中华急诊医学杂志  2023, Vol. 32 Issue (10): 1397-1404   DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2023.10.018
弹力功与ARDS患者28 d预后相关性分析:一项多中心、前瞻性、观察性研究
谢永鹏1 , 姚喜庆1 , 任盼盼1 , 颜瑶2 , 华明3 , 谷小宝3 , 王言理1 , 李小民1     
1. 连云港市第一人民医院急危重症医学部,连云港 222000;
2. 连云港市第二人民医院重症医学科,江苏连云港 222000;
3. 灌南县第一人民医院重症医学科,连云港 222000
摘要: 目的 探索新型综合呼吸力学参数弹力功(elastic power,EP)与急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)患者28 d预后相关性。方法 依次纳入自2018年6月至2022年6月在连云港市三家医院5个重症监护病房住院进行有创机械通气至少48 h的ARDS患者,收集其基线资料及呼吸力学参数。根据相应公式计算出弹力功、机械功、驱动压及肺顺应性。采用COX多因素回归法进行ARDS患者28 d死亡风险因素分析,并根据ROC曲线分析及Kaplan-Meier生存曲线,评价肺顺应性标化的弹力功(elastic power/compliance,EP/cst)对ARDS患者28 d预后的预测价值。结果 ARDS存活组与死亡组组间潮气量、PEEP设置比较差异无统计学意义(P>0.05),而两组间呼吸频率、平台压力、驱动压、肺顺应性、机械功、弹力功以及EP/cst、MP/cst比较差异有统计学意义(均P<0.01)。多因素COX回归分析显示:EP/cst(HR=1.211,95%CI: 1.091~1.323)以及呼吸频率(HR=1.209,95%CI: 1.046~1.339)与ARDS更严重的病情程度以及更差的预后密切相关,高Cst-EP组28 d累积生存率明显低于低Cst-EP组(50.00% vs.84.10%,P<0.01)。结论 弹力功及肺顺应性标化的新型组合指标EP/Cst可用于ARDS病情严重程度评估,对患者28 d预后有较好的预测效能。
关键词: 急性呼吸窘迫综合征    机械通气    弹力功    机械功    预后    
Analysis of the correlation between elastic power and 28-day prognosis in ARDS patients : a multicentre, prospective, observational study
Xie Yongpeng1 , Yao Xiqing1 , Ren Panpan1 , Yan Yao2 , Hua Ming3 , Gu Xiaobao3 , Wang Yanli1 , Li Xiaomin1     
1. Department of Emergency and Critical Care Medicine, The first people's hospital of Lianyungang city, Lianyungang 222000, China;
2. The first people's hospital of Lianyungang city, Lianyungang 222000, China;
3. The first people's hospital of Guannan county, Lianyungang 222000, China
Abstract: Objective To explore the relevance of a new comprehensive respiratory mechanics parameter, elastic power, to the 28-day prognosis of ARDS patients. Methods Patients with ARDS hospitalized for at least 48 h with invasive mechanical ventilation in five intensive care units in three local hospitals in Lianyungang City from June 2018 to June 2022 were included in the study. Their baseline data and respiratory mechanics parameters were collected. Elastic power, mechanical power, driving pressure and lung compliance are calculated according to the corresponding formulae. The prognostic risk factors of ARDS patients were analysed using COX multi-factor regression, and the predictive value of EP/Cst on the 28-day prognosis of ARDS patients was evaluated based on ROC curve analysis and Kaplan-Meier survival curve. Results There was no significantly difference in tidal volume and PEEP settings between the patients in the ARDS survivor and death groups (P > 0.05). However, the differences in respiratory rate, plateau pressure, driving pressure, lung compliance, mechanical work, elastic work, EP/cst and MP/cst between the two groups were significantly different (all P < 0.01). Multifactorial COX regression analysis showed that EP/cst (HR=1.211, 95%CI: 1.091-1.323) and RR (HR=1.209, 95%CI: 1.046-1.339) were strongly associated with a more severe degree of illness and a worse prognosis in ARDS. And the cumulative survival rate at 28 d was significantly lower in the high Cst-EP group than in the low Cst-EP group (50.00% vs. 82.40%, P < 0.01). Conclusions The new respiratory mechanics parameters EP and EP/Cst can assess the severity of ARDS with a good predictive effect on patient prognosis at 28 days.
Key words: ARDS    Mechanical ventilation    Elastic power    Mechanical power    Prognosis    

