PEEP对急性呼吸衰竭病人全身氧供给的影响
作者：单红卫 杨兴易 陈学云 景炳文
单位：第二军医大学附属长征医院急救科(上海，200003)
关键词：呼气末正压通气；氧供给；心脏指数；呼吸衰竭
中国急救医学990406 [摘 要] 目的 探讨呼气末正压(PEEP)通气对急性呼吸衰竭病人全身氧供给(DO2)的影响。方法 选择20例急性呼吸衰竭机械通气病人，放置Swan-Ganz导管，依次调节PEEP为0、0.49 kPa、0.98 kPa、1.47 kPa四种压力水平，分别测定气体交换功能及氧动力学指标。结果 PEEP为0.48 kPa时动脉血氧分压(PaO2)即开始明显升高(P<0.5)，心脏指数(CI)却出现降低(P<0.05)，随着PEEP增加，CI逐渐下降。DO2在PEEP为0.98 kPa以下时变化不显著，在1.47 kPa时出现显著下降(P<0.05)，而氧摄取率(ExtO2)则有所增加(P<0.05)。结论 PEEP使用不能明显提高DO2，高水平的PEEP可以降低DO2，必须采取措施提高CI才能使DO2增加。
, 百拇医药
Effects of PEEP on systemic oxygen delivery in patients with acute respiratory failure
Shan Hongewei,Yang Xingyi,Chen Xueyun,et al.
Department of Critical Care Medicine,Changzheng Hospital,Second Military Medical University,Shanghai 200003
[Abstract] Objective To observe the effects of external positive end-expiratory pressure (PEEP)on systemic oxygen delivery (DO2) in patients with acute respratory failure (ARF) .Methods We studied twenty ARF patients with mechanical ventilation.Swan-Ganz catheter was inserted into pulmonary artery.Increment levels of PEEP(0,0.49 kPa,0.98 kPa,1.47kPa) were applied sequentially.The parameters of blood gas exchange and oxygen kinetics were measured,respectively.Results Arterial oxygen tension(PaO2) increased significantly(P<0.05) at PEEP 0.49 kPa,associated with reduction(P<0.05) in cardiac index (CI).With the increase in PEEP levels,CI decreased progressively.DO2 was unchanged when PEEP was below 0.98 kPa.At PEEP 1.47 kPa,DO2 began to reduce (P<0.05) and oxygen extraction rate (ExtO2) was elevated (P<0.05) compensatively.Conclusion DO2 is not able to be increased with application of PEEP.Reduction in DO2 may be caused by high levels of PEEP.Further management should be taken to elevate CI as well as DO2.
, 百拇医药
[Key words] Positive-pressure respiration Oxygen delivery Cardiac index Respiratory failure
近年来，呼气末正压(positive end-expiratory pressure,PEEP)通气已广泛应用于急性呼吸衰竭的治疗，它能够改善病人的气体交换功能，提高动脉氧分压(PaO2)，增加血液载氧量。若应用不当可能导致心脏指数(CI)下降，从而影响血液运送氧的能力。有关PEEP使用对全身氧供给(DO2)的影响报道较少。本文前瞻性研究了20例急性呼吸衰竭病人，通过使用不同压力水平的PEEP，观察对全身氧动力学的影响。
1 资料与方法
1.1 病例选择 ICU住院病人20例，年龄38±11岁，男性12例，女性8例；胸部手术后6例，腹部术后6例，多发伤3例，心肺复苏后3例，颅脑外伤2例；均符合急性肺损伤诊断标准[1]。病人气管插管或气管切开，定容控制模式机械通气，潮气量8～12 ml.kg，呼吸频率15～20 bpm，吸呼比1∶1.5～1∶2，吸入氧浓度40%～50%，采用300型呼吸机(德国Siemens公司)。
, 百拇医药
1.2 方法 研究前一天经右侧颈内静脉放置Swan-Ganz导管(7Fr，美国Arrow公司)，961型床边监护仪(德国Siemens公司)监测血液动力学。病人依次按PEEP为0、0.49 kPa、0.89 kPa、1.47kPa四种水平进行调节，每次调节后稳定半小时再进行指标测定。用热稀释法测定四次平均后得心脏指数(CI)，导管肺动脉端抽取混合静脉血，股动脉采集动脉血，ABL-4型分析仪(丹麦Radioneter公司)血气分析。实验过程中未使用血管活性药物及正性心肌类药物，静脉输液速度保持稳定。
1.3 统计学处理 数据采用
±s表示，采取配对t检验，P<0.05为差异显著，P<0.01为差异非常显著。
2 结果
2.1 气体交换功能改变 PEEP为0.49kPa时，PaO2即开始显著增加(P<0.05)，随着PEEP增加，PaO2逐渐升高。动脉血pH值(pHa)、动脉血二氧化碳分压(PaCO2)，以及混合静脉血氧分压(PvO2)和二氧化碳分压(PvCO2)，在PEEP增加过程中均无明显变化，见附表。
, 百拇医药
附表 不同水平PEEP对气体交换和氧动力学指标的影响(±s)
PEEP(kPa)
