关键词：肺换气；血液动力学；肺内分流；气道压力
【摘要】 目的 观察不同气道压及气流量对连续气流通气(CFV)犬气体交换的影响。方法 选用健康杂种犬9只，在全麻肌松下，以较低气道正压(Paw为3cmH2 O)三种不同气流量(0.6L
. kg-1. min-1 ，0.8L. kg-1. min-1 ，1.0L. kg-1. min-1 )进行CFV，并与间歇正压通气(IPPV)及气道压为0cmH2 O时不同气流量CFV相比较。每种通气方式维持30分钟后抽取股动脉血，肺动脉血即混合静脉血作血气分析，并根据标准分流公式计算肺内分流率。结果 CFV各组均能维持PaCO2 在正常范围。气道压为3cmH2 O时，各流量组均能维持PaCO2 在正常生理范围，且PaCO2 随气体流量加大而降低，PaCO2 及Q.s/Q.t均显著低于气道压为0cmH2 O时对应值(P<0.05)。结论 CFV时，维持较低气道正压能维持有效肺气体交换，通气流量大小与PaCO2 有较密切关系。Effects ofairway pressure and flow rate on gas exchange during constant flow ventilation in dogs
ZHANG Zongze ，WANG Yanlin ，WAN Dening ，et al .
Department of Anesthesiology ，Second Affiliated Hospital ，HubeiMedical University ，Wuhan 430071
【Abstract 】 Objective To evaluate theeffects of different airway pressures and flow rates on gas exchange during constant flowventilation(CFV) in dogs.Methods A lower airway pressure of 3cmH2 Oand three gas flow rates(0.6L. kg-1. min-1 ，0.8L. kg-1. min-1 ，1.0L. kg-1. min-1 )wereused during CFV in nine anesthetized and paralyzed dogs.After 30 min of each CFV mode，arterialblood gases and mixed venous blood gases were measured.Intrapulmonary shunt(Q.s/Q.t)was calculated from the measured data.The parameters measured above were compared withthose of CFV at 0 cmH2 O of airway pressure(Paw) and those of intermmitentpositive pressure ventilation(IPPV).Results PaCO2 wasmaintained in the normal range at three CFV flow rates.PaCO2 decreased withthe increase of flow rate.Compared with those at Paw 0 cmH2 O，PaCO2 and Q.s /Q.t significantly decreased at Paw 3cmH2 O(P<0.05).Conclusion A lower positive airway pressure and lower flow rate contribute to maintainadequate lung gas exchange and decrease intrapulmonary shunt to a certain extent duringCFV.
【Key words】 Pulmonary gas exchange Hemodynamics Airwaypressure Intrapulmonary shunt
连续气流通气(Constant Flow Ventilation，CFV)是一种将氧气或混合气体经导管直接输送到左、右支气管的呼吸支持技术。近十几年来，国内外学者对CFV进行了较深入的研究，已基本弄清CFV期间气体交换的机理，并已应用于临床。实验均在气道开放的情况下进行，要保持PaCO2 在生理范围，气流量常高达10～60L
. min-1[1-4] ，且增加肺内分流率(Q.S /Q.T )。本实验拟增加一较低气道压，以不同气流量进行CFV，观察其对实验犬肺气体交换和肺内分流的影响。材料和方法
选用健康成年杂种犬9只，雌雄不限，体重(12.11±1.85)kg，实验前禁食12小时。
