中华急诊医学杂志  2015, Vol. 25 Issue (3): 305-309
急性呼吸窘迫综合征机械通气时不同呼气末正压水平对每搏量变异度的影响
徐腾霄, 杨建中, 彭鹏     
271000 山东省泰安,泰山医学院附属医院急诊科(徐腾霄);
830000 乌鲁木齐,新疆医科大学第一附属医院急诊科(杨建中、彭鹏)
摘要目的 观察急性呼吸窘迫综合征患者机械通气时逐渐升高呼气末正压(PEEP)水平对每搏量变异度(stroke volume variation,SVV)的影响,预测心前负荷及血液动力学变化,以指导临床治疗。 方法 选择2012年9月~2013年10月符合2012年欧洲柏林ARDS新定义诊断标准的急性呼吸窘迫综合征危重患者30例,排除入院死亡及心衰患者,最终入选8例。给予机械通气治疗,逐渐升高PEEP 水平,即PEEP 5 mmHg,PEEP 7 mmHg,PEEP 9 mmHg,PEEP 11 mmHg,PEEP 13 mmHg,PEEP 15 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。入选者均给予左侧桡动脉置入动脉导管,使用 Vigileo系统监测血液动力学指标SVV及CO的值,同时记录MAP。入选者同时给予右侧锁骨下中心静脉置管,记录CVP。数据统计采用SPSS 17.0统计软件,结果以均数±标准差(x±s)表示,组间比较用方差分析,组间两两比较采用SNK-q检验。 结果 ①随着PEEP的变化,CO、SVV的变化均差异具有统计学意义(P < 0.01),而MAP的变化差异无统计学意义(P=0.933)。②随着PEEP的升高,SVV总体呈S型升高趋势,但PEEP 5与PEEP 7之间、PEEP 13与PEEP 15之间SVV差异无统计学意义(P>0.05)。CO随着PEEP的升高成下降趋势。③在PEEP设置13 mmHg及以上时,SVV提示机体前负荷不足; PEEP 11 mmHg及以上时CO提示出现心输出量降低。CVP不能准确预测前负荷变化。 结论 高水平PEEP可明显降低心脏前负荷,而SVV可作为高PEEP下心脏前负荷减少的参考指标用于指导临床液体治疗。
关键词急性呼吸窘迫综合征     呼吸末正压     每搏量变异度     心输出量     中心静脉压    
Effect of different positive end-expiratory pressure levels on stroke volume variations in patients with acute respiratory distress syndrome treated with mechanical ventilation
Xu Tengxiao, Yang Jianzhong, Peng Peng     
Department of Emergency Medicine, Affiliated Hospital of Taishan Medical College, Taian 271000, China(Xu TX);
Department of Emergency Medicine, First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumchi 830000, China(Yang JZ, Peng P)
Corresponding author: Peng Peng, Email: pengpeng4949@126.com
Abstract: Objective To investigate the effect of different PEEP levels on stroke volume variation(SVV) in patients with acute respiratory distress syndrome(ARDS) treated with mechanical ventilation for predicting cardiac pre-load and the changes of hemodynamics. Methods Thirty critical patients with ARDS met the new criteria in 2012 set at European Berlin were enrolled in this study with measured values(MV) in EICU from September 2012 to October 2013.The changes in SVV and cardiac output(CO) monitored with Vigileo system were determined at different selected PEEE levels of 5,7,9,11,13,15 mmHg.At the same time, MAP and CVP were measured. Results Variation of PEEP levels led toasignificant changes in SVV,CO(P < 0.01).However,there were no significant differences in MAP(P=0.933). Changes of SVV induced by high PEEP showedaS shape rise,but there were no differences between groups PEEP 5 and PEEP 7,and as well as between groups PEEP 13 and PEEP 15(P>0.05).The changes of CO showedadowntrend decline with the increase in PEEP levels.When PEEP was set at 13 mmHg and higher , the value of SVV denoted pre-load insufficiency. When PEEP was set at 11 mmHg or higher,cardiac output decreased.CVP could not predict the changes of pre-load. Conclusion Increase in PEEP levels can significantly reduce the cardiac pre-load.SVV can beauseful indicator of the changes in cardiac pre-load induced by high PEEP,suggesting fluid replacement necessary in time.
Key words: Acute respiratory distress syndrome     Positive end-expiratory pressure     Stroke volume variations     Cardiac output     Central venous pressure    

