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1. 全麻期间的通气策略 教学科研楼 教学科研楼 麻醉科 杨拔贤 010-88325592 麻醉科 杨拔贤

2. 机械通气相关肺损伤

3. 20世纪50年代已成功将机械通气应用于重症患者。20世纪50年代已成功将机械通气应用于重症患者。 • 1967年，Ashbaosh、Pettu等首先将PEEP应用于ARDS的治疗，可明显改善PaO2。 • 但经过20多年的实践发现，PEEP并未能显著提高ARDS的成活率? • 机械通气可以加重已有的肺损伤或引起急性肺损伤，称为机械通气相关肺损伤(VILI)。 • 近20年来的研究成果，使ARDS机械通气的策略发生了很大改变，并逐渐影响到全麻期间的通气策略。

4. 机械通气相关肺损伤 • 容量性损伤：因肺泡过度膨胀导致肺泡直接损伤。 • 气压性损伤：因肺内压升高引起的肺组织损伤。 • 生物性损伤：因炎性介质的产生并释放到肺泡或体循环，引起肺或其它器官的损伤。 • 肺不张损伤：因肺泡膨胀不全或萎陷导致的肺损伤。

5. 1974年，Webb和Tierney进行大鼠实验，将大鼠分别以14、30、45cmH2O的气道压进行正压通气。1974年，Webb和Tierney进行大鼠实验，将大鼠分别以14、30、45cmH2O的气道压进行正压通气。 • 结果：以14cmH2O压力持续通气1h后，没有异常出现；30cmH2O通气1h之后，肺间质出现中度水肿；45cmH2O通气13－35min即出现肺泡腔内水增多。 • 结论：机械通气本身可以导致肺损伤和肺水肿，并与气道压相关。压力越高，肺损伤越易发生，肺水肿也越明显。

6. Dreyfuss,et al. High inflation pressure pulmonary oedema: respective effects of high airway pressure, high tidal volume and expiratory pressure. Am. Res. Repir. Dis. 1988.137:1159 • 目的：研究肺容量与气道压对肺损伤的作用 • 方法：保持PIP为45cmH2O时，给未开胸大鼠以大VT或小VT行机械通气。小VT通气时通过限制胸壁活动来达到高PIP。 • 结果：大VT组发生通透性肺水肿及超微结构的变化，小VT组未出现上述变化。

7. Dreyfuss对另一组大鼠通过铁肺行负压通气，结果在大VT通气时肺水肿还是产生了。Dreyfuss对另一组大鼠通过铁肺行负压通气，结果在大VT通气时肺水肿还是产生了。 • 认为：VT增加是机械通气引起肺水肿的主要原因；VILI主要是容量伤(volutrauma)，与潮气量有密切关系。大Vt可使肺泡过度牵张直接损伤肺泡壁、肺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。

8. 机械通气参数设置的变迁 • VT • 12~15ml/kg • ≤10ml/kg • ≤6ml/kg • 气道压 • 30~35 cmH2O • ≤30 cmH2O • ≤20 cmH2O • PEEP • 0~5 cmH2O • ≤10 cmH2O • ≤15 cmH2O 目前对健康肺的通气参数设置仍无专家共识

9. 对于健康肺： • 机械通气能否引起炎性反应？ • 肺局部炎性反应能否引起全身性炎性反应？ • 炎性反应能否引起急性肺损伤？ • 已存在肺损伤危险因素者(大手术、感染、输血、单肺通气等)，应采取什么通气策略？

10. 邹军,杨拔贤等：不同通气方式对兔急性肺损伤的影响《北京医科大学学报》1999;31:432邹军,杨拔贤等：不同通气方式对兔急性肺损伤的影响《北京医科大学学报》1999;31:432 • 方法：制备表面活性物质缺乏兔肺损伤模型。以CMV(n=6)或PHY+PEEPi(n=6)通气4h后，测定通气前、后的支气管肺泡灌洗液(BALF)中TNFα含量、细胞总数和白细胞分类计数，测定肺水量，动脉血气分析和病理检查。 • 结果：与PHY+PEEPi组比较，CMV组低氧血症明显，BALF中性粒细胞显著增加，TLW及EVLW明显增多，肺内透明膜形成及炎性细胞聚集；BALF中的TNFα含量明显增加(p<0.01)。 • 结论：MV模式可以改变肺损伤的程度，细胞因子在VILI中起到重要作用。PHY+PEEPi是一种肺保护性通气模式。

