中华急诊医学杂志  2015, Vol. 24 Issue (12): 1430-1435
机械通气及相关因素对腹内压影响的研究
王宏飞, 王勇强, 李寅, 高红梅, 常文秀     
300192 天津,天津市第一中心医院重症监护科(王宏飞、王勇强、李寅、高红梅)
天津,天津市第一中心医院肾内科(常文秀)
摘要目的 本研究拟通过动态连续的腹内压监测,探讨急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征患者机械通气及相关因素对腹内压的影响。 方法 选择116例重症监护病房(ICU)内符合ALI/ARDS诊断并行机械通气治疗患者,应用膀胱测压法记录患者机械通气24 h期间腹内压的变化。同时监测记录机械通气时呼吸机的相关参数、动脉血气分析、血流动力学指标以及外周血和肺泡灌洗液中IL-4、IL-8和TNF-α水平,采用多元逐步logistic回归方法分析腹内压升高的危险因素,ROC曲线分析相关指标对腹内压升高的预测能力。 结果 机械通气后2 h腹内压升高组患者PaO2/FiO2明显低于腹内压正常组(P<0.01);机械通气PEEP设定水平及呼吸频率高于腹内压正常组(P<0.01及P = 0.001);血流动力学参数MAP、ET、CI及SV均低于腹内压正常组 (P<0.01),外周血和肺泡灌洗液IL-4、IL-8和TNF-α均高于腹内压正常组 (P<0.01及P<0.001)。腹内高压患者28 d病死率升高 (Log rank P= 0.023)。以腹内压升高发病风险为因变量进行多元逐步Logistic回归分析发现机械通气2 h后低氧合指数、高PEEP值设定、低MAP、ET、SV、CI及肺泡灌洗液中IL-4水平升高可使ARDS机械通气患者腹内压升高的风险增加。 结论 ALI/ARDS机械通气患者应加强腹内压监测,PaO2/FiO2、SV及肺泡灌洗液IL-4水平为腹内高压的独立危险因素。
关键词机械通气     急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征     腹内压     腹内高压     回归    
The impact of relevant factors in mechanical ventilation on intra-abdominal pressure in patients with ALI/ARDS
Wang Hongfei, Wang Yongqiang, Li Yin, Gao Hongmei, Chang Wenxiu     
Intensive Care Unit, Tianjin First Central Hospital, Tianjin 300192,China
Corresponding author: Chang Xiuwen, Email: changwx@sina.com
Abstract:Objective To investigate the impact of relevant factors in mechanical ventilation on intra-abdominal pressure in patients with ALI/ARDS by continuous monitoring of intra-abdominal pressure. Methods Atotal of 116 ALI/ARDS patients treated with mechanical ventilation in ICU were enrolled in this study. Intra-abdominal pressure (IAP) was recorded continuously. Meanwhile ventilator parameters, arterial blood gas analysis, hemodynamic variables, and as well as the levels of IL-4, IL-8 and TNF-α in blood and bronchial alveolar lavage fluid (BALF) were determined and recorded. The detection of risk factors for intra-abdomen hypertension (IAH) were carried out using multivariate stepwise logistic regression. ROC curve analysis used to estimate the diagnostic performance of these parameters for IAH. Results The oxygenation index (PaO2/FiO2) in patients with IAH after 2 hours’ mechanical ventilation was significantly lower than that in patients with normal intra-abdomen pressure (IAP) (P<0.01); PEEP and RR in mechanical ventilation were higher in IAH group (P<0.01 or P = 0.001); Mean artery pressure (MAP), ejection time percent (ET), stroke volume (SV), cardiac index (CI) were lower in IAH group than those in normal IAP group (P<0.01); the levels of IL-4, IL-8 and TNF-α in blood and bronchial alveolar lavage fluid were higher in IAH group than those in normal IAP group (P<0.01); IAH patients haveahigher mortality on 28d(Log rank test, P = 0.023). Poor oxygenation index (PaO2/FiO2) after 2 hours’ ventilation, high PEEP setting, low MAP, ET, SV, CI and elevated IL-4 in the BALF were resulted in increasing risk of IAH for ARDS patients under mechanical ventilation support. Conclusions The monitoring of intra-abdominal pressure should be emphasized for ALI/ARDS patients when mechanical ventilation was employed. PaO2/FiO2, SV and IL-4 in BALF might be the independent risk factors of IAH.
Key words: Mechanical ventilation     Acute lung injury/acute respiratory distress syndrome     Intra-abdominal pressure (IAP)     Intra-abdominal hypertension (IAH)     Logistic regression    

