氣壓傷定義為機械通氣過程中新出現的縱隔氣腫、氣胸、皮下氣腫；肺外器官功能衰竭定義為：（1）凝血功能衰竭：血小板計數≤80×109/L；（2）肝功能衰竭：血清總膽紅素≥2 mg/dL；（3）腎功能衰竭：血清肌酐≥2 mg/dL；（4）循環衰竭：收縮壓≤90 mm Hg，或比基礎血壓下降40 mm Hg，或需用血管活性藥維持。28天病死率定義包括放棄治療的患者。
1.4 統計學方法
采用 SPSS23.0 統計學軟件進行統計分析。正態分布方差齊的計量資料以均數±標準差（x±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；組內治療前后比較采用配對樣本t檢驗。非正態分布計量資料以中位數（四分位數）［M（P25，P75）］表示，組間比較采用非參數Mann-Whitney U檢驗；組內治療前后比較采用配對樣本的秩和檢驗。計數資料以例（%）表示，非等級資料組間比較采用χ2檢驗或Fisher確切概率法。符合線性關系的雙變量正態分布進行Pearson檢驗直線相關分析。P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 基線資料
兩組患者的基線資料比較差異無統計學意義（均P>0.05），具有可比性。結果見表1。
表1
兩組患者基線資料比較［n=45，例（%）/（x±s）/M（P25，P75）］
2.2 氧合指數、呼吸力學指標
復張前兩組患者氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓差異無統計學意義（均P>0.05），具有可比性。復張后各時間點兩組患者的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓均呈現復張后15 min顯著上升，之后略有下降，趨于平穩的態勢。兩組患者各時間點的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓均顯著高于復張前（均P<0.01）。復張后，超聲組患者的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓在復張后15 min、1 h、6 h、24 h均顯著高于牽張組（均P<0.05）。結果見表2。
表2
兩組患者肺復張前后各時間點氧合指數、呼吸力學指標的比較（n=45，x±s）
2.3 血流動力學指標
肺復張前，兩組患者的心率、平均動脈壓、中心靜脈壓差異均無統計學意義（均P>0.05），具有可比性。肺復張后24 h，兩組患者的心率、平均動脈壓、中心靜脈壓差異均無統計學意義（均P>0.05）。結果見表3。
表3
兩組患者血流動力學指標的比較（n=45，x±s）
2.4 最佳PEEP滴定
肺復張后，超聲組患者滴定的最佳PEEP值及對應的復張末容積均大于牽張組（t=3.263，P=0.002；2.618，P=0.010），差異有統計學意義。兩組患者的最佳PEEP與其對應的復張末容積均呈正相關（超聲組：r=0.974，P=0.000；牽張組：r=0.957，P=0.000）。結果見表4。
表4
兩組患者肺復張后最佳PEEP值及對應的復張末容積比較（n=45，x±s）
2.5 臨床預后
超聲組患者的機械通氣時間、ICU停留時間短于牽張組（t=–3.432，P=0.001；t=–2.801，P=0.006）。兩組患者的氣壓傷發生率、肺外器官功能衰竭率、28天病死率差異無統計學意義（均P>0.05）。結果見表5。
表5
兩組患者臨床預后指標的比較（n=45，x±s）
3 討論
本研究中肺復張采取在小潮氣量通氣基礎上的肺開放策略[9]，首先間歇性給予一個較高的氣道壓力（35～45 cm H2O），使萎陷肺泡充分打開，隨后采取合適的壓力（PEEP）使肺泡在整個呼吸周期中維持開放狀態，既避免肺泡再次塌陷又避免過高的氣道壓力導致氣壓傷[10]。研究結果顯示復張后各時間點兩組患者的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓均呈現復張后15 min顯著上升，復張后1 h后略有下降，之后趨于平穩的態勢。床旁肺部超聲與肺牽張指數兩種方法中上述指標水平波動的趨勢相吻合，且復張后各時間點均高于復張前；復張前及肺復張后24 h，兩組患者的心率、平均動脈壓、中心靜脈壓等血流動力學指標比較均無明顯差異，表明肺部超聲與肺牽張指數導向的PEEP均可改善氧合和呼吸系統順應性，對評價肺的不均一性均有一定價值，對血流動力學均無不良影響。究其原因，是因為兩種方法操作原理從不同的角度均能針對ARDS下列病理變化作出相對合理評價，均與肺復張的最終目標相一致。