11. Anesthesiology.2007;107:419 • 目的：研究周期性肺牵张对细胞因子释放的影响。 • 方法：实验小鼠行MV，应用临床通气参数。Vt 8ml/kg，PEEP 4cmH2O，FiO2 0.4，通气30、60、120、240min。 测定肺组织和血浆的IL-1α,β,6,10,TNF-α,细胞趋化因子；观察肺组织学改变。 • 结果：肺组织炎性因子都随MV时间延长而进行性增加；白细胞增加，但未见肺泡漏出和蛋白沉着；内皮细胞和基低膜完整。 血浆的炎性因子都增加。2天后恢复正常，无组织学改变。 • 结论：对正常肺MV可引起肺局部和全身的细胞因子和白细胞增加，但是可逆性的，并没有引起组织学改变。

12. Gajic, et al: Ventilator-associated lung injury in patients without acute lung injury at the onset of mechanical ventilation. Crit Care Med 2004; 32:1817Intensive Care Med 2005; 31:922 • 单中心临床研究结果： • 没有ALI/ARDS因其它原因需要机械通气2天者，5天内有25%患者发生ALI/ARDS。 • 主要相关危险因素：大Vt，输异体血，酸血症，限制性肺疾病。 • 多中心大样本临床研究结果： • 大Vt(>700ml)和高气道压(>30cmH2O)是引起ALI的独立危险因素。

13. 由以上实验/临床研究结果可以看到： • MV对于ALI/ARDS是可以引起进一步肺损伤，并与Vt和平均气道压相关。 • 对健康肺以临床常用Vt进行MV，可引起肺局部和全身的炎性反应，但是可逆性的，并未引起肺组织损伤。一般情况下，健康肺是可以耐受MV引起的炎性反应而不会导致临床肺损伤。 • 临床研究认为，大Vt，输异体血，酸血症，限制性肺疾病是引起ALI的相关危险因素；大Vt和高气道压是引起ALI的独立危险因素。

14. 二次打击理论 • 机械通气即使采用小Vt通气，也可使肺组织的细胞因子表达上调，说明肺很容易受到损伤。如果同时存在第二次打击，如大手术或其它风险因素，则有可能引起急性肺损伤。 • 对于已经存在肺损伤风险因素者，MV本身也是第二次打击。

15. 针对ALI/ARDS提出保护性通气策略--小Vt+合适PEEP • 降低肺容量：Cattinoni(1987)：健康肺、病态肺和可利用肺。健康肺(baby lung)占20%~30%,病态肺主要是萎陷肺。传统MV时，按体重计算的VT实际上都分布到健康肺，引起健康肺的容量伤。选择小VT通气。 • 开放肺：早期关闭的小气道和萎陷肺泡，在通气时反复周期性开启所承受的压力和损伤(切应力损伤)，可进一步造成肺损伤。PEEP可使小气道在呼气相保持开放状态和肺复张。

16. 保护性通气策略是否适用于健康肺的通气？

17. 正常肺与ALI/ARDS在形态和功能方面的差异 • ALI/ARDS：肺萎陷使容量降低；肺实质的弹性差，肺顺应性降低；肺泡/间质水肿，白细胞浸润，肺表面张力增加。 • 对策：小Vt—避免肺泡过度膨胀，降低气道压力； PEEP—使萎陷肺泡复张，增加肺容量；减少肺 泡在周期性闭合/开放时的切应力。 • 正常肺：肺容量正常；肺顺应性正常；无气道早期关闭和肺不张；肺表面张力正常。但长期小Vt通气可能导致肺不张；高PEEP可使气道压升高。 • 对策：？

18. 全麻期间机械通气的负效应 • 肺不张：全麻期间损害气体交换和肺机械功能的主要原因是肺不张，不用PEEP时，约有90%发生不同程度的肺不张，表现为肺顺应性降低、氧合功能障碍，及潜在的肺损伤。 • 机械通气相关肺损伤：急性过度肺牵张和高气道压可引起肺实质改变，增加肺泡膜的通透性导致肺水肿，肺组织损伤及局部炎性反应等。 • 氧中毒：

