作者：宋征明，时婧，王蓉，王婷婷，华中科技大学同济医学院附属协和医院麻醉科

术后肺部并发症(postoperative pulmonary complications， PPCs)是仅次于手术部位感染的第二大常见并发症，其发生率在5%~33%，发生PPCs 的患者30、90 d 的死亡率甚至高达20% 和24%。PPCs 易导致呼吸衰竭和重新气管插管，并在非计划的情况下进入重症监护室，从而延长住院时间，严重增加经济负担。

尽管引起围术期肺损伤的原因多种多样，除了手术和患者自身相关因素(如患者本身肺和胸壁结构发育不全、肺表面活性物质缺乏等)，机械通气也是一个重要因素。因此，减轻机械通气相关性肺损伤(ventilator-induced lung injury，VILI)一直是麻醉科医师关注的热点话题。机械功率(mechanical power， MP)是评估呼吸系统能量负荷的综合性指标，整合了潮气量、气道压力和呼吸频率等参数。调整呼吸参数以优化气体交换，实施肺保护性通气策略(lung protective ventilation strategies， LPVS)，对于改善患者的预后具有重要意义。

1.概述

机械通气相关性肺损伤：随着对VILI 机制研究的不断深入，目前认为其发生机制主要包括以下四种：(1)高吸气压力导致的“气压伤”；(2)大潮气量肺泡过度膨胀引起的“容积伤”；(3)肺泡周期性开放和塌陷导致不同肺泡界面应力增大诱发的“萎陷伤”；(4)肺部释放炎性介质、引发肺水肿及远端器官损伤的“生物伤”。

肺保护性通气策略：LPVS 旨在在维持机体充分氧合的前提下，防止肺泡过度扩张和萎陷，降低VILI 的发生率，从而保护和改善肺部功能，减少肺部并发症并降低手术患者死亡率。其策略主要包括：控制小潮气量，以防止吸气末肺容积过高，减少容积伤；个体化呼气末正压(positive end expiratory pressure， PEEP)，使更多肺泡维持开放状态，减少肺不张；间断肺复张(recruiting maneuvers， RM)，改善局灶性肺不张，提升肺顺应性，降低FiO2 以避免氧化应激损伤。

有研究表明，控制小潮气量并结合肺复张手法和个体化调整适度PEEP 可以降低PPCs 发生率。一项涵盖1 236 例非心胸和非颅内手术患者的大型单中心随机对照试验未能完全证实低潮气量(6 ml/ kg)与高潮气量(10 ml/ kg)在相同PEEP(5 cmH2O)条件下对降低手术患者术后7 d 内PPCs效果的差异。尽管潮气量是这些研究中唯一的随机变量，但相应的呼吸频率增加可能抵消了降低潮气量所带来的益处，提示单一变量的干预试验可能无法完全解释机械通气引起肺损伤的复杂性。

机械功率：当患者处于镇静和肌松状态下接受机械通气时，呼吸机传递给呼吸系统或肺的能量称为机械功或机械能( mechanical energy， ME)。MP 是绝对近端气道压力、容积及呼吸频率变化的乘积，既包含每次呼吸的能量负荷，也考虑了能量施加于呼吸系统的频率影响。在机械通气过程中，呼吸机传递到肺部的能量负荷会产生机械应力和应变。这种负荷被认为是引起VILI 的原因之一。

MP 的计算公式综合了潮气量、呼吸频率和PEEP 等主要呼吸生理变量，不仅考虑了上述变量的独立影响，还反映了相互作用下的协同效应。根据公式，呼吸系统的任何变量变化都会对施加到呼吸系统的MP 产生影响。然而，有研究表明，这些变量对MP 的影响并不等同，潮气量增加会使MP增幅达到潮气量增加倍数的平方；RR 的增加使MP增幅为RR 增加倍数的1. 4 次方；而PEEP 的增加会使MP 呈线性增加。MP 作为一个综合指标，不仅反映了单个通气变量随时间变化对肺部累积的能量传递效应，还提供了更为全面的模型评估机械通气对VILI 和PPCs 的影响。