肺部超聲的原理是基于肺臟含氣量的差異形成不同的超聲圖像來做出疾病的診斷[11]。正常的肺含氣量較多，含水量少，因而不能被超聲穿過，超聲顯示為胸膜線后平行排列平滑的A線。在病理情況下，肺組織氣/水比率明顯變化，從而可被超聲很好地探查。如彌漫性肺炎和小葉間隔增厚，當肺病變區含氣輕度減少，含水量增加時，超聲垂直投射入胸壁可見到自胸膜發出并與胸膜垂直的多條邊界清晰、間距7 mm的垂直線，其遠端延伸到遠場的彗星尾征稱之為B線；如肺泡水腫或終末支氣管閉塞，肺部含氣重度減少，超聲顯示為大量連續融合、彌漫分布、間距小于3 mm的B線；肺組織內不含氣如肺實變，超聲圖像顯示為吸氣時增強的高回聲白色點狀影像，呈現類肝實質回聲伴動態支氣管充氣征[12]。許多研究證實，肺水腫的程度（肺間質含水量）與B線的數量呈線性相關[13]，即超聲能通過探測B線的數量和類型來判斷肺通氣變化。基于上述超聲圖像而建立的超聲再氣化評分能有效地反映肺水腫程度及監測肺開放壓對萎陷肺泡的膨脹效應[14]。Bouhemad等[15]研究發現在評估肺水腫、肺不張方面超聲再氣化評分與CT檢測高度相關。肺復張后，隨著滴定最佳PEEP過程中PEEP的遞減，復張后已經膨脹的肺泡又逐漸重新塌陷，直至PEEP遞減至一臨界點（最佳PEEP）水平之下時，較多復張的肺泡同時塌陷，肺組織實變化突然加重，肺實質氣/水比率急劇變化，會被超聲敏感地探查出來，表現為復張后正常充氣的肺部區域超聲影像的A線被B線取代，或原有B線區域表現為B線增加或變為動態支氣管充氣征，即US-RAS突然減少。因此，肺部超聲法滴定復張后最佳PEEP是可行的。且肺部超聲可在床邊操作，便捷、廉價、安全無輻射，且不要求患者深度鎮靜，可以同時評估重力依賴區和非重力依賴區的肺復張的效果[16]。但超聲也存在不足，如皮下氣腫或皮下脂肪組織過厚均會阻滯超聲聲束通過[17]，故對于合并胸壁皮下氣腫或重度肥胖患者監測困難或結果不準；超聲善于監測肺水腫及肺泡塌陷程度，卻無法有效判別正常通氣或過度通氣；肺部超聲通過超聲圖像評定超聲再氣化評分僅是定性評價，尚無法定量評價，評價結果有一定主觀性，可變性較大。因此，超聲再氣化評分還不能做為肺復張終點評價的唯一方法。
肺牽張指數是在氣流恒定時壓力-時間曲線中氣道開放壓的斜率[18]。其原理是選其吸氣支進行曲線回歸，獲取方程P=a×timeb+C，其中a為吸氣曲線的斜率，b為肺牽張指數，c為吸氣開始時的氣道壓力。b反映壓力-時間曲線吸氣支的非線性特征[19]。若b<l時，P-T曲線吸氣時出現一個先向下的弧度，顯示在吸氣過程中壓力先迅速增高，后逐漸增速減慢。這就好比吹氣球，開始氣球里沒氣，剛吹氣時需要用力吹，此時氣球內壓力迅速增高，當氣球膨脹到一定容積后，繼續再吹則不需要很用力，此時壓力相對升高緩慢。隨著吸入氣量增加肺的順應性也隨著升高，提示在吸氣開始時肺泡未處于開放狀態，吸氣過程中肺內仍存在塌陷肺泡，肺泡回彈率減小，還存在潛在的額外復張，說明PEEP設置太低了。曲線的弧度可用上面的指數方程來表示，只需要記住當b<l，就會產生這樣的形態的壓力曲線，這個曲線指數就是所謂的牽張指數。當然，根據臨床實踐，一般認為b<0.9才有意義；b>l時，P-T曲線吸氣時出現一個向上的弧度，顯示在吸氣過程中壓力開始上升慢，在吸氣末上升快。這就好比吹氣球，開始氣球里的氣體已足夠多了，剛吹氣時順應性還好，不用使勁吹，此時氣球內壓力升高也不快，當氣球膨脹到較大的容積后，這時繼續再吹則需要更高的壓力，此時壓力迅速升高。隨著吸入氣量增加而肺的順應性反而下降，提示吸氣過程中肺泡出現過度膨脹，肺泡回彈率增加，說明PEEP設置太高了，導致吸氣時肺泡迅速就達到了過度膨脹狀態。當然，臨床認為b>1.1有臨床意義；b=l時，P-T曲線吸氣時壓力上升成直線，說明壓力勻速上升。提示吸氣時肺泡已處于開放膨脹狀態，而且在吸氣末肺泡也沒發生過度充氣膨脹，顯示回彈率沒有變化，此時設置PEEP的值即為最佳PEEP。當然，能正好b=l最為理想，臨床實踐中也不容易正好b=l，一般認為b值在0.9～1.1之間肺泡的通氣狀態就可以接受。肺牽張指數的優點：結果易于獲得，操作簡單，鎮靜患者，阻斷自主呼吸，完全控制通氣，選擇容控（因為需要恒流），進入快速訪查菜單，點擊選擇就可以了，完全是設備自動監測計算出的客觀數字，并可連續測量，持續記錄，不影響患者通氣。
