急性肺损伤之后是气道压力释放通气改变了肺功能吗？

53 急性肺损伤之后是气道压力释放通气改变了肺功能吗 急性肺损伤之后是气道压力释放通气改变了肺功能吗 背景 背景 在气道压力释放通气期间 APRV 潮式通气发生于通过应用连续呼吸道正压 CPAP 导致的肺容量增加和呼吸系统容积回缩之间 CPAP 的释放可能会导致肺泡不稳 定的回缩 并且恢复气道压力之后 不能够重新充盈这一现象已经引起关注 研究目的 研究目的 为了对比患有急性肺损伤的动物在使用 APRV 或不使用 APRV 期间 CPAP 模式通气的肺机制和氧饱和程度 实验设计实验设计 实验 目标控制 随机交叉研究 实验地点 实验地点 麻醉学研究实验室 南佛罗里达州大学医学院卫生健康科学研究中心 研究对象 研究对象 任意性别的 10 头猪 干预 干预 使用静脉滴注油酸 72ug kg 的方法来导致肺损伤 然后随机使用 APRV 或不 使用 APRV 进行 CPAP 模式的通气 连续性气道正压被设定在保持动脉血氧饱和度至少为 95 的水平 FIO2 0 21 气道压力释放通气被强制要求使用大气压循环通气 10 分钟 每 分钟的释放时间被设定在与呼吸系统容量回缩的时间恰好同时发生 数据测量 数据测量 心输出量 动脉和混合静脉 PH 值 血气张力 血红蛋白浓度 血氧饱和 度 中心静脉压力 肺循环和体循环动脉压 肺动脉楔压 气道气流 气道压力 以及平 台压力必须被测量 潮气量 动态肺顺应性 肺内静脉混合程度 肺血管阻抗 体循环血 管阻抗 携氧量 氧消耗量 以及氧排除比例能够通过测量值计算出来 主要结果 主要结果 当 10 头体重为 33 3 4 1 千克的猪自主呼吸室内空气时 通过中心静脉注 射油酸 将 PaO2从 94 4 毫米汞柱减少到 52 9 毫米汞柱 平均值 1 倍标准差 p 0 001 动态肺顺应性从 40 6mL cmH2O 减少到 20 6mL cmH2O p 0 002 并且 将静脉混合程度从 13 3 增加到 32 7 p 0 001 导致肺损伤后 实验猪接受 CPAP 通气 14 7 3 3cmH2O 使用或不使用 APRV 呼吸频率为每分钟 10 次 释放时间为 1 1 0 2 秒 尽管在 CPAP 期间 11 7 3 3cmH2O 与 APRV 期间 9 4 3 8cmH2O 相比 显著增高 p 0 001 实验中没有发现血流动力学变量的差异 与 CPAP 通气期间相比较 APRV 通气期间 PaCO2下降并且动脉 PH 值升高 p 0 003 和 p 0 005 在 APRV 通气 期间 PaO2从 83 4 毫米汞柱减少到 79 4 毫米汞柱 p 0 004 但是动脉氧和血红蛋白 饱和度 分别为 96 6 1 4 和 96 9 1 3 并不表现出下降 肺内静脉混合程度 分别为 9 3 和 11 5 携氧量 分别为 469 67mL 分钟和 479 66 mL 分钟 并不发生改变 治疗周期和脱离 CPAP 通气 60 分钟之后 PaO2和肺内静脉混合程度回到基线水平 讨论 讨论 尽管存在着肺泡的不稳定现象 通过 APRV 能够保持肺内静脉混合程度 动脉 氧和血红蛋白饱和度 携氧量与 CPAP 通气时相同的水平 PaO2的降低是由于动脉 PH 值 升高 以及 PaCO2的降低引起的 并不影响肺功能状态 因此 我们得出结论 由于 APRV 引起的周期性气道压力的降低 对于氧和性能以及肺机制没有显著的影响 Chest 1995 107 805 08 关键词 关键词 急性肺损伤 气道压力释放通气 连续气道正压 气体交换 肺功能 平均 气道压力 机械通气 油酸 正压呼吸 肺机制 ANOVA 关于方差的分析 APRV 气道压力释放通气 CPAP 连续气道正压 PECO2 潮气末二氧化碳张力 RR 呼吸频率 VE 每分钟通气量 VT 潮气量 急性肺损伤以功能性残气量的减少 动态肺部顺应性的降低 以及低氧血症为特点 54 实施连续气道正压 CPAP 治疗恢复萎陷不张的肺泡 并且恢复功能性残气量 因此改善 