圍術期肺不張的形成機制及防治策略的研究進展

麥子楓，陳姝凝，鄧子豪，卓 明，鐘茂林

（1. 贛南醫科大學第一臨床醫學院；2. 贛南醫科大學第一附屬醫院麻醉科，江西 贛州 341000）

肺不張為圍術期常見肺部并發癥之一，其發生與氣體再吸收、肺泡表面活性物質減少及肺結構壓縮等密切相關。據研究［1-3］報道，全身麻醉術后肺不張的發生率約為68%～100%，有11%～59%的患者存在術后肺部并發癥。盡管在手術及麻醉結束后，患者可通過恢復自主呼吸或體位改變，使部分麻醉后發生塌陷的肺泡復張，但對于低齡或肥胖等高?；颊邅碚f，肺不張發生率仍較高并持續影響患者預后。圍術期肺不張的形成可導致肺部感染、胸腔積液、呼吸衰竭等術后肺部并發癥，增加患者死亡率、致殘率，并延長患者住院時間，增加家庭及社會經濟負擔［4］。因此，了解圍術期肺不張形成機制，并針對性采取防治策略降低其發生率具有重要臨床意義。

1 圍術期肺不張的形成機制

目前研究認為圍術期肺不張主要包括吸收性肺不張、壓迫性肺不張及肺泡表面活性物質減少導致的肺不張。

1.1 吸收性肺不張 吸收性肺不張多見于圍術期患者，誘導過程中純氧通氣、術中低血流-灌注比均可引起。已有研究［5］證實，麻醉誘導過程中給予純氧或高濃度氧氣通氣可促使氮氣隨呼吸排出體外，但氧氣快速被吸收，可致呼氣時肺泡內無氣體而引起肺泡萎陷，肺不張形成。此外，通氣不足、通氣血流灌注比降低時提高氧濃度也可引起肺不張，隨著氧濃度的逐步提高，肺泡內氮氣濃度逐步降低，肺泡逐漸萎陷，肺不張形成［6］。麻醉誘導過程中給予純氧通氣可加速肺不張形成。目前，已有學者對誘導、維持過程中所需氧氣濃度進行探究。EDMARK L等［7］研究發現，使用60%O2進行預給氧，圍術期肺不張幾乎不會發生，而應用80%O2預給氧圍術期肺不張面積明顯低于純氧通氣（80%O2預給氧組：1.3 cm2vs純氧通氣組：10 cm2）。麻醉誘導及維持過程中所需氧濃度與個體差異密切相關，采取何種濃度最佳且安全尚無定論，仍需進一步探究。

1.2 壓迫性肺不張 研究［8］證實，當肺泡跨壁壓降至一定程度時，肺泡開始萎陷，壓迫性肺不張開始形成。自主呼吸時，橫膈將腹腔與胸腔分割成兩個密閉的腔隙，并允許兩個腔隙存在壓力差。麻醉后，膈肌因肌松藥及重力影響，膈肌向肺背段及基底段移動，胸膜壓力增加，可致壓迫性肺不張。有研究［9］證實，與清醒患者相比，患者麻醉后發生膈肌明顯向頭側移位，可增加對肺的壓迫，肺的總容積降低，且功能殘氣量降低，易導致壓迫性肺不張形成。此外，有文獻［10］報道，當患者處于麻醉狀態時，由于肋間肌肌張力降低，胸部橫截面積減少，血液會從胸部轉移至腹部。兩種機制結合最終導致腹內壓升高、膈肌輕微位移，進而引起功能殘氣量的降低及壓迫性肺不張的發生。

1.3 肺泡表面活性物質減少導致的肺不張 肺泡表面活性物質是由肺泡Ⅱ型上皮細胞合成并釋放的脂蛋白混合物，由80%磷脂、10%中性脂質和10%蛋白質組成。磷脂酰膽堿中含有半數的二棕櫚酰磷脂酰膽堿，被認為是減低肺泡張力的主要成分［11］。麻醉誘導過程中的高濃度預給氧可下調表面活性物質相關蛋白的表達從而減少肺表面活性物質，進而導致肺不張形成［12］。有學者發現使用異氟烷麻醉小鼠30 min 后，磷脂酰膽堿水平下降，證實吸入麻醉藥可導致肺表面活性物質減少［13］。此外，機械通氣也可導致小鼠肺泡表面活性物質功能損傷，肺泡表面張力增加、功能殘氣量下降進而導致肺泡塌陷［14］。

