呼气末正压(PEEP)对机械通气患者血流动力学的影响

呼气末正压(PEEP)对机械通气患者血流动力学的影响 上海交通大学附属第六人民医院麻醉科ICU，200233 赵艳静 周明 江伟 近年来，呼气末正压通气(PEEP)已经广泛用于重症病人的支持和治疗中。但是临床上在治疗呼吸系统疾病时，常常忽略PEEP对血流动力学的影响，若其使用不当，可能会对血液动力学和氧的代谢产生不利的影响，甚至危及患者生命。 PEEP的影响 Pinsky等提出， PEEP对血流动力学的影响可以简单的为通过改变肺容量和胸腔内压(ITP)，影响左心室的前负荷，后负荷和收缩力。 1. 左心室前负荷 PEEP对左室前负荷的影响表现为静脉回流，右心室输出量和左心室充盈的变化。 1.1 PEEP和决定静脉回流的因素 静脉回流的决定因素是有效容量，静脉顺应性，静脉回流阻力和右房压(RAP)。当RAP为0的时候静脉回流最大。静脉回流的增加与有效容量增加，静脉顺应性减低，静脉回流阻力下降以及RAP的减少有关。由于右房是个具有高度顺应性的结构，RAP反映了不同的ITP。PEEP的任何增加，都会通过增加肺容量和ITP，减少压力梯度来减少静脉回流。Guyton等PEEP能增加平均静脉系统压力(Pms)，保持静脉回流的压力梯度。Jellinek等证实在全麻病人气道正压增加相等的RAP和Pms。 1.2 右心室输出量 右心室的泵功能依赖于右心室的充盈量(前负荷)，右心室的收缩力，右室射血阻力和动脉流入床的阻力和顺应性(后负荷)。当PEEP通过影响静脉回流而减少了右心室的前负荷时，右心室的后负荷会增加。 PEEP对右心输出量的影响依赖于:PEEP如何影响肺容量，减轻缺氧性肺血管收缩的程度，和肺动脉压的改变。Brunet等证明了右心功能变化和平均肺动脉压升高之间呈负相关。Jardin等的一项超声心动图的研究发现在ARDS患者中给予PEEP对右心输出阻力的增加有很重要的意义，增加的右心后负荷能解释ARDS患者右心搏出量的减少。基于这些发现，他们指出在机械通气中应通过限制PEEP来保护右心功能，并避免呼吸性酸中毒引起肺泡血管收缩导致肺动脉高压，从而减轻对右心功能的不利影响。然而，也有学者研究发现急性肺损伤时，即使PEEP达21cmH2O时右心室舒张末期容量和右心室射血分数仍维持良好，认为PEEP并非必然对右心功能产生影响。 1.3 左心充盈和心室依赖性 在一定的心搏内，静脉回流即右心室流入量的减少，导致肺静脉回流和左心室流入量的减少。与静脉回流相似，肺静脉回流入左心室是由压力所调节的，即压力梯度和流入的阻力。除了这些被动的影响之外，PEEP可能对左心室充盈即左心的前负荷有更多直接的机械影响。 由于两个心室有相同的纤维束，一个室间隔，共存于同一个心包中，可能受到心包的限制，除了严重的低血容量状态，增加右心室容量，会限制左心室充盈。心室间的平行关系如何从一个心室影响到另一个心室的功能，称为心室间相互依赖性。心室依赖性被一直认为发生在右心室容量增加而左心室舒张顺应性、左心室前负荷、左心室输出量减少的时候。在自然吸气过程中，右心室舒张末期容量增加，室间隔从中间位短暂移位到左心室位;当右心室膨胀时，左心室舒张顺应性减少，左室舒张末期容量减少。然而，当正压通气和PEEP时右室容量也会减少，减少心室相互依赖性，使左室容量增加而使得充盈压相同。除了室间隔的移位，由于心脏表面均匀的压力，ITP的增加也能改变左室腔的形状。Fessler等认为，由 于心脏和肺容量之间复杂的相互关系和连续的肺和心包的相互关系，使这些因素很难分开。有些人没有发现在PEEP时左心室顺应性的减少，有些发现其减少仅在右心室由于高水平的PEEP而过度膨胀时。心脏表面不均匀的压力很难适当评估高水平PEEP时的左室充盈压和左室顺应性。因此，PEEP对左心室顺应性的影响没有最终的定论。应用PEEP时左室构形的变化，可能对心输出量没有什么影响;而其时左室前负荷主要受到静脉回流减少和/或右室输出量减少的影响。 2. 