引用本文： 刘晓静, 王文涛, 李家琛, 郑乃升. 床旁肺部超声与肺牵张指数在急性呼吸窘迫综合征患者肺复张中对最佳呼气末正压导向价值的比较. 中国呼吸与危重监护杂志, 2024, 23(7): 470-477. doi: 10.7507/1671-6205.202401038 复制
目前，选择合适的呼气末正压（positive end-expiratory pressure，PEEP）水平仍是急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者肺复张后维持肺泡持续开放的关键和难题。如果PEEP水平过高，可引起气道压过高，导致肺泡过度膨胀，造成气压伤；如果PEEP水平过低，则使复张的肺泡反复塌陷、复张，产生剪切力，加重呼吸机相关肺损伤[1]。目前临床上对于复张后最佳PEEP的选择方法仍存在争议。常用的方法有CT导向法、最大氧合法、静态压力-容积（pressure-volume，P-V）曲线法等，上述方法均有一定缺陷，比如CT导向法需要冒险搬动、转运危重患者，还有辐射损伤，在床边无法开展[2]；最大氧合法需要反复地采集动脉血气，操作过程较为繁琐[3]；P-V曲线法需要深度镇静肌松，其结果还可能会使PEEP水平偏高，导致肺泡过度膨胀[4]。近年来，床边即时肺部超声（lung ultrasound，LUS）和肺牵张指数导向的最佳PEEP的选择，均能实施随时床边监测，以其“无创、便捷、安全、直接、客观、可重复”等优点受到临床医生的青睐。但这两种方法何种效果更佳，目前尚未见针对性研究及报道。本研究对ARDS患者随机分两组，分别应用LUS和肺牵张指数导向的最佳PEEP，探讨其对氧合、呼吸力学及血流动力学的影响，旨在为ARDS患者复张后选择最佳PEEP方案提供循证学依据。
1 资料与方法
1.1 临床资料
选取2021年2月—2023年10月在郑州大学第二附属医院重症医学科（intensive care unit，ICU）需行机械通气的早期ARDS患者。入选标准：（1）年龄18～75岁；（2）符合2011年柏林定义的成人ARDS诊断标准[5]：急性起病，氧合指数［动脉血氧分压（arterial partial pressure of oxygen，PaO2）/吸氧浓度（fraction of inspiration O2，FiO2）］≤200 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），胸部正位X线片可见双肺斑片状浸润影，肺动脉嵌顿压<18 mm Hg或无左心房压力增高的临床证据；（3）发病时间<72 h，需要机械通气维持氧合；（4）收缩压在90～180 mm Hg，血流动力学相对稳定；（5）在我院治疗过程中存活时间>72 h；（6）患者或家属签署知情同意书。排除标准：（1）严重低氧血症（PaO2/FiO2<50 mm Hg）；（2）慢性阻塞性肺疾病、肺气肿、肺纤维化、肺大泡、气胸、胸腔积液、膈疝、支气管胸膜瘘、纵隔气肿、胸壁畸形或胸壁手术史；（3）重度颅脑损伤、颅内高压、神经肌肉病变、肿瘤终末期、妊娠期；（4）慢性重度器官（心、肝、肾）功能不全者以及2个以上肺外器官功能障碍；（5）肺复张过程中出现血流动力学极度不稳定（收缩压<90 mm Hg 或>180 mm Hg），需要大剂量血管活性药物维持。本研究共纳入90例患者，采用数字表法随机等分为超声组（45例）和牵张组（45例）。本研究经郑州大学第二附属医院伦理委员会审核通过（No.2020243）。
1.2 方法
1.2.1 基础治疗
积极治疗引起ARDS的原发病，选择敏感抗生素抗感染，营养支持治疗，纠正水电解质、酸碱平衡紊乱，液体复苏时参照中心静脉压指导液体出入，使血管容量状态维持在中心静脉压8～12 cm H2O处（1 cm H2O=0.098 kPa）。两组患者均在气管切开或气管插管后实施机械通气，所有患者均取仰卧位，应用mindray SV800型迈瑞呼吸机（深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司）。让患者仰卧位，彻底清理呼吸道分泌物。将呼吸机的压力和流量传感器与气管切开管Y管处相连。两组患者入组后基础通气设为容量控制通气模式，潮气量（tidal volume，VT）6 mL/kg（标准体重），初始PEEP为5 cm H2O，呼吸频率20次/min，调整FiO2，确保血氧饱和度>90%。实施肺复张前准备：静脉泵入丙泊酚镇静及瑞芬太尼镇痛，准备过程中需要将镇静深度保持在Ramsay评分3～4分，测定肺牵张指数及记录呼吸力学指标时需要将镇静深度保持在Ramsay评分5～6分，镇痛程度达到重症监护室疼痛观察工具法评分0分。肺复张前先进入洗脱期，先吸痰畅通呼吸道，在基础通气模式下将PEEP下调至0持续5 min。此时超声组患者进行肺超声检测并记录肺部超声影像作为肺复张前基线参照水平。
1.2.2 超声组
