驱动压导向肺保护性通气策略对成人心脏瓣膜手术术后早期肺功能影响的随机对照研究

　　肺功能损伤是心脏手术患者术后常见并发症，导致患者术后机械通气时间、ICU 停留时间延长，增加患者住院费用[-]。术后氧合指数（oxygen index，OI）降低是术后肺损伤的早期表现，OI<300 mm Hg 表示肺弥散功能障碍，机械通气相关肺损伤是其常见原因之一[-]。

　　既往文献[, , -]报道提示肺保护性通气策略可以减少术中机械通气相关肺损伤，提高患者术后 OI，改善患者术后结局。此外，部分研究[-]提示小潮气量和呼气末正压（PEEP）通过降低驱动压从而改善患者结局。驱动压被推荐成为肺保护性通气策略中呼吸参数设置导向之一[, , -]。驱动压导向通气策略在普外科、胸科术中的运用可以减少术中机械通气相关肺损伤，改善围术期氧合状态[-]。但是，目前驱动压导向通气策略在经胸骨正中切口体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）下心脏瓣膜手术术中应用未见相关报道。

　　综上所述，目前需要一项设计严谨的试验来观察及论证驱动压导向的肺保护性通气策略在经胸骨正中切口心脏瓣膜手术中的运用。为此，我们进行了一项随机对照研究。假设在 CPB 下经胸骨正中切口心脏瓣膜手术患者中，与传统的肺保护性通气策略相比驱动压导向肺保护性通气策略可以减少机械通气相关肺损伤，提高患者术后早期 OI。

　　纳入 2020 年 7～10 月于四川大学华西医院择期经胸骨正中切口心脏瓣膜手术患者。纳入标准：（1）年龄>18 岁；（2）全身麻醉下择期行经胸骨正中切口心脏瓣膜手术；（3）签署知情同意书。排除标准：（1）术前机械通气；（2）肝、肾功能不全；（3）颅内高压、肺大疱患者；（4）二次心脏手术患者；（5）围术期使用主动脉内球囊反搏（IABP）及体外膜肺氧合（ECMO）；（6）CPB 期间核心体温<32℃。

　　本试验采用区组随机，区组长度设置为 4、6，患者被 1∶1 随机分为对照组与驱动压组。由 1 位研究者生成随机数字表，第 2 位研究者将随机号及分组号装入大小颜色相同的不透明信封，每个信封封面写有一个筛选号，为进入筛选的受试者序列号。随机分配由第 3 位研究者实施，患者入手术室后，研究者将附有患者序列号及住院号信息的信封交与麻醉医生。随机生成、隐藏、分配分别由 3 位不同的研究者实施，这 3 位研究者均不参与试验后续部分。试验对受试者及受试者家属设盲，为保证患者术中安全，麻醉医师知晓分组并调整呼吸参数，其他人员包括外科医生、监护室医师、护士、随访人员，以及数据统计人员不知晓患者分组。患者筛选流程图见。

　　两组患者均实施肺保护性通气策略，通气模式均为容量控制通气（VCV），设置潮气量（VT）为 7 mL/kg［预计体重，男：50+0.91×（身高–152.4）；女：45.5+0.91×（身高–152.4）；身高：cm］，吸呼比（I∶E）为 1∶2；呼吸频率（RR）12 次/分；VCV 平台设定为 20% 的吸气暂停时间。术中调整呼吸频率维持呼气末二氧化碳（end-tidal CO2，ETCO2）在 35～45 mm Hg；吸入氧浓度（fraction of inspiration O2，FiO2）为 50%，气体流量 2 L/min。对照组 PEEP 设为 5 cm H2O。 驱动压组 PEEP 设定为为最小驱动压对应 PEEP，在气管插管后（T1）、CPB 停止后（T2）、关闭胸腔后出室前（T3）3 个时间点进行肺复张后分别滴定驱动压。PEEP 从 2 cm H2O 逐次增加到 12 cm H2O（2、4、6、8、10、12 cm H2O），每个 PEEP 值维持 5～10 次呼吸，与驱动压最低值相应的 PEEP 值为最优 PEEP 值，如试验中不同 PEEP 值得到相同最小驱动压，则选取该最小驱动压对应最小 PEEP 值通气。肺复张手法为 3 次深吸气使气道压力峰值压力达到 30 cm H2O，维持 10～15 s；在气管插管后、CPB 停机、关闭胸腔、出手术室前及必要时进行肺复张手法。滴定 PEEP 时如平均动脉压（MAP）<65 mm Hg，心率（HR）<50 bpm 则给予血管活性药物维持血流动力学正常。术中 T1、T2、T3 记录以下呼吸参数：ETCO2、VT、RR、FiO2、PEEP、平台压（plateau pressure，Pplat）、峰压（peak pressure，Ppeak）、驱动压。两组患者 CPB 期间均保持呼吸回路连接，停止机械通气，开放限压阀（APL）阀门，不给予持续气道正压。