了肺机制和氧和性能 然而除了最佳优化的 CPAP 之外 一些患者还需要延长相的肺泡通 气 气道压力释放通气 APRV 是一种 CPAP 期间间歇性的 带有一定时间循环的气道 压力减小的呼吸支持模式 与传统的机械通气模式不同 APRV 在小于呼气基线气道压力 的气道压力水平上提供机械通气潮气量 VT 机械通气潮气量取决于释放的压力 释放 的时间 以及气道和呼吸回路的阻抗 从理论上讲 在气道压力释放期间不稳定的肺泡可 能发生萎陷不张 但是当气道压力恢复时 这些萎陷的肺泡可能不会复原 因此 我们在 人工导致的肺损伤实验猪身上 寻求使用或不使用 APRV 的 CPAP 通气期间肺机制和氧和 程度的对比 方法方法 得到南佛罗里达州大学实验动物关怀和应用委员会的许可之后 任意性别的实验猪水 合氯化酮胺充分镇静 30mg kg 肌肉注射 并且使用异氟烷和氧气的混合气体进行麻醉 使气管内插管和连接测量仪器变得非常容易 连接测量仪器之后 使用静脉滴注氯化酮胺 28mg kg 小时 维持麻醉状态 容量测量仪器的取样管 被联接于肺功能测量装置和呼 吸回路之间 脉冲氧测量装置的探头 联接于实验猪的舌头 用来分别监测实验对象的呼 吸末二氧化碳分压 PECO2 和血红蛋白的饱和程度 电热调节式肺动脉导管被研究人员 从实验动物的右颈静脉插入 来测量中心静脉压 平均肺动脉压 肺动脉楔压 热稀释法 测量心输出量 并取出混合静脉血的样本 在主动脉中插管来测量平均动脉压力 并取出 动脉血液的样本 16 G 口径的硅胶套管被插入到左半胸 8 到 10 厘米处 在腋中线的壁层 胸膜和脏层胸膜之间 并且将亲水端联接于压力传感器来测量胸膜腔压力 当实验动物做 出吸气努力时 通过闭塞气道的开放来评估胸膜腔导管的位置 当胸膜腔压力改变的最大 数值除以最大气道压力的数值为 0 9 或者更高时 胸膜腔导管的位置被认为是适合的 热稀释法测量的心输出量被通过平均四个测量值得到 这些测量值是在呼吸循环中的 任意时刻注射 10 毫升冷生理盐水 0 到 4 摄氏度 抽取的血样应该立即使用标准的技术 进行气体分压 PH 值 血红蛋白饱和程度 和血红蛋白进行测量 通过定时心电图测量心 率 在呼气末测量血管压力 并且平均十次连续的呼吸测量值 胸腔内的血管压力通过减 掉同时发生的胸膜腔压力 转化为跨胸膜腔的压力 每搏量 肺循环以及体循环血管的阻 抗 携氧量 耗氧量 氧气利用比例 以及肺内静脉混合比例 应该通过适当的公式来计 算 肺功能计量装置 Fleisch 2 型计量装置 惠普公司产品 被连接于气管插管和容量计 量装置的采样点之间 从肺功能计量装置读出的分压被使用分压转换装置 DP 1030871 2 5cm H2O Validyne 公司产品 加利福尼亚州 转换成交流电电流 这种交流电流通过 载体解调器 CD 19A Validyne 公司产品 加利福尼亚州 转换成直流电 气道压力应该 在肺功能计量装置的近端的旋塞处进行测量 并使用较低范围的分压转换装置转换成交流 电流 MP 45 871 35cm H2O Validyne 公司产品 加利福尼亚州 并使用载体解调器 CD 19A Validyne 公司产品 加利福尼亚州 转换成直流电 气压和胸膜腔压力转换装 置中的信号被以 33 赫兹的频率进行采集 采集信号使用的装置 是安装于在 Turbo C 模式 下运行程序的计算机 IBM PS 2 70 型 扩展槽口上的模拟 数字转换装置 MC MIO 16 国家仪器公司 特克萨斯州 这种软件程序是内部人员进行研发的用于根据气道呼出气流 计算潮气量 确定呼吸频率 根据潮气量与呼吸频率的乘积计算每分钟气体容量 测量最 大和最小气道压力 最大和最小的胸膜腔内压力 综合气道压力和胸膜内压力来计算平均 气道压力和平均胸膜内压力 通过扣减气道和胸膜内压力来计算跨肺压力 并通过将潮气 55 量除以相应的跨肺压力的改变量 计算肺部的动态顺应性 在自主呼吸期间计算肺部的动 态顺应性被应用于统计学对比 所记录的最近十次能够反应肺功能的变量 