气管内吹气对机械通气相关性急性肺损伤保护作用的实验研究
作者：张波 刘又宁
单位：张波(解放军总医院呼吸科，北京 100853)；刘又宁(解放军总医院呼吸科，北京 100853)
关键词：气管内吹气；容许性高碳酸血症；肺损伤；急性；机械通气
中国危重病急救医学000113 摘 要：目的：探讨气管内吹气(TGI)对机械通气相关性急性肺损伤(ALI)家兔实施容许性高碳酸血症(PHC)时二氧化碳清除效果及其在维持二氧化碳分压(PaCO2)大致正常时降低潮气量(VT)、气道峰压(Ppeak)和平台压(Pplate)的作用。方法：用自行设计的TGI装置对常规机械通气(CMV)组和小VT机械通气致PHC时ALI家兔行TGI，观察2组动物在不同吹气流量(0.2 L/min和0.4 L/min)时呼气末二氧化碳分压(PetCO2)、血气与呼吸力学等指标的变化，并分别同单纯CMV时ALI家兔(病理对照组)比较。结果：①TGI可明显降低CMV组和PHC组家兔的PaCO2水平，促进CO2清除，并能在VT降低30%的情况下维持PaCO2在正常范围，TGI降低PaCO2的作用呈流量依赖性；②TGI使2组动物的气道压力明显增高，但PHC组Ppeak、Pplate水平均显著低于CMV组；③TGI无加重肺组织病理改变作用，TGI与PHC结合能显著减轻非病变区肺泡的扩张程度。结论：TGI是一种简便实用的机械通气的辅助手段，它能有效地降低PaCO2，在PHC状态下抑制或减缓PaCO2的上升速度，并使气道压力维持低水平。TGI联合PHC通气策略可避免对ALI家兔肺组织过度牵拉及肺泡的过度扩张，减少机械通气相关肺损伤的发生；但尚存某些局限性，有待进一步研究解决
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分类号：R563.8;R605.973 文献标识码：A
文章编号：1003-0603(2000)01-0042-05
Experimental study on the protective effects of tracheal gas insufflation in acute lung injury
ZHANG Bo,LIU Youning
(General Hospital of PLA,Beijing 100853)
Abstract：Objective：To evaluate the effects of tracheal gas insufflation (TGI) on the elimination of CO2 and the reduction of tidal volume (VT),airway peak pressure (Ppeak),airway pause pressure(Pplate) while maintaining PaCO2 in the normal range in acute lung injury (ALI) rabbits with permissive hypercapnia.Methods：Using selfdesigned TGI device,we have determined changes in PaCO2,Ppeak,Pplate and end expiratory carbon dioxide pressure (PetCO2) in two groups of conventional mechanical ventilation (CMV) and permissive hypercapnia (PHC) by applying two different TGI flow (0.2 L/min and 0.4 L/min).We have also studied the pathological changes of the two groups and compared with a group of rabbits receiving CMV treatment only.Results：TGI can significantly decrease the PaCO2 level,enhance CO2 elimination and maintain PaCO2 in the normal range,while decreasing VT by 30%,and the reduction effects of CO2 are flow dependent.TGI can elevate airway pressure in both animal groups,but the levels of Ppeak、Pplate in PHC group are significantly lower than those of CMV group.PetCO2 levels are significantly decreased after TGI.Combined TGI with PHC strategy can protect the lung from over distention and thus avoid the incidence of ventilation induced lung injury.Conclusions：Our results reveal that TGI is a simple and practical adjunct to mechanical ventilation,it can effectively decrease PaCO2,impede rise of PaCO2 under PHC condition,and maintain low airway pressure.Furthermore it avoids over distention of the diseased lung and has protective effects from ventilator induced lung injury.
, 百拇医药
Key words：treacheal gas insufflation;permissive hypercapnia;acute lung injury;mechanical ventilation▲
近年来，机械通气相关性肺损伤已愈来愈受到重视，寻求各种能够减轻机械通气相关肺损伤的方法成为机械通气领域研究的热点，急性呼吸窘迫综合征(ARDS)时大潮气量和高气道压力是导致机械通气肺损伤的两个主要因素，为避免气压伤或容积伤的发生，提高机械通气抢救ARDS的成功率，目前提倡使用小潮气量和容许性高碳酸血症(PHC)，但PHC又可产生酸中毒、肺动脉压增高、颅内压增高、电解质紊乱等不良反应，对缺血性心脏病、高血压病、头颅外伤、肾脏疾病和电解质紊乱等患者实施PHC显著受到限制。气管内吹气(TGI)是一种新的机械通气辅助措施，它是指通过放在气管隆突附近的细导管连续或定时地向气管内吹入新鲜气体以减少解剖死腔的方法，实验及临床研究均证实TGI对减轻二氧化碳(CO2)潴留，提高通气效率具有良好效果[13]。本实验探讨TGI对实验性急性肺损伤(ALI)家兔血气、呼吸力学及组织病理学的影响，为TGI临床应用提供依据。
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1 材料与方法
1.1 动物准备、仪器设备和测量指标：