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS) 是指各种肺内或肺外因素导致的肺毛细血管内皮和肺泡上皮细胞损伤引起的弥漫性肺间质及肺泡水肿,以进行性顽固性低氧血症为特征,临床表现为呼吸窘迫,是急救医学领域最为常见急危重症之一[1-2]。国际流行病学LUNGSAFE研究显示,ARDS在ICU内的发生率约为10%,病死率仍高达30%~50%,是目前社会所面临的医学重大攻关难题[3]。2016年北美及欧洲的重症医学专家再次共同讨论并形成了新的柏林诊断标准,并根据氧合指数进行了轻中重病情程度分级[4]。但是随着对ARDS研究的进一步深入,人们逐渐发现柏林标准同样存在较多的局限性。首先,根据早期氧合指数(PaO2/FiO2) 进行病情分层并不能有效的预测患者的预后;其次,ARDS的柏林诊断标准中缺乏肺脏损伤严重程度的呼吸力学监测评价指标[5]。因此,如何准确地进行ARDS的病情严重程度分级,并在此基础上给予精准化肺保护通气治疗,对于防止呼吸机相关性肺损伤(ventilator induced lung injury, VILI),提高ARDS生存率具有重要意义。本研究计划从呼吸力学的角度探索可用于ARDS诊断和病情严重程度评价的新型呼吸力学指标,用于指导ARDS规范化合理治疗,改善病死率。

2016年,Gattinoni等[6]提出了机械功(mechanical power, MP) 的概念,即机械通气过程呼吸机1 min内对整个呼吸系统所做的功,目前在重症呼吸领域得到广泛的认可和应用[7]。MP用于评估和量化VILI及肺损伤程度同样存在不足之处,例如气流克服气道阻力消耗的能量与肺泡的损伤很难联系在一起,气流本身承载的能量不一定导致VILI[8]。鉴于此,笔者提出了弹力功(elastic power,EP)是导致ARDS肺损伤及评价患者预后的核心能量,它是指呼吸机1 min克服呼吸系统弹性阻力所做的功。本研究计划探索其与ARDS患者病情严重程度以及28 d预后相关性,为指导ARDS精准化肺保护通气提供帮助。

1 资料与方法 1.1 一般资料

本研究属多中心、前瞻性、观察性队列研究,依次纳入自2018年6月至2022年4月连云港市第一人民医院GICU及EICU,连云港市第二人民医院GICU及灌南县人民医院GICU所收治的ARDS患者,并且行机械通气治疗时间超过48 h。收集患者一般资料,包括性别、年龄、体质指数(body mass index,BMI),ARDS病因、基础疾病(高血压、COPD、糖尿病、冠心病、脑血管疾病)、器官衰竭序贯评分(sequential organ failure score, SOFA)、急性生理学与慢性健康评分(acute physiology and chronic health score Ⅱ, APACHE Ⅱ) 等,动态监测患者ICU住院治疗期间呼吸力学参数,并记录患者机械通气时间、ICU住院时间及28 d预后情况。本研究经医院伦理委员会正式批准立项,伦理批号为LCYJ20170326001,所有入组患者均详细告知,取得家属知情同意,并签立知情同意书。本项目在中国临床试验注册中心备案注册编号为:ChiCTR1900028238。项目启动前,已对各中心参研人员进行研究方案及ARDS规范化肺保护通气策略及呼吸力学监测收集标准进行了培训考核,确保各中心研究方案同质化。

1.2 纳入标准

(1)符合ARDS柏林标准的ARDS患者[9]。(2)经气管插管机械通气超过48 h。(3)年龄大于18周岁且小于80周岁。(4)签署知情同意书。

1.3 排除标准

(1)18周岁以下或者80周岁以上患者。(2)预计有创机械通气时间小于48 h。(3)严重血流动力学异常,重度心功能不全患者,无法获得静态呼吸力学参数者。(4)存在妊娠,肺大疱病史或合并多种基础疾病者。(5)行ECMO治疗的患者。(6)对于同一次住院多次入住ICU的患者,只纳入第一次入ICU的记录。