被计算机软件 进行平均计算 这些能够反应肺功能的变量 是指气道压力与呼出气流相比比值大于或等 于 0 90 这里没有分析气道压力释放期间的自主呼吸 使用一个非常大的注射筒对肺功能 测量装置进行校准 Hamilton 医疗产品公司 通过使用注射筒以 300 毫升潮气量 呼吸频 率分别以 10 次 分钟和 20 次 分钟注射式吸入的方法模拟潮气通气 来确定计算机控制的潮 气量 呼吸频率 以及每分量的禁锢程度 气体容量被转换成 BTPS CPAP 水平被认为是 在 APRV 期间能够立即预计自主呼吸或压力释放的参数 使用仪器测量之后 实验动物被连接于能够允许他们在标准气压条件下 CPAP 以及 FIO2为 0 21 的 APRV 状态下作自主呼吸的呼吸回路 在标准气压条件下呼吸 心肺功能稳 定 30 分钟时 数据是正确的 心肺功能稳定的定义为连续三次数据测量 每次间隔 10 分 钟 测量得到的动脉血氧饱和度或 PECO2的改变程度为 10 或更小 心率以及平均动脉压 的改变程度为 15 或更小 通过向右心房内注射油酸 72 微克 千克体重 来导致急性肺 损伤 在整个试验过程中 通过给动物静脉注射乳糖林格氏液体 来维持跨壁肺动脉楔压 水平接近于 10 毫米汞柱 在导致急性肺损伤的 2 小时之后 确定心肺功能的稳定 仰卧体 位 并搜集数据 将气道连续正压水平确定在能够保持 SpO2等于或大于 95 此后 CPAP 水平将不会发 生变化 实验动物将被随机指定为接受使用和不使用 APRV 交替的 CPAP 呼吸频率设置为 10 次 分钟 释放时间被设置 以便出现零气道气体流量的时候 CPAP 被重新应用 这意味 着潮气量的全部释放 在 APRV 期间 释放压力和释放时间在每个实验动物中保持不变 6 分钟之后 记录实验数据 实施所有的实验之后 撤除气道正压约 60 分钟 并搜集数据 测 量得到的数据被用平均值 标准差的形式总结 通过一种方法重复测量变量分析的方法 ANOVA 当数据正常分布 80 的参数 ANOVA 或 FreedmanANOVA 中 数据的分布 79 进行能够反应肺功能和动态血流功能 的变量统计对比 使用 Student Neuman Keul 检验 当 p 0 05 时 平均值的差异是显著的 已经报道的显著性水平也来自于 Student Neuman Keul 检验 也可以使用 Wilcoxon 检验 来比较能够反映 3 只停止自主呼吸的实验猪和 7 只应用 APRV 后能够继续进行自主呼吸的 实验猪的肺功能和动态血流功能的变量 使用个人计算机 Gateway 2000 型 在 Windows 界面下 微软公司 3 1 版本 运行的软件 Statistica 4 5 版本 StatSoft 公司 俄克拉荷 马州 来进行统计学数据分析 结论结论 当 10 只实验猪在标准大气压下 FIO2为 0 21 自主呼吸时 中心静脉内输入油酸将 PaO2从 94 4 毫米汞柱减少到 52 9 毫米汞柱 p 0 001 以及动态肺部顺应性从 40 6mL cm H2O 减少到 20 6mL cm H2O p 0 002 并将肺内静脉混合程度从 13 3 增加到 32 7 p 0 001 急性肺损伤之后 当实验猪标准大气压下自主呼吸时 在使用 和不使用 APRV 交替的 CPAP 之前以及之后的时刻 应该测量并记录肺功能和动态血流功 能数据 CPAP 通气模式中 CPAP 14 7 3 3mL cm H2O 释放时间为 1 1 0 2 秒 正如 表 1 和表 2 中分别描述的一样 同在标准大气压条件下的任何时刻相比 在 CPAP 期间和 APRV 期间 每分钟通气量 平均跨肺压力 都显著地增加 并且自主呼吸的频率显著地 降低 同 CPAP 相比较 使用 APRV 模式进行呼吸时 实验猪 PaCO2减少 并且动脉 PH 值升高 分别有 p 0 003 和 p 0 005 同 CPAP 相比较 使用 APRV 模式进行呼吸 导致 了轻微的但是能够明显观察到的 PaO2的下降 