近年来随着对通气相关性肺损伤(VILI)的逐步认识,了解到机械通气(CMV)可能通过多个环节引起VILI,在此基础上一方面提出了保护性通气策略,另一方面试图寻找更为安全、有效的机械通气新方法[1]。部分液体通气(PLV)是90年代初国外出现的新技术,在治疗急性肺损伤(ALI)时具有与完全液体通气相似的效果,可改善肺内气体交换、降低通气工作压力,有效防止VILI发生[2]。我们的研究用PLV观察国内合成的全氟碳化合物(PFC)-全氟萘烷(FDC)对急性肺损伤(ALI)动物的治疗作用。
材料与方法
一、实验动物与分组
健康雄性新西兰兔(解放军总医院动物中心提供)24只,体重(2.6±0.3) kg,随机分为3组:FDC组、呼气末正压(PEEP)组、生理盐水(NS)组。
二、实验方法
(1)FDC由中国科学院有机化学研究所合成,分子式C10F18,每100 ml 氧容量49 ml、二氧化碳容量140 ml,表面张力15 dynec/cm。(2)油酸(OA),美国Sigma公司,纯度99%。(3)仪器:Serve 900C呼吸机,930 940型呼吸力学监测仪,惠普54S型多功能监护仪,AVL995血气分析仪。(4)麻醉及手术:用3%戊巴比妥钠(30 mg/kg)静脉注射麻醉,股动脉插管监测动脉平均压、心率及采集动脉血气(ABG),颈外静脉插管建立液体通道及监测中心静脉压,动静脉通道分别连接Interflow管,用肝素(NS)以3 ml/h维持通道。气管切开插管连接呼吸机进行CMV。操作完成后观察30 min,待动物血压、心率平稳及呼吸机运行稳定后开始实验。(5)ALI模型制备:OA用量0.09~0.11 ml/kg,分3次在20 min内经静脉注入,OA注射60 min后达到模型标准。(6)实验过程:在模型制好后各组采用不同措施进行治疗,FDC组FDC+PEEP+CMV,PEEP组PEEP+CMV,NS组NS+PEEP+CMV。(7)CMV参数设置:参数调节全部在模型制备前进行,吸入气氧浓度(FIO2)=1.0、呼吸频率为30次/分、吸气时间30%,潮气量(VT)调节至保持动脉血二氧化碳分压(PaCO2)在35~45 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)水平。从制备模型开始到实验结束,上述参数保持不变。PEEP的应用在相应组别中与液态呼吸介质(LRM)注入同步进行,PEEP均为4 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)。 LRM采用统一剂量,FDC及NS均为9 ml/kg[3]。
三、观察指标
分别在ALI模型制备前、后60 min(即0时间点)、治疗后30、60、90 min时间点观察以下指标:动脉血氧分压(PaO2)、PaCO2、肺顺应性、心率、动脉平均压、中心静脉压。
四、统计学处理
所有结果均以均数±标准差表示,数据处理用SAS统计软件中的F检验及q检验进行,P<0.05示差异有显著性。
结果
不同治疗后,三组的PaO2、PaCO2、肺顺应性变化分别见表1~3,心率、动脉平均压、中心静脉压变化见表4。
由表1可见,三组在治疗后各个时间点的PaO2均较治疗前明显升高,但FDC组PaO2在各个时间点均较其他两组明显增高,且FDC组PaO2随治疗时间延长呈进行性增高,而其他两组PaO2不随治疗时间延长而增高。由表2可见,FDC组及PEEP组治疗后PaCO2较治疗前明显下降,NS组治疗前后PaCO2无明显变化。由表3可见,FDC组治疗后肺顺应性较治疗前明显增高,而PEEP组及NS组治疗前后肺顺应性无显著变化。
由表4可见,FDC组治疗前后心率、动脉平均压无明显变化,而PEEP组及NS组治疗后心率、动脉平均压均较治疗前明显下降。三组治疗后CVP均较治疗前显著增加。
表1 各组家兔PaO2测定结果比较(±s)
组别 只数 PaO2(mm Hg) F值 P值
造模前 0 min 30 min 60 min 90 min
FDC组 8 409±37*
90±6
157±14*
193±38*
232±26*
55.61
0.0001
PEEP组 8 405±37* 89±9 127±10*△ 128±7*△ 122±14*△ 303.92 0.0001
NS组 8 402±42* 91±6 117±12*△ 115±8*△ 116±10*△ 266.32 0.0001
F值 0.27 0.648 63.57 33.78 139.62
P值 0.895 0.63 0.000 1 0.000 1 0.0001
注:与同组0 min值比较P<0.05;与PDC组同一时间点值比较△P<0.05(下同)
表2 各组家兔PaCO2测定结果比较(±s)
组别 只数 PaCO2(mm Hg) F值 P值
