俯卧位通气对急性肺损伤犬肺功能和血流动力学的影响

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[摘要] 目的 研究俯卧位通气对犬急性肺损伤（ALI）模型肺功能及血流动力学的影响。 方法 健康杂种犬28只，充分麻醉后气管插管、机械通气。气管插管内注入盐酸建立ALI后，将实验动物随机分为常规仰卧位通气组与俯卧位通气组，每组各14只。分别采取仰卧位及俯卧位通气240 min，余通气条件相同。测定心率（HR）、气道峰压（PIP）、气道平台压（Pplat）、呼吸系统动态顺应性（Cdyn）、体循环平均压（ABPM）、中心静脉压（CVP）、肺动脉平均压（PAPM）、肺动脉楔压（PAWP）和心输出量（CO）。取外周动脉和肺动脉血进行血气分析，计算肺血分流率（Qs/Qt）。 结果 ①建模成功后，各组pH、PaO2/FiO2、SvO2、HR、ABPM、CO、PIP、Pplat、Cdyn均较健康状态显著下降，Qs/Qt、PAPM、CVP、PAWP均较健康状态显著升高，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。②60 min时间点时俯卧位通气组PaO2/FiO2、SvO2、Qs/Qt、Cdyn、PAPM等指标优于常规仰卧位通气组，差异均有统计学意义（P < 0.01或P < 0.05）。120 min时间点时俯卧位通气组pH、PaO2/FiO2、SvO2、Qs/Qt、PIP、Pplat、Cdyn、ABPM、PAPM、PAWP、CVP、CO等指标优于常规仰卧位通气组，差异均有统计学意义（P < 0.01或P < 0.05）。240 min时间点时俯卧位通气组pH、PaO2/FiO2、SvO2、Qs/Qt、PIP、Pplat、Cdyn、ABPM、PAPM、PAWP、CVP、CO等指标优于常规仰卧位通气组，差异均有统计学意义（P < 0.01或P < 0.05）。 结论 俯卧位通气能够明显改善ALI动物的氧合状况，对呼吸力学参数以及血流动力学也有一定的改善作用。

[关键词] 俯卧位通气；急性肺损伤；血流动力学

[中图分类号] R563.8 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2013）07（b）-0030-04

急性肺损伤（ALI）是由于机体遭受严重疾病打击后，免疫系统紊乱，过度炎症反应导致的肺实质细胞，主要是II型肺泡上皮细胞损伤所造成的肺部病变，以进行性加重的低氧血症、呼吸窘迫为表现。自从1976年Piehl等[1]首次提出俯卧位通气可以通过改善肺部总体通气/血流（V/Q）比值，对呼吸衰竭有改善作用，该方法作为肺保护性通气措施的一种手段，符合ALI的治疗策略。ALI的病理学改变以肺泡病变的不均一性为特点，俯卧位通气可能通过相关机制对患者的氧合起到改善作用。本实验拟通过研究不同通气对犬ALI模型呼吸及血流动力学的影响而证实这一假设。

1 资料与方法

1.1 动物准备

选择健康杂种犬28只，雄性18只，雌性10只，平均体重（18.0±2.0）kg，由北京通利养殖厂提供（合格证号：京动许字2000-第010号总第005号）。静脉给予3%戊巴比妥钠25～30 mg/kg，之后持续泵入3%戊巴比妥钠1～2 mg/（kg·hr）。给予肌松剂派库溴铵（Ardan，Schwarz Pharma，德国）1 mg/hr，使自主呼吸完全消失。经口插入8号气管插管，接Servo 900C呼吸机（Siemens Elema公司，德国）行容积控制通气（VCV），吸氧浓度（FiO2）40%，潮气量（VT）15 mL/kg，通气频率（RR）20次/min，吸气时间25%，吸气暂停时间10%，呼气末正压（PEEP）10 cm H2O（1 cm H2O = 0.098 kPa）。建立外周静脉通路，静脉滴注生理盐水7 mL/（kg·hr），稳定后作为健康状态。

1.2 分组

所有动物随机分为常规仰卧位通气组14只，与俯卧位通气组14只。两组之间其他通气参数相同。

1.3 建立模型

0.1 mmol/L盐酸（HCl，pH1.1）2.5 mL/kg注入气管插管，同时加用PEEP 10 cm H2O使之均匀分布。30～60 min后测定动脉血气，PaO2/FiO2

1.4 监测指标

分别经股静脉和股动脉放置Swan-Ganz四腔热稀释导管（Arrow International，Reading，PA，美国）和动脉内插管以测定体循环平均压（ABPM）、中心静脉压（CVP）、肺动脉平均压（PAPM）、肺动脉楔压（PAWP）和心输出量（CO，热稀释法）。上述指标和心率（HR）均由惠普M1165A型监护仪监测。分别取外周动脉和肺动脉血测定血气（Radiometer ABL 700Series，瑞典），分别记录pH、动脉氧分压（PaO2）、动脉二氧化碳分压（PaCO2）、动脉血氧饱和度（SaO2）以及混合静脉血氧饱和度（SvO2）。将上述指标输入惠普监护仪计算得出肺血分流率（Qs/Qt）。气道峰压（PIP）、气道平台压（Pplat）、和呼吸系统动态顺应性（Cdyn）由CO2SMOplus呼吸监护仪（Novametrix Medical Sysems Inc.，Wallingford，CT，美国）监测。在健康状态，模型后60、120、240 min记录HR、ABPM、PAPM、CVP，测定PCWP、CO；测定血气；观察PIP、Pplat和Cdyn的变化。

1.5 统计学方法

采用统计软件SPSS 13.0对数据进行分析，正态分布计量资料以均数±标准差（x±s）表示，重复测量的计量资料比较采用方差分析，两两比较采用LSD-t检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 造模前后相关指标变化