1.1.1 健康雄性新西兰家兔18只(体重2.2～3.2 kg，平均2.4 kg)，盐酸氯胺酮(30～40 mg/kg)和安定注射液(4～5 mg/kg)肌注麻醉后，取仰卧位固定于手术台上，分别行股动脉和颈总静脉插管及气管切开、气管内插管，所用气管插管为经改造的4.5F麻醉插管，经呼吸机接口处连接一带侧孔的短连接管，将5F SwanGanz导管的远端管从上述侧孔中导入气管插管内并达远端开口附近，作为TGI的通路，插管深度大致为隆突上1～3 cm。连接Servo 900C呼吸机，静脉注射潘库溴胺(Pancuronium bromide,0.2 mg/kg)抑制自主呼吸，整个实验过程中以0.1 mg.kg-1.h-1的剂量持续静滴维持肌肉松弛。
, 百拇医药
1.1.2 动物模型建立按文献报道的肺灌洗去表面活性物质的方法进行，用该方法建立的ALI模型符合呼吸窘迫综合征的病理及生理改变[4]。具体操作如下：用39 ℃生理盐水反复肺灌洗3～5次，每次灌洗量为25 ml/kg，直至动脉血氧分压/吸氧浓度(PaO2/FiO2)≤13.33 kPa(1 kPa=7.5 mmHg)为止。
1.1.3 用HP54S型心电监护仪持续监测动脉平均血压(MAP)、心率(HR)和呼气末二氧化碳分压(PetCO2)；动脉血气分析用AVL995型血气分析仪；气道峰压(Ppeak)、平台压(Pplate)、呼吸系统静态顺应性(Cst)和呼气阻力(Re)由940型呼吸力学监测仪测得(每一指标记录4～6次，取平均值)；潮气量(VT)、呼气潮气量(VE)等指标由呼吸机面板读得；生理死腔/潮气量(VD/VT)、二氧化碳下降百分比(%ΔPaCO2)均按公式计算而得：%ΔPaCO2=(基础PaCO2值-实测PaCO2值)/基础PaCO2值，VD/VT=(PaCO2-PetCO2)/PaCO2。
, 百拇医药
1.1.4 TGI设备为自行研制的能与呼吸机电信号同步工作的时相吹气装置，其基本工作原理为：控制器感受呼吸机电信号，然后控制TGI送气管路上的电动开关，使此开关只于呼气相开通允许气流通过，允许通过气流的大小由流量计调节控制，吸气相开关关闭，气流无法通过，保证TGI导管只在呼气相往气管内吹气，避免了吸气相过度充气的危险。TGI气源由空氧混合器处接出，氧气浓度与呼吸机送气相同。其工作示意图见图1。
图1 气管内吹气装置工作示意图
1.2 实验步骤：
1.2.1 将准备好的ALI家兔随机分为3组：①常规机械通气(conventional mechanical ventilation,CMV)组(6只)，采取容量控制通气，通气参数设置为：呼吸频率(f)30次/min，吸气时间(I)0.33，吸气暂停时间(P)0.20，呼气末正压(PEEP)0.29 kPa(1 kPa=10.20 cmH2O)，FiO20.6，反复调整每分通气量旋钮，使PaCO2维持在4.66～6.65 kPa。②低潮气量通气PHC组(6只)，亦采取容量控制通气，呼吸机参数同CMV组，调整每分通气量，使PaCO2维持在6.65～12.00 kPa。以上2组动物均在稳定30分钟后记录各指标，作为基础值(B0)，然后随机交叉分别按0.2 L/min(TGI0.2)和0.4 L/min(TGI0.4)的流量行TGI，每一流量吹气时间均为20分钟，每一吹气流量结束后间隔20分钟，吹气结束后30分钟记录值为B1。③病理对照组(6只)，此组家兔在整个实验过程中仅行CMV，通气参数设置同前2组，PaCO2维持在4.66～6.65 kPa。每组动物在模型建立后总的通气时间均为120分钟。
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1.2.2 实验结束后迅速放血处死动物，开胸取肺，分别于左右肺的上、下叶肺实变与非实变的交界处共取4块大小为0.5 cm×1.0 cm的肺组织，用10%的甲醛溶液固定，将左肺组织切片作病理检查(HE染色)。肺损伤的轻重程度评分方法：0分为无白细胞浸润，间质无水肿，无实变和透明膜形成；1分为肺泡轻度充血和白细胞浸润，间质轻度水肿，无实变和透明膜形成；2分为肺泡中度充血，肺泡内有较多的白细胞和红细胞浸润，间质明显水肿，轻度实变；3分为肺泡严重充血，大量白细胞浸润致肺实变或透明膜形成。取左肺上下叶病理积分的平均值代表肺损伤的程度，为减少误差，每张病理切片均由两名病理科医生采用双盲方法记分，然后再取两者的平均值；右肺组织切片用彩色病理图像分析仪(解放军总医院病理科提供，德中贸易有限公司研制)作图像分析，每张切片计量30～100个结构完整的肺泡，测量非实变区肺泡的长径、短径、周长和面积，用于评价肺泡的扩张度。实验过程见图2。
图2 实验流程图
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1.3 统计学方法：所测数据均建立数据库，用SAS统计分析软件处理数据，各组间差异的显著性检验用方差分析。
2 结 果
2.1 TGI对ALI家兔气体交换和血流动力学的影响：2组动物肺灌洗后PaO2、血氧饱和度(SaO2)、PaO/FiO2均较灌洗前显著降低(P均<0.000 1)；TGI后2组动物的PaCO2均较各自的基础值显著降低(P均<0.000 1)，不同吹气流量的PaCO2下降程度不同，PHC组TGI0.4时PaCO2降低幅度显著高于TGI0.2时(P<0.000 1)，CMV组TGI0.4时PaCO2降低幅度亦高于TGI0.2时，但未达到显著差异；CMV组%ΔPaCO2在TGI0.4时与TGI0.2时无明显差异，而在PHC组两者之间差异显著(P<0.05)；PetCO2的下降程度亦随吹气量的增大而增高，PHC组TGI0.4时PetCO2值显著低于TGI0.2时的PetCO2值(P<0.000 1)；不同吹气流量对PaO2无显著影响；TGI后PHC组VD/VT较基础值有明显降低(P<0.000 1)，而CMV组无显著下降。TGI后2组动物的血压略有降低而心率较TGI前增快。见表1和表2。
, 百拇医药
表1 TGI对CMV组ALI家兔各项生理指标的影响(
±s) 生理指标
灌洗前
灌洗后
F值
P值
方差分析△
B0
TGI0.2
TGI0.4
B1
pH
, http://www.100md.com
7.30±0.06
7.21±0.08
7.27±0.10
7.32±0.11
7.25±0.05
8.74
0.002
2,3,4,5
PaCO2
(kPa)
4.73±0.57
5.72±0.75
, 百拇医药
4.24±1.00
3.90±0.28
4.84±0.53
11.80
0.000 5
2,3,4,5
PaO2
(kPa)
19.00±5.29
7.17±1.24
7.34±1.53
7.94±1.80
, 百拇医药
6.72±0.96
2.25
0.13
SaO2
0.98±0.02
0.72±0.10
0.80±0.10
0.85±0.07
0.76±0.08
4.43
0.024
2,3
, http://www.100md.com
PaO2/FiO2(kPa)
32.40±8.07
11.9±2.03
11.70±2.54
14.20±3.71
11.20±1.58
3.79
0.04
PetCO2
(kPa)
3.98±0.39
, http://www.100md.com
4.06±0.30
2.87±0.53
2.57±0.29
3.24±0.42
27.40
0.000 1
2
VD/VT
0.12±0.06
0.31±0.16
0.22±0.21
0.22±0.08
, 百拇医药
0.27±0.06
0.96
0.44
%ΔPaCO2
-
-
0.31±0.10
0.33±0.06
-
0.39
0.57
VT(ml)
, 百拇医药