实验前准备 肌注氯胺酮5～7mg. kg-1 ，安静后将犬仰卧位固定于手术台。开放静脉，注入戊巴比妥钠20～35mg. kg-1 潘库溴铵0.15mg. kg-1 ，气管插管后接呼吸机(Newport，E100i)行间歇正压通气(IPPV)，气管导管近端连接气体采样管，连续监测呼气末二氧化碳分压(PET CO2 )，调节潮气量及频率使PET CO2 在4.60～5.33kPa范围。监测肢导心电图(ECG)，经股动脉插入导管连续监测动脉压和采集动脉血气标本。从颈静脉插入5F Swan-Ganz漂浮导管监测中心静脉压(CVP)、肺动脉压(PAP)、肺毛细血管楔压(PCWP)，并以热稀释法测定心输出量(CO)，抽取肺动脉血作混合静脉血气分析。实验中以乳酸林格氏液3ml. kg-1. h-1 维持静脉点滴，保持体温于37℃左右，按需追加潘库溴铵维持肌松，以消除自主呼吸和胸廓运动对CFV的影响。
CFV装置 二根长50cm，内径2.0mm外径3.5mm的聚乙烯通气导管，远端穿过与气管导管相连的“Y”形接头，经气管导管进入左右支气管。其尖端均置于距隆突下约2cm。听诊证实后，稳妥固定。近端经三通管与呼吸机气体流量计相连。“Y形接头接一30cm长螺纹管，CFV时将螺纹管末端置入水面下3cm处以保持气道正压，或开放于大气。
观察指标 每种通气方式通气30分钟后记录HR、MAP、PAP、CVP、PCWP、CO、ECG、PET CO2 、动脉血及混合静脉血血气分析，血液分析。
实验过程 常频通气30分钟，FiO2 为0.5，保持PET CO2 4.6～5.33kPa范围，取血样测血气，并记录即时血液动力学参数，作为基础值。然后，转换为CFV、FiO2 为0.5，分别按以下不同的气道内压(Paw)及气体流量组合进行实验：Paw为3cmH2 O时，流量分别为0.6L. kg-1. min-1 ，0.8L. kg-1. min-1 及1.0L. kg-1. min-1 。Paw为0cmH2 O时，流量分别为0.6L. kg-1. min-1 ，0.8L. kg-1. min-1 及1.0L. kg-1. min-1 。每种通气方式维持30分钟后测所有指标。复改为常频通气30分钟使PET CO2 恢复至4.6～5.33kPa左右，然后再进行下一方式CFV，直至六种方式实验完毕。
统计学处理 各数据资料以均值和标准差(±s)表示。统计学处理采用方差分析和q检验，以比较多组均数间差异的显著性，P<0.05表示差异有显著性意义。
结果
气体流量及气道内压对PaCO2 的影响见表1。可见随着流量的增加，PaCO2 呈下降趋势，流量为1.0 L. kg-1. min-1 时，Paw 3cmH2 O与Paw0cmH2 O比较，PaCO2 显著降低(P<0.05).
气道内压及流量对肺内分流率的影响见表2，与IPPV比较，CFV时Q.s/Q.t显著升高(P<0.05)。在流量相同时，Paw 3cmH2 O与Paw 0cmH2 O比较，Q.s/Q.t显著降低(P<0.05)。
表1 CFV及IPPV时血气改变(±s，只数＝9)
| IPPV | CFV . Paw＝3cmH2 O | CFV . Paw＝0cmH2 O | |||||
| 0.6 | 0.8 | 1.0 | 0.6 | 0.8 | 1.0(L . kg-1 . min-1 ) | ||
| pH HCO- 3 (mmol/L) PaO2 (kPa) PaCO2 (kPa) | 7.36±0.03 22.4±3.0 21±4 5.30±0.24 | 7.35±0.02 22.2±2.1 17±5 6.05±0.33 | 7.23±0.01 23.0±2.3 18±4 5.94±0.31 | 7.37±0.02 22.8±2.5 19±5 5.67±0.34△ | 7.32±0.02 23.7±2.0 15±3 6.49±0.49 | 7.33±0.08 24.0±2.0 15±3 6.20±0.24 | 7.35±0.05 23.8±3.2 16±3 6.04±0.14**△ |
与Paw为3cmH2 O对应流量组比较，* P<0.05 ** P<0.01
相同Paw组间，与0.6L. kg-1. min-1 比较，△ P<0.05
表2 不同方式CFV及IPPV的Q.s/Q.t(%，±s，只数＝9)
| Q | Paw3cmH2 O | Paw0cmH2 O | IPPV |
| 0.6(L. kg-1. min-1 ) 0.8((L. kg-1. min-1 ) 1.0(L. kg-1. min-1 ) | 9.1±1.9++ 9.0±1.8++ 8.5±1.3++ | 11.6±2.7++△ 11.4±2.4++△ 11.5±2.1++△△ | 2.6±1.3 |
与IPPC比较，++ P<0.01