2 圍術期肺不張的防治策略

目前，對于圍術期肺不張防治策略的相關研究較多，因成人與兒童生理并不完全一致，而肥胖患者相較于普通患者，呼吸解剖結構及生理也均有差異，針對不同人群應制定個體化防治策略。

2.1 成年患者圍術期肺不張防治策略

2.1.1 成年患者肺不張術前防治策略

2.1.1.1 術前戒煙 已有研究［15］證實，吸煙作為術后肺部并發癥重要的獨立危險因素，而術前戒煙可明顯減少呼吸道分泌物產生、降低氣道激惹的發生，一定程度上有助于減少術后肺不張發生率。LUGG S T等［16］研究發現，未吸煙者、戒煙時間＜6周戒煙者、戒煙時間≥6 周戒煙者術后肺不張發生率明顯低于吸煙者（2.0%vs22.0%、10.9%vs22.0%、11.8%vs22.0%），術前戒煙可顯著減少患者術后肺部并發癥的發生。

2.1.1.2 術前吸氣肌鍛煉 術前吸氣肌鍛煉可通過改善因手術引起的呼吸肌功能下降，以減少術后肺不張的形成。CORDEIRO A L L 等［17］將符合入選標準冠狀動脈搭橋術患者分為2 組，干預組采取術前吸氣肌鍛煉，對照組采取常規護理措施，研究結果顯示，干預組術后肺不張患者發生率顯著低于對照組（14%vs53%），表明術前吸氣肌鍛煉對冠狀動脈搭橋術后患者肺功能具有保護效應。

2.1.1.3 激勵性肺活量計 激勵性肺活量計（Incentive spirometry，IS）可通過支持患者進行長而慢的深呼吸，降低胸膜張力及促進肺擴張，減少術后肺不張的形成。一項對80 例年齡＞18 歲接受冠狀動脈旁路移植術患者進行研究［18］發現，IS 組術后肺不張發生率明顯低于對照組（20%vs42.5%），表明IS 在冠狀動脈旁路移植術后與較低的肺不張發生率有關。

2.1.2 成年患者肺不張術中防治策略

2.1.2.1 降低預給氧濃度 純氧通氣或高濃度預給氧與術后肺不張的發生存在密切關聯已得到臨床研究證實，在患者安全前提下降低預給氧濃度可減少肺不張的發生。PARK M 等［19］研究證實，在成年患者術中預給氧濃度為100%時肺不張發生更為明顯，在70% 時肺不張發生明顯降低（39%vs20%）。但動脈血氧飽和度到達90%的時間也會隨著給氧濃度下降而縮短，增加插管時患者缺氧的風險，因此，仍需更多氧濃度梯度的實驗以得出最佳預給氧濃度。

2.1.2.2 保護性通氣策略 較低潮氣量（6～8 mL·kg-1預測體重）聯合6～8 cmH2O 呼氣末正壓（Positive end expiratory pressure， PEEP）通氣及定期肺復張操作的肺保護性通氣策略也常應用于肺不張防治。有學者對胸外科成年患者進行研究，結果證實肺保護性通氣策略組（39.2%）術后肺部并發癥明顯低于常規通氣組（49.4%）［20］。值得注意的是，單純低潮氣量在未聯合呼氣末正壓情況下，可能會導致通氣不良的肺部區域進一步塌陷。有研究［20］推薦非炎癥雙肺通氣的潮氣量為6～10 mL/預計體重（kg），且應聯合應用PEEP。術中應用PEEP 旨在肺泡壓最低時通過呼氣末正壓維持正的跨肺壓以防治術中肺不張，使用PEEP 防治圍術期肺不張的效果已在之前的研究中被證明［21］。但固定的PEEP 并不能適用于所有患者，且過高的PEEP 可導致血流動力學紊亂，因此需根據患者特征（如胸壁尺寸和形狀、腹部內容物、肺重量和胸膜壓力）及手術類型等，個體化應用PEEP 以獲得更佳的氧合及減少肺不張發生率。PEREIRA S M 等［22］通過對40 例擬行腹部手術患者進行研究，結果表明電阻抗斷層掃描引導下的個體化PEEP 組患者相較于固定值PEEP 組，術中氧合明顯更優［（435±62） mmHgvs（266±76） mmHg］，且肺不張發生率明顯更低（6.4%vs10.8%）。此外，也有研究［23］以腹部大手術患者為研究對象，通過驅動壓滴定最佳PEEP 并根據術中不同時間點肺部超聲評分評價肺部情況，證實通過驅動壓滴定最佳PEEP 較固定PEEP 可更有效減低肺不張發生率。然而，目前暫無研究比較通過電阻抗斷層掃描與驅動壓確定的最佳PEEP 對圍術期肺不張的防治效果，評估兩種確定PEEP 值方案的效果可能值得進一步探究。PEEP 在臨床上已被廣泛使用，例如肺復張，通過對成年患者短暫增加潮氣量或使用PEEP 做3次呼吸以達到30～35 cm H2O 的平臺壓，可升高跨肺壓重新打開已塌陷的肺部區域改善氧合。然而，當肺復張未聯合適當PEEP，其對防治肺不張效果可能有限［24］。