從上述機制上分析，肺部超聲無法有效地判斷肺泡正常通氣或過度通氣，其導出的PEEP可能會導致肺泡的過度擴張充氣，而肺牽張指數法導出的PEEP是否要比肺部超聲法導出的PEEP更符合生理改變呢？本研究結果顯示，兩種方法在肺復張后滴定的最佳PEEP值及對應的復張末容積并不相同，超聲組患者滴定的最佳PEEP值及對應的復張末容積均大于牽張組，到底是肺牽張指數法導出的PEEP較低而引起肺泡通氣不足，或是肺部超聲法導出的PEEP較高而引起肺泡過度膨脹呢？從復張后的氧合指數、Cdyn對比中不難找到答案。復張后超聲組患者的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓在復張后15 min、1 h、6 h、24 h均高于牽張組；超聲組患者的機械通氣時間、ICU停留時間短于牽張組；兩組患者的氣壓傷發生率、肺外器官功能衰竭率、28天病死率比較無顯著差異。以上結果說明床旁肺部超聲滴定的最佳PEEP更能使肺泡充分膨脹，氧合和呼吸系統順應性更高，療效優于肺牽張指數。由此可見，肺部超聲法導出的PEEP并沒有引起肺泡過度膨脹，而是肺牽張指數法導出的PEEP引起肺泡通氣不足。
為什么本研究的觀察結果與作用機制分析不一致呢？再重新分析一下肺牽張指數的原理，氣流恒定時氣道壓力-時間曲線反映的是整個呼吸系統（其中包括肺和胸壁）的力學特征，如果患者合并氣胸、胸腔積液或腹腔高壓，那么患者的胸壁順應性就會發生變化，此時通過氣道壓力-時間曲線導出的肺牽張指數就不能單純地反映肺組織的力學變化特征。因為整個呼吸系統是由肺和胸壁兩者串聯組成，整個呼吸系統彈性阻力=肺彈性阻力+胸壁彈性阻力[20]。氣流恒定通氣時，并不是全部氣道壓力單一地作用于肺，還有一部分作用胸壁，因此在胸壁彈性阻力明顯增加的情況下，肺牽張指數就難以單純反映肺組織的力學特征，怎么用來準確指導最佳PEEP的滴定。Plataki等[21]應用胸腔積液的動物模型，研究發現當b>l時仍有大量塌陷肺泡尚未復張，并未發現肺泡過度充氣膨脹。因此，有研究者提出應依據跨肺壓牽張指數來滴定最佳PEEP，因為跨肺壓可排除胸壁彈性阻力對整個呼吸系統力學曲線的干擾，能夠單純反映肺組織的呼吸力學特征，能夠更加合理地滴定最佳PEEP[22-23]。
綜上所述，肺部超聲與肺牽張指數導向的PEEP均可改善氧合和呼吸系統順應性，均對血流動力學無不良影響，均可作為肺復張后滴定最佳PEEP有效方法。而肺部超聲導向的PEEP更能使肺泡充分膨脹，更有利于改善患者的氧合和呼吸系統順應性，療效優于肺牽張指數。盡管肺部超聲難于對肺泡過度充氣進行評價，肺部超聲對肺水腫、肺不張、透明膜形成、肺實變、氣胸和胸腔積液等病理改變均有其自身的優勢[24]。本研究尚有一些不足，首先，ARDS分為肺內源性和肺外源性，病因不同對肺復張與PEEP的治療反應也存在差異，可能會造成不同的最佳PEEP結果，而本研究并沒有按照不同病因分成臨床亞組進行觀察研究，病例選擇存在偏倚，有待今后分為臨床亞組研究以獲取更合理的結果。其次，床旁肺部超聲確實不能區分正常肺通氣和過度通氣，本研究中超聲組出現1例氣壓傷發生，故肺部超聲法并不完美，也難以作為肺復張后滴定PEEP的唯一方法，有待更多的臨床研究完善和提高。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
