作者：许诺，吕淑楠，王伟，张成密，李玮伟，石学银，上海交通大学医学院附属新华医院麻醉与重症医学科

肺保护性通气(lung protective ventilation，LPV)策略起源于20世纪70年代末。为解决高潮气量机械通气可能导致的肺损伤，实施以低潮气量、呼气末正压(positive end expiratory pressure，PEEP)并进行间歇性肺复张为LPV 策略的主要内容。LPV策略首先被应用于急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)患者，但随后对呼吸机相关肺损伤(ventilator induced lung injury，VILI)的深入研究发现，包括手术患者在内的机械通气患者均能从中获益。

目前普遍认为LPV 策略的三大基石包括低潮气量[6~8mL/kg预测体重(predicted body weight，PBW)]、个体化PEEP和间歇性肺复张。该策略中最大的变量是PEEP水平设定。多项研究利用不同的方法进行个体化PEEP以获得最佳顺应性或氧合，维持驱动压(ΔP)低于16 cmH2O(1cmH2O≈0.098kPa)，尽可能降低肺损伤风险。但LPV(尤其是PEEP水平)也会直接或间接影响心、脑、肾等重要脏器的功能，进而可能影响患者整体预后。本综述结合LPV 策略的研究进展阐述其对其他重要脏器的影响，为LPV策略的制订提供一定的参考。

1. LPV的实施

1.1 潮气量设定

目前，低潮气量(6~8mL/kg)通气因能显著降低机械能、降低术后肺部并发症(postoperative pulmonary complication，PPC)发生率而被广泛应用于临床。一项纳入超过2 000例患者随机对照试验的荟萃分析发现，潮气量与PPC的发生率呈线性相关，表明潮气量越低，PPC发生率也相应降低。然而，进一步降低潮气量并不能进一步改善预后。COVID-19相关ARDS患者的随机试验的结果表明，采用超低潮气量(ULTV，4 mL/kg PBW)和低潮气量(LTV，6mL/kg PBW)通气的患者总体预后的差异无统计学意义，然而，采用ULTV 患者严重呼吸性酸中毒的发生率更高。

ULTV的优势在于其较低的驱动压和呼吸功，其不利影响是增加了呼吸性酸中毒的风险。研究表明，与潮气量相比，驱动压(潮气量除以呼吸系统顺应性的比值)能更有效地预测ARDS患者的预后。因此，驱动压可作为个体化设定潮气量的目标之一。例如，在一定范围内调整潮气量以实现驱动压低于10cmH2O的目标。

有研究表明，与固定潮气量的通气策略相比，该方法能同时降低驱动压和潮气量，且不会增加严重不良事件的风险。

1.2 PEEP个体化调节

传统的LPV策略采用低潮气量通气和固定PEEP。由于患者病情存在个体差异，固定PEEP水平可能并非对所有患者都是最佳选择。研究表明个体化PEEP与更好的预后相关。例如，采用驱动压引导的个体化PEEP调节可有效降低COVID-19感染恢复期患者的PPC发生率。

临床上，实施PEEP个体化的方法很多且各有特点，包括驱动压、动态顺应性(dynamic compliance，Cdyn)、电阻抗断层显像技术(electrical impedance tomography，EIT)、潮内顺应性等。驱动压可以直接通过麻醉机读取和计算，易于测量，但其值依赖于整个呼吸系统特性，会受到胸壁顺应性的影响，在腹腔镜手术、肥胖患者、特殊体位等情况会产生测量误差；EIT能实时监测通气分布情况，但需要在胸部固定电极片，不适用于心胸外科手术和脊柱外科手术；Cdyn实施便捷且可实时监测，但存在显著的个体差异，需个体化评估。因此，对于不同手术、体位和基础情况，选择何种调节方法仍有待进一步研究。

例如，ARDS患者不适合最佳顺应性和驱动压法，而EIT具备实时监测通气区域的优点，可能更适合作为ARDS患者的PEEP调节方法。联合应用两种方法能综合判断肺状态，进行更加精细的PEEP调节。驱动压联合肺部超声个体化调节PEEP对接受腹腔镜手术COPD患者的肺保护效果更佳，且改善了术后认知功能。

在单独应用最佳顺应性法调节PEEP时，由于存在潮式复张(在呼吸过程中重新打开塌陷或部分塌陷的肺单位的现象)，PEEP降低时顺应性的增加并非仅代表肺泡过度膨胀的减少，也可能是因为潮式复张现象的增多。最佳顺应性联合潮式滞后来选择合适的PEEP值可以避免肺过度膨胀并防止肺不张，而这能否带来临床益处尚需进一步的研究。