（1）超声再气化评分测定：超声组应用GE Vivid iq超声诊断仪（通用电气医疗系统中国有限公司），按照肺部12个区三步骤方法在呼气末进行肺部超声检査。超声再气化评分（ultrasound reaeration score，US-RAS）计算方法按照肺部超声影像变化评定。超声再气化评分评定标准[6]：① 正常通气（N）：可见平滑的A线，或少于两条B线；② 肺部通气轻度减少（B1）：可见3条及以上边界清、间距7 mm以上的离散型B线；③ 肺部通气严重减少（B2）：肺泡浸润，肺通气明显下降，可见间距3 mm以内且弥漫分布的连续融合B线；④ 肺实变征象：肺实变或肺不张，可见肝样回声伴动态支气管充气征。US-RAS计算方法：超声征象无改变，计0分；B1→N，B2→B1，C→B2，计1分；B2→N，C→B1，计3分；C→N，计5分。然后将肺部12个区的评分相加。（2）超声滴定PEEP：呼吸机为压力控制通气模式，保持驱动压维持在15 cm H2O不变，FiO2 100%。肺复张采用PEEP递增法，初始PEEP为5 cm H2O，以每次5 cm H2O为幅度递增PEEP，每次PEEP递增后维持通气60 s，使最高压力维持在40～60 cm H2O。随后做超声检测，分别计算每个区US-RAS。直至连续两次超声检查US-RAS不再增加则认为已充分肺复张，定为复张终点。否则，继续递增PEEP进行充分肺复张。肺复张后探求最佳PEEP的选择采用PEEP递减法，将PEEP以每次2 cm H2O为幅度递减，PEEP降到连续两次US-RAS突然减少超过30%为终点，提示肺泡塌陷，肺泡开始塌陷之前的PEEP为最佳PEEP。然后再次将PEEP递增至原来肺泡充分复张时的PEEP，再将PEEP递减至最佳PEEP。
1.2.3 牵张组
呼吸机设置为容量控制通气模式，设置VT 6 mL/kg（标准体重），FiO2为100%。肺复张采用PEEP递增法，以每次5 cm H2O为幅度递增PEEP，每次PEEP递增后维持通气60 s，使最高压力维持在40～60 cm H2O。在吸气流速恒定的情况下，待患者处于稳定状态，设定方波气流，呼吸机监护仪会自动描记对气道压力-时间曲线，5个呼吸周期后从机器上可自动显示肺牵张指数。直至肺牵张指数在0.9～1.1之间则认为已充分肺复张，定为复张终点。否则，继续递增PEEP进行充分肺复张。肺复张后最佳PEEP的选择采用PEEP递减法，将PEEP以每次2 cm H2O为幅度递减，直至肺牵张指数在0.9～1.1之间，此时的PEEP即为最佳PEEP维持水平。如果不在0.9～1.1之间，要及时调整PEEP设置。当肺牵张指数<0.9 时，逐步提高PEEP；当肺牵张指数>1.1时，适当降低PEEP，始终使肺牵张指数保持在0.9～1.1之间（当然，能达到1最为理想），此过程被称为PEEP滴定。此时的PEEP即为最佳PEEP维持水平。
1.2.4 测定肺复张容积
两组患者的PEEP滴定完毕，分别将PEEP设置在滴定的最佳PEEP水平，并维持不变继续通气20 min，稳定后分别用P-V曲线法测定肺复张容积[7]，并分别于肺复张15 min、1 h、6 h、24 h后，采集患者氧合指数、呼吸力学指标。
1.3 观察指标
1.3.1 基线资料
记录患者的性别、年龄、体重指数（body mass index，BMI）、原发病、ARDS发病时间、急性生理学和慢性健康状况评价Ⅱ（acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ，APACHEⅡ）、Murray肺损伤评分及临床肺部感染评分等。
1.3.2 临床疗效
分别于肺复张前、肺复张后15 min及1 h、2 h、6 h、24 h时监测收集下列指标：（1）肺气体交换指标：经动脉置管采集患者动脉血进行血气分析，采用ABL800FLEX型血气分析仪（雷度米特医疗设备有效公司），以及配套的ABL800FLEX血气分析仪监测包，检测PaO2，根据呼吸机设置记录FiO2，计算氧合指数=PaO2/FiO2；（2）呼吸力学指标：通过呼吸机监测面板监测平均气道压、气道峰压（peak pressure，Ppeak）、VT，并计算肺动态顺应性（dynamic compliance，Cdyn），Cdyn=VT/（Ppeak-PEEP）[8]；（3）血流动力学：应用Spacelabs 91369型太空心电监护仪（美国太空医疗仪器公司）持续监测心电图，记录心率，经动脉留置导管监测平均动脉压，经中心静脉留置导管监测中心静脉压；（4）记录机械通气时间及相关并发症，有无气压伤，包括气胸、纵隔或间质性肺气肿。
1.3.3 临床预后
记录患者机械通气时间、ICU住院时间、气压伤发生率、肺外器官功能衰竭发生率及28天病死率。气压伤定义为机械通气过程中新出现的纵隔气肿、气胸、皮下气肿；肺外器官功能衰竭定义为：（1）凝血功能衰竭：血小板计数≤80×109/L；（2）肝功能衰竭：血清总胆红素≥2 mg/dL；（3）肾功能衰竭：血清肌酐≥2 mg/dL；（4）循环衰竭：收缩压≤90 mm Hg，或比基础血压下降40 mm Hg，或需用血管活性药维持。28天病死率定义包括放弃治疗的患者。
1.4 统计学方法
采用 SPSS23.0 统计学软件进行统计分析。正态分布方差齐的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用独立样本t检验；组内治疗前后比较采用配对样本t检验。非正态分布计量资料以中位数（四分位数）［M（P25，P75）］表示，组间比较采用非参数Mann-Whitney U检验；组内治疗前后比较采用配对样本的秩和检验。计数资料以例（%）表示，非等级资料组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。符合线性关系的双变量正态分布进行Pearson检验直线相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 基线资料