目前，選擇合適的呼氣末正壓（positive end-expiratory pressure，PEEP）水平仍是急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者肺復張后維持肺泡持續開放的關鍵和難題。如果PEEP水平過高，可引起氣道壓過高，導致肺泡過度膨脹，造成氣壓傷；如果PEEP水平過低，則使復張的肺泡反復塌陷、復張，產生剪切力，加重呼吸機相關肺損傷[1]。目前臨床上對于復張后最佳PEEP的選擇方法仍存在爭議。常用的方法有CT導向法、最大氧合法、靜態壓力-容積（pressure-volume，P-V）曲線法等，上述方法均有一定缺陷，比如CT導向法需要冒險搬動、轉運危重患者，還有輻射損傷，在床邊無法開展[2]；最大氧合法需要反復地采集動脈血氣，操作過程較為繁瑣[3]；P-V曲線法需要深度鎮靜肌松，其結果還可能會使PEEP水平偏高，導致肺泡過度膨脹[4]。近年來，床邊即時肺部超聲（lung ultrasound，LUS）和肺牽張指數導向的最佳PEEP的選擇，均能實施隨時床邊監測，以其“無創、便捷、安全、直接、客觀、可重復”等優點受到臨床醫生的青睞。但這兩種方法何種效果更佳，目前尚未見針對性研究及報道。本研究對ARDS患者隨機分兩組，分別應用LUS和肺牽張指數導向的最佳PEEP，探討其對氧合、呼吸力學及血流動力學的影響，旨在為ARDS患者復張后選擇最佳PEEP方案提供循證學依據。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
選取2021年2月—2023年10月在鄭州大學第二附屬醫院重癥醫學科（intensive care unit，ICU）需行機械通氣的早期ARDS患者。入選標準：（1）年齡18～75歲；（2）符合2011年柏林定義的成人ARDS診斷標準[5]：急性起病，氧合指數［動脈血氧分壓（arterial partial pressure of oxygen，PaO2）/吸氧濃度（fraction of inspiration O2，FiO2）］≤200 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），胸部正位X線片可見雙肺斑片狀浸潤影，肺動脈嵌頓壓<18 mm Hg或無左心房壓力增高的臨床證據；（3）發病時間<72 h，需要機械通氣維持氧合；（4）收縮壓在90～180 mm Hg，血流動力學相對穩定；（5）在我院治療過程中存活時間>72 h；（6）患者或家屬簽署知情同意書。排除標準：（1）嚴重低氧血癥（PaO2/FiO2<50 mm Hg）；（2）慢性阻塞性肺疾病、肺氣腫、肺纖維化、肺大泡、氣胸、胸腔積液、膈疝、支氣管胸膜瘺、縱隔氣腫、胸壁畸形或胸壁手術史；（3）重度顱腦損傷、顱內高壓、神經肌肉病變、腫瘤終末期、妊娠期；（4）慢性重度器官（心、肝、腎）功能不全者以及2個以上肺外器官功能障礙；（5）肺復張過程中出現血流動力學極度不穩定（收縮壓<90 mm Hg 或>180 mm Hg），需要大劑量血管活性藥物維持。本研究共納入90例患者，采用數字表法隨機等分為超聲組（45例）和牽張組（45例）。本研究經鄭州大學第二附屬醫院倫理委員會審核通過（No.2020243）。
1.2 方法
1.2.1 基礎治療
積極治療引起ARDS的原發病，選擇敏感抗生素抗感染，營養支持治療，糾正水電解質、酸堿平衡紊亂，液體復蘇時參照中心靜脈壓指導液體出入，使血管容量狀態維持在中心靜脈壓8～12 cm H2O處（1 cm H2O=0.098 kPa）。兩組患者均在氣管切開或氣管插管后實施機械通氣，所有患者均取仰臥位，應用mindray SV800型邁瑞呼吸機（深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司）。讓患者仰臥位，徹底清理呼吸道分泌物。將呼吸機的壓力和流量傳感器與氣管切開管Y管處相連。兩組患者入組后基礎通氣設為容量控制通氣模式，潮氣量（tidal volume，VT）6 mL/kg（標準體重），初始PEEP為5 cm H2O，呼吸頻率20次/min，調整FiO2，確保血氧飽和度>90%。實施肺復張前準備：靜脈泵入丙泊酚鎮靜及瑞芬太尼鎮痛，準備過程中需要將鎮靜深度保持在Ramsay評分3～4分，測定肺牽張指數及記錄呼吸力學指標時需要將鎮靜深度保持在Ramsay評分5～6分，鎮痛程度達到重癥監護室疼痛觀察工具法評分0分。肺復張前先進入洗脫期，先吸痰暢通呼吸道，在基礎通氣模式下將PEEP下調至0持續5 min。此時超聲組患者進行肺超聲檢測并記錄肺部超聲影像作為肺復張前基線參照水平。