　　麻醉管理：入手术室后进行标准监测，包括五导联心电、脉搏氧饱和度、无创血压，并建立静脉通道，根据患者情况输入适量乳酸林格氏液。麻醉诱导前行桡动脉穿刺置管连续测量动脉压。麻醉诱导药物包括咪达唑仑、依托咪酯、舒芬太尼、顺式阿曲库胺等。麻醉维持采用丙泊酚为主全凭静脉麻醉或以吸入为主的麻醉方式。除标准监测以外，所有患者常规监测中心静脉压、经食管超声（无禁忌证情况下）、脑电双频指数（BIS）、鼻咽温度及肛温监测。非 CPB 时，维持核心温度>36℃。术中血流动力学依据术中有创动脉血压监测结果，维持 MAP 65～100 mm Hg、HR 50～120 bpm。

　　CPB 管理：所有患者均按照华西医院常规采用统一方案预充，采用 α 稳态标准进行酸碱平衡管理，动脉血氧分压（PaO2）为 100～200 mm Hg，静脉血氧饱和度>65%，维持 MAP 为 50～80 mm Hg。所有患者 CPB 开始前给予 3 mg/kg 肝素，CPB 期间监测活化凝血时间（ACT），维持 ACT>480 s，CPB 结束后使用硫酸鱼精蛋白拮抗肝素（剂量为 1∶1）使 ACT 恢复至术前水平。

　　主要结局指标：术后入 ICU OI（根据术后入 ICU 30 min 内第 1 个血气中结果计算）。

　　次要结局指标为：（1）术后入 ICU OI<300 mm Hg 发生率；（2）OI 降低（OI<300 mm Hg）严重分级［柏林定义：PEEP 或持续正压通气（CPAP）≥5 cm H2O 时：轻度降低为 OI 在 200～300 mm Hg 之间；中度降低 OI 在 100～200 mm Hg 之间；重度降低为 OI<100 mm Hg］[]；（3）术后 7 d 肺部并发症（包括：呼吸衰竭、肺部感染、肺不张、胸腔积液、气胸、支气管痉挛、再次气管插管），定义见[]；（4）外科医生对术中机械通气满意度。

　　参考本中心其它研究未发表数据，设定术后入 ICU OI 均值为 270.2 mm Hg，标准差为 71.3，假设试验干预措施可以提高患者术后入 ICU OI，最小有意义临床差值为 40 mm Hg，假设检验的Ⅰ类错误（α）为 0.05，检验效能 1–β 为 80%，试验组和对照组样本量比例为 1，5% 患者出现退出、剔除、失访等情况，计算出研究需要样本量 106 例，对照组 53 例、试验组 53 例。

　　数据的统计分析使用 SPSS 26.0 软件。计量资料行正态分布检验，符合正态分布计量资料采用均数±标准差（±s）表示，两组间比较采用独立样本 t 检验；非正态分布分计量资料用中位数和四分位间距［M（P25，P75）］表示，两组间比较采用两个独立样本的秩和检验（Wilcoxon W）。计数资料、等级资料采用例数（n）和百分比（%）表示，两组间比较采用曼-惠特尼检验。二元 logistic 回归分析探索变量之间的关系。P≤0.05 为差异有统计学意义。

　　研究方案获得四川大学华西医院伦理委员会批准［伦理审批号：2020 年审（499）号］和受试患者知情同意。试验报告遵循 2010 CONSORT声明。

　　2020 年 7～10 月本试验共筛选 207 例患者，其中 106 例患者参与随机分配，最终 106 例患者完成试验，男 47 例、女 59 例，年龄 22～77（54.04±11.8）岁，体重 35～94（58.1± 9.9）kg。对照组 53 例、驱动压组 53 例。术中两组患者均未出现低血压、低氧血症、高碳酸血症等不良事件。试验无缺失数据，试验严格遵循设计方案完成。

　　两组患者一般资料差异无统计学意义；见。两组患者术中麻醉及手术相关资料差异无统计学意义，两组患者通气参数中，T1、T2、T3 3 个时间点中，驱动压组与对照组相比，驱动压更低（P=0.00），顺应性更好（P=0.00）；见。

　　主要结局指标：术后入 ICU OI，驱动压组为（358.0±65.3）mm Hg，对照组为（273.5±75.5）mm Hg，两组差异有统计学意义（P=0.00）；见。