1.4 监测入组ARDS患者呼吸力学指标

所有入组患者行气管插管机械通气,并予以充分镇痛镇静治疗,在机械通气的48 h内,采用容量控制通气模式,所有患者遵循ARDS肺保护通气策略,潮气量设置4~6 mL/kg,限制平台压30 cmH2O,驱动压15 cmH2O以内,目标氧饱和度88%~93%,必要时给予肌松及俯卧位通气治疗。本项目为观察性研究,项目开始前对参加单位研究人员进行统一呼吸力学指标规范化采集进行培训,并专人对数据进行质控。每6 h监测记录呼吸力学参数,包括驱动压(driving pressure, DPr),呼吸频率(respiration rate, RR),流速(flow rate, FR),气道峰压(peak airway pressure, Ppeak),气道平台压(plateau airway pressure, Plat),潮气量(tidal volume, VT),呼气末正压(positive end-expiratory pressure,PEEP),静态肺顺应性(static lung compliance,Cst)及给氧体积分数FIO2。根据文献[10]提出的容量控制通气模式下的简化MP方程等,根据患者每6个h测量值,计算得到了间接呼吸力学变量,患者第1个24 h及第2个24 h内的EP及MP,均取其24 h内四次监测结果的平均值。相关方程如下:

(1) MP (J/min) = 0.098×VT×RR×(Ppeak–½×DPr);

(2) DPr = Plat - PEEP;

(3) MP /cst (J/min×cmH2O/mL×10-3)= MP/Compliance;

(4) EP (J/min) = 0.098×VT×RR×½ (PEEP+Plat)

(5) EP/cst(J/min×cmH2O/mL×10-3)=EP/Compliance

1.5 实验分组及统计学方法

根据患者28 d生存状况,将其分为生存组和死亡组。运用SPSS 27和Graphpad Prism 9软件进行统计分析,使用Kolmogorov-Smirnov对数据进行正态性检验,正态分布的连续变量资料用均值(SD)表示,组间比较采用独立样本t检验。非正态分布的连续变量资料以中位数(四分位数)[MQ1Q3)]表示,组间比较采用Mann-Whitney U检验。分类变量以频数与百分比表示,组间比较采用χ2检验,以P < 0.05为差异有统计学意义。对ARDS患者的呼吸力学参数进行多因素COX风险因素分析。采用受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve,ROC曲线)评价EP、EP/cst、MP、MP/cst对ARDS预后的预测价值,并进行Kaplan-Meier生存曲线分析。

2 结果 2.1 一般临床资料比较

在研究期内,依次筛选入组ARDS患者207例,其中19例因符合排除标准被排除,共计入组188列,其中男性125例,女性63例,见图 1。根据患者28 d预后状态分为存活组与死亡组。两组间在性别、年龄、体重、体质指数、基础病史、首日血气分析指标等基线水平比较,差异无统计学意义(均P>0.05);而在APACHEⅡ评分、SOFA评分以及结局指标(机械通气天数、肾脏替代治疗比率、ICU天数及总住院天数)两组差异有统计学意义(均P<0.05),见表 1