45.60±3.89
45.30±4.55
45.30±4.55
44.40±4.39
44.40±4.39
-
-
Ppeak
(kPa)
1.26±0.55
1.92±0.26
2.47±0.23
, 百拇医药
2.48±0.35
2.07±0.28
47.20
0.000 1
2,3,4,5
Pplate
(kPa)
1.04±0.18
1.68±0.30
2.26±0.30
2.35±0.40
1.86±0.24
, 百拇医药
36.70
0.000 1
2,3,4,5
Cst
(ml/kPa)
0.37±0.67
0.19±0.14
0.18±0.05
0.23±0.07
0.17±0.05
4.51
0.02
, 百拇医药
1,2,4
Re
(kPa.L-1.s-1)
6.48±1.23
9.84±2.29
10.88±2.06
10.14±2.69
10.93±2.36
7.42
0.004
, 百拇医药
2,3,4
VE(ml)
43.70±6.22
41.70±4.32
51.30±3.95
59.40±5.56
38.70±5.56
99.90
0.000 1
1,2,3,4,5
MAP
(kPa)
, 百拇医药
12.20±1.93
14.20±3.51
12.90±3.72
12.50±3.39
13.70±3.13
19.60
0.000 1
2,3,4,5
HR
(次/min)
262.3±48.1
265.2±49.5
, http://www.100md.com
289.4±20.4
291.8±25.7
243.4±48.3
5.49
0.01
4,5
注：方差分析△中1表示TGI0.4值与TGI0.2值比较有显著差异；2表示TGI0.4值与B0值比较有显著差异；3表示TGI0.2值与B0值比较有显著差异；4表示TGI0.4值与B1值比较有显著差异；5表示TGI0.2值与B1值比较有显著差异。表2相同。表2 TGI和PHC对PHC组ALI家兔各项生理指标的影响(±s) 生理指标
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灌洗前
灌洗后
F值
P值
方差分析△
B0
TGI0.2
TGI0.4
B1
pH
7.19±0.06
7.1±0.06
7.23±0.06
, http://www.100md.com
7.28±0.07
7.13±0.07
39.00
0.000 1
1,2,3,4,5
PaCO2
(kPa)
8.75±0.42
10.50±0.87
7.54±0.65
6.49±0.65
9.96±0.92
, 百拇医药
39.70
0.000 1
1,2,3,4,5
PaO2
(kPa)
21.30±5.64
7.82±1.26
11.70±2.38
12.10±4.43
11.20±3.88
3.80
0.03
, http://www.100md.com
2,3
SaO2
0.98±0.02
0.78±0.08
0.93±0.03
0.93±0.05
0.88±0.07
8.30
0.002
2,3
PaO2/FiO2
, 百拇医药 (kPa)
35.50±9.38
12.80±2.19
18.80±3.84
20.10±7.37
18.80±6.54
3.87
0.03
1,2,3
PetCO2
(kPa)
7.08±0.59
, 百拇医药
7.05±0.71
5.53±0.58
4.36±0.57
5.63±1.21
34.10
0.000 1
1,2,3,4,5
VD/VT
0.40±0.13
0.80±0.29
0.46±0.12
, http://www.100md.com
0.49±0.19
1.01±0.32
11.50
0.000 4
2,3,4,5
%ΔPaCO2
-
-
0.28±0.10
0.39±0.03
-
7.53
, http://www.100md.com
0.04
1
VT(ml)
32.30±1.04
32.30±1.04
32.30±1.04
32.30±1.04
32.30±1.04
-
-
Ppeak
(kPa)
, 百拇医药
0.68±0.09
1.36±0.22
1.88±2.11
2.06±0.18
1.61±0.28
24.30
0.000 1
2,3,4,5
Pplate
(kPa)
0.59±0.10
1.19±0.18
, http://www.100md.com
1.78±0.19
1.95±0.18
1.48±0.24
33.40
0.000 1
2,3,4,5
Cst
(ml/kPa)
0.43±0.05
0.22±0.03
0.21±0.03
0.24±0.04
, 百拇医药
0.20±0.03
9.03
0.001 2
1,3,5
Re
(kPa.L-1.s-1)
5.65±0.67
9.42±0.11
13.40±2.89
10.92±2.30
, http://www.100md.com
13.63±6.00
3.51
0.04
3
VE(ml)
31.30±2.57
32.80±1.47
40.60±2.72
49.10±3.62
31.20±1.76
93.90
0.000 1
, http://www.100md.com
1,2,3,4,5
MAP(kPa)
12.00±1.09
13.10±1.52
11.80±2.27
11.30±2.54
12.00±2.10
3.56
0.04
3
HR
(次/min)
, http://www.100md.com
257.80±40.10
261.30±42.60
282.50±33.70
294.30±36.50
242.20±38.10
7.46
0.003
3,4,5
2.2 TGI对ALI家兔呼吸力学的影响：在吸气潮气量不变的情况下，TGI可使2组动物Ppeak、Pplate明显增高，与基础值比均差异显著(P均<0.0001)，PHC组TGI0.4时二者之值分别高于TGI0.2时二者之值，但无显著差异；CMV组Ppeak、Pplate值明显高于PHC组(P均<0.000 1，图3)；Cst在TGI0.4时较基础值明显增高；呼气潮气量在TGI后明显增高，与基础值比均有显著差异。
, 百拇医药
图3 ALI家兔行CMV和PHC时气道峰压力及平台压力的比较
2.3 病理学改变及肺泡扩张度改变：肺大体观察发现，灌洗后双肺明显充血，呈大块实变，以双下肺底部最为明显，实变区与充气区界限明显，双肺腹侧实变较轻。光镜下见肺泡壁有大量中性粒细胞浸润，肺泡巨噬细胞增生，肺毛细血管充血，肺间质明显水肿增厚，视野内可见大量的实变区，部分肺泡内有纤维素性渗出、透明膜形成；正常与实变交界处肺组织内肺泡明显扩张、融合成肺大泡。不同通气方式下肺损伤病理积分及肺泡扩张度见表3。
表3 3组ALI家兔病理损伤积分及肺泡扩张度(±s) 组别
病理积分
肺泡面积(μm2)
, 百拇医药
肺泡周长(μm)
肺泡最大径(μm)
肺泡最小径(μm)
病理对照组
2.14±0.41
14 191.8±1 678.5
346.8±50.9
134.5±21.9
22.2±3.2
CMV 组
1.92±0.61
10 541.6±2 904.6
, 百拇医药
342.5±37.5
131.0±16.8
21.5±3.1
PHC组
2.04±0.41
5 086.5±1 184.4
231.5±47.9
91.1±10.5
15.5±2.0
F值
0.4
6.1
, 百拇医药
51.6
50.8
43.3
P值
0.68
0.004 1
0.000 1
0.000 1
0.000 1