19. 目的：研究肺叶切除术中以大Vt通气是否增加术后呼衰的发生率。目的：研究肺叶切除术中以大Vt通气是否增加术后呼衰的发生率。 • 方法：回顾性分析170例肺叶切除术的临床资料及其与术后呼衰的相关性。术后持续MV超过48h，或需要再插管者，定义为术后呼衰。 • 结果：术后呼衰30例(18%)，其中15例(50%)为ALI； 术中大Vt组(8.3ml/kg)明显多于小Vt组(6.7ml/kg)，(p <0.001)。术中大Vt通气与术后呼衰明显相关。 • 结论：术中大Vt通气可增加术后呼衰的危险。

20. Michelet,et al: Anesthesiology 2006; 105:911 • 临床研究，保护性通气策略对食管癌切除术后呼吸功能的影响。 • 方法：传统MV(26例)：双、单肺通气，Vt=9ml/kg，无PEEP； 保护性MV(26例)：双肺通气Vt=9ml/kg，单肺通气Vt=5ml/kg，PEEP = 5cmH2O • 结果：保护性通气组在单肺通气后和术后18h的血浆IL-1β、IL-6、IL-8明显降低；单肺通气时和术后1h的氧合指数明显改善；术后MV时间明显缩短。 • 结论：保护性通气策略可明显降低全身炎性反应，改善肺功能，缩短术后MV时间。

21. 肺叶切除术后呼吸衰竭的发生与术中MV的Vt相关。小Vt优于大Vt。肺叶切除术后呼吸衰竭的发生与术中MV的Vt相关。小Vt优于大Vt。 • OLV期间，不同的通气策略可影响大手术期间及术后全身炎性介质的释放。 • OLV期间采用保护性通气策略，即小Vt、中度PEEP，对于该风险手术是有益的。

22. Anesth Analg 2010;110:1652 • 目的：比较3种通气策略对正常肺机械性能、炎性介质及组织损伤的影响 • 方法：猪 H-Vt(15)/3，L-Vt(6)/3，L-Vt(6)/10，MV 8h。监测肺机械性能、ABGs、BAL炎性介质和蛋白、肺组织学改变 • 结果：L-Vt/10组的炎性介质是另两组的6倍；H-Vt/3组的肺损伤指数显著低于另两组。 • 结论：高PEEP通气可使BAL炎性介质明显增加；高Vt/低PEEP通气时的肺损伤最轻。

23. 讨论： • 高PEEP肺炎性反应增加，可能与平均气道压升高有关 • 大Vt+低PEEP炎性反应减轻可能与减少肺不张有关。 • 肺损伤的通气策略不一定适用于正常肺。 • 正常肺在MV时需要保护，但保护性通气策略是否适用，仍有待于多中心、大样本的临床研究。

24. Anesthesiology. 2011;114:1102 • 目的：探讨保护性通气策略用于心脏手术患者，能否缩短拔除气管插管的时间 • 方法：单中心随即对照临床研究。149例心脏手术患者分别以Vt6ml/kg、Vt10ml/kg通气。主要研究终点为拔管时间；次要研究终点为6h拔管比例和临床预后。 • 结果：总拔管时间两组无显著差异；6h、8h拔管病例L-Vt组明显高于H-Vt组；再插管病例L-Vt组明显低于H-Vt组。 • 结论：虽然总拔管时间两组无差别，但肺保护性通气策略对于心脏手术患者仍然是有益的。

25. Wrigge H.Anesthesiology 2011; 114:1011 • 肺保护性通气策略对ALI/ARDS是有益的；对健康肺可减轻炎性反应，但不能预防。在临床上对健康肺是否有必要应用保护性通气策略？ • 临床情况比较复杂，研究结果各异，尤其是手术患者，存在许多可引起肺损伤的危险因素。因此，应注意二次或多重打击导致的急性肺损伤。 • Sundar的研究结果说明，低Vt通气对于已存在ALI危险因素者可能是有益的，病情越重，应用价值越大。

26. Wrigge：Tidal Volume in Patients With Normal Lungs during General Anesthesia--Lower the Better? Anesthesiology 2011; 114:1011

