有了PEEP，为什么还要胸壁按压？

有了PEEP，为什么还要胸壁按压？

苏州工业园区星海医院 刘岗

近几年，机械通气中出现了一个新技术——胸壁按压，认为其类效果似于PEEP，临床应用确实有助于肺复张，但对其深刻理解，需理解呼吸生理力学，本文试图抛砖引玉，粗线的分析一下胸壁按压的呼吸力学。

为什么胸壁按压有助于肺复张，其实是压迫了腹侧肺所致，那为什么压迫腹侧肺就能肺复张，就要从基础的呼吸生理讲起。

1.决定肺容积大小和肺通气的是跨壁压力梯度

决定肺容积大小和肺通气的是跨壁压力梯度，这个容易理解，但其实决定肺内气体分布的也是跨壁压力梯度，正常潮气量范围内，肺容积变化与肺的跨壁压力梯度曲线几乎是线性的，而在线性变化的阶段，曲线的斜率，也就代表了肺的顺应性，随肺泡容积的下降，小气道口径也会相应减少。闭合容量时，气道开始关闭，残气量时气道大量关闭。

而肺的跨壁压力梯度等于肺内压-胸膜腔内压，肺内压在肺的各部位都是相等的，但胸膜腔内压则不同，肺尖对应的胸膜腔内压可能是-5 cmH₂O，而肺底对应的胸膜腔内压就没那么负，甚至是0，那肺尖和肺底就存在跨壁压力梯度。

2. 自主吸气，直立位，肺底通气多，平卧位，背侧肺通气多

由于肺尖跨肺压大，肺底跨肺压小，所以肺尖肺泡大，而肺底肺泡小，肺大疱更易位于肺尖，气胸时，跨肺压力梯度消失，肺尖肺泡萎陷相对更重，所以我们会发现上肺委馅厉害。

吸气时，膈肌收缩会扩展下胸腔，内收上胸腔，膈肌还会下降，共同作用使得肺底周围的胸膜腔内压更负，则肺底跨肺压在吸气时会增大，而吸气时肺尖的跨肺压增加会小于肺底。

相比肺尖，肺底的胸膜腔内压下降更大，由于肺底的跨肺压增大更大，就造成吸气时，肺底的肺泡扩张更多，虽然上肺先吸气，但下肺吸气多，静息站立时，肺尖肺泡的跨肺压高于肺底。这导致静息站立时，肺的上部（曲线平坦，顺应性差）和肺的下部（曲线陡，顺应性好）对应压力-容积曲线的不同位置。因此，即使跨肺压增量固定时，相对于上部分的肺而言，下肺部的肺膨胀得更好，更何况肺底的跨肺压增量更大，即通气还要更好。

注：该图表示的是自主呼吸时的PV曲线，所以不同于机械通气时的吸气支和呼气支

这种直立位吸气时，肺尖与肺底通气分布的差异，在平卧时，表现为腹侧肺与背侧肺的通气差异，水平位，肺垂直高度降低约30%，故相对直立位时肺尖与肺底胸膜腔的压力（Ppl）梯度，腹侧胸膜腔与背侧胸膜腔的压力（Ppl）梯度下降，腹侧肺与背侧肺的通气分布不均也就相对下降。

平卧位自主呼吸，呼气末（左图），充气的肺（蓝色）靠腹侧，而背侧的是高密度的无充气的肺（红色）。吸气末（中图），腹侧通气肺（蓝色）变化不大，以前是高密度的无通气的背侧肺（红色），现在是部分通气（绿色/红色）。在箭头位置测量的吸气胸膜压力曲线（右图）显示了吸气时局部胸膜压力和整体胸膜腔压力的负偏移（"波动"）。然而，局部的胸膜腔压（Ppl）的压力“波动”比食道压（Pes）的压力“波动”更大（x2），表明与传递到肺的其余部分（即Pes）的压力相比，膈肌收缩导致施加到膈肌附近区域肺的膨胀压力更大，导致的跨肺压也就更大，背侧肺的通气也就更大，这也较匹配V/Q比，因为受重力影响，背侧肺的血流也大。