急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征(ALI/ARDS)是由心源性以外的各种肺内外因素引起的急性、进行性缺氧性呼吸衰竭的连续的病理过程[1, 2]。早期阶段为ALI,随着病情发展为ARDS阶段,其预后较差,病死率高达36%~45%[3, 4]。目前进行机械通气是治疗急性肺损伤/呼吸窘迫综合征的主要手段,而胃肠道是对缺氧缺血最敏感的器官,不同程度机械通气造成的胸腔内高压可通过膈肌传导至腹腔,引起腹内压力升高,其对呼吸系统顺应性、心功能及机体炎症反应均产生影响[5, 6],目前对ALI/ARDS的诊治及预后的判断已进入基因及分子生物学水平,已经发现多项生物标记物可以判断预后[7]。本文旨在通过对ALI/ARDS患者进行动态连续腹内压监测,探讨机械通气及相关因素如血流动力学指标、动脉血气分析、呼吸机相关设定参数及外周血和肺泡灌洗液中的炎性因子水平对腹内压及预后的影响。现报道如下。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选择 2011年11月至2013年12月天津市第一中心医院综合重症监护病房因ALI/ARDS行机械通气治疗患者116例。重症肺炎 66例,胰腺炎30例,腹腔感染20例(急性胆囊炎12例,急性胆管炎8例)。

1.2 入选标准与排除标准

入选标准:全部患者均符合2006年中华医学会重症医学分会急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征诊断和治疗指南[8]的诊断标准;机械通气时间 ≥ 24 h;年龄18~75岁。ALI诊断标准为:①急性起病;②动脉血氧分压/吸氧浓度(PaO2/FiO2)≤300 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)(不论是否使用呼气末正压通气);③X线胸片示双肺浸润影;④肺动脉楔压(Paw)≤18 mmHg或无左房高压的临床证据。ARDS的诊断标准除PaO2/FiO2 ≤200 mmHg外,其余与ALI相同。入选患者均属于柏林定义中至重度ARDS患者。

排除标准:消化道出血患者;近期腹部手术患者;妊娠期、围产期妇女;大量腹腔积液患者;机械通气前已存在腹内压升高患者。

1.3 研究方法 1.3.1 治疗方法

给予患者控制原发病、抗生素控制感染、循环及营养支持、维持内环境稳定及其他对症处理等常规治疗。经常规吸氧治疗低氧血症仍难以纠正者给予机械通气治疗。在常规镇痛镇静后,保持上气道通畅,行气管插管或气管切开机械辅助通气。应用德国DRAGER Evita 4呼吸机采用BIPAP模式进行控制通气。合理调整呼吸机参数,吸气压即Pi范围12~20 cmH2O,由低逐渐升高;呼气末正压即PEEP范围5~14 cmH2O,吸氧体积分数 50%~80%,使血氧饱和度维持在90%~95%。机械通气开始患者血氧饱和度稳定后2h各项呼吸机参数保持不变。

1.3.2 观察指标

(1)机械通气参数:连续监测并于机械通气稳定后2 h记录PEEP、气道峰压值、呼吸频率(RR);(2)动脉血气分析:机械通气前及机械通气稳定后2 h经桡动脉留取动脉血2 mL,使用美国IL公司生产的CEM premier 3000 血气分析仪测量酸碱度(pH)值、动脉血氧分压(PaO2)、二氧化碳分压(PaCO2),计算氧合指数(PaO2/FiO2)。(3)血液动力学及心功能指标:使用美国SO-LAR8000 M监护仪监测心率(HR),经桡动脉置管后监测有创平均动脉压(MAP),经中心静脉置管监测中心静脉压(CVP)。应用深圳市英特曼贸易有限公司出产的USCOM连续多普勒无创血液动力学监护仪,监测射血时间百分率(ET%)、每分钟搏出量(SV)、心脏指数(CI)。以上各指标均连续监测并记录机械通气稳定后2 h数值。(4)炎性指标检测:机械通气稳定后2 h留取患者静脉血液,并行纤维支气管镜肺泡灌洗术,首先在要灌洗的肺段经活检孔通过一细硅胶管注2 %利多卡因1~2 mL,做灌洗肺段局部麻醉;然后将支气管镜顶端紧密楔人段或亚段支气管开口处,再经活检孔通过硅胶管快速注入37℃灭菌生理盐水,每次25~50 mL,总量100~250 mL,一般不超过300 mL;立即用50~100 mmHg负压吸引回收灌洗液,回收率为40 %~60 %;将回收液体立即用双层无菌纱布过滤除去粘液,并记录总量;取10 mL灌洗液装入无菌试管冻存待检。将采集到的患者肺泡灌洗液及静脉血液离心后取上清液置于-80 ℃冰箱保存。采用ELISA法(南京森贝伽生物科技有限公司试剂盒)检测静脉血液和肺泡灌洗液中IL-4,IL-8,TNF-α的水平。(5)腹内压检测方法 采用经尿道膀胱压力测定法(UBP)为间接测定法中的金标准。具体方法为将患者平卧,在无菌操作下进行,经尿道膀胱插入Forley尿管,排空膀胱后,将50~100 mL无菌等渗盐水经尿管注入膀胱内,夹住尿管,连接尿管与尿袋,在尿管与引流袋之间连接“T”型管或三通接头,接压力计进行测定,或用导尿管直接血压计测定,以耻骨联合处为调零点,进行动态测定。分别在患者机械通气即刻、通气后2 h、12 h以及24 h测定并记录腹内压数值。根据患者机械通气后24 h腹内压测量值,UBP≥12 mmHg作为腹内压升高的标准,将全部患者分为腹内压正常组及腹内压升高组。