1.3 间歇性短暂肺复张

肺复张可促进肺无通气区域恢复通气，改善气体交换，减少肺应力和应变。但是，这种高压操作可能引起肺过度膨胀，导致气压伤、静脉回流减少、肺血管阻力增加、右心室衰竭等相关并发症，甚至可能引发心跳骤停，所以目前不推荐使用高压肺复张(气道压≥35cmH2O)。此外，复张后膨胀的肺泡会再次塌陷，间歇性短暂肺复张可能可以预防肺泡的再次塌陷，但是合适的肺复张间隔和压力，以及适用人群需要进一步临床研究。

2. LPV对主要脏器功能的影响

2.1 对肺和膈肌的影响

机械通气产生呼吸机相关性肺损伤的主要机制包括：肺组织过度拉伸引起的气压伤和容积伤；肺萎陷时肺泡反复打开和关闭的剪切应力造成的剪切伤；肺组织炎症反应引起的生物创伤。一方面，LPV时低潮气量通气可减少气压伤和容积伤。改善肺血管舒缩张力，抑制炎症因子的产生。

动物研究表明，低潮气量能减少机械损伤、高碳酸血症能减少生物创伤，从而降低VILI的发生率。另一方面，PEEP可有效防止肺泡塌陷，减少肺泡反复打开和关闭的剪切应力。但是高PEEP会导致通气效率降低和高碳酸血症。虽然低潮气量和高PEEP引起的高碳酸血症能减少生物创伤，但也可能引起肺血管收缩，造成肺动脉高压等。LPV策略在降低VILI发生率的同时，可能会加剧膈肌功能障碍。

长时间LPV(≥6h)会导致膈肌发生快速废用性萎缩和无力，即呼吸机相关膈肌功能障碍(ventilator-induced diaphragmatic dysfunction，VIDD)。LPV加剧VIDD的机制可能与其下调膈肌中PGC-1α表达，诱导氧化应激有关。因此，在实施LPV策略的同时，加入膈肌保护措施或许可改善长时间机械通气患者的预后，但具体方案须通过动物实验和临床研究进一步验证。

2.2 LPV对右心室的影响

LPV 期间，低潮气量伴发的高碳酸血症和PEEP可影响右心室功能，导致心输出量降低，心血管并发症风险增加。正常肺血管具有高度扩张性和低阻力，血液以最低能耗从右心室转移到肺循环，右心室和肺血管力学之间的这种依赖关系可以用心室-血管耦合的概念来表示。高碳酸血症会使肺血管阻力增加54%，平均肺动脉压增加34%，导致右心室舒张末期容积增加24%，右心室射血分数下降20%。

肺动脉压升高会破坏心室-血管耦合关系，使右心室将血液转至肺循环时需要做更多的功。此外，右心室射血时间代偿性延长，即左心室处于等容舒张期时右心室仍处于收缩期，此时右心室压力和容积均高于左心室，可能导致室间隔向左心室偏移，影响左心室充盈，导致心输出量的进一步降低。增加PEEP的预期益处包括非通气区域的肺复张和改善肺依赖区域(主要是仰卧位时的后部)的气体分布。但非依赖区域(主要是仰卧位时的前部)气体分布的过度增加会导致该区域肺过度充气，增加跨肺压并压迫肺毛细血管，最终增加右心室后负荷并导致右心室射血减少。

因此，PEEP对右心室功能的影响取决于复张和肺过度膨胀之间的平衡，PEEP过高会造成右心室后负荷增加。研究结果表明，随着ARDS患者PEEP从0~15cmH2O逐渐增加，右心室后负荷进行性增加，右心室每搏量进行性减少。因此，高PEEP时术中低血压风险增加，相比低PEEP，心血管系统并发症风险也增高。心力衰竭患者LPV 应用不当会导致心输出量进一步降低，加重患者原有的疾病，对患者预后不利。为减少LPV对心血管系统的影响，可以通过调整呼吸频率来限制高碳酸血症，个体化PEEP以维持其处于一个较低的水平从而降低心血管并发症的发生率。

2.3 LPV对脑循环功能的影响

急性肺损伤是急性脑损伤(acute brain injury，ABI)患者的常见颅外并发症，神经功能衰竭患者常需要机械通气支持以维持呼吸功能和氧合。尽管PaCO2对颅内压的影响已被证实，但关于LPV期间PEEP对脑血流动力学影响的研究较少。PEEP通过多种机制影响颅内压：①肺过度扩张时PaCO2的改变可以调节脑血流量；②中心静脉压和颈静脉压升高，阻碍脑静脉回流，一旦超过脑脊液调节能力，流入较多或流出较少将导致颅内压升高；③当PEEP水平影响心输出量时，同时也降低了脑灌注压。