两组患者的基线资料比较差异无统计学意义（均P>0.05），具有可比性。结果见表1。
表1
两组患者基线资料比较［n=45，例（%）/（x±s）/M（P25，P75）］
2.2 氧合指数、呼吸力学指标
复张前两组患者氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压差异无统计学意义（均P>0.05），具有可比性。复张后各时间点两组患者的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压均呈现复张后15 min显著上升，之后略有下降，趋于平稳的态势。两组患者各时间点的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压均显著高于复张前（均P<0.01）。复张后，超声组患者的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压在复张后15 min、1 h、6 h、24 h均显著高于牵张组（均P<0.05）。结果见表2。
表2
两组患者肺复张前后各时间点氧合指数、呼吸力学指标的比较（n=45，x±s）
2.3 血流动力学指标
肺复张前，两组患者的心率、平均动脉压、中心静脉压差异均无统计学意义（均P>0.05），具有可比性。肺复张后24 h，两组患者的心率、平均动脉压、中心静脉压差异均无统计学意义（均P>0.05）。结果见表3。
表3
两组患者血流动力学指标的比较（n=45，x±s）
2.4 最佳PEEP滴定
肺复张后，超声组患者滴定的最佳PEEP值及对应的复张末容积均大于牵张组（t=3.263，P=0.002；2.618，P=0.010），差异有统计学意义。两组患者的最佳PEEP与其对应的复张末容积均呈正相关（超声组：r=0.974，P=0.000；牵张组：r=0.957，P=0.000）。结果见表4。
表4
两组患者肺复张后最佳PEEP值及对应的复张末容积比较（n=45，x±s）
2.5 临床预后
超声组患者的机械通气时间、ICU停留时间短于牵张组（t=–3.432，P=0.001；t=–2.801，P=0.006）。两组患者的气压伤发生率、肺外器官功能衰竭率、28天病死率差异无统计学意义（均P>0.05）。结果见表5。
表5
两组患者临床预后指标的比较（n=45，x±s）
3 讨论
本研究中肺复张采取在小潮气量通气基础上的肺开放策略[9]，首先间歇性给予一个较高的气道压力（35～45 cm H2O），使萎陷肺泡充分打开，随后采取合适的压力（PEEP）使肺泡在整个呼吸周期中维持开放状态，既避免肺泡再次塌陷又避免过高的气道压力导致气压伤[10]。研究结果显示复张后各时间点两组患者的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压均呈现复张后15 min显著上升，复张后1 h后略有下降，之后趋于平稳的态势。床旁肺部超声与肺牵张指数两种方法中上述指标水平波动的趋势相吻合，且复张后各时间点均高于复张前；复张前及肺复张后24 h，两组患者的心率、平均动脉压、中心静脉压等血流动力学指标比较均无明显差异，表明肺部超声与肺牵张指数导向的PEEP均可改善氧合和呼吸系统顺应性，对评价肺的不均一性均有一定价值，对血流动力学均无不良影响。究其原因，是因为两种方法操作原理从不同的角度均能针对ARDS下列病理变化作出相对合理评价，均与肺复张的最终目标相一致。
肺部超声的原理是基于肺脏含气量的差异形成不同的超声图像来做出疾病的诊断[11]。正常的肺含气量较多，含水量少，因而不能被超声穿过，超声显示为胸膜线后平行排列平滑的A线。在病理情况下，肺组织气/水比率明显变化，从而可被超声很好地探查。如弥漫性肺炎和小叶间隔增厚，当肺病变区含气轻度减少，含水量增加时，超声垂直投射入胸壁可见到自胸膜发出并与胸膜垂直的多条边界清晰、间距7 mm的垂直线，其远端延伸到远场的彗星尾征称之为B线；如肺泡水肿或终末支气管闭塞，肺部含气重度减少，超声显示为大量连续融合、弥漫分布、间距小于3 mm的B线；肺组织内不含气如肺实变，超声图像显示为吸气时增强的高回声白色点状影像，呈现类肝实质回声伴动态支气管充气征[12]。许多研究证实，肺水肿的程度（肺间质含水量）与B线的数量呈线性相关[13]，即超声能通过探测B线的数量和类型来判断肺通气变化。基于上述超声图像而建立的超声再气化评分能有效地反映肺水肿程度及监测肺开放压对萎陷肺泡的膨胀效应[14]。Bouhemad等[15]研究发现在评估肺水肿、肺不张方面超声再气化评分与CT检测高度相关。肺复张后，随着滴定最佳PEEP过程中PEEP的递减，复张后已经膨胀的肺泡又逐渐重新塌陷，直至PEEP递减至一临界点（最佳PEEP）水平之下时，较多复张的肺泡同时塌陷，肺组织实变化突然加重，肺实质气/水比率急剧变化，会被超声敏感地探查出来，表现为复张后正常充气的肺部区域超声影像的A线被B线取代，或原有B线区域表现为B线增加或变为动态支气管充气征，即US-RAS突然减少。因此，肺部超声法滴定复张后最佳PEEP是可行的。且肺部超声可在床边操作，便捷、廉价、安全无辐射，且不要求患者深度镇静，可以同时评估重力依赖区和非重力依赖区的肺复张的效果[16]。但超声也存在不足，如皮下气肿或皮下脂肪组织过厚均会阻滞超声声束通过[17]，故对于合并胸壁皮下气肿或重度肥胖患者监测困难或结果不准；超声善于监测肺水肿及肺泡塌陷程度，却无法有效判别正常通气或过度通气；肺部超声通过超声图像评定超声再气化评分仅是定性评价，尚无法定量评价，评价结果有一定主观性，可变性较大。因此，超声再气化评分还不能做为肺复张终点评价的唯一方法。