1.4 统计学方法

使用SPSS 19.0统计软件进行统计学处理。计量资料以均数±标准差(x±s)表示,两组间比较应用成组t检验;计数资料采用χ2检验;各项指标与腹内压升高发生危险性的关系应用多元逐步Logistic回归分析;相关危险因素对腹内压升高预测能力及最佳截断点的判断采用ROC曲线分析;生存曲线采用Kaplan-Meier法绘制,各组间比较采用log-rank 检验;以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果 2.1 患者一般情况及腹内压监测

两组患者性别、年龄及APACHE Ⅱ评分比较差异无统计学意义。全部116例ALI /ARDS患者分别于机械通气即刻、通气后2 h、12 h及24 h行腹内压测量,其中72例患者出现腹内压明显升高,至通气后24 h达到腹内高压的诊断UBP≥12 mmHg,(15.11±1.57)mmHg;其余44例患者腹内压虽较机械通气即刻略有升高,但于通气后24 h仍低于12 mmHg,(9.50±1.58 )mmHg。两组患者于通气后12 h及24 h腹内压值比较差异具有统计学意义(P<0.01)。见表 1

表 1 两组患者一般情况及各项监测指标的比较 Table 1 The comparison of clinical characteristics and monitoring parameters between two groups
指标腹内压正常组(n=44)腹内压升高组(n=72)t2P
性别(男,%)24(54.5)39(54.2)0.0020.968
年龄(岁)40.05±6.1240.26±6.64-0.1770.860
APACHE Ⅱ评分19.09±2.0018.71±2.230.9320.353
腹内压(mmHg)
机械通气即刻3.74±1.583.65±1.630.2690.788
机械通气后2 h4.82±1.265.05±1.57-0.8390.403
机械通气后12 h6.22±0.946.93±1.50-3.1310.002
机械通气后24 h9.50±1.5815.11±1.57-18.597< 0.01
机械通气参数
PEEP (cmH2O)6.43±2.408.53±2.20-4.804< 0.01
气道峰压值(kPa)16.02±6.4614.76±6.211.0440.299
RR (次/min)18.39±2.6920.38±3.87-3.2610.001
动脉血气分析(机械通气前)
pH值7.40±0.097.41±0.04-0.7180.476
PaO2(mmHg)49.76±4.6750.37±3.75-0.7690.444
PaCO2(mmHg)38.00±4.7137.75±3.810.3130.755
PaO2/FiO2 82.94±7.7883.95±6.24-0.7690.443
动脉血气分析(机械通气后2h)
pH值7.41±0.117.42±0.04-0.4370.664
PaO2(mmHg)90.53±3.6684.47±3.049.608< 0.01
PaCO2(mmHg)38.02±4.9237.89±3.790.1640.870
PaO2/FiO2 183.91±12.18167.00±15.606.138< 0.01
血流动力学参数
HR (次/min)99.05±15.0896.08±14.401.0560.293
MAP (mmHg)95.05±12.7688.53±10.342.8610.005
CVP (cmH2O)9.36±1.629.36±3.34-0.0011.000
ET (%)35.95±6.0731.93±6.243.4060.001
CI2.93±0.882.47±0.713.0540.003
SV (mL)90.89±10.1182.07±9.394.766< 0.01
外周血
IL-4(ng/L)24.05±3.4727.82±5.65-4.446< 0.01
IL-8(ng/L)14.44±2.8317.17±3.94-4.337< 0.01
TNF-α(ng/L)21.15±3.1924.35±3.79-4.681< 0.01
肺泡灌洗液
IL-4(ng/L)27.16±3.2232.68±5.00-7.218< 0.01
IL-8(ng/L)13.59±2.4515.40±4.69-2.7270.007
TNF-α(ng/L)16.52±2.9119.79±4.57-4.707< 0.01
预后
住院时间( d)25.09±4.7524.27±6.593.716< 0.01
死亡(%)7(15.9%)24(33.3%)4.2340.040
2.2 患者机械通气参数的比较