当脑灌注压降低超出脑自动调节机制时，颅内压也会降低。此外，脑自身调节受损时，平均动脉压与脑灌注压呈线性关系，PEEP对心输出量的任何影响都会转化为脑灌注压的变化。然而在临床上，提高神经外科重症监护患者的PEEP会导致其颅内压升高，但并不一定产生临床相关的脑灌注压降低。

例如，近期一项研究发现，ABI患者应用PEEP后有58%患者的颅内压增加，也有21%患者的脑组织氧合改善，两者变化无显著相关性。因此，在神经外科患者中应用PEEP时，需根据患者的具体情况调整PEEP水平，以平衡肺保护和脑保护的需求。PEEP本身对终末器官血流动力学并无影响，其影响与PEEP带来的呼吸力学和血流动力学变化有关。

因此，PEEP并不是ABI患者的禁忌。欧洲重症医学会也建议对于无明显颅内压升高的ABI患者和有颅内压升高但对PEEP不敏感的ABI患者(PEEP升高后颅内压不会升高)，PEEP的水平与无ABI患者相同，建议对患有ARDS且颅内压正常的ABI患者使用LPV。但在使用PEEP时应通过常规监测呼吸、血流动力学参数和颅内压来确定最佳PEEP水平，尤其是对于既往有颅内高压或有颅内高压风险的患者。

2.4 LPV对肾血流动力学及AKI风险的影响

机械通气与AKI关系密切，对重症患者预后有重要影响。研究表明，有创机械通气导致发生AKI的风险增加3倍。机械通气导致AKI与多种因素有关，包括生物创伤释放炎症介质、高碳酸血症致肾血流减少、与CVP升高相关的血流动力学和神经-体液调节。LPV 对肾血流动力学和功能的影响也是复杂且多因素的。持续性高碳酸血症可引起血管活性物质释放，包括内皮素、血管紧张素和去甲肾上腺素，导致肾血流减少。

应用PEEP可能升高CVP，导致肾静脉压升高，进而肾血流流出阻力增加、肾小球内静水压升高和滤过压降低，最终导致肾损伤。而且CVP 升高和PEEP增加可加重肾功能恶化。PEEP引起右心室功能障碍可使腹内压升高，也可影响肾功能。此外，PEEP 的应用可以刺激交感神经系统、RAAS和抗利尿激素的分泌，这些改变可能会导致液体潴留。

有研究表明，高潮气量和低PEEP的机械通气模式可能诱发系统性炎症，导致IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α、MCP-1和VEGF 等炎症标志物释放增多，这可能导致上皮细胞凋亡。因此，肺力学、心功能、CVP和液体状态之间的相互作用共同影响LPV对AKI的风险，需要进一步研究探索既有利于LPV 的实施又能保护肾功能的通气方案。

2.5 LPV对胃肠道和肝循环的影响

与对肾脏的影响相似，LPV 主要是通过高碳酸血症和PEEP对血流动力学的作用间接影响胃肠道和肝脏循环。高碳酸血症导致肝脏血流量增加，同时PEEP引起CVP升高和心输出量降低导致胃肠和肝脏血流量减少。由于内脏对灌注特别敏感，灌注的小幅减少可能会损害其屏障功能，肠系膜和门静脉血流量减少有可能促进ARDS患者多器官功能障碍的进展。截至目前，几项小型临床研究均未观察到PEEP增加对胃黏膜灌注或腹腔血流的影响。

关于静脉压升高或静脉充血，目前多用静脉超声评分系统(VExUS)进行评分。该评分通过多普勒评估下腔静脉、肾静脉，以及肝静脉和门静脉，可预测体外循环后的AKI，但在机械通气和PEEP诱导的静脉充血和肝脏损伤方面，其临床意义尚待评估。

3. 结语

LPV策略可有效降低肺损伤的风险，众多接受呼吸支持治疗的患者从中获益。但LPV(尤其是PEEP)设置可直接影响右心功能，或间接影响其他重要脏器功能，如肾功能、脑功能等。尽管尚无证据表明这些问题成为使用LPV策略的障碍，临床中仍应更多关注，并做相应的监测，以更有效地改善患者预后。

来源：许诺，吕淑楠，王伟，等.肺保护性通气策略对重要脏器影响的研究进展[J].上海医学，2024，47(09)：572-576.DOI：10.19842/j.cnki.issn.0253-9934.2024.09.011.

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