肺牵张指数是在气流恒定时压力-时间曲线中气道开放压的斜率[18]。其原理是选其吸气支进行曲线回归，获取方程P=a×timeb+C，其中a为吸气曲线的斜率，b为肺牵张指数，c为吸气开始时的气道压力。b反映压力-时间曲线吸气支的非线性特征[19]。若b<l时，P-T曲线吸气时出现一个先向下的弧度，显示在吸气过程中压力先迅速增高，后逐渐增速减慢。这就好比吹气球，开始气球里没气，刚吹气时需要用力吹，此时气球内压力迅速增高，当气球膨胀到一定容积后，继续再吹则不需要很用力，此时压力相对升高缓慢。随着吸入气量增加肺的顺应性也随着升高，提示在吸气开始时肺泡未处于开放状态，吸气过程中肺内仍存在塌陷肺泡，肺泡回弹率减小，还存在潜在的额外复张，说明PEEP设置太低了。曲线的弧度可用上面的指数方程来表示，只需要记住当b<l，就会产生这样的形态的压力曲线，这个曲线指数就是所谓的牵张指数。当然，根据临床实践，一般认为b<0.9才有意义；b>l时，P-T曲线吸气时出现一个向上的弧度，显示在吸气过程中压力开始上升慢，在吸气末上升快。这就好比吹气球，开始气球里的气体已足够多了，刚吹气时顺应性还好，不用使劲吹，此时气球内压力升高也不快，当气球膨胀到较大的容积后，这时继续再吹则需要更高的压力，此时压力迅速升高。随着吸入气量增加而肺的顺应性反而下降，提示吸气过程中肺泡出现过度膨胀，肺泡回弹率增加，说明PEEP设置太高了，导致吸气时肺泡迅速就达到了过度膨胀状态。当然，临床认为b>1.1有临床意义；b=l时，P-T曲线吸气时压力上升成直线，说明压力匀速上升。提示吸气时肺泡已处于开放膨胀状态，而且在吸气末肺泡也没发生过度充气膨胀，显示回弹率没有变化，此时设置PEEP的值即为最佳PEEP。当然，能正好b=l最为理想，临床实践中也不容易正好b=l，一般认为b值在0.9～1.1之间肺泡的通气状态就可以接受。肺牵张指数的优点：结果易于获得，操作简单，镇静患者，阻断自主呼吸，完全控制通气，选择容控（因为需要恒流），进入快速访查菜单，点击选择就可以了，完全是设备自动监测计算出的客观数字，并可连续测量，持续记录，不影响患者通气。
从上述机制上分析，肺部超声无法有效地判断肺泡正常通气或过度通气，其导出的PEEP可能会导致肺泡的过度扩张充气，而肺牵张指数法导出的PEEP是否要比肺部超声法导出的PEEP更符合生理改变呢？本研究结果显示，两种方法在肺复张后滴定的最佳PEEP值及对应的复张末容积并不相同，超声组患者滴定的最佳PEEP值及对应的复张末容积均大于牵张组，到底是肺牵张指数法导出的PEEP较低而引起肺泡通气不足，或是肺部超声法导出的PEEP较高而引起肺泡过度膨胀呢？从复张后的氧合指数、Cdyn对比中不难找到答案。复张后超声组患者的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压在复张后15 min、1 h、6 h、24 h均高于牵张组；超声组患者的机械通气时间、ICU停留时间短于牵张组；两组患者的气压伤发生率、肺外器官功能衰竭率、28天病死率比较无显著差异。以上结果说明床旁肺部超声滴定的最佳PEEP更能使肺泡充分膨胀，氧合和呼吸系统顺应性更高，疗效优于肺牵张指数。由此可见，肺部超声法导出的PEEP并没有引起肺泡过度膨胀，而是肺牵张指数法导出的PEEP引起肺泡通气不足。
为什么本研究的观察结果与作用机制分析不一致呢？再重新分析一下肺牵张指数的原理，气流恒定时气道压力-时间曲线反映的是整个呼吸系统（其中包括肺和胸壁）的力学特征，如果患者合并气胸、胸腔积液或腹腔高压，那么患者的胸壁顺应性就会发生变化，此时通过气道压力-时间曲线导出的肺牵张指数就不能单纯地反映肺组织的力学变化特征。因为整个呼吸系统是由肺和胸壁两者串联组成，整个呼吸系统弹性阻力=肺弹性阻力+胸壁弹性阻力[20]。气流恒定通气时，并不是全部气道压力单一地作用于肺，还有一部分作用胸壁，因此在胸壁弹性阻力明显增加的情况下，肺牵张指数就难以单纯反映肺组织的力学特征，怎么用来准确指导最佳PEEP的滴定。Plataki等[21]应用胸腔积液的动物模型，研究发现当b>l时仍有大量塌陷肺泡尚未复张，并未发现肺泡过度充气膨胀。因此，有研究者提出应依据跨肺压牵张指数来滴定最佳PEEP，因为跨肺压可排除胸壁弹性阻力对整个呼吸系统力学曲线的干扰，能够单纯反映肺组织的呼吸力学特征，能够更加合理地滴定最佳PEEP[22-23]。
综上所述，肺部超声与肺牵张指数导向的PEEP均可改善氧合和呼吸系统顺应性，均对血流动力学无不良影响，均可作为肺复张后滴定最佳PEEP有效方法。而肺部超声导向的PEEP更能使肺泡充分膨胀，更有利于改善患者的氧合和呼吸系统顺应性，疗效优于肺牵张指数。尽管肺部超声难于对肺泡过度充气进行评价，肺部超声对肺水肿、肺不张、透明膜形成、肺实变、气胸和胸腔积液等病理改变均有其自身的优势[24]。本研究尚有一些不足，首先，ARDS分为肺内源性和肺外源性，病因不同对肺复张与PEEP的治疗反应也存在差异，可能会造成不同的最佳PEEP结果，而本研究并没有按照不同病因分成临床亚组进行观察研究，病例选择存在偏倚，有待今后分为临床亚组研究以获取更合理的结果。其次，床旁肺部超声确实不能区分正常肺通气和过度通气，本研究中超声组出现1例气压伤发生，故肺部超声法并不完美，也难以作为肺复张后滴定PEEP的唯一方法，有待更多的临床研究完善和提高。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