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是临床较为常见的危重症,是指心源性以外,由于肺内外的危重病情引起炎症性的肺毛细血管病变,管壁通透性增加,继发急性高通透性肺水肿,以进行性缺氧导致的呼吸衰竭为临床表现的综合征,病死率高。采用常规吸氧治疗纠正低氧血症的疗效欠佳,肺保护性通气策略是目前治疗急性呼吸窘迫综合征的有效手段。2008年的脓毒症指南明确推荐对于ARDS患者给予肺保护性通气策略[1]。肺保护性通气策略中小潮气量、限压呼气末正压已经成为治疗ARDS 患者严重的低氧血症重要策略。呼气末正压(PEEP)的作用是在呼吸末维持一定的气道内正压,防止呼气时肺泡萎陷,并可复张萎陷的肺泡,从而改善氧合。对于高PEEP应用于ARDS患者始终存在争议,PEEP水平不足肺泡会再次塌陷,无法达到预期目标,过高又易肺过度膨胀产生肺损伤,并干扰循环系统,从而引起血液动力学监测指标的改变[2]。因此,目前临床上通常的做法是寻找最佳PEEP,同时只针对于中重度ARDS患者才选择高PEEP治疗[3]。近年来每搏输出量变异度(SVV)等动态指标已经作为危重患者诊断和指导治疗的基本生理参数应用于临床工作中。目前许多试验证实SVV可反映心脏前负荷的状态,并可以用来预测使用压力通气时的血液反应性[4]。本研究通过分析在PEEP改变时导致SVV及其他血流动力学的变化情况及趋势,以期达到指导临床液体治疗的目的。

1 资料与方法 1.1 研究对象

研究对象为2012年9月至2013年10月入住新疆医科大学第一附属医院EICU的明确诊断为ARDS的患者30例。纳入标准为:符合2012年柏林急性呼吸窘迫综合征的诊断标准[5]。常规氧疗及无创呼吸机不能纠正低氧血症,必须给予机械通气治疗的重度ARDS。心脏彩超示射血分数>50%。排除标准:排除低血容量及开始试验前血液动力学指标不稳定者。排除研究开始前由于病情加重或死亡导致无法实施研究的患者。排除有感染性休克、酸中毒、心律失常等对SVV有影响的疾病患者。排除治疗前或者治疗中放弃治疗的患者。

1.2 方法

对于符合标准患者入院后,给予气管插管机械通气、心电监护,并充分镇静,均给予左侧桡动脉置入动脉导管,Flotrac/Vigileo系统专用传感器一头连接桡动脉导管,一头连接Vigileo系统。右侧锁骨下给予中心静脉置管 (所有患者家属均已签署相关知情同意书) 。采用压力控制通气(PC)模式,VT为6~8 mL/kg,吸氧体积分数50%,通气频率15~20 次/min,初始PEEP设置为5 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。记录PEEP 5 mmHg时Vigileo系统测得的SVV、CO、MAP及CVP。之后逐渐调节PEEP为7、9、11、13、15 mmHg,并各自维持 10 min 后记录SVV、CO、MAP、CVP的值。调节PEEP水平时适当调节呼吸机其他相关参数使维持 PaCO2在35~45 cmH2O之间(1 cmH2O=0.098 kPa)。

1.3 质量控制

研究选择入选者血流动力学各项指标相对稳定时开始,所有入选者给予相同模式的机械通气,防止因模式不同造成的差异。同时给予镇静,防止过度紧张或者精神因素干扰试验结果。监护仪及其他设备调零点校准。每组试验由两名医师操作取两次的平均数。