　　次要结局指标：术后 OI<300 mm Hg 发生率驱动压组低于对照组（16.9% vs. 49.0%，OR=0.21，95%CI 0.08～0.52，P=0.00）。驱动压组术后 OI 降低严重程度分级低于对照组（P=0.00）。术后 7 d 肺部并发症发生率驱动压组与对照组差异无统计学意义（28.3% vs. 33.9%，OR=0.76，95%CI 0.33～1.75，P=0.48），肺不张发生率驱动压组低于对照组（1.0% vs. 15.0%，OR=0.10，95%CI 0.01～0.89，P=0.01）。两组外科医生对术中机械通气满意度差异无统计学意义（98.1% vs. 94.3%，OR=3.13，95%CI 0.31～32.0，P=0.31）；见。

　　二元 logistic 回归分析结果显示术中行 Maze 术和关闭胸腔后较高驱动压是影响患者术后早期 OI<300 mm Hg 的危险因素；见。

　　本研究发现在经胸骨正中切口 CPB 下瓣膜手术机械通气中，与设置固定 PEEP=5 cm H2O 值相比，驱动压导向的个体化 PEEP 设置可以提高患者术后早期 OI、降低患者术后 OI<300 mm Hg 的发生率、降低术后 OI<300 mm Hg 严重程度分级。同时，我们观察到驱动压导向的个体化 PEEP 设置降低了术后 7 d 肺不张的发生率，虽然两组患者术后 7 d 肺部并发症发生率差异没有统计学意义。

　　既往心脏手术患者驱动压相关研究多为回顾性研究[-]，与其它术中驱动压应用研究[-]相似，研究目的集中在探索驱动压与患者结局的相关性。而本研究将驱动压作为心脏瓣膜手术术中通气参数设置目标，在 CPB 前后分别滴定 PEEP 寻找最小驱动压，减小机械通气相关肺损伤。

　　本研究中驱动压组与对照组相比，驱动压较低，顺应性较好，这与既往驱动压导向通气参数设定在普外手术与胸科手术中运用研究结果一致[, ]。此外，我们观察到 CPB 前后及胸腔开放和闭合期间患者呼吸力学的改变，包括驱动压、顺应性、气道峰压、气道平均压等，而近期发表的心脏手术患者术中 PEEP 设定的随机对照研究[]并未对术中相关参数变化进行报道。本研究发现 CPB 后对照组中患者呼吸参数均呈现驱动压升高、肺顺应性降低趋势，可能是术中肺病理生理发生了改变，CPB 期间机械通气停止，肺处于塌陷状态，肺顺应性降低；胸腔开放导致肺和胸腔顺应性增高[, -]。而在驱动压组 T1、T2、T3 不同时间点最佳 PEEP 值、最小驱动压值均不相同，且各个时间点驱动压值低于对照组。提示在 CPB 下瓣膜手术患者术中运用驱动压导向的 PEEP 设定通气策略优于传统肺保护性策略。

　　目前研究[, -]中 PEEP 设定导向有 EIT、P-Q 曲线、食管压力滴定曲线等，但皆没有确切证据表示这些参考目标与患者术后重要临床结局相关，且这些参数需要特殊设备或者高级麻醉机才能获得，驱动压（DP=Pplat–PEEP）[]计算简单，指导呼吸参数设置操作性强，临床推广可行性高。

　　本研究的研究对象是经胸骨正中切口 CPB 下瓣膜手术患者，研究人群限定较窄，临床常见的冠状动脉旁路移植术与先天性心脏病患者未纳入其内，但国内心脏手术主要以瓣膜手术为主，而且在单一手术类型中讨论该研究措施能降低研究的异质性。本研究的结局指标是术毕入 ICU 30 min 内 OI，为早期肺功能表现的一个单一指标，未能全面评价该通气策略对患者术后肺部并发症的影响及临床结局的影响，但该指标为判断患者是否能早期拔管的重要指标，对术后 ICU 治疗策略有重要意义[]。

　　综上所述，驱动压导向个体化 PEEP 设定通气策略可行性高，在 CPB 下心脏瓣膜手术中运用不会引起严重血流动力学的紊乱，具有安全性，且能够改善患者术后 OI 指数。但临床上的广泛应用仍需要进一步研究。

　　利益冲突：无。

　　作者贡献：蒋蓉娟负责数据分析和论文撰写；毛文杰负责数据分析整理和论文审阅；玉红、余海负责论文设计、审阅；李雪霏、张孟秋负责对文章的知识性内容作批评性审阅。