0
0.49
0.98
1.47
pHa
7.50±0.09
7.47±0.10
7.49±0.11
7.48±0.09
, 百拇医药
PaO2(kPa)
11.2±2.3
13.1±2.8*
14.6±2.5**
15.7±2.9**
PaCO2(kPa)
5.07±0.67
5.17±0.72
5.23±0.70
5.09±0.66
, 百拇医药
PvO2(kPa)
5.40±0.62
5.23±0.71
5.38±0.65
5.49±0.69
PvCO2(kPa)
5.34±0.64
5.24±0.69
5.27±0.57
5.19±0.60
CI(L.min-1.m-2)
, 百拇医药
4.71±0.53
4.42±0.67*
4.01±0.54**
3.70±0.57**
DO2(ml.min-1.m-2)
592±78
621±94
577±98
553±89*
VO2(ml.min-1.m-2)
, http://www.100md.com
143±21
148±23
139±25
144±25
ExtO2
0.23±0.05
0.23±0.05
0.24±0.06
0.26±0.05*
与PEEP为0 kPa相比*P<0.05，**P<0.01
2.2 氧动力学变化 CI在PEEP为0.49 kPa时开始出现下降(P<0.05)，且PEEP压力水平越高，CI下降越明显。DO2在PEEP为0.98 kPa以下变化并不明显，在1.47 kPa时出现显著降低(P<0.05)，此时氧摄取率(ExtO2)则代偿升高(P<0.05)。氧消耗(VO2)在PEEP增加过程中改变不明显，见附表。
, 百拇医药
3 讨论
研究认为[2，3]，感染、休克、大手术等危重病人常存在全身DO2降低，由于全身组织氧摄取力存在一定程度的障碍，虽然ExtO2可有一定的代偿增加，却不足以维持正常的有氧代谢，出现无氧酵解及缺氧，表现为VO2下降和血乳酸浓度的升高。因此，近年来有学者主张采取措施提高CI、DO2等指标至“超正常值”水平，以满足组织高代谢需求及缺氧的纠正[4]。
PEEP治疗急性呼吸衰竭的机制主要是：防止呼气末时肺泡萎陷，提高肺功能残气量，减少肺泡渗出以改善肺的顺应性，使肺的氧气交换功能得到改善，PaO2升高，从而增加血液的氧含量，以改善病人缺氧状况。但PEEP对循环系统的副作用近年来已引起重视。一般认为，PEEP能增加平均胸腔内压，使腔静脉回流受阻，心脏前负荷减少，导致CI降低。Dambrosio等报告PEEP可使病人右心室射血分数下降，右心室收缩末期容量增加[5]。虽然PEEP对心肌收缩力的影响尚待进一步研究，但CI的变化可以直接影响血液氧运输能力。
, 百拇医药
本研究显示，PEEP使用虽然PaO2出现明显升高，但CI却随着PEEP的增加而降低，结果DO2并无明显增加，VO2与ExtO2亦无明显改善。当PEEP为1.47 kPa时，由于CI的进一步下降，DO2出现了显著降低，此时ExtO2的增加是组织对DO2降低的代偿反映。
结果表明，PEEP的使用虽然一定程度地改善了肺部氧气的交换功能，血液携带氧能力有所提高，但由于CI的下降限制了DO2的有效增加，高压力水平的PEEP使用可能反而会使DO2下降。所以，临床上在使用PEEP来改善缺氧状况时，应该适当补充血容量，增加心脏前负荷，必要时可以应用正性心肌类药物，使CI有所增加，才能真正地提高血液向全身输送氧的能力，以改善病人的缺氧状况。
参考文献
, 百拇医药
1 Bernard GR,Artigas A,Brigham J,et al.Report of the American-European consensus conference on ARDS:definitions,mechanisms,relevant outcomes and clinical trial coordination.Intensive Care Med,1994,20(3):225
2 单红卫.氧供给与与消耗关系的研究及在危重病人救治中的意义.中国急救医学，1995，15(1)：54
3 单红卫，杨兴易，陈学云，等.体外循环术后早期氧动力学变化.中华麻醉学杂志，1997，17(6)：336
4 Hayes MA,Yau EHS,Timmins AC,et al.Response of critically ill patients to treatment aimed at achieving supranormal oxygen delivery and consumption:relation-ship to outcome.Chest,1993,103(3):886
5 Dambrosio M,Fiore G,Brienza N,et al.Right ventricular myocardial function in ARF patients:PEEP as a challenge for the right heart.Intensive Care Med,1996,22(8):772
(收稿：1998-03-09，修回：1999-03-10), 百拇医药
单位：第二军医大学附属长征医院急救科(上海，200003)
关键词：呼气末正压通气；氧供给；心脏指数；呼吸衰竭
中国急救医学990406 [摘 要] 目的 探讨呼气末正压(PEEP)通气对急性呼吸衰竭病人全身氧供给(DO2)的影响。方法 选择20例急性呼吸衰竭机械通气病人，放置Swan-Ganz导管，依次调节PEEP为0、0.49 kPa、0.98 kPa、1.47 kPa四种压力水平，分别测定气体交换功能及氧动力学指标。结果 PEEP为0.48 kPa时动脉血氧分压(PaO2)即开始明显升高(P<0.5)，心脏指数(CI)却出现降低(P<0.05)，随着PEEP增加，CI逐渐下降。DO2在PEEP为0.98 kPa以下时变化不显著，在1.47 kPa时出现显著下降(P<0.05)，而氧摄取率(ExtO2)则有所增加(P<0.05)。结论 PEEP使用不能明显提高DO2，高水平的PEEP可以降低DO2，必须采取措施提高CI才能使DO2增加。
, 百拇医药
Effects of PEEP on systemic oxygen delivery in patients with acute respiratory failure
Shan Hongewei,Yang Xingyi,Chen Xueyun,et al.