目前，选择合适的呼气末正压（positive end-expiratory pressure，PEEP）水平仍是急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者肺复张后维持肺泡持续开放的关键和难题。如果PEEP水平过高，可引起气道压过高，导致肺泡过度膨胀，造成气压伤；如果PEEP水平过低，则使复张的肺泡反复塌陷、复张，产生剪切力，加重呼吸机相关肺损伤[1]。目前临床上对于复张后最佳PEEP的选择方法仍存在争议。常用的方法有CT导向法、最大氧合法、静态压力-容积（pressure-volume，P-V）曲线法等，上述方法均有一定缺陷，比如CT导向法需要冒险搬动、转运危重患者，还有辐射损伤，在床边无法开展[2]；最大氧合法需要反复地采集动脉血气，操作过程较为繁琐[3]；P-V曲线法需要深度镇静肌松，其结果还可能会使PEEP水平偏高，导致肺泡过度膨胀[4]。近年来，床边即时肺部超声（lung ultrasound，LUS）和肺牵张指数导向的最佳PEEP的选择，均能实施随时床边监测，以其“无创、便捷、安全、直接、客观、可重复”等优点受到临床医生的青睐。但这两种方法何种效果更佳，目前尚未见针对性研究及报道。本研究对ARDS患者随机分两组，分别应用LUS和肺牵张指数导向的最佳PEEP，探讨其对氧合、呼吸力学及血流动力学的影响，旨在为ARDS患者复张后选择最佳PEEP方案提供循证学依据。
1 资料与方法
1.1 临床资料
选取2021年2月—2023年10月在郑州大学第二附属医院重症医学科（intensive care unit，ICU）需行机械通气的早期ARDS患者。入选标准：（1）年龄18～75岁；（2）符合2011年柏林定义的成人ARDS诊断标准[5]：急性起病，氧合指数［动脉血氧分压（arterial partial pressure of oxygen，PaO2）/吸氧浓度（fraction of inspiration O2，FiO2）］≤200 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），胸部正位X线片可见双肺斑片状浸润影，肺动脉嵌顿压<18 mm Hg或无左心房压力增高的临床证据；（3）发病时间<72 h，需要机械通气维持氧合；（4）收缩压在90～180 mm Hg，血流动力学相对稳定；（5）在我院治疗过程中存活时间>72 h；（6）患者或家属签署知情同意书。排除标准：（1）严重低氧血症（PaO2/FiO2<50 mm Hg）；（2）慢性阻塞性肺疾病、肺气肿、肺纤维化、肺大泡、气胸、胸腔积液、膈疝、支气管胸膜瘘、纵隔气肿、胸壁畸形或胸壁手术史；（3）重度颅脑损伤、颅内高压、神经肌肉病变、肿瘤终末期、妊娠期；（4）慢性重度器官（心、肝、肾）功能不全者以及2个以上肺外器官功能障碍；（5）肺复张过程中出现血流动力学极度不稳定（收缩压<90 mm Hg 或>180 mm Hg），需要大剂量血管活性药物维持。本研究共纳入90例患者，采用数字表法随机等分为超声组（45例）和牵张组（45例）。本研究经郑州大学第二附属医院伦理委员会审核通过（No.2020243）。
1.2 方法
1.2.1 基础治疗
积极治疗引起ARDS的原发病，选择敏感抗生素抗感染，营养支持治疗，纠正水电解质、酸碱平衡紊乱，液体复苏时参照中心静脉压指导液体出入，使血管容量状态维持在中心静脉压8～12 cm H2O处（1 cm H2O=0.098 kPa）。两组患者均在气管切开或气管插管后实施机械通气，所有患者均取仰卧位，应用mindray SV800型迈瑞呼吸机（深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司）。让患者仰卧位，彻底清理呼吸道分泌物。将呼吸机的压力和流量传感器与气管切开管Y管处相连。两组患者入组后基础通气设为容量控制通气模式，潮气量（tidal volume，VT）6 mL/kg（标准体重），初始PEEP为5 cm H2O，呼吸频率20次/min，调整FiO2，确保血氧饱和度>90%。实施肺复张前准备：静脉泵入丙泊酚镇静及瑞芬太尼镇痛，准备过程中需要将镇静深度保持在Ramsay评分3～4分，测定肺牵张指数及记录呼吸力学指标时需要将镇静深度保持在Ramsay评分5～6分，镇痛程度达到重症监护室疼痛观察工具法评分0分。肺复张前先进入洗脱期，先吸痰畅通呼吸道，在基础通气模式下将PEEP下调至0持续5 min。此时超声组患者进行肺超声检测并记录肺部超声影像作为肺复张前基线参照水平。
1.2.2 超声组