1.4 统计学方法

数据统计采用SPSS 17.0统计软件,结果以均数±标准差(x±s)表示,计量资料比较采用区组方差分析,组间两两比较采用SNK-q检验,以P < 0.05为差异具有统计学意义。

2 结果 2.1 一般资料

入选患者30例,因心力衰竭、感染性休克、心律失常等疾病及家属意愿等原因排除22例,最终入选8例。其中重症肺炎4例,创伤性湿肺2例,百草枯中毒2例。男性5例,女性3例,年龄36~72岁,(56.0±12.6)岁(表 1)。初始PEEP设置为5 mmHg时各指标情况(表 2)。CO、SVV、CVP均在正常值范围内。

表 1 患者基本情况Table 1 The demographics and clinical setting of patients
编号 年龄 性别 pH PaO 2/FiO 2(mmHg) 诊断
1 36 7.36 100 百草枯中毒
2 67 7.43 110 重症肺炎
3 72 7.45 94 重症肺炎
4 59 7.40 116 重症肺炎
5 63 7.38 97 重症肺炎
6 48 7.36 89 百草枯中毒
7 50 7.44 100 创伤性湿肺
8 53 7.41 103 创伤性湿肺
表 2 患者初始时各项指标情况Table 2 Initial hemodynamics of patients
编号 CO (L/min) MAP (mmHg) SVV (%) CVP (cmH 2O)
1 4.9 83 6 8
2 4.7 90 5 10
3 6.1 86 5 12
4 6.0 83 8 11
5 5.2 87 7 8
6 6.2 93 7 12
7 5.6 80 8 9
8 7.0 94 7 10
2.2 不同PEEP水平对血液动力学指标的影响

随着PEEP的升高,CO、SVV各组间变化总体差异具有统计学意义,MAP的变化差异无统计学意义。根据Vigileo系统提供的参数,以SVV < 13%为正常范围考虑,在PEEP设置13 mmHg时,提示前负荷不足;以CO正常值4.8~8 L/min评估,PEEP 11 mmHg时提示出现心输出量降低(表 3)。

表 3 随着PEEP水平的升高各指标的变化Table 3 The changes of hemodynamics with increased PEEP
PEEP水平 MAP(mmHg) CO(L/min) SVV(%)
5 mmHg 90.1±8.9 5.7±1.0 6.8±1.0
7 mmHg 87.0±9.0 5.6±0.9 7.5±0.8
9 mmHg 90.0±8.1 5.1±0.8 10.4±0.9 a
11 mmHg 87.2±5.8 4.6±0.9 12.6±1.0 b
13 mmHg 88.8±6.6 4.2±0.8 14.5±1.0 c
15 mmHg 87.9±3.2 3.2±0.4 d 15.3±1.0
F 0.26 10.75 104.70
P 0.93 0.000 0.000
注: aPEEP 9与7组间比较,差异具有统计学意义; bPEEP 9与11组间比较,差异具有统计学意义; cPEEP 11与13组间比较,差异具有统计学意义; dPEEP 11与13组间比较,差异具有统计学意义

两两比较PEEP 5与PEEP 7之间SVV组间差异无统计学意义,随着PEEP水平的升高,SVV组间差异具有统计学意义(P < 0.01),但PEEP 13与PEEP 15之间SVV的差异无统计学意义。较高PEEP水平(13与15 mmHg)组间,CO的变化差异具有统计学意义(P=0.008),其余组间差异无统计学意义(P>0.05)。

2.3 各组SVV及CO的变化趋势情况

随着PEEP的升高,SVV的变化总体成S型升高,CO的变化总体成逐渐下降趋势。CVP随着PEEP的升高,变化趋势不稳定。在PEEP水平为9~13 mmHg时ΔSVV值相对较高,见图 1~4

图 1 8例患者随着PEEP的升高SVV的变化趋势 Fig 1 The variation trend of SVV with increased PEEP in 8 patients
图 2 8例患者随着PEEP的升高CO的变化趋势 Fig 2 The variation trend of CO with increased PEEP in 8 patients
图 3 8例患者随着PEEP的升高CVP的变化趋势 Fig 3 The variation trend of CVP with increased PEEP in 8 patients
图 4 8例患者随着PEEP的升高ΔSVV的变化趋势 Fig 4 The variation trend of ΔSVV with increased PEEP in 8 patients
3 讨论