注：PHC组反映肺泡扩张度的各指标与病理对照组及CMV组比较均有显著差异(各相关F值与P值，见表3内)；CMV组与PHC组间各指标比较无显著差异；各组间病理积分亦无明显差异3 讨 论
3.1 TGI装置及作用机制：TGI增加肺泡通气是在不改变原机械通气管路连接方式，经特殊气管插管或合适接头在气管内放置细导管实施的，依送气方式不同，分为持续TGI(在吸气和呼气相均送气)和时相TGI(仅在呼气相送气)，前者在应用时必须事先计算每个呼吸周期内TGI在吸气相的送气量，以便在设定呼吸机潮气量时减去细导管的送气量，防止潮气量过大和肺过度充气。此方法无需特制的与呼吸机同步装置，简便易行，国外多数实验与临床研究均采取了此种方式[5，6]。持续TGI存在的弊端为：①整个呼吸周期内气管内均有气流，影响了用阻断呼吸通路的方法测量呼吸参数(PEEP和Pplate)的准确性并易导致气压伤；②存在肺过度充气的潜在危险，特别是在有呼吸道机械阻塞时，TGI导管也能很快吹入大量气体，导致气压伤；③即使在压力控制通气条件下，大流量TGI亦能使气道峰压超出预设的气道压力值[7]。时相TGI从理论上克服了上述不足。最近，Imanaka等[8]在TGI肺模型中研究发现，同样在压力控制通气条件下，呼气相TGI前后最大肺泡压保持不变，潮气量降低而PEEP值增大，避免了持续TGI时气道压力过高的问题，提示时相TGI较持续TGI有更好的应用前途。本研究，我们按TGI工作原理，将SIMENS Servo 900C型呼吸机进行了改进，达到了呼气相送气的目的。
, 百拇医药
TGI主要作用是减少死腔通气，其理论依据为：
VT＝VA+VD(VA为肺泡通气量)，而VD=VDA+VDanp(VDA为肺泡死腔，VDanp为解剖死腔)。TGI降低VD的机制为：①呼气末VDanp中充满高浓度的CO2气体，TGI的新鲜气体通过导管在呼气相时冲淡VDanp中的CO2，减少了下一次吸气时进入肺泡的CO2，降低了VDanp；②导管内较高流速的气体在导管尖端形成湍流，增加局部区域气体的混合，促进CO2的排出；③导管气流使呼吸气流形态发生改变，从而影响气体在肺内的分布，有利于气体交换，加速CO2排出。可以看出，通过降低VD，在VT不变时可增加VA，或在VA不变时降低VT。
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3.2 TGI对气体交换的影响：本实验结果表明，TGI可显著降低CMV组和PHC组ALI家兔的PaCO2水平，随TGI流量的增大，PaCO2降低幅度亦增大。在VT不变的前提下，CMV组TGI0.2和TGI0.4可分别使PaCO2下降33%和31%，而PHC组PaCO2分别下降28%和39%，与CMV组VT相比，PHC组VT降低了近30%，但PaCO2仍维持在6.5 kPa左右，提示TGI可明显增加肺泡通气，提高通气效率，降低VT从而减少对每分钟通气量的需要。
如前所述，TGI主要通过减少VDanp，降低无效通气而发挥作用。从VD/VT下降的结果来看，CMV组VD/VT值在TGI后略有降低，但与基础值比无显著差别，而PHC组VD/VT较TGI前有显著降低，原因为正常VT机械通气时，VDanp占VD的比例相对较小，TGI减低VDanp的作用亦减低，而在PHC时，由于VT明显减少，VDanp占VD的比例相对明显增大，有利于TGI发挥疗效。因此，TGI降低PaCO2的效果PHC组优于CMV组。本研究中，PHC组在TGI0.4时PaO2在TGI后较TGI前显著增高 ，而在TGI0.2时PaO2虽略有升高，但与基础值比较无显著差异，PaO2升高的原因可能与TGI使肺泡压略有增高及PEEP的作用有关。
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3.3 TGI对气道压力的影响：降低通气时气道内的压力是保护性肺通气策略要达到的主要目标之一，而机械通气时气道内压力的大小与VT和每分通气量的大小直接相关，TGI对气道压力的影响直接关系到其应用效果。本实验结果表明，TGI使CMV组和PHC组ALI家兔Ppeak和Pplate均较基础值有显著增高，且压力值随吹气流量的增加而增大。Kalton等对ARDS患者进行时相TGI(流量为15 L/min)研究时亦发现，患者的Pplate较TGI前有明显增高，心排血量较TGI前有明显降低，提出在TGI时必须降低外源性PEEP值以免气压伤的发生[9]。但Kalton所用TGI流量过大，可能是造成Pplate过高的主要原因。据文献[4，5]报道，TGI流量达2～6 L/min即可使人或犬等大动物PaCO2显著降低，流量过大就会引起气道压明显增高等不良反应。虽然TGI使CMV组和PHC组ALI家兔Ppeak和Pplate均较基础值有显著增高，但从这二者之间的压力值比较来看，PHC组ALI家兔Ppeak和Pplate均较CMV组明显降低，基础状态下PHC组ALI家兔Ppeak和Pplate值均较CMV组分别低29%，而TGI时则比CMV组平均低4～6 kPa，可见，随潮气量的降低，PHC时TGI对气道内压力的影响明显减小。
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3.4 TGI联合PHC对急性肺损伤的保护作用：病理及影像学研究表明，ARDS时肺病变分布极为不均，大部分肺实变部位位于双肺的下垂部分，由此导致肺通气的严重不均，每次肺充气主要集中在小部分未实变的上肺区，这种局域性过度充气很容易在这些肺区造成损伤[10]。因此，如何限制通气量以及减少对肺的反复牵张在ARDS患者行机械通气治疗时显得更为重要。本研究结果表明，反复肺灌洗致家兔肺损伤后肺脏出现明显的实变、间质水肿、肺泡壁及肺泡腔内炎症细胞浸润、纤维素样渗出及透明膜形成等酷似ARDS肺的病理改变，CMV、CMV+TGI及CMV+PHC+TGI 3种通气方式的肺损伤病理积分无明显差异，提示TGI本身并无加重肺损伤的作用，但联合应用PHC时肺泡的扩张程度较单纯CMV和CMV+TGI时均显著减轻，说明二者联用不但可以降低气道内压力，维持PaCO2在大致正常范围内，还可防止肺泡的过度扩张和牵拉，避免机械通气肺损伤的发生。
综上所述，TGI降低PaCO2效果显著，在低潮气量或PHC时实施TGI可明显降低ALI家兔PaCO2或减缓PaCO2的上升速度，较低的吹气流量对气道压力及血流动力学无显著影响，联合应用TGI和PHC通气策略可防止肺泡过度扩张及牵拉，减少气压伤的发生率。TGI作为一种新的应用技术虽然作用显著，但尚有某些局限性，主要是其安全性问题，如当有气道机械阻塞时如何防止肺过度充气和避免肺内压骤然升高，TGI气体的湿化问题及长期应用TGI时对气管粘膜的损伤问题有待解决。相信，随着研究的不断深入，TGI这一简单、实用的机械通气辅助措施将会得到临床广泛应用。
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作者简介：张 波(1965-)，男(汉族)，山东淄博人，博士研究生，副主任医师。发表论文30余篇。
参考文献：
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[3]Ravenscraft S A,Shapiro R S,Nahum A,et al.Tracheal gas insufflation:catheter effectiveness determined by expiratory flush volume.Am J Respir Crit Care Med,1996,153:1817-1824.