2.术中MP 的变化规律

胸心外科手术：单肺通气(one-lung ventilation，OLV)和侧卧位是胸心外科手术中MP 显著升高的关键因素。Chiumello 等研究表明，在接受全麻胸腔镜手术患者中，OLV 使通气肺承担更大的机械负荷，弹性功率显著增加，MP 较双肺通气明显升高。Yoon 等通过对1 170 例进行肺切除手术患者的多中心随机临床试验数据分析，结果表明，ME 与PPCs 独立相关，ME 每增加1 个标准差，PPCs 的发生率增加1. 44 倍，且时间加权平均MP(MPTWA)与PPCs 之间的关联具有时间依赖性，在机械通气时间较长(≥210 min)的情况下，MPTWA 与PPCs显著相关。此外，体位改变(如侧卧位)进一步加重了呼吸系统顺应性的下降，使MP 升高幅度更为明显。

非胸心外科手术：非胸心外科手术中MP 的变化主要受到腹内压(intra-abdominal pressure， IAP)升高和体位的影响。Shaji 等一项关于腹腔镜胆囊切除手术研究表明，腹内压增加导致膈肌上移、肺顺应性下降，MP 随之显著升高，IAP 每增加1mmHg，MP 升高约0. 19 J/ min。在机器人辅助腹腔镜前列腺切除手术中，Trendelenburg 体位进一步加重了弹性功率的增加， MP 升高幅度达50% 以上。

开腹手术中，MP 与PPCs 的独立关联性在多中心随机试验中也得到了验证，且这种关联不受PEEP 和体重的影响。Elefterion 等研究结果表明，预计体重的潮气量降低而非增加与PPCs 显著相关，这一发现与先前研究的结论存在差异，提示低潮气量本身可能并非PPCs 的直接原因，而是严重肺部疾病的标志。此外，该研究还发现驱动压的升高、PETCO2 和肺顺应性的降低均与患者PPCs的高风险显著相关。

胸心外科与非胸心外科手术中的MP 变化规律及其对PPCs 的影响存在显著差异。在胸心外科手术中，OLV、体位改变及时间的累积是MP 升高的主要因素，而非胸心外科手术中，腹内压与体位变化、潮气量和肺顺应性的影响主导了MP 的增加，MP 的独立作用更为突出。因此，术中动态监测和优化MP，结合手术特点个体化制定肺保护通气策略，对于降低PPCs 风险具有重要临床意义。

3.不同机械通气模式对MP 的影响

容量控制通气( volume-controlled ventilation，VCV) 和压力控制通气( pressure-controlledventilation， PCV)是目前临床应用最为广泛的通气模式。Wittenstein 等对猪模型进行了分析，在OLV 条件下，与VCV 比较，流量控制通气明显降低峰压与MP，这提示流量控制通气可能在减少肺损伤风险方面具有一定优势。Jo 等研究表明，与VCV 比较，压力控制通气-容量保证(PCV-VG)模式降低驱动压与峰压，改善肺顺应性，从而间接减少VILI 风险。

然而，Rietveld 等对重症患者的机械通气模式进行了比较，结果表明，与无暂停时间的VCV 比较，具有暂停时间的VCV 在降低吸气流速的同时却显著增加了MP，从而可能对肺组织产生更高的能量负荷，增加肺损伤风险。以上结果表明，尽管传统VCV 与PCV 模式各具优势，但其对肺保护效果的影响需结合具体临床情境加以权衡。对于急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome， ARDS)的患者，MP 的精准调控尤为关键。在模拟ARDS 患者的研究中，通过降低潮气量与适度增加呼吸频率，使得MP 显著下降，提示这一策略是实现肺保护性通气的有效方法。