（1）超声再气化评分测定：超声组应用GE Vivid iq超声诊断仪（通用电气医疗系统中国有限公司），按照肺部12个区三步骤方法在呼气末进行肺部超声检査。超声再气化评分（ultrasound reaeration score，US-RAS）计算方法按照肺部超声影像变化评定。超声再气化评分评定标准[6]：① 正常通气（N）：可见平滑的A线，或少于两条B线；② 肺部通气轻度减少（B1）：可见3条及以上边界清、间距7 mm以上的离散型B线；③ 肺部通气严重减少（B2）：肺泡浸润，肺通气明显下降，可见间距3 mm以内且弥漫分布的连续融合B线；④ 肺实变征象：肺实变或肺不张，可见肝样回声伴动态支气管充气征。US-RAS计算方法：超声征象无改变，计0分；B1→N，B2→B1，C→B2，计1分；B2→N，C→B1，计3分；C→N，计5分。然后将肺部12个区的评分相加。（2）超声滴定PEEP：呼吸机为压力控制通气模式，保持驱动压维持在15 cm H2O不变，FiO2 100%。肺复张采用PEEP递增法，初始PEEP为5 cm H2O，以每次5 cm H2O为幅度递增PEEP，每次PEEP递增后维持通气60 s，使最高压力维持在40～60 cm H2O。随后做超声检测，分别计算每个区US-RAS。直至连续两次超声检查US-RAS不再增加则认为已充分肺复张，定为复张终点。否则，继续递增PEEP进行充分肺复张。肺复张后探求最佳PEEP的选择采用PEEP递减法，将PEEP以每次2 cm H2O为幅度递减，PEEP降到连续两次US-RAS突然减少超过30%为终点，提示肺泡塌陷，肺泡开始塌陷之前的PEEP为最佳PEEP。然后再次将PEEP递增至原来肺泡充分复张时的PEEP，再将PEEP递减至最佳PEEP。
1.2.3 牵张组
呼吸机设置为容量控制通气模式，设置VT 6 mL/kg（标准体重），FiO2为100%。肺复张采用PEEP递增法，以每次5 cm H2O为幅度递增PEEP，每次PEEP递增后维持通气60 s，使最高压力维持在40～60 cm H2O。在吸气流速恒定的情况下，待患者处于稳定状态，设定方波气流，呼吸机监护仪会自动描记对气道压力-时间曲线，5个呼吸周期后从机器上可自动显示肺牵张指数。直至肺牵张指数在0.9～1.1之间则认为已充分肺复张，定为复张终点。否则，继续递增PEEP进行充分肺复张。肺复张后最佳PEEP的选择采用PEEP递减法，将PEEP以每次2 cm H2O为幅度递减，直至肺牵张指数在0.9～1.1之间，此时的PEEP即为最佳PEEP维持水平。如果不在0.9～1.1之间，要及时调整PEEP设置。当肺牵张指数<0.9 时，逐步提高PEEP；当肺牵张指数>1.1时，适当降低PEEP，始终使肺牵张指数保持在0.9～1.1之间（当然，能达到1最为理想），此过程被称为PEEP滴定。此时的PEEP即为最佳PEEP维持水平。
1.2.4 测定肺复张容积
两组患者的PEEP滴定完毕，分别将PEEP设置在滴定的最佳PEEP水平，并维持不变继续通气20 min，稳定后分别用P-V曲线法测定肺复张容积[7]，并分别于肺复张15 min、1 h、6 h、24 h后，采集患者氧合指数、呼吸力学指标。
1.3 观察指标
1.3.1 基线资料
记录患者的性别、年龄、体重指数（body mass index，BMI）、原发病、ARDS发病时间、急性生理学和慢性健康状况评价Ⅱ（acute physiology and chronic health evaluation Ⅱ，APACHEⅡ）、Murray肺损伤评分及临床肺部感染评分等。
1.3.2 临床疗效
分别于肺复张前、肺复张后15 min及1 h、2 h、6 h、24 h时监测收集下列指标：（1）肺气体交换指标：经动脉置管采集患者动脉血进行血气分析，采用ABL800FLEX型血气分析仪（雷度米特医疗设备有效公司），以及配套的ABL800FLEX血气分析仪监测包，检测PaO2，根据呼吸机设置记录FiO2，计算氧合指数=PaO2/FiO2；（2）呼吸力学指标：通过呼吸机监测面板监测平均气道压、气道峰压（peak pressure，Ppeak）、VT，并计算肺动态顺应性（dynamic compliance，Cdyn），Cdyn=VT/（Ppeak-PEEP）[8]；（3）血流动力学：应用Spacelabs 91369型太空心电监护仪（美国太空医疗仪器公司）持续监测心电图，记录心率，经动脉留置导管监测平均动脉压，经中心静脉留置导管监测中心静脉压；（4）记录机械通气时间及相关并发症，有无气压伤，包括气胸、纵隔或间质性肺气肿。
1.3.3 临床预后
记录患者机械通气时间、ICU住院时间、气压伤发生率、肺外器官功能衰竭发生率及28天病死率。气压伤定义为机械通气过程中新出现的纵隔气肿、气胸、皮下气肿；肺外器官功能衰竭定义为：（1）凝血功能衰竭：血小板计数≤80×109/L；（2）肝功能衰竭：血清总胆红素≥2 mg/dL；（3）肾功能衰竭：血清肌酐≥2 mg/dL；（4）循环衰竭：收缩压≤90 mm Hg，或比基础血压下降40 mm Hg，或需用血管活性药维持。28天病死率定义包括放弃治疗的患者。
1.4 统计学方法
采用 SPSS23.0 统计学软件进行统计分析。正态分布方差齐的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用独立样本t检验；组内治疗前后比较采用配对样本t检验。非正态分布计量资料以中位数（四分位数）［M（P25，P75）］表示，组间比较采用非参数Mann-Whitney U检验；组内治疗前后比较采用配对样本的秩和检验。计数资料以例（%）表示，非等级资料组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。符合线性关系的双变量正态分布进行Pearson检验直线相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 基线资料
两组患者的基线资料比较差异无统计学意义（均P>0.05），具有可比性。结果见表1。
表1
