临床研究证明ARDS中大Vt是有害的。2000年,为ARDS Network investigators所报道[21]。在该前瞻性、随机、控制实验中,比较了低Vt(平台压小于cmH2O)和高Vt(平台压一直到50cmH2O)。结果表明当使用肺保护性策略(6ml/kg的低Vt)时死亡率(从37%到31%)显著减少。该研究没有使用PEEP作为肺保护性机械通气策略的一部分。然而,假设是,通过限制Vt,更少病人将达到一个高于UIP的平台压。因此,肺泡过度扩张和过度伸展被降低到最小。直观上,个人可以假设最大的优点可以在顺应性最差的病人子群中。然而,死亡率差异不依赖于呼吸系统顺应性,导致研究者把这种优点归因于其他因素(如牵张)。然而,UIP能用于设置平台压并因此避免有害的肺泡牵张尚不清楚。曾经表明肺泡复原的变化将改变UIP[14,22]。这支持UIP代表肺泡复原的减少的观点。因此,不能期望UIP能可靠预测与复原不相关的肺泡现象(如牵张或过度扩张)。
当前我们不推荐在ARDS病人常规使用吸气PV曲线。测量可能消耗时间,如上面所述,有意义的解释是困难的。代替设置PEEP值仅在LIP以上,我们当前推荐ARDS Networ使用的计算图[21]。最近,过多的关注集中在PV曲线的呼气支。如前强调,PEEP是一呼气测量,PEEP的恰当设置可以通过呼吸支的一点而估计。Holzapfel等[23]最近表明,当通过PV曲线呼气支的拐点处理PEEP时,肺内分流可以最大程度的减小(当与LIP比较时)。虽然需要进一步的研究以确定ARDS呼气支的规律,理论和小型临床实验表现的有希望。
气流和阻力
气流(Q)是气体的运动。气流决定于压力梯度(△P),与流动阻力负相关(R)。关系如下公式:Q=△P/R。在肺存在两种类型流动—层流和涡流。一般而言,涡流存在于大气道和主要分支,而层流存在于更远的气道。存在于气道的气流类型受气流速度(V)、气道半径(r)、气体密度(p)和气体粘度(η)影响。雷诺值(液体流速)是以上变量的计算值,用于决定气流是涡流还是层流,雷诺值(液体流速)=2Vrp/η,值高于2300通常意味着有涡流成份,高于4000完全是涡流[24]。在层流主导的呼吸道,阻力通过泊肃叶定律与半径(r)、气道长度(l)和气体粘度(η)相关(R=8ηl/πr4)。该方程式高度显示半径与阻力强烈相关(即怀疑半径减小阻力16倍)。当气流为涡流时(在大气道),流量方程必须也和摩擦因素(f)合并。涡流时泊肃叶方程变形如下:R=Vflη/π2r5[25]。
在气道每一分区,肺的分支是平衡的。伴有阻力平衡,全部阻力(Rt)低于个别阻力(1/Rt=1/R1+1/R2+1/R3+……)。因为数量大且平行设置,细支气管不是最大阻力的基本位点。自主呼吸的健康人,中等大小的支气管最大阻力的位点[3]。流量-容积环证明呼吸循环的不同点的气流。图6表示正常的流量-容积环。
正常个体最大吸入气流只受限于肌肉力量、全肺和胸壁顺应性。最大呼入气流最初只受呼入肌肉力量的限制(当气道半径大而阻力小)。然而,当气道内净减少,气流阻力增加,气流受阻力的限制。自主呼吸期间呼吸阻力的准确测量需要放置食管球以估测胸膜腔压力[1]。这考虑到在给定肺容量下压力梯度的测定(跨肺压等于胸内负压)。从气流-容量环通过推断相同容量下的气流,同容量气流-压力曲线可以被建立(图7)。通过处理不同肺容量下的压力梯度(通过增加的胸膜腔压力),可以显示出,一旦容积-特定胸膜腔压力达到,最大气流被限制。几种生理学理论被提出试图解释呼气气流限制[26]。
图6 流量-容积环。水平轴以上为呼气,以下为吸气。
流速限制的波形速度理论来自于流体力学。当气道内气流达到波形传播速度时,流动将受限。通过这个模式,气道横断面积、气道顺应性、来自流动限制的逆流阻力分离全部而促成流动限制。该理论在呼气期间得到很好确认,当肺活量在0%和75%肺总容量之间时[26]。在肺活量高于75%肺总容量时,在正常个体很难通过增加胸膜腔压力而限制流动[27]。因此,传统教学认为,早期呼气主要受依赖性肌力的作用限制[27]。然而,近期在正常个体的模型表示最大呼气流量受肺的机械性能(与波速机理相一致)的限制,而非肌肉强度[26]。当最大呼吸流量正常出现在肺总容量的80%左右时,波速理论可以用于解释来自肺活量80%和更小的呼气流速限制[26]。
哮喘和慢性支气管炎病人存在气道感染,这减少气道半径。通过减小半径,流动阻力增加(于泊肃叶定律相一致)。这在呼气期最突出,当阻力增加导致流动减少和“空气滞留”。最大呼气流速(PEFR)对于哮喘病人呼气流动是一常见的床边测量。在配合好病人的努力下,在PEFR的限制可能是气道的机械性能导致(比如减少的横断面积)。假设病人可以在随后的PEFR测量产生一相似的压力梯度,流动的差异将反映气道阻力的差异,气道阻力的差异与炎症和疾病严重性相关。事实上,最大呼吸流量与高反应性密切相关,最大呼吸流量的昼夜变异与症状的昼夜变异密切相关[28]。此外,低于100l/min的最大呼吸流量与住院治疗和口服类固醇治疗的需要相关[29]。PEFR常被哮喘病人在家中使用,为了提供疾病活动度的目的测量[30,31]。
Heliox是氦和氧的合并,并作为60%、70%或80%氦是可用的。氦强度减小可以减少气体总密度300%(使用80%氦)。因为气道阻力直接受密度影响(泊肃叶定律),在哮喘的急性恶化时人们一直对使用氦降低阻力有很大兴趣。不幸的是,Cochrane Airway Group指导的一个近期meta-分析[32]没能从现存的研究中发现有显著的优点。观察的数据和病例报道提示,Heliox帮助声带功能障碍的病人,一种以在声带水平增加呼气阻力位特征的失调。其可能对其它类型的上气道梗阻有帮助。