此外，闭环通气模式(如INTELLiVENTASV)可自动根据患者肺力学状态调节通气参数，有效控制驱动压与潮气量。不同通气模式降低MP 的效果有所差异，流量控制通气、压力控制-容量保证通气及闭环通气模式在降低MP 和改善肺力学方面具有一定的优势，但其对肺保护效果的影响需结合具体临床情境加以权衡，未来仍需进一步的临床研究探索这些模式在不同患者群体中的长期效果和安全性。

4.MP 阈值

在临床实践中，确定一个安全的MP 阈值对于预防VILI 至关重要。尽管已有研究指出较高的MP与不良临床结果相关，但目前尚无普遍认可的MP安全阈值。在动物实验中，Cressoni 等对24 只健康仔猪进行54 h 的机械通气，发现当MP 超过12J/ min时，所有动物出现肺水肿。Collino 等通过改变PEEP 水平增加MP，发现(13±1)J/ min 是引起重度肺损伤的阈值。Serpa 等分析了8 207 例危重患者的数据，发现即使在低潮气量和低驱动压下，MP 高于17 J/ min 时患者死亡风险增加。

Parhar等则认为MP>22 J/ min 与28 d 住院率和3 年死亡率增加有关。Urner 等的前瞻性队列研究纳入了13 408 例接受机械通气时间≥ 4 h 的成人患者，结果显示MP≥17 J/ min 与急性呼吸衰竭患者的死亡风险显著相关，且这种关联在整个机械通气期间持续存在。上述研究结果提示，将MP 控制在17J/ min以内可能是一个相对安全的阈值。然而，Santos 等研究表明，单一呼吸参数(如潮气量)超过安全阈值时，仅限制MP 并不足以避免VILI。因此，为了实现保护性机械通气，需要根据患者的具体情况合理设置通气参数，并进行个体化、适度的调整，以确保通气的安全性和有效性，从而改善患者的预后。

5.MP 应用的局限性

MP 在实际临床应用中存在一些局限性。首先，当前MP 的计算公式主要适用于无自主呼吸的镇静和肌松患者，而在患者存在自主呼吸的情况下，这些公式可能不再准确。因此，开发一种既精确又便于临床应用的MP 计算方法，对全面评估通气过程中的肺损伤风险至关重要。其次，MP 的安全阈值可能因患者的肺部状况而异。为了更准确地评估MP，有必要将预测体重或呼吸系统顺应性进行标准化。考虑到不同个体(不同年龄、性别和肺部大小)的肺部容量差异，这种标准化是必要的。

此外，在ARDS 患者中，肺的异质性可能影响MP 的安全阈值。与肺顺应性正常患者比较，ARDS 患者的肺安全阈值可能更低。因此，MP 的评估需要考虑肺的容量、异质性、应力上升的程度以及血管的充盈状态等因素。Gattinoni 等研究表明，MP 的不同组成部分对VILI 的影响可能不同。为了更有效地预防VILI，需要进一步研究MP 的各个组成部分，以确定哪些因素在超过安全阈值时对VILI 的影响更为显著。

目前MP 的计算主要基于气道压力，而非实际作用于肺的经肺压力。这可能导致对肺损伤风险的评估不够精确。使用食管球囊导管测得的食管压力作为胸膜压力变化的估计值，可能有助于更精准量化输送到肺部的总MP。

6.小结

MP 作为一个基于物理和生物学原理的综合性指标，在LPVS 中的应用前景备受关注。较高的MP可能是危重症机械通气患者及术后患者发生PPCs的重要危险因素。除了降低MP 外，限制通气的持续时间也可能减少PPCs 的发生。然而，目前关于MP 指导的保护性肺通气策略在围术期的应用仍缺乏大规模的临床验证。因此，未来需要更多的前瞻性随机对照研究来确定MP 在临床中的潜在益处，并进一步优化LPVS。

来源：宋征明，时婧，王蓉，等.基于机械功率肺保护性通气策略的研究进展[J].临床麻醉学杂志，2025，41(06)：650-653.