两组患者基线资料比较［n=45，例（%）/（x±s）/M（P25，P75）］
2.2 氧合指数、呼吸力学指标
复张前两组患者氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压差异无统计学意义（均P>0.05），具有可比性。复张后各时间点两组患者的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压均呈现复张后15 min显著上升，之后略有下降，趋于平稳的态势。两组患者各时间点的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压均显著高于复张前（均P<0.01）。复张后，超声组患者的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压在复张后15 min、1 h、6 h、24 h均显著高于牵张组（均P<0.05）。结果见表2。
表2
两组患者肺复张前后各时间点氧合指数、呼吸力学指标的比较（n=45，x±s）
2.3 血流动力学指标
肺复张前，两组患者的心率、平均动脉压、中心静脉压差异均无统计学意义（均P>0.05），具有可比性。肺复张后24 h，两组患者的心率、平均动脉压、中心静脉压差异均无统计学意义（均P>0.05）。结果见表3。
表3
两组患者血流动力学指标的比较（n=45，x±s）
2.4 最佳PEEP滴定
肺复张后，超声组患者滴定的最佳PEEP值及对应的复张末容积均大于牵张组（t=3.263，P=0.002；2.618，P=0.010），差异有统计学意义。两组患者的最佳PEEP与其对应的复张末容积均呈正相关（超声组：r=0.974，P=0.000；牵张组：r=0.957，P=0.000）。结果见表4。
表4
两组患者肺复张后最佳PEEP值及对应的复张末容积比较（n=45，x±s）
2.5 临床预后
超声组患者的机械通气时间、ICU停留时间短于牵张组（t=–3.432，P=0.001；t=–2.801，P=0.006）。两组患者的气压伤发生率、肺外器官功能衰竭率、28天病死率差异无统计学意义（均P>0.05）。结果见表5。
表5
两组患者临床预后指标的比较（n=45，x±s）
3 讨论
本研究中肺复张采取在小潮气量通气基础上的肺开放策略[9]，首先间歇性给予一个较高的气道压力（35～45 cm H2O），使萎陷肺泡充分打开，随后采取合适的压力（PEEP）使肺泡在整个呼吸周期中维持开放状态，既避免肺泡再次塌陷又避免过高的气道压力导致气压伤[10]。研究结果显示复张后各时间点两组患者的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压均呈现复张后15 min显著上升，复张后1 h后略有下降，之后趋于平稳的态势。床旁肺部超声与肺牵张指数两种方法中上述指标水平波动的趋势相吻合，且复张后各时间点均高于复张前；复张前及肺复张后24 h，两组患者的心率、平均动脉压、中心静脉压等血流动力学指标比较均无明显差异，表明肺部超声与肺牵张指数导向的PEEP均可改善氧合和呼吸系统顺应性，对评价肺的不均一性均有一定价值，对血流动力学均无不良影响。究其原因，是因为两种方法操作原理从不同的角度均能针对ARDS下列病理变化作出相对合理评价，均与肺复张的最终目标相一致。
肺部超声的原理是基于肺脏含气量的差异形成不同的超声图像来做出疾病的诊断[11]。正常的肺含气量较多，含水量少，因而不能被超声穿过，超声显示为胸膜线后平行排列平滑的A线。在病理情况下，肺组织气/水比率明显变化，从而可被超声很好地探查。如弥漫性肺炎和小叶间隔增厚，当肺病变区含气轻度减少，含水量增加时，超声垂直投射入胸壁可见到自胸膜发出并与胸膜垂直的多条边界清晰、间距7 mm的垂直线，其远端延伸到远场的彗星尾征称之为B线；如肺泡水肿或终末支气管闭塞，肺部含气重度减少，超声显示为大量连续融合、弥漫分布、间距小于3 mm的B线；肺组织内不含气如肺实变，超声图像显示为吸气时增强的高回声白色点状影像，呈现类肝实质回声伴动态支气管充气征[12]。许多研究证实，肺水肿的程度（肺间质含水量）与B线的数量呈线性相关[13]，即超声能通过探测B线的数量和类型来判断肺通气变化。基于上述超声图像而建立的超声再气化评分能有效地反映肺水肿程度及监测肺开放压对萎陷肺泡的膨胀效应[14]。Bouhemad等[15]研究发现在评估肺水肿、肺不张方面超声再气化评分与CT检测高度相关。肺复张后，随着滴定最佳PEEP过程中PEEP的递减，复张后已经膨胀的肺泡又逐渐重新塌陷，直至PEEP递减至一临界点（最佳PEEP）水平之下时，较多复张的肺泡同时塌陷，肺组织实变化突然加重，肺实质气/水比率急剧变化，会被超声敏感地探查出来，表现为复张后正常充气的肺部区域超声影像的A线被B线取代，或原有B线区域表现为B线增加或变为动态支气管充气征，即US-RAS突然减少。因此，肺部超声法滴定复张后最佳PEEP是可行的。且肺部超声可在床边操作，便捷、廉价、安全无辐射，且不要求患者深度镇静，可以同时评估重力依赖区和非重力依赖区的肺复张的效果[16]。但超声也存在不足，如皮下气肿或皮下脂肪组织过厚均会阻滞超声声束通过[17]，故对于合并胸壁皮下气肿或重度肥胖患者监测困难或结果不准；超声善于监测肺水肿及肺泡塌陷程度，却无法有效判别正常通气或过度通气；肺部超声通过超声图像评定超声再气化评分仅是定性评价，尚无法定量评价，评价结果有一定主观性，可变性较大。因此，超声再气化评分还不能做为肺复张终点评价的唯一方法。