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[4]Stuarf Y I,Manwell E E,Kerr C L,et al.Effects of ventilation strategies on the efficacy of exogenous surfactant therapy in a rabbit model of acute lung injury.Am J Respir Crit Care Med.1998,157:149-155.
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收稿日期：1999-05-19, 百拇医药
单位：张波(解放军总医院呼吸科，北京 100853)；刘又宁(解放军总医院呼吸科，北京 100853)
关键词：气管内吹气；容许性高碳酸血症；肺损伤；急性；机械通气
中国危重病急救医学000113 摘 要：目的：探讨气管内吹气(TGI)对机械通气相关性急性肺损伤(ALI)家兔实施容许性高碳酸血症(PHC)时二氧化碳清除效果及其在维持二氧化碳分压(PaCO2)大致正常时降低潮气量(VT)、气道峰压(Ppeak)和平台压(Pplate)的作用。方法：用自行设计的TGI装置对常规机械通气(CMV)组和小VT机械通气致PHC时ALI家兔行TGI，观察2组动物在不同吹气流量(0.2 L/min和0.4 L/min)时呼气末二氧化碳分压(PetCO2)、血气与呼吸力学等指标的变化，并分别同单纯CMV时ALI家兔(病理对照组)比较。结果：①TGI可明显降低CMV组和PHC组家兔的PaCO2水平，促进CO2清除，并能在VT降低30%的情况下维持PaCO2在正常范围，TGI降低PaCO2的作用呈流量依赖性；②TGI使2组动物的气道压力明显增高，但PHC组Ppeak、Pplate水平均显著低于CMV组；③TGI无加重肺组织病理改变作用，TGI与PHC结合能显著减轻非病变区肺泡的扩张程度。结论：TGI是一种简便实用的机械通气的辅助手段，它能有效地降低PaCO2，在PHC状态下抑制或减缓PaCO2的上升速度，并使气道压力维持低水平。TGI联合PHC通气策略可避免对ALI家兔肺组织过度牵拉及肺泡的过度扩张，减少机械通气相关肺损伤的发生；但尚存某些局限性，有待进一步研究解决
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分类号：R563.8;R605.973 文献标识码：A
文章编号：1003-0603(2000)01-0042-05
Experimental study on the protective effects of tracheal gas insufflation in acute lung injury
ZHANG Bo,LIU Youning
(General Hospital of PLA,Beijing 100853)
Abstract：Objective：To evaluate the effects of tracheal gas insufflation (TGI) on the elimination of CO2 and the reduction of tidal volume (VT),airway peak pressure (Ppeak),airway pause pressure(Pplate) while maintaining PaCO2 in the normal range in acute lung injury (ALI) rabbits with permissive hypercapnia.Methods：Using selfdesigned TGI device,we have determined changes in PaCO2,Ppeak,Pplate and end expiratory carbon dioxide pressure (PetCO2) in two groups of conventional mechanical ventilation (CMV) and permissive hypercapnia (PHC) by applying two different TGI flow (0.2 L/min and 0.4 L/min).We have also studied the pathological changes of the two groups and compared with a group of rabbits receiving CMV treatment only.Results：TGI can significantly decrease the PaCO2 level,enhance CO2 elimination and maintain PaCO2 in the normal range,while decreasing VT by 30%,and the reduction effects of CO2 are flow dependent.TGI can elevate airway pressure in both animal groups,but the levels of Ppeak、Pplate in PHC group are significantly lower than those of CMV group.PetCO2 levels are significantly decreased after TGI.Combined TGI with PHC strategy can protect the lung from over distention and thus avoid the incidence of ventilation induced lung injury.Conclusions：Our results reveal that TGI is a simple and practical adjunct to mechanical ventilation,it can effectively decrease PaCO2,impede rise of PaCO2 under PHC condition,and maintain low airway pressure.Furthermore it avoids over distention of the diseased lung and has protective effects from ventilator induced lung injury.
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Key words：treacheal gas insufflation;permissive hypercapnia;acute lung injury;mechanical ventilation▲
近年来，机械通气相关性肺损伤已愈来愈受到重视，寻求各种能够减轻机械通气相关肺损伤的方法成为机械通气领域研究的热点，急性呼吸窘迫综合征(ARDS)时大潮气量和高气道压力是导致机械通气肺损伤的两个主要因素，为避免气压伤或容积伤的发生，提高机械通气抢救ARDS的成功率，目前提倡使用小潮气量和容许性高碳酸血症(PHC)，但PHC又可产生酸中毒、肺动脉压增高、颅内压增高、电解质紊乱等不良反应，对缺血性心脏病、高血压病、头颅外伤、肾脏疾病和电解质紊乱等患者实施PHC显著受到限制。气管内吹气(TGI)是一种新的机械通气辅助措施，它是指通过放在气管隆突附近的细导管连续或定时地向气管内吹入新鲜气体以减少解剖死腔的方法，实验及临床研究均证实TGI对减轻二氧化碳(CO2)潴留，提高通气效率具有良好效果[13]。本实验探讨TGI对实验性急性肺损伤(ALI)家兔血气、呼吸力学及组织病理学的影响，为TGI临床应用提供依据。