清醒健康自主呼吸的患者，电阻抗断层扫描成像显示背侧肺的通气大。

3.仰卧位正压通气，腹侧肺通气多，背侧肺容易不张

而仰卧位正压通气，则完全不同，电阻抗断层扫描成像显示腹侧肺的通气大。

自主呼气与正压通气，气体分布差异的根本原因在于自主呼吸和正压控制通气时膈肌张力不同，自主呼吸时保留膈肌张力，肺背侧的膈肌收缩力较强，活动较大，致跨肺压增大，而跨肺压是决定肺容积和肺内气体分布的主要因素，所以大部分气体分布于肺的重力依赖区。而全麻机械通气后，由于肌肉松弛，肺腹侧的膈肌收缩力较强，活动较大。

每张图上的实线代表膈肌的正常位置。虚线代表麻醉和正压通气过程中移动后的位置。A、正常仰卧位自主呼吸的患者，膈肌移动主要是在背侧肺区域。B、保留自主呼吸的麻醉过程中，膈肌移向头侧，背侧肺区域膈肌移动更为明显；C、全麻正压通气，膈肌移向头侧，腹侧肺区域膈肌移动更为明显，背侧肺区域膈肌移动几乎消失。

而当其膈肌张力消失行正压控制通气时，靠近肺腹侧区的膈肌移动幅度较大，大部分气体分布于肺的腹侧区，且此时由于腹腔内脏器的压迫，背侧膈肌会向头侧移动而减小功能残气量。

矢状位横断面磁共振图像显示仰卧位全身麻醉和肌松的效果：膈顶向背、头侧移位和背侧肺不张。

全身麻醉后，胸椎更凸向前，胸廓内收，胸腔横截面积减少，背侧肺靠膈肌处肺不张。

4.仰卧位正压通气，为什么设置PEEP，能促进背侧肺复张

现在认为，如果不做预防，75-90%患者全身麻醉后，会有背侧肺不张，故一般常规设置PEEP，促进背侧肺复张。

为何PEEP能促进背侧肺复张，有以下几个效应。

首先，全麻后，功能残气量（FRC）会减少，FRC的减少，使得肺靠近呼吸系统PV曲线的下位拐点段，相同的潮气量下，肺难以打开。

而设置PEEP，可增加FRC，并促使肺沿着PV曲线向上移动，回到PV曲线的陡直段，改善了顺应性，还促使了通气的重新分布，从而促进背侧肺复张。

对于全身麻醉造成的肺不张，加PEEP，会对PV曲线造成哪些影响？

（1）PV曲线向右上方平移

加PEEP后，PV曲线初始的压力点不再是“0”，而是某个正值。这使得整个曲线向右上方平移。换句话说，在任何给定的气道压下，肺的容量更大，因为部分肺泡在呼气末保持开放（防止塌陷）。

PEEP维持的那部分肺容量，可类比循环中的非张力容量，正常的静脉回流部分属于张力性容量，而非张力性容量为维持血管形状的容量，并不产生回流压力。类比非张力容量，在吸气开始前，PEEP维持的那部分肺容积，并不产生气体流动，而在PEEP之上的压力才产生气体流动，从而产生肺容积变化。

（2）改善低顺应性区域的肺泡复张

PEEP可以防止或减少肺泡塌陷，特别是促进低肺容积区域（低压段，通常顺应性差）的肺复张。这在PV曲线的低压力段表现为“起始点”提前，说明肺泡更早被打开，提高了可通气的肺单位。

加PEEP后，肺向PV曲线上方移动，背侧肺位于PV曲线陡直段，相同的压力下，通气更多，所以复张，而腹侧肺位于PV曲线平坦段，所以通气减少，也就是有个通气从腹侧向背侧的转移过程，这样通气就变得均匀。

（3）可能改善呼吸系统PV曲线顺应性（或使之变差，取决于个体）

肺萎陷严重的患者（例如ARDS）中，适量的PEEP可显著增加顺应性（曲线变陡）；

 这是一个FRC小于闭合容量（CC）、肺萎陷严重的患者，当PEEP很低时，即使吸气，CC也大于FRC+VT，气道持续闭合，同时，潮式通气位于呼吸系统压力-容积曲线的低位平坦段，呼吸系统顺应性很差。