肺牵张指数是在气流恒定时压力-时间曲线中气道开放压的斜率[18]。其原理是选其吸气支进行曲线回归，获取方程P=a×timeb+C，其中a为吸气曲线的斜率，b为肺牵张指数，c为吸气开始时的气道压力。b反映压力-时间曲线吸气支的非线性特征[19]。若b<l时，P-T曲线吸气时出现一个先向下的弧度，显示在吸气过程中压力先迅速增高，后逐渐增速减慢。这就好比吹气球，开始气球里没气，刚吹气时需要用力吹，此时气球内压力迅速增高，当气球膨胀到一定容积后，继续再吹则不需要很用力，此时压力相对升高缓慢。随着吸入气量增加肺的顺应性也随着升高，提示在吸气开始时肺泡未处于开放状态，吸气过程中肺内仍存在塌陷肺泡，肺泡回弹率减小，还存在潜在的额外复张，说明PEEP设置太低了。曲线的弧度可用上面的指数方程来表示，只需要记住当b<l，就会产生这样的形态的压力曲线，这个曲线指数就是所谓的牵张指数。当然，根据临床实践，一般认为b<0.9才有意义；b>l时，P-T曲线吸气时出现一个向上的弧度，显示在吸气过程中压力开始上升慢，在吸气末上升快。这就好比吹气球，开始气球里的气体已足够多了，刚吹气时顺应性还好，不用使劲吹，此时气球内压力升高也不快，当气球膨胀到较大的容积后，这时继续再吹则需要更高的压力，此时压力迅速升高。随着吸入气量增加而肺的顺应性反而下降，提示吸气过程中肺泡出现过度膨胀，肺泡回弹率增加，说明PEEP设置太高了，导致吸气时肺泡迅速就达到了过度膨胀状态。当然，临床认为b>1.1有临床意义；b=l时，P-T曲线吸气时压力上升成直线，说明压力匀速上升。提示吸气时肺泡已处于开放膨胀状态，而且在吸气末肺泡也没发生过度充气膨胀，显示回弹率没有变化，此时设置PEEP的值即为最佳PEEP。当然，能正好b=l最为理想，临床实践中也不容易正好b=l，一般认为b值在0.9～1.1之间肺泡的通气状态就可以接受。肺牵张指数的优点：结果易于获得，操作简单，镇静患者，阻断自主呼吸，完全控制通气，选择容控（因为需要恒流），进入快速访查菜单，点击选择就可以了，完全是设备自动监测计算出的客观数字，并可连续测量，持续记录，不影响患者通气。
从上述机制上分析，肺部超声无法有效地判断肺泡正常通气或过度通气，其导出的PEEP可能会导致肺泡的过度扩张充气，而肺牵张指数法导出的PEEP是否要比肺部超声法导出的PEEP更符合生理改变呢？本研究结果显示，两种方法在肺复张后滴定的最佳PEEP值及对应的复张末容积并不相同，超声组患者滴定的最佳PEEP值及对应的复张末容积均大于牵张组，到底是肺牵张指数法导出的PEEP较低而引起肺泡通气不足，或是肺部超声法导出的PEEP较高而引起肺泡过度膨胀呢？从复张后的氧合指数、Cdyn对比中不难找到答案。复张后超声组患者的氧合指数、Cdyn、平均气道压、气道峰压在复张后15 min、1 h、6 h、24 h均高于牵张组；超声组患者的机械通气时间、ICU停留时间短于牵张组；两组患者的气压伤发生率、肺外器官功能衰竭率、28天病死率比较无显著差异。以上结果说明床旁肺部超声滴定的最佳PEEP更能使肺泡充分膨胀，氧合和呼吸系统顺应性更高，疗效优于肺牵张指数。由此可见，肺部超声法导出的PEEP并没有引起肺泡过度膨胀，而是肺牵张指数法导出的PEEP引起肺泡通气不足。
为什么本研究的观察结果与作用机制分析不一致呢？再重新分析一下肺牵张指数的原理，气流恒定时气道压力-时间曲线反映的是整个呼吸系统（其中包括肺和胸壁）的力学特征，如果患者合并气胸、胸腔积液或腹腔高压，那么患者的胸壁顺应性就会发生变化，此时通过气道压力-时间曲线导出的肺牵张指数就不能单纯地反映肺组织的力学变化特征。因为整个呼吸系统是由肺和胸壁两者串联组成，整个呼吸系统弹性阻力=肺弹性阻力+胸壁弹性阻力[20]。气流恒定通气时，并不是全部气道压力单一地作用于肺，还有一部分作用胸壁，因此在胸壁弹性阻力明显增加的情况下，肺牵张指数就难以单纯反映肺组织的力学特征，怎么用来准确指导最佳PEEP的滴定。Plataki等[21]应用胸腔积液的动物模型，研究发现当b>l时仍有大量塌陷肺泡尚未复张，并未发现肺泡过度充气膨胀。因此，有研究者提出应依据跨肺压牵张指数来滴定最佳PEEP，因为跨肺压可排除胸壁弹性阻力对整个呼吸系统力学曲线的干扰，能够单纯反映肺组织的呼吸力学特征，能够更加合理地滴定最佳PEEP[22-23]。
综上所述，肺部超声与肺牵张指数导向的PEEP均可改善氧合和呼吸系统顺应性，均对血流动力学无不良影响，均可作为肺复张后滴定最佳PEEP有效方法。而肺部超声导向的PEEP更能使肺泡充分膨胀，更有利于改善患者的氧合和呼吸系统顺应性，疗效优于肺牵张指数。尽管肺部超声难于对肺泡过度充气进行评价，肺部超声对肺水肿、肺不张、透明膜形成、肺实变、气胸和胸腔积液等病理改变均有其自身的优势[24]。本研究尚有一些不足，首先，ARDS分为肺内源性和肺外源性，病因不同对肺复张与PEEP的治疗反应也存在差异，可能会造成不同的最佳PEEP结果，而本研究并没有按照不同病因分成临床亚组进行观察研究，病例选择存在偏倚，有待今后分为临床亚组研究以获取更合理的结果。其次，床旁肺部超声确实不能区分正常肺通气和过度通气，本研究中超声组出现1例气压伤发生，故肺部超声法并不完美，也难以作为肺复张后滴定PEEP的唯一方法，有待更多的临床研究完善和提高。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