1.2.2 超聲組
（1）超聲再氣化評分測定：超聲組應用GE Vivid iq超聲診斷儀（通用電氣醫療系統中國有限公司），按照肺部12個區三步驟方法在呼氣末進行肺部超聲檢査。超聲再氣化評分（ultrasound reaeration score，US-RAS）計算方法按照肺部超聲影像變化評定。超聲再氣化評分評定標準[6]：① 正常通氣（N）：可見平滑的A線，或少于兩條B線；② 肺部通氣輕度減少（B1）：可見3條及以上邊界清、間距7 mm以上的離散型B線；③ 肺部通氣嚴重減少（B2）：肺泡浸潤，肺通氣明顯下降，可見間距3 mm以內且彌漫分布的連續融合B線；④ 肺實變征象：肺實變或肺不張，可見肝樣回聲伴動態支氣管充氣征。US-RAS計算方法：超聲征象無改變，計0分；B1→N，B2→B1，C→B2，計1分；B2→N，C→B1，計3分；C→N，計5分。然后將肺部12個區的評分相加。（2）超聲滴定PEEP：呼吸機為壓力控制通氣模式，保持驅動壓維持在15 cm H2O不變，FiO2 100%。肺復張采用PEEP遞增法，初始PEEP為5 cm H2O，以每次5 cm H2O為幅度遞增PEEP，每次PEEP遞增后維持通氣60 s，使最高壓力維持在40～60 cm H2O。隨后做超聲檢測，分別計算每個區US-RAS。直至連續兩次超聲檢查US-RAS不再增加則認為已充分肺復張，定為復張終點。否則，繼續遞增PEEP進行充分肺復張。肺復張后探求最佳PEEP的選擇采用PEEP遞減法，將PEEP以每次2 cm H2O為幅度遞減，PEEP降到連續兩次US-RAS突然減少超過30%為終點，提示肺泡塌陷，肺泡開始塌陷之前的PEEP為最佳PEEP。然后再次將PEEP遞增至原來肺泡充分復張時的PEEP，再將PEEP遞減至最佳PEEP。
1.2.3 牽張組
呼吸機設置為容量控制通氣模式，設置VT 6 mL/kg（標準體重），FiO2為100%。肺復張采用PEEP遞增法，以每次5 cm H2O為幅度遞增PEEP，每次PEEP遞增后維持通氣60 s，使最高壓力維持在40～60 cm H2O。在吸氣流速恒定的情況下，待患者處于穩定狀態，設定方波氣流，呼吸機監護儀會自動描記對氣道壓力-時間曲線，5個呼吸周期后從機器上可自動顯示肺牽張指數。直至肺牽張指數在0.9～1.1之間則認為已充分肺復張，定為復張終點。否則，繼續遞增PEEP進行充分肺復張。肺復張后最佳PEEP的選擇采用PEEP遞減法，將PEEP以每次2 cm H2O為幅度遞減，直至肺牽張指數在0.9～1.1之間，此時的PEEP即為最佳PEEP維持水平。如果不在0.9～1.1之間，要及時調整PEEP設置。當肺牽張指數<0.9 時，逐步提高PEEP；當肺牽張指數>1.1時，適當降低PEEP，始終使肺牽張指數保持在0.9～1.1之間（當然，能達到1最為理想），此過程被稱為PEEP滴定。此時的PEEP即為最佳PEEP維持水平。
1.2.4 測定肺復張容積
兩組患者的PEEP滴定完畢，分別將PEEP設置在滴定的最佳PEEP水平，并維持不變繼續通氣20 min，穩定后分別用P-V曲線法測定肺復張容積[7]，并分別于肺復張15 min、1 h、6 h、24 h后，采集患者氧合指數、呼吸力學指標。
1.3 觀察指標
1.3.1 基線資料
記錄患者的性別、年齡、體重指數（body mass index，BMI）、原發病、ARDS發病時間、急性生理學和慢性健康狀況評價Ⅱ（acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ，APACHEⅡ）、Murray肺損傷評分及臨床肺部感染評分等。
1.3.2 臨床療效
分別于肺復張前、肺復張后15 min及1 h、2 h、6 h、24 h時監測收集下列指標：（1）肺氣體交換指標：經動脈置管采集患者動脈血進行血氣分析，采用ABL800FLEX型血氣分析儀（雷度米特醫療設備有效公司），以及配套的ABL800FLEX血氣分析儀監測包，檢測PaO2，根據呼吸機設置記錄FiO2，計算氧合指數=PaO2/FiO2；（2）呼吸力學指標：通過呼吸機監測面板監測平均氣道壓、氣道峰壓（peak pressure，Ppeak）、VT，并計算肺動態順應性（dynamic compliance，Cdyn），Cdyn=VT/（Ppeak-PEEP）[8]；（3）血流動力學：應用Spacelabs 91369型太空心電監護儀（美國太空醫療儀器公司）持續監測心電圖，記錄心率，經動脈留置導管監測平均動脈壓，經中心靜脈留置導管監測中心靜脈壓；（4）記錄機械通氣時間及相關并發癥，有無氣壓傷，包括氣胸、縱隔或間質性肺氣腫。