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1 材料与方法
1.1 动物准备、仪器设备和测量指标：
1.1.1 健康雄性新西兰家兔18只(体重2.2～3.2 kg，平均2.4 kg)，盐酸氯胺酮(30～40 mg/kg)和安定注射液(4～5 mg/kg)肌注麻醉后，取仰卧位固定于手术台上，分别行股动脉和颈总静脉插管及气管切开、气管内插管，所用气管插管为经改造的4.5F麻醉插管，经呼吸机接口处连接一带侧孔的短连接管，将5F SwanGanz导管的远端管从上述侧孔中导入气管插管内并达远端开口附近，作为TGI的通路，插管深度大致为隆突上1～3 cm。连接Servo 900C呼吸机，静脉注射潘库溴胺(Pancuronium bromide,0.2 mg/kg)抑制自主呼吸，整个实验过程中以0.1 mg.kg-1.h-1的剂量持续静滴维持肌肉松弛。
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1.1.2 动物模型建立按文献报道的肺灌洗去表面活性物质的方法进行，用该方法建立的ALI模型符合呼吸窘迫综合征的病理及生理改变[4]。具体操作如下：用39 ℃生理盐水反复肺灌洗3～5次，每次灌洗量为25 ml/kg，直至动脉血氧分压/吸氧浓度(PaO2/FiO2)≤13.33 kPa(1 kPa=7.5 mmHg)为止。
1.1.3 用HP54S型心电监护仪持续监测动脉平均血压(MAP)、心率(HR)和呼气末二氧化碳分压(PetCO2)；动脉血气分析用AVL995型血气分析仪；气道峰压(Ppeak)、平台压(Pplate)、呼吸系统静态顺应性(Cst)和呼气阻力(Re)由940型呼吸力学监测仪测得(每一指标记录4～6次，取平均值)；潮气量(VT)、呼气潮气量(VE)等指标由呼吸机面板读得；生理死腔/潮气量(VD/VT)、二氧化碳下降百分比(%ΔPaCO2)均按公式计算而得：%ΔPaCO2=(基础PaCO2值-实测PaCO2值)/基础PaCO2值，VD/VT=(PaCO2-PetCO2)/PaCO2。
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1.1.4 TGI设备为自行研制的能与呼吸机电信号同步工作的时相吹气装置，其基本工作原理为：控制器感受呼吸机电信号，然后控制TGI送气管路上的电动开关，使此开关只于呼气相开通允许气流通过，允许通过气流的大小由流量计调节控制，吸气相开关关闭，气流无法通过，保证TGI导管只在呼气相往气管内吹气，避免了吸气相过度充气的危险。TGI气源由空氧混合器处接出，氧气浓度与呼吸机送气相同。其工作示意图见图1。
图1 气管内吹气装置工作示意图
1.2 实验步骤：
1.2.1 将准备好的ALI家兔随机分为3组：①常规机械通气(conventional mechanical ventilation,CMV)组(6只)，采取容量控制通气，通气参数设置为：呼吸频率(f)30次/min，吸气时间(I)0.33，吸气暂停时间(P)0.20，呼气末正压(PEEP)0.29 kPa(1 kPa=10.20 cmH2O)，FiO20.6，反复调整每分通气量旋钮，使PaCO2维持在4.66～6.65 kPa。②低潮气量通气PHC组(6只)，亦采取容量控制通气，呼吸机参数同CMV组，调整每分通气量，使PaCO2维持在6.65～12.00 kPa。以上2组动物均在稳定30分钟后记录各指标，作为基础值(B0)，然后随机交叉分别按0.2 L/min(TGI0.2)和0.4 L/min(TGI0.4)的流量行TGI，每一流量吹气时间均为20分钟，每一吹气流量结束后间隔20分钟，吹气结束后30分钟记录值为B1。③病理对照组(6只)，此组家兔在整个实验过程中仅行CMV，通气参数设置同前2组，PaCO2维持在4.66～6.65 kPa。每组动物在模型建立后总的通气时间均为120分钟。
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1.2.2 实验结束后迅速放血处死动物，开胸取肺，分别于左右肺的上、下叶肺实变与非实变的交界处共取4块大小为0.5 cm×1.0 cm的肺组织，用10%的甲醛溶液固定，将左肺组织切片作病理检查(HE染色)。肺损伤的轻重程度评分方法：0分为无白细胞浸润，间质无水肿，无实变和透明膜形成；1分为肺泡轻度充血和白细胞浸润，间质轻度水肿，无实变和透明膜形成；2分为肺泡中度充血，肺泡内有较多的白细胞和红细胞浸润，间质明显水肿，轻度实变；3分为肺泡严重充血，大量白细胞浸润致肺实变或透明膜形成。取左肺上下叶病理积分的平均值代表肺损伤的程度，为减少误差，每张病理切片均由两名病理科医生采用双盲方法记分，然后再取两者的平均值；右肺组织切片用彩色病理图像分析仪(解放军总医院病理科提供，德中贸易有限公司研制)作图像分析，每张切片计量30～100个结构完整的肺泡，测量非实变区肺泡的长径、短径、周长和面积，用于评价肺泡的扩张度。实验过程见图2。
图2 实验流程图
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1.3 统计学方法：所测数据均建立数据库，用SAS统计分析软件处理数据，各组间差异的显著性检验用方差分析。
2 结 果
2.1 TGI对ALI家兔气体交换和血流动力学的影响：2组动物肺灌洗后PaO2、血氧饱和度(SaO2)、PaO/FiO2均较灌洗前显著降低(P均<0.000 1)；TGI后2组动物的PaCO2均较各自的基础值显著降低(P均<0.000 1)，不同吹气流量的PaCO2下降程度不同，PHC组TGI0.4时PaCO2降低幅度显著高于TGI0.2时(P<0.000 1)，CMV组TGI0.4时PaCO2降低幅度亦高于TGI0.2时，但未达到显著差异；CMV组%ΔPaCO2在TGI0.4时与TGI0.2时无明显差异，而在PHC组两者之间差异显著(P<0.05)；PetCO2的下降程度亦随吹气量的增大而增高，PHC组TGI0.4时PetCO2值显著低于TGI0.2时的PetCO2值(P<0.000 1)；不同吹气流量对PaO2无显著影响；TGI后PHC组VD/VT较基础值有明显降低(P<0.000 1)，而CMV组无显著下降。TGI后2组动物的血压略有降低而心率较TGI前增快。见表1和表2。
, 百拇医药
表1 TGI对CMV组ALI家兔各项生理指标的影响(
±s) 生理指标灌洗前
灌洗后
F值
P值
方差分析△
B0
TGI0.2
TGI0.4
B1
pH
, http://www.100md.com
7.30±0.06
7.21±0.08
7.27±0.10
7.32±0.11
7.25±0.05
8.74
0.002
2,3,4,5
PaCO2
(kPa)
4.73±0.57
5.72±0.75
, 百拇医药
4.24±1.00
3.90±0.28
4.84±0.53
11.80
0.000 5
2,3,4,5
PaO2
(kPa)
19.00±5.29
7.17±1.24
7.34±1.53
7.94±1.80
, 百拇医药
6.72±0.96
2.25
0.13
SaO2
0.98±0.02
0.72±0.10
0.80±0.10
0.85±0.07
0.76±0.08
4.43
0.024
2,3
, http://www.100md.com
PaO2/FiO2(kPa)
32.40±8.07
11.9±2.03
11.70±2.54
14.20±3.71
11.20±1.58
3.79
0.04
PetCO2
(kPa)
3.98±0.39
, http://www.100md.com
4.06±0.30
2.87±0.53