左室输出量(收缩力和后负荷) 左室泵血的能力依赖于左室充盈量(前负荷)，左室收缩力和左室射血的阻力(后负荷)。当PEEP减少左室前负荷时，会对左室收缩力产生一定的影响。Frank-Starling机制描述了心室前负荷和输出量的关系，前负荷即舒张末期的容量，舒张末期容量和机械输出量的功能曲线能更准确的反映Frank-Starling的影响。 与对右心室的影响比较，PEEP能减少左心室后负荷。充血性心衰(CHF)的病人，通常循环血容量增加，他们对前负荷的敏感性降低，而对后负荷减少更加敏感。这样，与CHF患者的影响相似，当PEEP作用于心肌功能低下的患者时，心输出量将提高。除了这些直接的机械影响，在这些病人中PEEP的益处也可能通过降低的反射性血管扩张和交感功能的改变所引起，同时影响中枢和周围循环。 PEEP对急性肺损伤和ARDS病人的血流动力学影响 ARDS患者因肺的渗透性增加而造成水肿，使得上肺和肺血管的重量增加，因重力作用而导致大部分下垂部分的肺泡压缩。另一些影响肺血管的因素是内皮细胞改变和血管内小血栓形成。ARDS时肺的形态很不均匀，可能与不同的PEEP和平均气道压造成的肺泡气分布不均对血流动力学的影响有关。 许多研究都说明应用PEEP能有效帮助肺泡复张，同时平均动脉压会随气道压增加而下降，但心输出量没有明显变化，这是因为肺泡复张同时肺血管重新开放，使得肺血管内容量的增加，有利于右室功能的改善，使血流动力学的影响达到最小。因此，预测肺泡的复张能对PEEP造成血流动力学的影响作出估计。CT检查对评估肺局部病变，浸润性质，和复张潜在性可能都有利。最近几年内，许多研究都在区别肺源性(ARDSp)和非肺源性(ARDSexp)ARDS在形态，呼吸机制和对复张反应上的不同。Gattinoni等发现PEEP的增加导致弹性力的作用，在ARDSp，增加的PEEP因肺弹性增加而胸壁弹性不变导致总的呼吸系统弹性力的增加;相反，ARDSexp应用PEEP时肺和胸壁的弹性都减少导致总的呼吸系统弹性力的减少;而增加的PEEP在ARDSp 和ARDSexp都会导致呼气末肺容量的增加，同时当肺泡塌陷时，潜在的肺泡复张能力较肺泡实变时高。这就使得肺泡在ARDSexp先复张。所以说机械通气相关肺炎与社区获得性肺炎及ARDSexp对增加的气道压的反应是不同的。 这样看来病因是个很重要的预测指标来预测PEEP后潜在的复张能力。另一个重要的因素是腹腔内压(IAP)。许多研究表明IAP在大部分危重病人中会增加。如果IAP低于12mmHg，Paw可能反映了真实的肺动脉压力，胸壁弹性可能在正常的限度内。如果IAP大于12 mmHg， 30%到70%气道压可能会透过胸壁丧失，所以说当IAP高于12mmHg时能显著影响胸壁的弹性。因此，当患者IAP高于12mmHg时，应用PEEP可能会对血流动力学产生有害的影响。Bohm和Lachmann的一个对PEEP的试验提出首先增加PEEP水平打开肺泡，然后逐步减少PEEP水平使其保持张开的状态，能很容易的通过氧合状态来评估肺泡是否复张，如果PACO2增加而呼吸系统顺应性减少说明肺泡可能过度膨胀。在许多试验和临床研究中都发现氧合状态与肺泡复张有关，PACO2和呼吸系统顺应性的改变可能表示肺泡的过度牵张而引起死腔的形成。在ALI/ARDS机械通气病人中，通过胸部X线、CT、IAP、 ARDS病因和对PEEP、平均气道压的反应来评估肺状况，应用最佳PEEP和平均Paw，使可能发生的血流动力学改变减至最小。 总之，PEEP对循环功能的影响复杂，须密切关注的是其对静脉回流和右心室后负荷可能产生的不利影响。这些不利影响最终由肺容量增加导致。当肺泡过度牵张时，我们必须注意除机械通气相关肺损伤，同时可能会发生机械通气相关心脏损害。目前对肺泡的机械复张以及是否在ARDS使用高水平的PEEP进行机械通气仍然存在争论。但是，无论怎样，在临床工作中，对机械通气的病人，通过监测血流动力学变化来指导PEEP使用是十分有必要的，应有足够的重视。