1.3.3 臨床預后
記錄患者機械通氣時間、ICU住院時間、氣壓傷發生率、肺外器官功能衰竭發生率及28天病死率。氣壓傷定義為機械通氣過程中新出現的縱隔氣腫、氣胸、皮下氣腫；肺外器官功能衰竭定義為：（1）凝血功能衰竭：血小板計數≤80×109/L；（2）肝功能衰竭：血清總膽紅素≥2 mg/dL；（3）腎功能衰竭：血清肌酐≥2 mg/dL；（4）循環衰竭：收縮壓≤90 mm Hg，或比基礎血壓下降40 mm Hg，或需用血管活性藥維持。28天病死率定義包括放棄治療的患者。
1.4 統計學方法
采用 SPSS23.0 統計學軟件進行統計分析。正態分布方差齊的計量資料以均數±標準差（x±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；組內治療前后比較采用配對樣本t檢驗。非正態分布計量資料以中位數（四分位數）［M（P25，P75）］表示，組間比較采用非參數Mann-Whitney U檢驗；組內治療前后比較采用配對樣本的秩和檢驗。計數資料以例（%）表示，非等級資料組間比較采用χ2檢驗或Fisher確切概率法。符合線性關系的雙變量正態分布進行Pearson檢驗直線相關分析。P<0.05為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 基線資料
兩組患者的基線資料比較差異無統計學意義（均P>0.05），具有可比性。結果見表1。
表1
兩組患者基線資料比較［n=45，例（%）/（x±s）/M（P25，P75）］
2.2 氧合指數、呼吸力學指標
復張前兩組患者氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓差異無統計學意義（均P>0.05），具有可比性。復張后各時間點兩組患者的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓均呈現復張后15 min顯著上升，之后略有下降，趨于平穩的態勢。兩組患者各時間點的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓均顯著高于復張前（均P<0.01）。復張后，超聲組患者的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓在復張后15 min、1 h、6 h、24 h均顯著高于牽張組（均P<0.05）。結果見表2。
表2
兩組患者肺復張前后各時間點氧合指數、呼吸力學指標的比較（n=45，x±s）
2.3 血流動力學指標
肺復張前，兩組患者的心率、平均動脈壓、中心靜脈壓差異均無統計學意義（均P>0.05），具有可比性。肺復張后24 h，兩組患者的心率、平均動脈壓、中心靜脈壓差異均無統計學意義（均P>0.05）。結果見表3。
表3
兩組患者血流動力學指標的比較（n=45，x±s）
2.4 最佳PEEP滴定
肺復張后，超聲組患者滴定的最佳PEEP值及對應的復張末容積均大于牽張組（t=3.263，P=0.002；2.618，P=0.010），差異有統計學意義。兩組患者的最佳PEEP與其對應的復張末容積均呈正相關（超聲組：r=0.974，P=0.000；牽張組：r=0.957，P=0.000）。結果見表4。
表4
兩組患者肺復張后最佳PEEP值及對應的復張末容積比較（n=45，x±s）
2.5 臨床預后
超聲組患者的機械通氣時間、ICU停留時間短于牽張組（t=–3.432，P=0.001；t=–2.801，P=0.006）。兩組患者的氣壓傷發生率、肺外器官功能衰竭率、28天病死率差異無統計學意義（均P>0.05）。結果見表5。
表5
兩組患者臨床預后指標的比較（n=45，x±s）
3 討論