图 1 ARDS患者入排流程图 Fig 1 Flowchart of ARDS patient screening

表 1 两组ARDS患者基线水平比较 Table 1 Comparison of baseline levels between the two groups of ARDS patients
指标 患者总数(n=188) 生存组(n=137) 死亡组(n=51) P
年龄(岁)a 63.00 (51.25, 76.75) 64.25(52.17, 78.98) 61.32(53.23, 71.05) 0.965
性别a 125(66.49) 90 (65.69) 35(68.63) 0.075
BMI (kg/m2)a 25.82 (22.03, 27.31) 25.26 (22.43, 26.32) 24.84 (21.89, 26.24) 0.992
PBW (kg)a 63.34 (54.27, 72.12) 63.02 (55.12, 72.34) 59.87 (52.45, 69.56) 0.235
SOFA评分a 9.34 (5.54, 14.24) 8.76 (5.29, 13.88) 10.16 (7.28, 15.32) 0.004
APACHE Ⅱ评分 21.03 (17.33, 26.12) 20.48 (18.10, 25.97) 23.95 (19.67, 29.13) 0.020
ARDS分级
  轻度 17 (9.04) 12 (8.75) 5 (9.80) 0.781
  中度 101(53.72) 78(56.93) 23 (45.10) 0.188
  重度 70(53.72) 47 (34.31) 23(45.10) 0.179
ARDS病因
  脓毒症 67 (35.64) 44 (32.12) 23 (45.01) 0.123
  肺部疾病 63 (33.51) 44 (32.12) 19(37.25) 0.602
  外伤 36(19.15) 32 (23.36) 4 (7.84) 0.021
  其他 22 (11.70) 17 (12.41) 5 (9.80) 0.799
基础疾病
  冠心病 20 (10.64) 11 (8.03) 9 (17.65) 0.066
  慢性肺病 12 (6.38) 7 (5.11) 5 (9.80) 0.068
  慢性肝病 4 (2.12) 2 (1.45) 2(3.92) 0.312
  慢性肾病 11 (5.85) 8 (5.84) 3 (2.19) 0.909
  糖尿病 33(17.55) 18 (13.14) 13 (9.49) 0.049
  高血压 27 (14.36) 16 (11.67) 11 (8.29) 0.103
血气分析a
  T (℃) 36.78 (36.12, 37.56) 36.91 (36.12, 37.81) 36.73 (35.92, 37.42) 0.431
  pH 7.32 (7.23, 7.39) 7.31 (7.22, 7.35) 7.28 (7.20, 7.34) 0.603
  PCO2 (mmHg) 43.02 (36.03, 52.02) 42.22 (37.03, 51.87) 43.43 (38.02, 53.59) 0.354
  PO2/FiO2 (mmHg) 132.11 (79.42, 212.32) 146.02 (78.01, 244.29) 110.54 (72.86, 214.07) 0.762
  SPO2 (%) 94.54 (92.16, 98.20) 95.08 (93.22, 97.85) 93,62 (91.08, 96.34) 0.553
结局指标a
  机械通气时间(d) 8.51 (6.02, 12.43) 8.25 (5.03, 11.50) 10.32 (6.78, 13.02) 0.010
  肾脏替代治疗(h) 35(18.62) 19(13.87) 16(31.37) 0.010
  ICU时间(d) 11.98 (7.92, 14.47) 10.26 (7.56, 14.75) 12.58 (7.74, 15.49) 0.015
  住院时间(d) 18.6 2(13.51, 22.82) 17.27 (12.83, 21.11) 16.42 (13.01, 22.35) 0.023
注:aMQ1, Q3)

表 2 两组ARDS患者机械通气呼吸力学参数比较[M(Q1, Q3)] Table 2 Comparison of respiratory mechanics parameters of mechanical ventilation in two groups of ARDS patients [M(Q1, Q3)]
呼吸力学参数 患者总数(n=188) 生存组(n=137) 死亡组(n=51) P
第1个24 h呼吸力学参数
  VT (mL/kg PBW) 6.72 (5.34, 6.46) 6.13(5.23, 7.31) 6.32 (5.34, 7.24) 0.536
  PEEP (cmH2O) 8.04 (5.02, 10.83) 8.02 (5.30, 10.50) 8.00 (5.00, 10.00) 0.518
  Plat(cmH2O) 23.50(20.15, 27.25) 23.00 (19.89, 27.25) 24.75 (20.88, 28.63) 0.136
  DPr (cmH2O) 14.63 (12.25, 18.25) 14.00 (12.25, 17.42) 16.73 (12.50, 20.95) 0.019
  RR (次/min) 22.00 (18.00, 26.25) 20.3 (16.8, 23.8) 23.88 (20.44, 26.81) 0.016
  Cst (mL/cmH2O) 33.16 (227.74, 43.59) 36.53 (30.84, 45.75) 28.88 (24.38, 36.10) < 0.001
  MP(J/min) 24.41 (18.83, 28.27) 22.95 (17.81, 27.56) 25.94 (21.30, 28.65) 0.016
  EP (J/min) 18.45 (13.60, 23.30) 16.27 (12.67, 22.13) 22.03(17.38, 25.42) < 0.001
  MP/cst(J/min×cmH2O/mL×10-3) 691.09 (502.24, 893.71) 618.72 (458.73, 872.85) 741.04 (590.59, 1062.03) 0.018
  EP/cst (J/min×cmH2O/mL×10-3) 542.03 (347.08, 761.41) 504.41 (328.15, 736.13) 619.85(501.80, 877.24) 0.005
第2个24 h呼吸力学参数
  VT (mL/kg PBW) 6.12 (5.03, 7.21) 6.11 (5.18, 7.20) 6.26 (5.13, 7.68) 0.511
  PEEP (cmH2O) 8.25 (5.01, 12.30) 8.00 (5.00, 12.00) 8.75 (5.00, 12.02) 0.556
  Plat(cmH2O) 23.75 (20.00, 28.02) 23.00 (19.27, 27.55) 26.00 (21.00, 30.00) 0.012
  DPr (cmH2O) 14.40 (12.00, 17.33) 14.00 (11.50, 16.00) 15.75 (13.50, 20.50) 0.001
  RR (bpm) 21.75 (17.75, 25.50) 20.25 (17.25, 24.88) 23.25 (20.50, 26.25) 0.011
  Cst (ml/cmH2O) 34.22 (27.40, 44.04) 35.67 (29.36, 445.72) 28.65 (22.68, 34.93) < 0.001
  MP(J/min) 23.81 (17.75, 28.17) 21.82 (16.49, 26.62) 27.662 (21.91, 31.57) < 0.001
  EP (J/min) 17.36 (13.49, 23.01) 15.32 (10.4, 21.08) 21.63 (17.99, 25.09) < 0.001
  MP/cst (J/min×cmH2O/mL×10-3) 660.65 (457.57, 970.79) 581.97 (417.55, 839.31) 1106.84 (890.29, 1552.09) < 0.001
  EP/cst(J/min×cmH2O/mL×10-3) 528.87(350.73, 859.92) 435.41 (285.69, 610.74) 921.82 (733.54, 1378.77) < 0.001
2.2 两组患者呼吸力学参数比较