ARDS在治疗过程中常应用高PEEP手段。较高的PEEP可导致胸腔内压力、肺容积明显增加,引起腔静脉向右心室回流减少,进一步导致左心前负荷减少,心输出量及血压降低[6]。故肺保护性通气策略是治疗ARDS的最主要及有效的手段。选择最佳的PEEP不仅不影响肺循环,同时降低肺循环阻力[7]。本研究显示PEEP 5与 PEEP 7组间、PEEP 13与PEEP 15组间SVV差异无统计学意义。考虑为较低PEEP水平下(5、7 mmHg)未充分扩张肺泡、提高肺顺应性,未明显作用于胸内压及肺容量,故预测心脏前负荷无明显下降。由于胸廓的限制等原因胸内压的增加是有限的,故较高PEEP(13、15 mmHg)改变时胸内压变化不大,SVV未见明显变化。故SVV的变化趋势成S型逐渐升高趋势(图 1)。在PEEP为9~13 mmHg时SVV的变化幅度相对较大,考虑在此范围内PEEP对心前负荷的影响相对较大,提示临床治疗时将PEEP设置在该水平时应密切注意低容量情况。有研究显示,PEEP水平在9 cmH2O左右,可能此时已经对血流动力学产生了影响,当将PEEP设置为5 cmH2O后患者肺泡存在重新塌陷的可能[8]

已有研究资料证实传统应用的中心静脉压、肺动脉压等指标预测心脏前负荷血流反应常常是不正确的[9]。本研究显示CVP在PEEP升高时的变化趋势不稳定,与SVV及CO相比,不能准确预测血液动力学的变化,考虑为胸内压增加导致静脉回流血液减少,可能导致CVP的升高。Flotrac/Vigileo监测系统评估心脏前负荷的准确性已被很多实验证实[10]。根据Flotrac/Vigileo系统设备公司提供的SVV的阈值,SVV>13%提示前负荷降低,机体低容量状态。以此阈值评估研究中心前负荷(表 3)可见在低PEEP状态,患者无低容量表现,而随着PEEP的升高,PEEP在13 mmHg及以上时出现SVV>13%,提示低血容量状态。Dhainaut等[11]研究已发现高水平PEEP能够降低CO,导致心脏前负荷下降。本实验也显示随着PEEP的升高CO显著降低,但MAP未见明显变化,考虑为在低心输出量状态机体代偿性增加外周阻力及心率以维持重要脏器灌注,故导致MAP变化不大。研究发现随着PEEP水平的进行性升高,CO的变化出现显著意义。PEEP在较低状态下变化,CO未出现显著变化,在较高PEEP水平(13、15 mmHg),CO出现显著变化,且以Flotrac/Vigileo系统的CO正常阈值(4.8~8.0 L/min)考虑,PEEP在11 mmHg及以上时提示心输出量下降,与SVV预测的变化基本一致,印证了SVV可以预测高PEEP状态下的心前负荷变化的准确性。

本实验有不足之处:其一,本研究为小样本研究,数据结果的稳定性及准确性不够;其二,本研究纳入的患者有自主呼吸,会影响动态指标,如SVV[12]。所有患者给予容量控制通气,但是由于患者个体情况差异,设置的呼吸频率、潮气量等无法完全一致。这些设置的差异可能会导致实验结果的不准确。若进一步研究还可完善高PEEP液体复苏时动态指标的变化评估。

综上所述,ARDS机械通气时随 PEEP 的升高可导致心脏前负荷下降,而经多研究结果得出动态指标SVV可作为预测机械通气下心脏前负荷下降的参考指标。低水平 PEEP 对 SVV 的影响较小,而高水平PEEP能显著影响 SVV。提示当临床上应用高PEEP治疗ARDS患者时注意监测患者容量相关指标,防止出现低血容量情况。

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