Department of Critical Care Medicine,Changzheng Hospital,Second Military Medical University,Shanghai 200003
[Abstract] Objective To observe the effects of external positive end-expiratory pressure (PEEP)on systemic oxygen delivery (DO2) in patients with acute respratory failure (ARF) .Methods We studied twenty ARF patients with mechanical ventilation.Swan-Ganz catheter was inserted into pulmonary artery.Increment levels of PEEP(0,0.49 kPa,0.98 kPa,1.47kPa) were applied sequentially.The parameters of blood gas exchange and oxygen kinetics were measured,respectively.Results Arterial oxygen tension(PaO2) increased significantly(P<0.05) at PEEP 0.49 kPa,associated with reduction(P<0.05) in cardiac index (CI).With the increase in PEEP levels,CI decreased progressively.DO2 was unchanged when PEEP was below 0.98 kPa.At PEEP 1.47 kPa,DO2 began to reduce (P<0.05) and oxygen extraction rate (ExtO2) was elevated (P<0.05) compensatively.Conclusion DO2 is not able to be increased with application of PEEP.Reduction in DO2 may be caused by high levels of PEEP.Further management should be taken to elevate CI as well as DO2.
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[Key words] Positive-pressure respiration Oxygen delivery Cardiac index Respiratory failure
近年来，呼气末正压(positive end-expiratory pressure,PEEP)通气已广泛应用于急性呼吸衰竭的治疗，它能够改善病人的气体交换功能，提高动脉氧分压(PaO2)，增加血液载氧量。若应用不当可能导致心脏指数(CI)下降，从而影响血液运送氧的能力。有关PEEP使用对全身氧供给(DO2)的影响报道较少。本文前瞻性研究了20例急性呼吸衰竭病人，通过使用不同压力水平的PEEP，观察对全身氧动力学的影响。
1 资料与方法
1.1 病例选择 ICU住院病人20例，年龄38±11岁，男性12例，女性8例；胸部手术后6例，腹部术后6例，多发伤3例，心肺复苏后3例，颅脑外伤2例；均符合急性肺损伤诊断标准[1]。病人气管插管或气管切开，定容控制模式机械通气，潮气量8～12 ml.kg，呼吸频率15～20 bpm，吸呼比1∶1.5～1∶2，吸入氧浓度40%～50%，采用300型呼吸机(德国Siemens公司)。
, 百拇医药
1.2 方法 研究前一天经右侧颈内静脉放置Swan-Ganz导管(7Fr，美国Arrow公司)，961型床边监护仪(德国Siemens公司)监测血液动力学。病人依次按PEEP为0、0.49 kPa、0.89 kPa、1.47kPa四种水平进行调节，每次调节后稳定半小时再进行指标测定。用热稀释法测定四次平均后得心脏指数(CI)，导管肺动脉端抽取混合静脉血，股动脉采集动脉血，ABL-4型分析仪(丹麦Radioneter公司)血气分析。实验过程中未使用血管活性药物及正性心肌类药物，静脉输液速度保持稳定。
1.3 统计学处理 数据采用
±s表示，采取配对t检验，P<0.05为差异显著，P<0.01为差异非常显著。2 结果
2.1 气体交换功能改变 PEEP为0.49kPa时，PaO2即开始显著增加(P<0.05)，随着PEEP增加，PaO2逐渐升高。动脉血pH值(pHa)、动脉血二氧化碳分压(PaCO2)，以及混合静脉血氧分压(PvO2)和二氧化碳分压(PvCO2)，在PEEP增加过程中均无明显变化，见附表。
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附表 不同水平PEEP对气体交换和氧动力学指标的影响(