但是动脉血红蛋白饱和度 静脉混合程度 56 动态肺顺应性 携氧量 氧气扩散比例并不发生改变 使用 APRV 自主呼吸期间 在 7 只 实验猪身上测量到了自主呼吸期间动态肺顺应性 因为有 3 只实验猪停止了自主呼吸 在 APRV 期间有自主呼吸和没有自主呼吸的实验动物 能够反映肺功能和血流动力学功能的 变量之间没有显著的差异 在使用和不使用 APRV 期间进行 CPAP 通气时 能够反映肺功 能的变量之间没有差异 撤掉 CPAP 并且允许实验动物在标准大气压下呼吸 60 分钟 PaO2数值 以及肺动态顺应性的减少 静脉混合程度增加到 CPAP 之前的水平 表明在 APRV 期间对肺功能衰退反应敏感 表 1 十只在空气中进行自主呼吸 ATM 的实验猪反映肺功能的变量的分析 自主呼吸 之前 ATMB 和之后 ATMA 使用或不使用气道压力释放通气 APRV 进行连续气道 正压 CPAP ATMBCPAPAPRVATMA 呼吸频率52 928 7 2 2 56 8 自主机制NANA10 0NA 潮气量127 49164 9140 65100 53 自主机制NANA336 187NA 每分量7 2 0 85 4 1 2 0 3 0 3 7 4 1 4 自主机制NANA4 1 0 7NA 总量7 2 1 45 4 1 2 4 3 0 8 7 4 1 5 平均气道压力 2 0 0 513 2 3 5 11 1 4 9 2 3 0 6 平均跨肺压力5 2 2 011 7 3 3 9 4 3 8 5 1 2 0 动态肺顺应性20 636 8 34 7 20 5 动脉 PH7 40 0 037 41 0 047 46 0 06 7 42 0 05 氧分压52 983 4 79 4 48 8 动脉血氧饱和度86 5 2 396 6 1 4 96 9 1 3 83 31 6 5 二氧化碳分压42 541 537 738 4 肺静脉混合程度32 79 3 11 5 34 8 心输出量 表 2 十只在空气中进行自主呼吸 ATM 的实验猪反映血流动力学功能的变量的分析 自主呼吸之前 ATMB 和之后 ATMA 使用或不使用气道压力释放通气 APRV 进行 连续气道正压 CPAP ATMBCPAPAPRVATMA QTD L min4 0 0 53 6 0 53 7 0 54 3 1 0 HR beat min127 14112 16114 16136 14 MAP mm Hg111 18105 16107 23121 25 PVR dyne s cm5561 118478 155465 119519 147 SVR dyne s cm52 041 5172 053 4572 042 5242 172 865 Qo2 mL min468 71469 67479 66473 106 Vo2 mL min166 46153 35146 45184 60 O2 ER0 36 0 100 33 0 080 31 0 110 41 0 15 57 讨论讨论 通过使用尽可能小的气道正压来优化肺泡通气 是对肺功能障碍的患者进行机械通气 管理的重要目的 气道压力释放通气是一种通气支持技术 这种技术的目的在于增加需要 机械通气辅助对象的肺泡通气 尽管使用 CPAP 能够改善肺机制和氧饱和程度 在 APRV 期间 气道压力降低 气体从肺部中释放 肺容量降低从而使二氧化碳得以排出 选择释 放时间以后 气道压力和肺容量很快就会重新建立 肺泡通气的改善取决于容量的释放和 比例 APRV 期间 潮气量取决于呼吸系统和呼吸回路的阻抗 释放时间 以及释放压力 压力释放期间 CPAP 能够减小由呼吸回路减压引起的气道压力 APRV 期间 潜在的潮 气通气发生在由于应用 CPAP 期间建立的肺容量增加 和气道压力等于大气压时呼吸系统 容量减少之间 急性肺损伤减少了容量减少 降低了肺顺应性 并且导致了通气和气体扩 散之间的不匹配 从理论上说 压力释放期间 通气不足的肺区域不稳定的肺泡可能发生 萎陷 并且当压力恢复时 不能够重新