因低氧血症纠正困难,腹内压升高组患者机械通气PEEP设定值明显高于腹内压正常组患者(P<0.01);气道峰压值监测两组之间差异无统计学意义(P>0.05);腹内压升高组患者呼吸频率明显高于腹内压正常组患者,差异具有统计学意义(P= 0.001)。见表 1

2.3 两组患者动脉血气分析指标的比较

机械通气前,两组患者动脉血气分析结果均显示存在严重低氧血症,PaO2/FiO2明显降低,两组患者氧分压、二氧化碳分压及氧合指数指标之间差异无统计学意义(P>0.05);机械通气2 h后腹内压正常组患者动脉血PaO2及PaO2/FiO2较前明显改善,腹内压升高组患者两项指标虽与机械通气前比较亦有所升高,但仍低于腹内压正常组患者水平,差异具有统计学意义(P<0.01);动脉血pH及PaCO2两组患者之间差异无统计学意义(P>0.05)。见表 1

2.4 患者血流动力学及心功能评价指标的比较

与腹内压正常组患者比较,腹内压升高组患者MAP(P= 0.005)、ET(P= 0.001)、CI(P= 0.003)及SV(P<0.01)均明显降低,且差异具有统计学意义。两组患者HR及CVP比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表 1

2.5 两组患者外周血及肺泡灌洗液中IL-4、IL-8和TNF-α水平的比较

与腹内压正常组患者比较,腹内压升高组患者外周血及肺泡灌洗液中IL-4、IL-8和TNF-α水平均明显升高并差异具有统计学意义(P<0.01)。见表 1

2.6 两组患者预后比较

腹内压正常组患者28 d内死亡7例,病死率为15.9%,住院时间为(25.09±4.75)d;腹内压升高组患者28 d内死亡24例,病死率为33.3%,平均住院时间为(24.27±6.59)d。腹内压升高组患者28 d病死率明显高于腹内压正常组患者(P<0.05),平均住院时间低于腹内压正常组患者(P<0.05)。见表 1

2.7 生存曲线分析

运用Kaplan-Meier法进行生存分析,并经Log-rank检验显示机械通气后腹内压升高组患者生存率明显低于腹内压正常的ALI/ARDS患者(P= 0.023)。见图 1

图 1 机械通气后患者生存率曲线分析图 Fig 1 Analysis of survival curves of patients with mechanical ventilation
2.8 腹内压升高相关危险因素

单变量logistic回归分析结果显示,机械通气后2 h氧合指数、机械通气PEEP值、呼吸频率、血流动力学指标MAP、ET、SV以及外周血和肺泡灌洗液中IL-4、IL-8、TNF-α水平均与ALI/ARDS患者腹内压升高相关。应用多元逐步logistic回归分析,模型1中纳入机械通气2 h后PaO2/FiO2、PEEP、RR、MAP、ET、SV等参数,经校正后结果显示机械通气2 h后低PaO2/FiO2、高PEEP值、低MAP、低ET及低SV为腹内压升高的独立危险因素。模型2中继续纳入外周血及肺泡灌洗液中的炎性指标等共12个变量(见表 2),经校正后结果显示肺泡灌洗液中IL-4水平的升高、机械通气2h后低PaO2/FiO2、低SV为腹内压升高的独立危险因素。见表 2