2.57±0.29
3.24±0.42
27.40
0.000 1
2
VD/VT
0.12±0.06
0.31±0.16
0.22±0.21
0.22±0.08
, 百拇医药
0.27±0.06
0.96
0.44
%ΔPaCO2
-
-
0.31±0.10
0.33±0.06
-
0.39
0.57
VT(ml)
, 百拇医药
45.60±3.89
45.30±4.55
45.30±4.55
44.40±4.39
44.40±4.39
-
-
Ppeak
(kPa)
1.26±0.55
1.92±0.26
2.47±0.23
, 百拇医药
2.48±0.35
2.07±0.28
47.20
0.000 1
2,3,4,5
Pplate
(kPa)
1.04±0.18
1.68±0.30
2.26±0.30
2.35±0.40
1.86±0.24
, 百拇医药
36.70
0.000 1
2,3,4,5
Cst
(ml/kPa)
0.37±0.67
0.19±0.14
0.18±0.05
0.23±0.07
0.17±0.05
4.51
0.02
, 百拇医药
1,2,4
Re
(kPa.L-1.s-1)
6.48±1.23
9.84±2.29
10.88±2.06
10.14±2.69
10.93±2.36
7.42
0.004
, 百拇医药
2,3,4
VE(ml)
43.70±6.22
41.70±4.32
51.30±3.95
59.40±5.56
38.70±5.56
99.90
0.000 1
1,2,3,4,5
MAP
(kPa)
, 百拇医药
12.20±1.93
14.20±3.51
12.90±3.72
12.50±3.39
13.70±3.13
19.60
0.000 1
2,3,4,5
HR
(次/min)
262.3±48.1
265.2±49.5
, http://www.100md.com
289.4±20.4
291.8±25.7
243.4±48.3
5.49
0.01
4,5
注：方差分析△中1表示TGI0.4值与TGI0.2值比较有显著差异；2表示TGI0.4值与B0值比较有显著差异；3表示TGI0.2值与B0值比较有显著差异；4表示TGI0.4值与B1值比较有显著差异；5表示TGI0.2值与B1值比较有显著差异。表2相同。表2 TGI和PHC对PHC组ALI家兔各项生理指标的影响(
±s) 生理指标, http://www.100md.com
灌洗前
灌洗后
F值
P值
方差分析△
B0
TGI0.2
TGI0.4
B1
pH
7.19±0.06
7.1±0.06
7.23±0.06
, http://www.100md.com
7.28±0.07
7.13±0.07
39.00
0.000 1
1,2,3,4,5
PaCO2
(kPa)
8.75±0.42
10.50±0.87
7.54±0.65
6.49±0.65
9.96±0.92
, 百拇医药
39.70
0.000 1
1,2,3,4,5
PaO2
(kPa)
21.30±5.64
7.82±1.26
11.70±2.38
12.10±4.43
11.20±3.88
3.80
0.03
, http://www.100md.com
2,3
SaO2
0.98±0.02
0.78±0.08
0.93±0.03
0.93±0.05
0.88±0.07
8.30
0.002
2,3
PaO2/FiO2
, 百拇医药 (kPa)
35.50±9.38
12.80±2.19
18.80±3.84
20.10±7.37
18.80±6.54
3.87
0.03
1,2,3
PetCO2
(kPa)
7.08±0.59
, 百拇医药
7.05±0.71
5.53±0.58
4.36±0.57
5.63±1.21
34.10
0.000 1
1,2,3,4,5
VD/VT
0.40±0.13
0.80±0.29
0.46±0.12
, http://www.100md.com
0.49±0.19
1.01±0.32
11.50
0.000 4
2,3,4,5
%ΔPaCO2
-
-
0.28±0.10
0.39±0.03
-
7.53
, http://www.100md.com
0.04
1
VT(ml)
32.30±1.04
32.30±1.04
32.30±1.04
32.30±1.04
32.30±1.04
-
-
Ppeak
(kPa)
, 百拇医药
0.68±0.09
1.36±0.22
1.88±2.11
2.06±0.18
1.61±0.28
24.30
0.000 1
2,3,4,5
Pplate
(kPa)
0.59±0.10
1.19±0.18
, http://www.100md.com
1.78±0.19
1.95±0.18
1.48±0.24
33.40
0.000 1
2,3,4,5
Cst
(ml/kPa)
0.43±0.05
0.22±0.03
0.21±0.03
0.24±0.04
, 百拇医药
0.20±0.03
9.03
0.001 2
1,3,5
Re
(kPa.L-1.s-1)
5.65±0.67
9.42±0.11
13.40±2.89
10.92±2.30
, http://www.100md.com
13.63±6.00
3.51
0.04
3
VE(ml)
31.30±2.57
32.80±1.47
40.60±2.72
49.10±3.62
31.20±1.76
93.90
0.000 1
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1,2,3,4,5
MAP(kPa)
12.00±1.09
13.10±1.52
11.80±2.27
11.30±2.54
12.00±2.10
3.56
0.04
3
HR
(次/min)
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257.80±40.10
261.30±42.60
282.50±33.70
294.30±36.50
242.20±38.10
7.46
0.003
3,4,5
2.2 TGI对ALI家兔呼吸力学的影响：在吸气潮气量不变的情况下，TGI可使2组动物Ppeak、Pplate明显增高，与基础值比均差异显著(P均<0.0001)，PHC组TGI0.4时二者之值分别高于TGI0.2时二者之值，但无显著差异；CMV组Ppeak、Pplate值明显高于PHC组(P均<0.000 1，图3)；Cst在TGI0.4时较基础值明显增高；呼气潮气量在TGI后明显增高，与基础值比均有显著差异。
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图3 ALI家兔行CMV和PHC时气道峰压力及平台压力的比较
2.3 病理学改变及肺泡扩张度改变：肺大体观察发现，灌洗后双肺明显充血，呈大块实变，以双下肺底部最为明显，实变区与充气区界限明显，双肺腹侧实变较轻。光镜下见肺泡壁有大量中性粒细胞浸润，肺泡巨噬细胞增生，肺毛细血管充血，肺间质明显水肿增厚，视野内可见大量的实变区，部分肺泡内有纤维素性渗出、透明膜形成；正常与实变交界处肺组织内肺泡明显扩张、融合成肺大泡。不同通气方式下肺损伤病理积分及肺泡扩张度见表3。
表3 3组ALI家兔病理损伤积分及肺泡扩张度(
±s) 组别病理积分
肺泡面积(μm2)
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肺泡周长(μm)
肺泡最大径(μm)
肺泡最小径(μm)
病理对照组
2.14±0.41
14 191.8±1 678.5
346.8±50.9
134.5±21.9
22.2±3.2
CMV 组
1.92±0.61
10 541.6±2 904.6