本研究中肺復張采取在小潮氣量通氣基礎上的肺開放策略[9]，首先間歇性給予一個較高的氣道壓力（35～45 cm H2O），使萎陷肺泡充分打開，隨后采取合適的壓力（PEEP）使肺泡在整個呼吸周期中維持開放狀態，既避免肺泡再次塌陷又避免過高的氣道壓力導致氣壓傷[10]。研究結果顯示復張后各時間點兩組患者的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓均呈現復張后15 min顯著上升，復張后1 h后略有下降，之后趨于平穩的態勢。床旁肺部超聲與肺牽張指數兩種方法中上述指標水平波動的趨勢相吻合，且復張后各時間點均高于復張前；復張前及肺復張后24 h，兩組患者的心率、平均動脈壓、中心靜脈壓等血流動力學指標比較均無明顯差異，表明肺部超聲與肺牽張指數導向的PEEP均可改善氧合和呼吸系統順應性，對評價肺的不均一性均有一定價值，對血流動力學均無不良影響。究其原因，是因為兩種方法操作原理從不同的角度均能針對ARDS下列病理變化作出相對合理評價，均與肺復張的最終目標相一致。
肺部超聲的原理是基于肺臟含氣量的差異形成不同的超聲圖像來做出疾病的診斷[11]。正常的肺含氣量較多，含水量少，因而不能被超聲穿過，超聲顯示為胸膜線后平行排列平滑的A線。在病理情況下，肺組織氣/水比率明顯變化，從而可被超聲很好地探查。如彌漫性肺炎和小葉間隔增厚，當肺病變區含氣輕度減少，含水量增加時，超聲垂直投射入胸壁可見到自胸膜發出并與胸膜垂直的多條邊界清晰、間距7 mm的垂直線，其遠端延伸到遠場的彗星尾征稱之為B線；如肺泡水腫或終末支氣管閉塞，肺部含氣重度減少，超聲顯示為大量連續融合、彌漫分布、間距小于3 mm的B線；肺組織內不含氣如肺實變，超聲圖像顯示為吸氣時增強的高回聲白色點狀影像，呈現類肝實質回聲伴動態支氣管充氣征[12]。許多研究證實，肺水腫的程度（肺間質含水量）與B線的數量呈線性相關[13]，即超聲能通過探測B線的數量和類型來判斷肺通氣變化。基于上述超聲圖像而建立的超聲再氣化評分能有效地反映肺水腫程度及監測肺開放壓對萎陷肺泡的膨脹效應[14]。Bouhemad等[15]研究發現在評估肺水腫、肺不張方面超聲再氣化評分與CT檢測高度相關。肺復張后，隨著滴定最佳PEEP過程中PEEP的遞減，復張后已經膨脹的肺泡又逐漸重新塌陷，直至PEEP遞減至一臨界點（最佳PEEP）水平之下時，較多復張的肺泡同時塌陷，肺組織實變化突然加重，肺實質氣/水比率急劇變化，會被超聲敏感地探查出來，表現為復張后正常充氣的肺部區域超聲影像的A線被B線取代，或原有B線區域表現為B線增加或變為動態支氣管充氣征，即US-RAS突然減少。因此，肺部超聲法滴定復張后最佳PEEP是可行的。且肺部超聲可在床邊操作，便捷、廉價、安全無輻射，且不要求患者深度鎮靜，可以同時評估重力依賴區和非重力依賴區的肺復張的效果[16]。但超聲也存在不足，如皮下氣腫或皮下脂肪組織過厚均會阻滯超聲聲束通過[17]，故對于合并胸壁皮下氣腫或重度肥胖患者監測困難或結果不準；超聲善于監測肺水腫及肺泡塌陷程度，卻無法有效判別正常通氣或過度通氣；肺部超聲通過超聲圖像評定超聲再氣化評分僅是定性評價，尚無法定量評價，評價結果有一定主觀性，可變性較大。因此，超聲再氣化評分還不能做為肺復張終點評價的唯一方法。
肺牽張指數是在氣流恒定時壓力-時間曲線中氣道開放壓的斜率[18]。其原理是選其吸氣支進行曲線回歸，獲取方程P=a×timeb+C，其中a為吸氣曲線的斜率，b為肺牽張指數，c為吸氣開始時的氣道壓力。b反映壓力-時間曲線吸氣支的非線性特征[19]。若b<l時，P-T曲線吸氣時出現一個先向下的弧度，顯示在吸氣過程中壓力先迅速增高，后逐漸增速減慢。這就好比吹氣球，開始氣球里沒氣，剛吹氣時需要用力吹，此時氣球內壓力迅速增高，當氣球膨脹到一定容積后，繼續再吹則不需要很用力，此時壓力相對升高緩慢。隨著吸入氣量增加肺的順應性也隨著升高，提示在吸氣開始時肺泡未處于開放狀態，吸氣過程中肺內仍存在塌陷肺泡，肺泡回彈率減小，還存在潛在的額外復張，說明PEEP設置太低了。曲線的弧度可用上面的指數方程來表示，只需要記住當b<l，就會產生這樣的形態的壓力曲線，這個曲線指數就是所謂的牽張指數。當然，根據臨床實踐，一般認為b<0.9才有意義；b>l時，P-T曲線吸氣時出現一個向上的弧度，顯示在吸氣過程中壓力開始上升慢，在吸氣末上升快。