表 2 以Logistic回归分析确定的腹内压升高相关危险因素 Table 2 The risk factors associated with IAP by logistic regression analysis
模型指标OR95%CIP
单变量分析
PaO2/FiO2(通气后2 h)0.950.93~0.97< 0.01
PEEP1.531.24~1.89< 0.01
RR1.201.06~1.370.005
MAP0.950.92~0.990.005
CI0.480.29~0.800.004
ET0.900.84~0.960.002
SV0.910.87~0.95< 0.001
外周血IL-41.161.07~1.26< 0.01
外周血IL-81.241.10~1.39< 0.01
外周血TNF-α1.291.14~1.45< 0.01
肺泡灌洗液IL-41.351.19~1.53< 0.01
肺泡灌洗液IL-81.131.02~1.250.023
肺泡灌洗液TNF-α1.231.10~1.36< 0.01
多变量分析(模型1)
PaO2/FiO2(通气后2 h)0.920.88~0.97 0.001
PEEP1.461.12~1.900.006
MAP0.930.88~0.980.011
ET0.900.81~0.980.018
CI0.320.14~0.740.008
SV0.930.88~0.990.016
多变量分析(模型2)
肺泡灌洗液IL-41.281.07~1.530.008
PaO2/FiO2(通气后2 h)0.930.89~0.980.003
SV0.930.88~0.990.017
2.9 对腹内压升高预测能力的ROC曲线分析

ROC曲线分析结果显示,AUC大于70%的指标依次为机械通气2 h后PaO2/FiO2(80%)、SV(74%)、PEEP(72%)、ET(70%),均对腹内压升高具有一定的预测能力。见表 3

表 3 各项指标对腹内压升高预测能力的ROC曲线分析 Table 3 ROC analysis of the indicators of prediction ability for IAH
指标AUC95%CI最佳截断点敏感度(%)特异度(%)
PaO2/FiO2 (通气后2 h)0.800.72~0.88168.859.793.2
SV0.740.65~0.8488.565.970.8
PEEP0.720.62~0.817.568.159.1
ET0.700.60~0.7933.565.966.7
3 讨论

急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征(ALI /ARDS)是由多种炎性递质及效应细胞共同参与,并呈级联放大的瀑布样炎性继发性损伤与继发性弥漫性肺实质损伤[9, 10]。肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤造成弥漫性肺间质及肺泡水肿,导致的急性低氧性呼吸功能不全或衰竭[11, 12]。机械通气是急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征最主要的治疗手段[13]。应用适当水平PEEP能够防止呼气末肺泡塌陷,改善低氧血症,并避免剪切力,防治呼吸机相关肺损伤[14, 15]。但随着PEEP升高,腹内压造成的损伤会逐渐显现,表现在心脏功能及呼吸功能上会有显著差异,会增加胸腔内压,造成心输出量下降[16, 17] ,且引起肠道缺血、缺氧,胃肠道功能减退或衰竭,胃肠蠕动减弱,胃肠道胀气扩大;同时由于大量液体复苏,低蛋白血症,毛细血管通透性升高,炎性介质释放等因素,导致组织脏器水肿,腹腔积液,这些情况均可使得IAP进一步升高,腹内压持续升高可使得机体炎症反应级联放大[18, 19]。宋振举和白春学[20]明确ALI/ARDS患者外周血及肺泡灌洗液中多种炎性因子与ARDS预后有关,而寻找ARDS敏感性和特异性相对可靠的生物学标记物,也是现阶段研究的重要方向[21]

本研究通过监测ALI /ARDS患者腹内压,分析ALI /ARDS机械通气腹内压高压及腹内压正常患者的相关因素,来探讨机械通气及相关因素对腹内压的影响。研究发现:机械通气前两组患者PaO2和PaO2/FiO2值差异无统计学意义,但予以机械通气后未出现腹内压升高患者的PaO2/FiO2高于腹内压升高患者。说明腹内压的升高,影响患者携氧及氧合。腹内压升高组患者的MAP、ET、SV均低于腹内压正常组,说明腹内压的升高影响患者的心功能。腹内压升高组的外周血和肺泡灌洗液中IL-4、IL-8和TNF-α水平均高于腹内压正常组,说明腹内压越高,机体炎性反应越强烈。最后以腹内压升高发病风险为因变量进行Logistic回归分析发现,PaO2/FiO2、PEEP、MAP、ET、IL-4和TNF-α均与机械通气患者腹内压的变化相关,PaO2/FiO2(通气后2 h)、肺泡灌洗液中的IL-4、SV可能为其独立的危险因素,同时根据本研究表明28 d内腹内压升高组病死率明显高于腹内压正常组患者,经分析差异具有统计学意义。符合ALI/ARDS标准机械通气重症患者应进行动态连续腹内压监测应加强腹内压监测,及时改善相关影响指标对于降低危重患者的病死率,最终改善预后有重要意义。

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