分析比较两组患者在通气第1个24 h内以及第2个24 h内的呼吸力学参数发现,两组患者间VT、PEEP水平差异无统计学意义(P>0.05),而各时间段内两组间RR、Pplat、DPr、Cst、MP、EP以及EP/cst、MP/cst比较,差异有统计学意义(均P<0.01)。特别指出,EP/cst、MP/cst两个指标不仅在死亡组显著高于生存组,而且在纵向时间序列分析上,死亡组在第2个24 h的EP/cst、MP/cst显著高于第1个24 h,而生存组第2个24 h EP/cst、MP/cst显著低于第1个24 h(P<0.001)。

2.3 ARDS患者28 d预后风险因素分析

采用多因素COX回归分析(表 3)显示:调整年龄、性别以及患者第2天(即第2个24 h)的呼吸力学监测指标包括PaO2/FiO2、PEEP、Pplat、DPr、RR、Cst、MP、MP/pbw、EP/pbw、MP/cst、EP/cst等变量后,EP/cst(HR=1.211每100 J/min×cmH2O/mL×10-3, 95%CI: 1.091~1.323, P < 0.01)以及RR(HR=1.209每1次/min, 95%CI: 1.046~1.339, P < 0.05)与ARDS更严重的病情程度以及更差的预后密切相关。

表 3 ARDS患者28 d预后多因素COX回归分析 Table 3 Multi-factor COX regression analysis of 28-day prognosis in patients with ARDS
2.4 呼吸力学指标与不同程度ARDS患者预后的亚组分析

根据患者P/F是否≤150 mmHg,将ARDS患者分为轻中度ARDS组(P/F>150 mmHg,52例)和中重度ARDS组(P/F≤150 mmHg,136例),对两组患者进行亚组预后分析发现,轻中度ARDS组各呼吸力学指标与预后无显著相关性(均P>0.05),而在中重度ARDS组EP/cst (HR=1.102, 95%CI: 1.021~1.206),EP(HR=1.069,95%CI: 1.003~1.131)以及RR(HR=1.112,95%CI: 1.016~1.203)对该亚组患者的预后有显著预测效能,均P < 0.05,见表 4

表 4 ARDS患者呼吸力学参数与预后亚组分析 Table 4 Subgroup analysis of respiratory mechanics parameters and prognosis in patients with ARDS
呼吸力学参数 轻中度ARDS组(n=51) 中重度ARDS组(n=51)
HR (95% CI) P HR (95% CI) P
PEEP_2d 1.437(0.132~11.230) 0.981 1.173(0.730~1.886) 0.510
Plat_2d 0.717(0.321~6.561) 0.917 0.688(0.417~1.135) 0.140
RR_2d 0.854(0.512~4.293) 0.565 1.112(1.016~1.203) 0.007
VT_2d 1.012(0.821~3.766) 0.987 0.998(0.912~1.023) 0.360
DPr_2d 1.319(0.533~5.245) 0.912 1.287(0.758~2.186) 0.350
Cst_2d 0.795(0.281~2.372) 0.964 0.939(0.891~0.990) 0.011
MP_2d 0.832(0.145~7.089) 0.758 1.031(0.948~1.122) 0.387
EP_2d 2.381(0.574~4.280) 0.979 1.069(1.003~1.131) 0.017
MP/cst_2d 1.002(0.836~1.229) 0.891 1.003(0.992~1.022) 0.067
EP/cst_2d 1.013(0.962~1.327) 0.906 1.102(1.021~1.206) 0.003
2.5 患者第2个24h的呼吸力学指标间相关性分析