2.1.2.3 非通氣性策略 術中非通氣策略如麻醉藥物劑量及種類的選擇，同樣對圍術期肺不張防治有效。在一項基于芬太尼劑量對于成年患者非心臟手術肺部情況影響的分析中，證實低劑量芬太尼與高劑量芬太尼或無芬太尼相比，低劑量芬太尼與減少圍術期肺不張有一定相關性［25］。此外，在拔管前通常會使用如新斯的明、舒更葡糖鈉等藥物拮抗非去極化肌松藥。有研究［26］通過對非心臟手術的4 500例成年患者進行回顧性分析顯示，與拔管前使用新斯的明的患者相比，拔管前使用舒更葡糖鈉的患者肺部并發癥的風險可降低30%。然而，當前關于麻醉藥物對圍術期肺不張影響的相關研究較少，具體機制目前尚不完全清楚，亟待進一步研究。

2.1.3 成年患者肺不張術后防治策略 術后肺不張防治策略對減少肺不張發生同樣具有重要意義，目前主要包括拔管后預防性使用正壓通氣、硬膜外鎮痛及術后盡早活動等。

2.1.3.1 拔管后預防性使用正壓通氣 術后拔管后使用無創正壓通氣可有效防治圍術期肺不張，與術后常規氧療相比，無創正壓通氣對于術后低氧血癥患者可提供更好的氧合及降低肺不張引起呼吸衰竭的風險［27］。PUENTE-MAESTú L 等［28］通過對胸腔手術患者術后預防性使用持續正壓通氣發現，持續正壓通氣組肺不張及肺炎發生率明顯低于對照組（17%vs27%）。

2.1.3.2 術后鎮痛 硬膜外鎮痛可通過減少因咳嗽所帶來的疼痛以改善咳嗽，也可避免靜脈鎮痛中阿片類藥物對呼吸功能的抑制，預防肺不張發生。TENENBEIN P K 等［29］證實術后硬膜外鎮痛相較于芬太尼靜脈鎮痛肺不張風險明顯降低。此外，有學者通過對行冠狀動脈搭橋手術患者的術后肺功能指標及呼吸肌力量變化進行研究，證實心臟術后患者接受硬膜外鎮痛可有效改善呼氣肌力量，改善咳嗽、咳痰［30］。

2.1.3.3 術后盡早活動 術后盡早下床活動作為術后加速康復的重要部分，其目的是讓患者早期恢復身體正常機能以安穩度過圍術期。有學者通過探究行胸腔鏡食管手術患者術后肺不張情況與早期運動時間的關系，證實術后早期活動可減低成年患者術后肺不張發生率，并有助于早期康復［31］。

2.2 患兒圍術期肺不張防治策略 由于兒童具有獨特的生理特征，包括較低的功能殘氣量、高順應性及高于功能殘氣量的閉合容積，因此與成年患者相比，患兒麻醉后易發生肺不張等肺部并發癥［32］。