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342.5±37.5
131.0±16.8
21.5±3.1
PHC组
2.04±0.41
5 086.5±1 184.4
231.5±47.9
91.1±10.5
15.5±2.0
F值
0.4
6.1
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51.6
50.8
43.3
P值
0.68
0.004 1
0.000 1
0.000 1
0.000 1
注：PHC组反映肺泡扩张度的各指标与病理对照组及CMV组比较均有显著差异(各相关F值与P值，见表3内)；CMV组与PHC组间各指标比较无显著差异；各组间病理积分亦无明显差异3 讨 论
3.1 TGI装置及作用机制：TGI增加肺泡通气是在不改变原机械通气管路连接方式，经特殊气管插管或合适接头在气管内放置细导管实施的，依送气方式不同，分为持续TGI(在吸气和呼气相均送气)和时相TGI(仅在呼气相送气)，前者在应用时必须事先计算每个呼吸周期内TGI在吸气相的送气量，以便在设定呼吸机潮气量时减去细导管的送气量，防止潮气量过大和肺过度充气。此方法无需特制的与呼吸机同步装置，简便易行，国外多数实验与临床研究均采取了此种方式[5，6]。持续TGI存在的弊端为：①整个呼吸周期内气管内均有气流，影响了用阻断呼吸通路的方法测量呼吸参数(PEEP和Pplate)的准确性并易导致气压伤；②存在肺过度充气的潜在危险，特别是在有呼吸道机械阻塞时，TGI导管也能很快吹入大量气体，导致气压伤；③即使在压力控制通气条件下，大流量TGI亦能使气道峰压超出预设的气道压力值[7]。时相TGI从理论上克服了上述不足。最近，Imanaka等[8]在TGI肺模型中研究发现，同样在压力控制通气条件下，呼气相TGI前后最大肺泡压保持不变，潮气量降低而PEEP值增大，避免了持续TGI时气道压力过高的问题，提示时相TGI较持续TGI有更好的应用前途。本研究，我们按TGI工作原理，将SIMENS Servo 900C型呼吸机进行了改进，达到了呼气相送气的目的。
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TGI主要作用是减少死腔通气，其理论依据为：
VT＝VA+VD(VA为肺泡通气量)，而VD=VDA+VDanp(VDA为肺泡死腔，VDanp为解剖死腔)。TGI降低VD的机制为：①呼气末VDanp中充满高浓度的CO2气体，TGI的新鲜气体通过导管在呼气相时冲淡VDanp中的CO2，减少了下一次吸气时进入肺泡的CO2，降低了VDanp；②导管内较高流速的气体在导管尖端形成湍流，增加局部区域气体的混合，促进CO2的排出；③导管气流使呼吸气流形态发生改变，从而影响气体在肺内的分布，有利于气体交换，加速CO2排出。可以看出，通过降低VD，在VT不变时可增加VA，或在VA不变时降低VT。
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3.2 TGI对气体交换的影响：本实验结果表明，TGI可显著降低CMV组和PHC组ALI家兔的PaCO2水平，随TGI流量的增大，PaCO2降低幅度亦增大。在VT不变的前提下，CMV组TGI0.2和TGI0.4可分别使PaCO2下降33%和31%，而PHC组PaCO2分别下降28%和39%，与CMV组VT相比，PHC组VT降低了近30%，但PaCO2仍维持在6.5 kPa左右，提示TGI可明显增加肺泡通气，提高通气效率，降低VT从而减少对每分钟通气量的需要。
如前所述，TGI主要通过减少VDanp，降低无效通气而发挥作用。从VD/VT下降的结果来看，CMV组VD/VT值在TGI后略有降低，但与基础值比无显著差别，而PHC组VD/VT较TGI前有显著降低，原因为正常VT机械通气时，VDanp占VD的比例相对较小，TGI减低VDanp的作用亦减低，而在PHC时，由于VT明显减少，VDanp占VD的比例相对明显增大，有利于TGI发挥疗效。因此，TGI降低PaCO2的效果PHC组优于CMV组。本研究中，PHC组在TGI0.4时PaO2在TGI后较TGI前显著增高 ，而在TGI0.2时PaO2虽略有升高，但与基础值比较无显著差异，PaO2升高的原因可能与TGI使肺泡压略有增高及PEEP的作用有关。
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3.3 TGI对气道压力的影响：降低通气时气道内的压力是保护性肺通气策略要达到的主要目标之一，而机械通气时气道内压力的大小与VT和每分通气量的大小直接相关，TGI对气道压力的影响直接关系到其应用效果。本实验结果表明，TGI使CMV组和PHC组ALI家兔Ppeak和Pplate均较基础值有显著增高，且压力值随吹气流量的增加而增大。Kalton等对ARDS患者进行时相TGI(流量为15 L/min)研究时亦发现，患者的Pplate较TGI前有明显增高，心排血量较TGI前有明显降低，提出在TGI时必须降低外源性PEEP值以免气压伤的发生[9]。但Kalton所用TGI流量过大，可能是造成Pplate过高的主要原因。据文献[4，5]报道，TGI流量达2～6 L/min即可使人或犬等大动物PaCO2显著降低，流量过大就会引起气道压明显增高等不良反应。虽然TGI使CMV组和PHC组ALI家兔Ppeak和Pplate均较基础值有显著增高，但从这二者之间的压力值比较来看，PHC组ALI家兔Ppeak和Pplate均较CMV组明显降低，基础状态下PHC组ALI家兔Ppeak和Pplate值均较CMV组分别低29%，而TGI时则比CMV组平均低4～6 kPa，可见，随潮气量的降低，PHC时TGI对气道内压力的影响明显减小。
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3.4 TGI联合PHC对急性肺损伤的保护作用：病理及影像学研究表明，ARDS时肺病变分布极为不均，大部分肺实变部位位于双肺的下垂部分，由此导致肺通气的严重不均，每次肺充气主要集中在小部分未实变的上肺区，这种局域性过度充气很容易在这些肺区造成损伤[10]。因此，如何限制通气量以及减少对肺的反复牵张在ARDS患者行机械通气治疗时显得更为重要。本研究结果表明，反复肺灌洗致家兔肺损伤后肺脏出现明显的实变、间质水肿、肺泡壁及肺泡腔内炎症细胞浸润、纤维素样渗出及透明膜形成等酷似ARDS肺的病理改变，CMV、CMV+TGI及CMV+PHC+TGI 3种通气方式的肺损伤病理积分无明显差异，提示TGI本身并无加重肺损伤的作用，但联合应用PHC时肺泡的扩张程度较单纯CMV和CMV+TGI时均显著减轻，说明二者联用不但可以降低气道内压力，维持PaCO2在大致正常范围内，还可防止肺泡的过度扩张和牵拉，避免机械通气肺损伤的发生。
综上所述，TGI降低PaCO2效果显著，在低潮气量或PHC时实施TGI可明显降低ALI家兔PaCO2或减缓PaCO2的上升速度，较低的吹气流量对气道压力及血流动力学无显著影响，联合应用TGI和PHC通气策略可防止肺泡过度扩张及牵拉，减少气压伤的发生率。TGI作为一种新的应用技术虽然作用显著，但尚有某些局限性，主要是其安全性问题，如当有气道机械阻塞时如何防止肺过度充气和避免肺内压骤然升高，TGI气体的湿化问题及长期应用TGI时对气管粘膜的损伤问题有待解决。相信，随着研究的不断深入，TGI这一简单、实用的机械通气辅助措施将会得到临床广泛应用。
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作者简介：张 波(1965-)，男(汉族)，山东淄博人，博士研究生，副主任医师。发表论文30余篇。
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收稿日期：1999-05-19, 百拇医药