注入盐酸60 min后，各组pH、PaO2/FiO2、SvO2、HR、ABPM、CO、PIP、Pplat、Cdyn均较健康状态显著下降，Qs/Qt、PAPM、CVP、PAWP均较健康状态显著升高，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。见表1～3。

2.2 两组造模后不同时间段相关指标变化

从60 min时间点开始两组之间开始表现出差异。60 min时间点时俯卧位通气组PaO2/FiO2、SvO2、Qs/Qt、Cdyn、PAPM等指标优于常规仰卧位通气组，差异均有统计学意义（P < 0.01或P < 0.05）。120 min时间点时俯卧位通气组pH、PaO2/FiO2、SvO2、Qs/Qt、PIP、Pplat、Cdyn、ABPM、PAPM、PAWP、CVP、CO等指标优于常规仰卧位通气组，差异均有统计学意义（P < 0.01或P < 0.05）。240 min时间点时俯卧位通气组pH、PaO2/FiO2、SvO2、Qs/Qt、PIP、Pplat、Cdyn、ABPM、PAPM、 PAWP、CVP、CO等指标优于常规仰卧位通气组，差异均有统计学意义（P < 0.01或P < 0.05）。见表1～3。

3 讨论

改善低氧血症是急性呼吸窘迫综合征（ARDS）机械通气治疗的目的之一。本实验研究发现用稀盐酸复制的肺损伤动物模型成功以后，应用俯卧位通气较常规通气在氧合、呼吸力学以及血流动力学方面有显著改善。

对于俯卧位通气改善氧合的机制，目前的研究认为主要与以下几个方面有关：①通过改善背侧通气，使肺内血流重新分布，通气/血流（V/Q）比值更加匹配。众所周知，生理状况下胸膜腔内为负压。仰卧位时由于重力的作用，胸膜腔内压力的负值，自上而下逐渐减小，甚至变为正值。ALI时，由于肺泡病变的不均一性，会加剧这一压力梯度的变化。部分低垂肺泡所在胸膜腔内正压较大，ALI患者呼吸疲劳，在吸气末产生的负压不足以使气道保持开放并使肺泡充盈，最终导致低垂部位的肺泡萎陷。俯卧位通气时胸膜腔内的压力分布梯度受重力的影响减弱，分布更为平均，跨肺压也较仰卧位时更加均匀[2]，原先萎陷的背侧区域肺泡受胸腔内正压影响减少而得以复张。有研究通过分析ALI的动物模型发现，仰卧位时背侧肺通气明显减少，而血流正常，腹侧血流减少而通气正常；而俯卧位时通气/血流变化与之相反[3]。但腹侧肺通气的下降可以被背侧通气的改善所抵消，肺通气的重新分布使V/Q改善，进而改善氧合。②肺内液体的重新分布。如前所述，肺内液体同样会受重力影响而影响V/Q比值的变化。仰卧位时肺内液体更易分布于背侧，转为俯卧位后液体将沿重力重新分布于腹侧，背部血流减少有助于受影响肺泡内水肿的消褪，萎陷的肺泡复张，全肺通气血流比趋于协调，氧合也随之改善。CT影像也证实了仰卧位ARDS患者背侧肺组织密度明显增高[4]。③功能残气量增加。ALI最重要的病理生理改变是肺容量的降低。潮气量、肺总量和功能残气量均有显著下降。功能残气量的显著下降对肺损伤的影响最为显著。对ARDS患者增加PEEP的水平就是由于增加功能残气量从而使氧合最终改善。功能残气量的增加还有助于防止肺泡危险和改善肺水肿。Doglas等[5]已经在6例ARDS患者俯卧位通气时观察到了这种现象。④减少心脏对肺的压迫。仰卧位时，心脏对位于其下方的肺组织有一定的压迫。Albert等[6]通过CT扫描证实俯卧位较仰卧位心脏下肺容积有明显增加。仰卧位时心脏将位于其后的部分肺脏直接垂直压向背侧胸壁，该部位肺组织的通气、血流随之受限。而俯卧位时心脏的重量作用于胸骨，可以缓解对位于其后部分肺组织的压迫，从而改善了心脏下部分肺组织的通气与灌注。

俯卧位通气对呼吸力学和血流动力学的影响，目前研究一般认为没有不良影响。但是否能够显著改善尚不清楚。有研究者对16名ARDS患者的研究发现，俯卧位时心输出量、有效肾血流量都没有明显改变[7]。本实验得出的结论是俯卧位通气对呼吸力学及血流动力学都有较明显的改善。其机制可能也与上述几点有关[8-9]。

本实验中，通过注入盐酸造成外源性肺损伤的动物模型，建模后60 min所有动物PaO2/FiO2均小于300，呼吸力学的结果同时也说明了模型的成功。实验结果表明，俯卧位通气不但能够改善氧合，而且对呼吸力学参数也有明显的改善作用。俯卧位组的Cdyn明显改善，肺功能的改善最终可以使通气功能和血流重新分布，不但可以使萎陷肺泡减少，还可以是V/Q比值更加匹配。由于氧合功能的改善，心肌供氧量的增加，自然可以改善心功能，增加心输出量。

值得注意的是，犬本身并非直立行走动物，平时不可能采取仰卧位等，对于俯卧位通气本身就近似于犬在平时健康状态下行走时的通气姿势，因此该在急性肺损伤时可能对于犬来说更能够改善通气状况[10-11]。而对于直立行走的人类来说，平时能够采取的很多，而仰卧位只是其中一种，是否较其他更能改善通气状况，以及如何实施俯卧位通气，还需要大规模临床实验来证实。

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（收稿日期：2012-12-04 本文编辑：李继翔）