所有ARDS患者第2个24 h EP、MP与Cst均呈显著负相关,相关系数r分别为-0.288和-0.187,均P<0.01),而EP与MP呈显著正相关(r=0.810),见图 2A/B/C;第2个24 h EP/cst、MP/cst与Cst均呈显著负相关,相关系数r分别为-0.646和-0.626,均P<0.01),而EP/cst与MP/cst呈显著正相关(r=0.888),见图 2D~F。以上结果共同说明EP与MP之间存在较好的一致性,并且均与Cst呈现显著负相关性,即Cst越差,需要更高的EP以达到通气氧合目标要求。

图 2 患者第2个24 h的呼吸力学指标间相关性分析 Fig 2 Correlation analysis between the patient's respiratory mechanics at the 2nd 24 hours
2.6 第2个24 h的呼吸力学指标与ARDS患者28 d死亡相关性分析

根据两组间呼吸力学指标差异分析,选取4个能量相关参数EP、MP、EP/cst及MP/cst,采用ROC曲线评价其对ARDS患者28 d全因死亡的预测能力均有一定的准确性,曲线下面积AUC分别为:EP/cst(AUC = 0.873,95%CI = 0.822~0.924),MP/cst(AUC = 0.844,95%CI = 0.785~0.903),EP/pbw(AUC = 0.752,95%CI = 0.677~0.827),MP/pbw(AUC = 0.712,95%CI = 0.631~0.792)。DeLong's test检验显示,EP/cst预测效能优于MP/cst,差异无统计学意义(P = 0.146);EP/cst预测效能优于EP/pbw,结果具有统计学意义(P = 0.002);EP/cst预测效能优于MP/pbw,差异具有统计学意义(P = 0.001)。根据EP/cst的最佳截断值718.7 J/min×cmH2O/mL×10-3将研究队列分为高EP/cst组(>718.7 J/min×cmH2O/mL×10-3)和低EP/cst组(≤718.7J/min×cmH2O/mL×10-3);Kaplan-Meier生存分析显示,高Cst-EP组28 d累积生存率明显低于低Cst-EP组(50.00% vs. 84.10%,P<0.01), Cox回归结果显示,EP/cst分组的生存时间分布的差异有统计学意义(P < 0.001),结局说明低EP/cst组预后更好,见图 3

图 3 ARDS患者预后评估的ROC曲线(A)及Kaplan-Meier生存曲线分析(B) Fig 3 ROC curve (A) and Kaplan-Meier survival curve analysis (B) for prognostic assessment of ARDS patients
3 讨论

目前治疗ARDS最有效的手段之一仍为基于肺脏病理生理学的肺保护性通气[5]。近30年来随着对ARDS机械通气过程中的呼吸机相关性肺损伤的认识的层层深入,在气压伤、容积伤以及应力/应变等前期理论的基础上[11],以MP为代表的能量伤理念逐步得到重视,它能够有效的综合权重导致VILI各种可能的危险因素,同时研究也逐步证实,能量参数可能更好的指导临床肺保护通气策略的实施,评估预测ARDS的病情及预后[12]

MP由3部分组成:初次设置PEEP时呼吸机提供的仅一次的能量,每次潮汐呼吸用于克服气道阻力的能量以及克服肺组织弹性阻力所传递的弹性能量[8]。在机械通气治疗过程中,Cressoni等[13]研究发现,总的MP导致了肺损伤的发生,所以各组成参数设置可能有所不同,但只要超过MP的肺脏损伤阈值,其作用效果均相似。但众所周知,在呼吸机送气过程中,气流消耗的能量主要用于克服气道阻力,这一点很难与肺泡损伤相关联,因为气流本身携带的能量不一定会直接导致肺损伤[14]。因此辨别哪些能量作用于肺实质,将有助于评估造成肺损伤的真正能量伤。正如经典的ARDS肺保护通气策略均告诉我们,气道阻力及气道峰压与VILI并无显著相关性。而平台压、驱动压、潮气量及肺顺应性改变的综合作用结果才是预防VILI的重点关注参数[15]。于是在本研究中,笔者去除了MP中克服气道阻力的部分,提出了EP是导致VILI和用于评估肺损伤程度的直接能量的新理念。