這就好比吹氣球，開始氣球里的氣體已足夠多了，剛吹氣時順應性還好，不用使勁吹，此時氣球內壓力升高也不快，當氣球膨脹到較大的容積后，這時繼續再吹則需要更高的壓力，此時壓力迅速升高。隨著吸入氣量增加而肺的順應性反而下降，提示吸氣過程中肺泡出現過度膨脹，肺泡回彈率增加，說明PEEP設置太高了，導致吸氣時肺泡迅速就達到了過度膨脹狀態。當然，臨床認為b>1.1有臨床意義；b=l時，P-T曲線吸氣時壓力上升成直線，說明壓力勻速上升。提示吸氣時肺泡已處于開放膨脹狀態，而且在吸氣末肺泡也沒發生過度充氣膨脹，顯示回彈率沒有變化，此時設置PEEP的值即為最佳PEEP。當然，能正好b=l最為理想，臨床實踐中也不容易正好b=l，一般認為b值在0.9～1.1之間肺泡的通氣狀態就可以接受。肺牽張指數的優點：結果易于獲得，操作簡單，鎮靜患者，阻斷自主呼吸，完全控制通氣，選擇容控（因為需要恒流），進入快速訪查菜單，點擊選擇就可以了，完全是設備自動監測計算出的客觀數字，并可連續測量，持續記錄，不影響患者通氣。
從上述機制上分析，肺部超聲無法有效地判斷肺泡正常通氣或過度通氣，其導出的PEEP可能會導致肺泡的過度擴張充氣，而肺牽張指數法導出的PEEP是否要比肺部超聲法導出的PEEP更符合生理改變呢？本研究結果顯示，兩種方法在肺復張后滴定的最佳PEEP值及對應的復張末容積并不相同，超聲組患者滴定的最佳PEEP值及對應的復張末容積均大于牽張組，到底是肺牽張指數法導出的PEEP較低而引起肺泡通氣不足，或是肺部超聲法導出的PEEP較高而引起肺泡過度膨脹呢？從復張后的氧合指數、Cdyn對比中不難找到答案。復張后超聲組患者的氧合指數、Cdyn、平均氣道壓、氣道峰壓在復張后15 min、1 h、6 h、24 h均高于牽張組；超聲組患者的機械通氣時間、ICU停留時間短于牽張組；兩組患者的氣壓傷發生率、肺外器官功能衰竭率、28天病死率比較無顯著差異。以上結果說明床旁肺部超聲滴定的最佳PEEP更能使肺泡充分膨脹，氧合和呼吸系統順應性更高，療效優于肺牽張指數。由此可見，肺部超聲法導出的PEEP并沒有引起肺泡過度膨脹，而是肺牽張指數法導出的PEEP引起肺泡通氣不足。
為什么本研究的觀察結果與作用機制分析不一致呢？再重新分析一下肺牽張指數的原理，氣流恒定時氣道壓力-時間曲線反映的是整個呼吸系統（其中包括肺和胸壁）的力學特征，如果患者合并氣胸、胸腔積液或腹腔高壓，那么患者的胸壁順應性就會發生變化，此時通過氣道壓力-時間曲線導出的肺牽張指數就不能單純地反映肺組織的力學變化特征。因為整個呼吸系統是由肺和胸壁兩者串聯組成，整個呼吸系統彈性阻力=肺彈性阻力+胸壁彈性阻力[20]。氣流恒定通氣時，并不是全部氣道壓力單一地作用于肺，還有一部分作用胸壁，因此在胸壁彈性阻力明顯增加的情況下，肺牽張指數就難以單純反映肺組織的力學特征，怎么用來準確指導最佳PEEP的滴定。Plataki等[21]應用胸腔積液的動物模型，研究發現當b>l時仍有大量塌陷肺泡尚未復張，并未發現肺泡過度充氣膨脹。因此，有研究者提出應依據跨肺壓牽張指數來滴定最佳PEEP，因為跨肺壓可排除胸壁彈性阻力對整個呼吸系統力學曲線的干擾，能夠單純反映肺組織的呼吸力學特征，能夠更加合理地滴定最佳PEEP[22-23]。
綜上所述，肺部超聲與肺牽張指數導向的PEEP均可改善氧合和呼吸系統順應性，均對血流動力學無不良影響，均可作為肺復張后滴定最佳PEEP有效方法。而肺部超聲導向的PEEP更能使肺泡充分膨脹，更有利于改善患者的氧合和呼吸系統順應性，療效優于肺牽張指數。盡管肺部超聲難于對肺泡過度充氣進行評價，肺部超聲對肺水腫、肺不張、透明膜形成、肺實變、氣胸和胸腔積液等病理改變均有其自身的優勢[24]。本研究尚有一些不足，首先，ARDS分為肺內源性和肺外源性，病因不同對肺復張與PEEP的治療反應也存在差異，可能會造成不同的最佳PEEP結果，而本研究并沒有按照不同病因分成臨床亞組進行觀察研究，病例選擇存在偏倚，有待今后分為臨床亞組研究以獲取更合理的結果。其次，床旁肺部超聲確實不能區分正常肺通氣和過度通氣，本研究中超聲組出現1例氣壓傷發生，故肺部超聲法并不完美，也難以作為肺復張后滴定PEEP的唯一方法，有待更多的臨床研究完善和提高。
利益沖突：本研究不涉及任何利益沖突。