±s)PEEP(kPa)
0
0.49
0.98
1.47
pHa
7.50±0.09
7.47±0.10
7.49±0.11
7.48±0.09
, 百拇医药
PaO2(kPa)
11.2±2.3
13.1±2.8*
14.6±2.5**
15.7±2.9**
PaCO2(kPa)
5.07±0.67
5.17±0.72
5.23±0.70
5.09±0.66
, 百拇医药
PvO2(kPa)
5.40±0.62
5.23±0.71
5.38±0.65
5.49±0.69
PvCO2(kPa)
5.34±0.64
5.24±0.69
5.27±0.57
5.19±0.60
CI(L.min-1.m-2)
, 百拇医药
4.71±0.53
4.42±0.67*
4.01±0.54**
3.70±0.57**
DO2(ml.min-1.m-2)
592±78
621±94
577±98
553±89*
VO2(ml.min-1.m-2)
, http://www.100md.com
143±21
148±23
139±25
144±25
ExtO2
0.23±0.05
0.23±0.05
0.24±0.06
0.26±0.05*
与PEEP为0 kPa相比*P<0.05，**P<0.01
2.2 氧动力学变化 CI在PEEP为0.49 kPa时开始出现下降(P<0.05)，且PEEP压力水平越高，CI下降越明显。DO2在PEEP为0.98 kPa以下变化并不明显，在1.47 kPa时出现显著降低(P<0.05)，此时氧摄取率(ExtO2)则代偿升高(P<0.05)。氧消耗(VO2)在PEEP增加过程中改变不明显，见附表。
, 百拇医药
3 讨论
研究认为[2，3]，感染、休克、大手术等危重病人常存在全身DO2降低，由于全身组织氧摄取力存在一定程度的障碍，虽然ExtO2可有一定的代偿增加，却不足以维持正常的有氧代谢，出现无氧酵解及缺氧，表现为VO2下降和血乳酸浓度的升高。因此，近年来有学者主张采取措施提高CI、DO2等指标至“超正常值”水平，以满足组织高代谢需求及缺氧的纠正[4]。
PEEP治疗急性呼吸衰竭的机制主要是：防止呼气末时肺泡萎陷，提高肺功能残气量，减少肺泡渗出以改善肺的顺应性，使肺的氧气交换功能得到改善，PaO2升高，从而增加血液的氧含量，以改善病人缺氧状况。但PEEP对循环系统的副作用近年来已引起重视。一般认为，PEEP能增加平均胸腔内压，使腔静脉回流受阻，心脏前负荷减少，导致CI降低。Dambrosio等报告PEEP可使病人右心室射血分数下降，右心室收缩末期容量增加[5]。虽然PEEP对心肌收缩力的影响尚待进一步研究，但CI的变化可以直接影响血液氧运输能力。
, 百拇医药
本研究显示，PEEP使用虽然PaO2出现明显升高，但CI却随着PEEP的增加而降低，结果DO2并无明显增加，VO2与ExtO2亦无明显改善。当PEEP为1.47 kPa时，由于CI的进一步下降，DO2出现了显著降低，此时ExtO2的增加是组织对DO2降低的代偿反映。
结果表明，PEEP的使用虽然一定程度地改善了肺部氧气的交换功能，血液携带氧能力有所提高，但由于CI的下降限制了DO2的有效增加，高压力水平的PEEP使用可能反而会使DO2下降。所以，临床上在使用PEEP来改善缺氧状况时，应该适当补充血容量，增加心脏前负荷，必要时可以应用正性心肌类药物，使CI有所增加，才能真正地提高血液向全身输送氧的能力，以改善病人的缺氧状况。
参考文献
, 百拇医药
1 Bernard GR,Artigas A,Brigham J,et al.Report of the American-European consensus conference on ARDS:definitions,mechanisms,relevant outcomes and clinical trial coordination.Intensive Care Med,1994,20(3):225
2 单红卫.氧供给与与消耗关系的研究及在危重病人救治中的意义.中国急救医学，1995，15(1)：54
3 单红卫，杨兴易，陈学云，等.体外循环术后早期氧动力学变化.中华麻醉学杂志，1997，17(6)：336
4 Hayes MA,Yau EHS,Timmins AC,et al.Response of critically ill patients to treatment aimed at achieving supranormal oxygen delivery and consumption:relation-ship to outcome.Chest,1993,103(3):886
5 Dambrosio M,Fiore G,Brienza N,et al.Right ventricular myocardial function in ARF patients:PEEP as a challenge for the right heart.Intensive Care Med,1996,22(8):772
(收稿：1998-03-09，修回：1999-03-10), 百拇医药