27. 临床思考与推荐 Schultz：What Tidal Volumes Should Be Used in Patients without Acute Lung Injury? Anesthesiology 2007; 106:1226 • 因ALI与肺容量、平台压和肺不张有关，即要考虑到大Vt对肺泡的过度牵张，又要预防小Vt引起的肺不张。 • 对于短小手术或肌无力者，Vt为10ml/kg也未必引起肺泡过度膨胀，而Vt太小无PEEP反可引起肺不张。 • 平台压<15cmH2O者，不宜选择小Vt；平台压>15~20cmH2O者，可选择Vt为6ml/kg+PEEP。 正常肺/没有ALI 危险因素 异常肺和/或有ALI危险因素 Vt < 10ml/kg 平台压<15~20cmH2O PEEP ≤ 5 cmH2O Vt ≤ 6 ml/kg 平台压<15~20cmH2O PEEP ≥ 5 cmH2O

28. Anesthesia • surgery Mechanical ventilation 1.Preinduction • CPAP 2.Post - Intubation • PEEP + CMV • Assisted Ventilation (BiPAP, PSV) • Recruitment maneuver BARO-trauma Atelec-trauma Volu- trauma • 3.Intraop • • P plateau<20mmHg • VT 4 -5ml/kg • PEEP<20cmH2O • FiO2 < 80% 4.Post - Extubation • Lung expansion interventions BIO-trauma alveolo-capillary membrane Broncho- pneumonia • Ischemia – reperfusion • Trauma – shock • Transfusion • Sepsis • Lung resection • Restrictive lung disease ALI-ARDS SIRS MODS Marc Licker：Perioperative Protective Ventilatory Strategies in Patients without Acute Lung Injuries. Anesthesiology 2008; 108:335

29. 机械通气策略 • 损伤肺(ALI/ARDS)：①选压力控制的通气模式，将PIP限制在30cmH2O以下；②选用小VT(<6ml/kg)+PEEP；③根据肺顺应性和氧合选择最佳PEEP，保持肺开放；④始终在“高-低位反折点”之间进行通气，即FRC最大、顺应性最佳。 • 健康肺(术中和术后)：对于健康肺可选择压力或容量控制通气模式，但多选用容量控制型模式。设置VT8~10ml/kg，呼吸频率为8-12bpm，PEEP<5cmH2O,I：E为1:1.5-2。 • 肺损伤危险因素：感染、严重创伤、缺血再灌注损伤、大量输血等，以及单肺通气时，选择肺保护性通气策略和人工膨肺是有益的。

30. 机械通气相关肺损伤的可能机制

31. 机械原因 • 直接机械损伤，包括气压伤、容量伤，可迅速引起肺组织的通透性及超微结构的改变。 • 切应力损伤：萎陷肺泡和早期关闭的小气道在发生周期性复张和萎陷时，对相邻的肺组织可产生切应力(shear forces)，是VILI的原因。

32. 炎性反应机制 • 炎性细胞和细胞因子在VILI中的作用： • Decompartmentalization(去房膈化)：肺泡直接损伤使肺内皮细胞断裂，多核粒细胞与基底膜接触可激活白细胞的活性；肺泡膜的破坏可可细胞因子进入肺组织和体循环内。 • Mechanotransduction(动力传导)：肺细胞如巨噬细胞、上皮细胞、内皮细胞等，在周期性牵张过程中可产生细胞因子。 • 以上病理过程是通过何种通路转化为细胞内的信号，从而产生和释放细胞因子，尚仍阐明。

33. 肺表面活性物质减少或失活 • 肺泡膜通透性：使液体滤过增加，引起肺泡上皮对小分子物质的通透性增加。可能与PS失活后引起肺内气体分布不均、或某些肺泡过度牵张相关。 • 肺表面张力：可引起肺微血管径向牵引而改变内皮的通透性。尽管肺表面活性物质失活对内皮屏障本身的影响尚不明确，但它可以引起毛细血管滤过率暂时的增加。

34. 《机械通气对肺表面活性物质影响的研究》《全身麻醉时机械通气对肺表面活性物质的影响》孟秀丽，杨拔贤等《中华麻醉学杂志》1999;9:571《机械通气对肺表面活性物质影响的研究》《全身麻醉时机械通气对肺表面活性物质的影响》孟秀丽，杨拔贤等《中华麻醉学杂志》1999;9:571 • MV可引起肺水增加，并与吸气末肺容积有关。 • 对肺泡灌洗液磷脂总量影响不大，但可导致肺表面活性物质失活；潮气量越大，失活越明显。 • 临床常用的通气方式及参数，在短时间内对PS总量影响不大，但可促进其代谢失活。

35. 谢 谢