在本研究中,笔者根据28 d预后情况将患者分为存活组和死亡组。两组患者在机械通气治疗的第1个24 h及第2个24 h内潮气量设置以及PEEP设置水平比较,差异均无统计学意义(均P>0.05),说明对于ARDS患者早期传统的肺保护通气策略已经得到了普及落实,即保护性小潮气量通气和调整合适的PEEP水平。但两组患者间DPr、Pplat及Cst之间差异有统计学意义,这与既往的国内外多项研究是符合的[16-17]。同时,需要强调的是我们重点关注的机械通气能量参数EP、MP及顺应性标化后的EP/cst与MP/cst在ARDS死亡组均显著高于存活组(均 P<0.001)。说明在ARDS机械通气治疗过程中更高的能量指标与患者更严重的病情程度以及更差的预后密切相关[18]。在调整了年龄、性别以及患者第2个24 h的呼吸力学监测指标等变量后,EP/cst(HR=1.211每0.1 J/min, 95%CI: 1.091~1.323, P < 0.01)以及RR(HR=1.209每1次/min, 95%CI: 1.046~1.339, P < 0.05)与ARDS更严重的病情程度以及更差的预后密切相关,预测模型稳健,说明经过标化后的EP是ARDS患者独立的危险因素。同时,EP的高低与患者的呼吸频率密切相关,并且研究结果显示呼吸频率本身也是患者28 d病死率的独立危险因素,这与既往多项研究所倡导的高频率小潮气量的肺保护通气策略不完全相符合[15, 19],说明随着对ARDS肺损伤的认识的逐步深入,由高呼吸频率所带来的高能量负荷伤正逐步得到临床医生的重视。

在ARDS的机械通气治疗过程中,VILI源于呼吸机传递到可通气肺组织的总能量与肺脏组织自身的解剖病理特征之间的相互作用[11]。所以,EP只是VILI问题的一部分,另一部分则取决肺脏组织的自身病损状态。即无论是EP,或者是MP,其超负荷后所带来的能量伤均受到患者肺组织自身的重量、体积、不均匀性、顺应性以及肺脏血管的充盈状态等影响[20]。因此,EP以及MP等能量指标与单位肺重量或肺组织的顺应性进行归一标准化,可能有更好的临床意义,研究结果也同样证实,经过肺顺应性标化后的EP对病情严重程度及28d全因病死率预测效能更佳。

虽然,2016年欧洲和北美的重症医学专家在2012年ARDS柏林诊断标准的基础上,共同讨论并达成了更新的共识[4],然而随着对ARDS研究的进一步深入,柏林标准的病情严重程度分层对ARDS治疗的指导,仍存在较多问题[21]。表现为ARDS相关的治疗措施与柏林标准的诊断并不完全符合。如目前俯卧位通气被证实可有效降低中重度ARDS的病死率,但证实对俯卧位有效的人群为氧合指数≤150 mmHg的ARDS患者。同样对于ARDS早期镇静肌松等治疗多数基于氧合指数是否≤150 mmHg[22]。笔者在不同程度ARDS患者预后的亚组分析结果也证实,EP对判断ARDS病情严重性意义显著,这将有可能进一步帮助改进ARDS的病情严重程度分级。所以深入的了解ARDS患者机械通气过程中的呼吸力学特性,对于评估患者病情严重程度以及预测患者预后状态均有重要的临床指导价值[23]。研究证明高驱动压与更高的病死率密切相关[24],与驱动压相比,EP作为一个更为全面综合的肺脏能量负荷参数,对于掌握和理解ARDS患者在整个机械通气治疗过程中,呼吸机与肺脏组织间所呈现出的生物力学作用特性以及用于评估患者预后可能更为全面。

利益冲突  所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明  谢永鹏、李小民:研究设计、方案培训、论文撰写;颜瑶、华明、谷小宝、任盼盼:病例数据收集及整理;姚喜庆:统计学分析;王言理:过程质控、论文修改

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