当设置高的PEEP，增加了FRC，PV曲线的低压力段表现为“起始点”提前，潮式通气位于呼吸系统压力-容积曲线的较陡峭部分，即增加了呼吸系统的顺应性。

但如果设置PEEP过高，超过了肺泡的过度扩张点（上拐点），反而会降低顺应性（曲线变平），加重肺泡过度扩张甚至气压伤。

（4）可能改善PV曲线的滞后现象（Hysteresis）

Hysteresis是指吸气曲线和呼气曲线间的差异，通常用两者间的面积来表示。具体来说，就是肺部在吸气时的扩张和在呼气时的回缩之间的差异。滞后性是肺部力学特性的一个重要指标，反映了肺部的弹性和可复张性。较大的滞后性（即较大的环面积）通常意味着肺有更多的可复张性，即有更多的肺泡可在吸气时被打开。而PEEP可复张塌陷的肺，从而可能改善PV曲线的滞后现象，对一个有较多可复张性的肺来说，用了PEEP，如果复张了肺，吸气和呼气曲线间的面积会减少。

相比正常肺(A)，急性肺损伤的肺(B)除了功能残气量下降，还有明显的滞后现象。急性肺损伤患者的肺顺应性差，需要更高的跨肺压才能打开肺。此外,在ARDS肺中,由于压力-容积曲线在吸气(向上的箭头)和呼气(向下的箭头)时分离程度更大,滞后现象更明显，而这种滞后现象往往可以通过施加PEEP改善。

用了PEEP后，如果复张了不张的肺，那么时间-压力曲线将会显示驱动压降低，而驱动压下降，肺损伤的风险就降低。驱动压 = 平台压-peep总= 潮气量/顺应性（呼吸系统），当复张了肺后，顺应性（呼吸系统）改善（变大），而潮气量不变，所以驱动压下降，而一旦观察到驱动压下降，说明复张了肺，那PEEP总也就可以下调了。

图示当PEEP从5cmH₂O提高到15cmH₂O，驱动压下降

5.为什么胸壁按压的效应类似PEEP？

而胸壁按压，许多功能实际上类似PEEP，通过增加腹侧胸膜腔内压，胸壁按压减少了腹侧和背侧胸膜腔的压力差，而决定肺通气分布的，是腹侧胸膜腔和背侧胸膜腔的压力差，原来由于背侧胸膜腔的压力大，腹侧胸膜腔的压力小，机械通气时这种压力差，就造成腹侧肺通气多于背侧肺通气，现在胸壁按压，加大了腹侧胸膜腔的压力，这样就减少了腹侧和背侧胸膜腔的压力差，只要保证潮气量不变（容量控制通气），腹侧和背侧肺的通气就变得均匀，腹侧肺通气减少，背侧肺通气增加。

在给予胸壁按压前，时间压力曲线显示牵张指数（stress index）大于1（A），揭示胸外按压前随着单位时间固定容量的充气，压力过度上升，说明肺过度充气。而当胸壁按压时，牵张指数（stress index）为1，表明在呼吸机提供恒定吸气流速的情况下，压力的线性增加得到恢复。可能的机制是胸壁按压，增加了腹侧胸膜腔内压，减少腹侧肺的过度膨胀，降低了腹侧肺的呼气末容积，由于潮气量固定，所以气体会向背侧肺传输，打开塌陷的肺泡，增加可通气的肺组织，整个肺的通气更均匀，减少了腹侧肺的过度通气，也就是有个通气从腹侧向背侧的转移过程。同时改善了呼吸系统顺应性，降低驱动压。通过波形可以看到肺过度膨胀改善，顺应性增加，驱动压下降。

为何会顺应性增加，驱动压下降，可能的机制是胸壁按压右移了胸壁（CW）的压力-容积曲线，随之整个呼吸系统（RS）的压力-容积曲线也右移，使得潮式通气位于呼吸系统压力-容积曲线的较陡峭部分（即增加了呼吸系统的顺应性），从而在容量控制通气下降低驱动压。当胸壁按压时平台压下降，提示可能无需过高的PEEP来保持呼气末跨肺压大于0，可能需要降低PEEP。

6.有了PEEP，为什么还要胸壁按压？

通过这么分析，可知胸壁按压的效应有许多类似于PEEP，比如PV曲线向右上方平移、改善背侧肺区的肺泡复张、改善呼吸系统PV曲线的顺应性、改善PV曲线的滞后现象，但胸壁按压不像PEEP那样能大幅增加FRC，而FRC下降是全身麻醉肺部变化的典型特征，所以临床上的一般顺序是先给PEEP，然后当肺复张效果不理想时，可尝试加上胸壁加压。

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