造模前 0 min 30 min 60 min 90 min
FDC组 8 39±3*
52.1±2.8
43±4*
41.9±3.7* 40±3
28.60
0.0001
PEEP组 8 39±4* 54.1±4.9 44±4* 45.0±5.8* 45±5 10.92 0.0001
NS组 8 39±5* 51.9±3.6 50±3△ 48.1±2.6△ 49±3△ 19.12 0.0001
F值 0.21 1.86 5.29 11.73 29.79
P值 0.93 0.156 0.0045 0.0001 0.0001
表3 各组家兔肺顺应性测定结果比较(±s)
组别 只数 肺顺应性(ml/cm H2O) F值 P值
造模前 0 min 30 min 60 min 90 min
FDC组 8 3.0±0.4*
1.05±0.11
1.78±0.22*
1.79±0.24*
1.68±0.23*
89.19
0.0001
PEEP组 8 3.0±0.4* 0.98±0.19 1.02±0.11△ 1.02±0.09△ 0.94±0.08△ 202.00 0.0001
NS组 8 2.9±0.5* 1.03±0.15 0.99±0.14△ 0.93±0.14△ 0.91±0.10△ 131.84 0.0001
F值 0.19
0.66
31.33
21.31
35.07
P值 0.940 8 0.623 9 0.000 1 0.000 1 0.000 1
表4 各组家兔循环参数测定结果比较(±s)
组别 只数 心率(次/min) 动脉平均压(mm Hg) 中心静脉压(cm H2O)
0 min 90 min 0 min 90 min
0 min 90 min
FDC组 8 280±22
271±15
83±8
82±10
4±1
6±1*
PEEP组 8 296±23 267±12* 88±15 74±11* 4±1 6±2*
NS组 8 270±19 236±23* 84±11 65±10* 4±1 6±2*
讨论
一、PLV对ALI家兔动脉血气的影响
PLV可使PaO2显著增高、PaCO2显著降低,各指标改善均优于其它组。FDC组PaO2较治疗前增高160%,PEEP组、NS组分别增加47%、26%。PLV可使PaCO2降低10~12 mm Hg, PEEP组PaCO2降低7~12 mm Hg,NS组PaCO2无明显变化。
PLV由CMV与LRM构成,实验中各组CMV参数完全相同,故可排除CMV参数对结果的影响。对结果产生影响的干预因素只有LRM。NS组与其它组结果比较说明,气管内注入低气体携带能力的NS可明显降低单纯PEEP的治疗作用。低气体携带能力的NS的注入,相当于人为地增加肺内液体渗出,减少肺内气体交换面积,直接降低了CMV的效果,由此可见LRM的气体携带能力是影响疗效的重要因素,这也为以前的研究证实[4]。
FDC组与其它组的比较说明,在低水平PEEP的协同下,PLV可使血气得到明显改善,并随治疗时间延长血气指标趋向于不断好转,这与PEEP组血气指标先改善后恶化形成鲜明对比。PEEP是PLV时促进PFC在肺内较均匀分布的主要因素,同时也是气体从气相向液相扩散的主要动力。PLV时仅需较低水平PEEP与PFC相协同,即可使动脉血气得到明显改善,这也是PLV能有效降低CMV工作压力水平、减轻VILI的重要原因之一[5]。
二、PLV对ALI家兔肺顺应性影响
PLV可以显著提高肺顺应性,在PLV治疗开始时Cst即有大幅度增加,这种作用持续存在于治疗的全过程。与FDC组相比,PEEP组及NS组在治疗开始时Cst仅有小幅度升高,此后又逐步降低。PFC的高比重特性,有利于其直接进入萎陷的肺泡,使这些肺泡重新复张,同时PFC可抑制肺泡腔液体渗出、减少肺间质水肿;PFC具有很低的表面张力,类似于肺泡表面活性物质的作用,当其进入肺内后可明显降低肺泡表面张力,防止肺泡萎陷,PFC也可以促进内源性肺泡表面活性物质的产生[6]。同时,PFC具有直接抑制肺内炎性细胞活性,提高肺内超氧化物歧化酶水平,有助于维持肺内抗氧化平衡,抑制肿瘤坏死因子、白细胞介素等炎性细胞因子的表达等作用,可直接或间接地减轻肺组织的病理损伤[7,8]。FDC组肺顺应性的明显升高可能与PFC的上述作用密切相关。
三、PLV对ALI家兔血流动力学的影响
从观察结果可见,各组治疗前、后的动脉平均压、心率、中心静脉压均无显著变化,说明LRM对动物体循环无明显的影响。PEEP是CMV时影响循环的主要因素,而适当水平的PEEP(即最适PEEP)不但不会对循环带来不利影响,反而会促进循环功能的改善,增加组织氧合。本研究中PEEP水平较低,尚不足于影响动物的循环功能。
综上所述,PLV可明显改善ALI家兔的动脉血气,有效提高肺顺应性,其作用优于常规机械通气。