目前，關于患兒肺不張防治策略的研究主要集中于術中。術中保留患兒自主通氣可通過保持其肺部所受壓力相對均勻，減少肺不張形成。JI S H等［33］通過對全麻手術患兒進行研究，發現自主通氣組肺不張發生率為26.9%，明顯低于對照組73.3%。不同預給氧濃度對于患兒肺不張發生同樣產生影響，KIM H I 等［34］研究發現，患兒在預給氧期間減低氧濃度可以減少肺不張發生率。此外，患兒使用PEEP 可減少肺不張的發生。有研究［22］表明，成年患者最佳PEEP 為6～16 cmH2O，然而由于兒童與成年人生理特點差異較大，因此PEEP 需要適當調整才能用于患兒。有研究［35］通過使用6 cmH2O 和9 cmH2O 的PEEP，發現均能有效降低患兒圍術期肺不張面積及嚴重程度，且不會造成血流動力學不穩定。但肺復張的最佳壓力、頻率及持續時間尚不清楚，還需進一步研究。

目前關于患兒術后肺不張防治主要通過高流量鼻插管（High-flow nasal cannula， HFNC）實現。對于術后肺不張高?；純?，通過HFNC 吸氧可以提供持續氣道正壓進而有效提高呼氣末肺容量，減少肺不張。在一項針對全麻手術患兒的隨機臨床試驗中，研究者通過比較HFNC 組和對照組術后肺超聲評分，證實HFNC 組肺不張實變評分明顯低于對照組（3，IQR=2～4vs0，IQR=0～1；P＜0.001）［36］。另外，HFNC 可提供溫暖、濕潤的流動空氣，在改善患兒肺動力學及氧合方面優于單純使用CAPA［37］。然而，目前HFNC 對于患兒的流量設定尚有較大爭議，有待進一步研究。

2.3 肥胖患者圍術期肺不張防治策略 肥胖是圍術期肺不張獨立的危險因素，由于氧儲備、肺順應性及功能殘氣量的降低，肥胖患者在接受全麻手術后肺部并發癥（Postoperative pulmonary complications，PPCs）的發生率幾乎是普通成年患者的2倍［38］。

目前，關于肥胖患者肺不張防治策略的文獻相對較少，以術中應用PEEP 通氣及術后預防性使用HFNC為主。通常使用高于普通體重患者的PEEP重新復張肺泡，降低肥胖患者圍術期肺不張發生率。有研究［39］比較了高PEEP（12 cmH2O）與低PEEP（4 cmH2O）對于肥胖患者PPCs的影響，結果表明，盡管高水平PEEP 可降低驅動壓及圍術期肺不張發生率，但高水平PEEP 同樣也可帶來不良反應，如炎癥、血流動力學不穩定等。此外，亦有文獻［40］報道，在需行腹腔鏡手術治療的肥胖患者中使用肺超聲引導下的個體化PEEP，可更有效改善肺部氧合、肺順應性及降低圍術期肺不張發生率，且血流動力學較為穩定。FERRANDO C 等［41］研究表明，對于肥胖患者術后使用無創通氣也可改善氧合，并且術后早期使用HFNC可有效減少肥胖患者減肥術后圍術期肺不張及其他PPCs 發生率。但在WANG Y L 等［42］研究中指出，肥胖患者在接受心臟手術后進行HFNC與常規氧療相比，HFNC 并未改善術后24 h 的肺不張評分。因此，HFNC 對于肥胖患者圍術期肺不張的影響仍存在爭議，仍需更多樣本量或不同手術類型的臨床研究加以證實。

3 小結與展望

肺不張是圍術期常見并發癥，其發生發展是由多種因素共同作用所引起，目前認為圍術期肺不張主要包括吸收性肺不張、壓迫性肺不張及肺泡活性物質減少導致的肺不張。圍術期肺不張防治策略主要集中于術中干預，包括降低預給氧濃度、PEEP的應用及肺復張等。但術中策略對于改善患者肺部預后可能是有限的，而術前或術后干預可能是未來防治圍術期肺不張及其他肺部并發癥的新方向。低齡及肥胖作為圍術期肺不張獨立危險因素，因其特殊生理特點，圍術期肺不張防治策略也需適當調整。綜上所述，關于圍術期肺不張防治策略且特別是針對高?；颊叩姆乐尾呗?，仍需進行大量研究以提供支持。