IPPV比较，CFV时中心静脉压显著降低(P<0.05)，其它血液流动力学指标无统计学差异。见表3。 表3 不同方式CFV及IPPV对犬血液动力学影响(±s)
| IPPV | CFV . Paw＝3cmH2 O | CFV . Paw＝0cmH2 O | |||||
| 0.6 | 0.8 | 1.0 | 0.6 | 0.8 | 1.0(L . kg-1 . min-1 ) | ||
| HR(bpm) MAP(kPa) CVP(kPa) PMAP(kPa) PCWP(kPa) CO(L/min) CI(L. min-1. m-2 ) SVI(ml. min-1. m-2 ) LSWI(g. m-1. m-2 ) RSWI(g. m-1. m-2 ) RPP(×104 ) | 129±20 13.4±1.26 0.56±0.11 1.48±0.32 0.59±0.18 2.50±0.78 4.38±1.42 32.00±11.6 40.00±14.90 3.50±2.5 1.70±0.38 | 129±23 13.9±1.78 0.32±0.12+ 1.49±0.37 0.48±0.17 2.60±1.06 4.55±1.52 35.4±12.0 43.89±12.31 5.5±2.5 1.73±0.38 | 130±25 13.28±1.54 0.36±0.19+ 1.57±0.30 0.47±0.18 2.29±1.0 3.97±1.06 32.1±12.7 40.22±15.17 4.9±2.5 1.75±0.33 | 117±22 13.69±4.86 0.36±0.16+ 1.59±0.37 0.47±0.8 2.10±1.0 3.60±1.10 31.1±9.8 44.0±15.2 5.2±2.7 1.66±0.39 | 121±16 14.4±2.24 0.39±0.17+ 1.57±0.14 0.46±0.14 2.17±1.28 3.43±1.08 31.6±6.3 46.67±11.36 5.7±2.9 1.64±0.39 | 118±28 14.4±1.13 0.31±0.08+ 1.72±0.12 0.45±0.14 2.32±0.60 3.54±0.96 33.8±10.8 47.0±13.60 5.5±2.1 1.52±0.52 | 109±24 14.6±3.25 0.32±0.1+ 1.67±0.12 0.47±0.14 2.24±1.16 3.68±1.02 34.6±9.3 51.67±14.94 6.0±3.4 1.60±0.43 |
讨论
连续气流通气(CFV)作为一种有效的通气方式，有关学者进行了长期的实验研究，并应用于临床。CFV期间气体交换的机理也逐步得到阐明，并提出了CFV期间气体输送的三区模型理论[1，2] 。
CFV期间流量对气体交换的影响十分明显，随着气体流量的增加，犬肺泡通气呈线性增加，PaCO2 逐渐降低[5，6] ，本实验结果显示，当气体流量从0.6L. kg-1. min-1 上升到1.0L. kg-1. min-1 时，PaCO2 明显降低，与有关报道一致。其原因主要是由于连续的高速气流使气体弥散加快，气体交换界面移向较远端气道，对流层形成，促进了气体交换[5] ，同时肺容量增大，弥散面积相应增大[6] ，二氧化碳得以适当排出。由于本实验采用较低流量，所以在Paw为0cmH2 O时，PaCO2 较正常稍高，但从下降趋势观察，如继续增加流量，PaCO2 可降低至正常范围。
CFV虽能维持正常的PaCO2 ，但通气灌流比例失调仍有报道[7-10] 。本实验结果显示：维持一较低气道正压(3cmH2 O)，与气道开放时相比，能显著降低Q.s/Q.t；在流量相同时，能显著降低PaCO2 。根据有关文献的报道，通气灌流比例失调的原因主要是CFV时肺膨胀的局部差别即肺膨胀不均衡所致。由于射流冲击力首先作用于下肺，所以，左、右下肺压力较高，肺叶膨胀充分，甚至过度。而左右上肺叶则较差。因此，CFV时，肺叶间、肺叶内均存在压力及容量差别，在流速高时尤甚。本实验采用较低流量并附加一较低气道正压，有助于气体在肺内均匀分布，使小支气管及肺泡持续开放，气道阻力相对下降，实现肺叶间、叶内均匀通气。外围气道及肺泡功能残气量增加，增加了气体弥散面积，从而降低肺内分流率，改善VA /Q失调，同时降低了PaCO2 。
机械通气对循环功能的影响，主要取决于平均气道内压的大小。平均气道内压增加可使中心静脉压升高，回心血量减少、心输出量下降[11] 。本实验观察到：与IPPV比较，CFV时中心静脉压显著降低，表明CFV时平均气道压较低，对循环功能影响较小。
参考文献
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11 罗慰慈，主编.现代呼吸病学.第1版.北京：人民军医出版社，1997.383-384.
(收稿：1998-09-29 修回：1999-02-03) , http://www.100md.com