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编号:10269603
高频振荡通气结合一氧化氮吸入对急性肺损伤兔氧合的影响
http://www.100md.com 《中华儿科杂志》 1999年第10期
     作者:耿荣 陈贤楠 吴冀川 曾建生 王莹

    单位:100045 首都医科大学附属北京儿童医院

    关键词:高频通气;一氧化氮;吸入法;肺;创伤和损伤

    中华儿科杂志991006 【摘要】 目的 判断高频振荡通气(HFO)伴低浓度一氧化氮(NO)吸入对急性肺损伤家兔气体交换和血液动力学参数的影响。方法 用37℃温盐水反复进行支气管灌洗(按每次30 ml/kg)制成急性肺损伤模型。应用高频振荡呼吸机和1×10-6NO吸入对10只急性肺损伤家兔进行实验性治疗,并测定肺力学、血液动力学等参数。结果 HFO+NO与急性肺损伤基础值比较:PaO2/FiO2比值由156±32上升至405±48(P< 0.01)、氧合指数(OI)和肺内动静脉分流量(Qs/Qt)分别由7.8±1.7和0.41±0.06下降至3.7±0.8和0.30±0.05(P均<0.01)。HFO+NO与单纯HFO比较:PaO2/FiO2比值由379±86上升至405±48(P<0.05)、OI和Qs/Qt分别由5.8±1.9和0.35±0.06下降至3.7±0.8和0.30±0.05(P均<0.05)。结论 HFO+NO吸入可改善急性肺损伤兔的氧合,肺内分流减少,吸入1×10-6 NO有效。应用本系统质量流量控制器,可以在高频振荡通气时提供稳定浓度的NO气体。
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    The experimental study on high frequency oscillation with nitric oxide inhalation in rabbits with acute lung injury

    GENG Rong, CHEN Xiannan, WU Jichuan, et al.

    Beijing Children′s Hospital, Capital University of Medical Sciences, Beijing 100045

    【Abstract】 Objective To observe the effects of low concentration nitric oxide (NO) inhalation with high frequency oscillation (HFO) on gas exchange and hemodynamics in rabbits with acute lung injury. Methods Ten rabbits with acute lung injury (ALI) were ventilated by Sensor Medics 3100A high frequency ventilator, and applied with alveolar recruitment strategy. Systemic oxygenation, pulmonary shunt and hemodynamics were evaluated before HFO treatment, 30 minutes after HFO inhalation and 30 minutes after HFO plus NO (1×10-6) inhalation (HFO+NO). Results Compared HFO+NO with HFO treatment only, PaO2/FiO2 was significantly increased from 379±86 to 405±48 (P<0.05) at 30 minutes following HFO+NO, OI and Qs/Qt decreased from 5.8±1.9 and 0.35±0.06 to 3.7±0.8 and 0.30±0.05 (P<0.05), respectively. Conclusion HFO+ NO might improve the systemic oxygenation and decrease the pulmonary shunt in rabbits with ALI. Mass flowmeter in the NO inhalation system could prodnce a stable concentration of NO during HFO.
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    【Key words】 High-frequency ventilation Nitric oxide Insufflation Lung Wounds and injuries

    近年来文献报道一氧化氮(NO)吸入可改善急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的肺氧合[1-3]。吸入NO的有效浓度为(10~80)×10-6。常规机械通气(CMV)结合NO吸入时,由于弥漫性肺不张、肺水肿、使NO不能有效到达肺泡毛细血管而影响疗效。应用高频振荡通气(HFO)、肺表面活性物质和部分液体通气[4,5]可使肺泡重新扩张,肺内气体分布均匀。为判断HFO伴低浓度NO吸入的疗效,我们对急性肺损伤家兔进行HFO结合低浓度NO(1×10-6)吸入实验,报道如下。

    材料和方法

    一、动物模型及分组
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    1. 动物准备:家兔12只,体重2.3~3.2 kg,肌肉注射氯胺酮30 mg/kg和利多卡因5 mg/kg,镇静后持续静脉滴注氯胺酮25~40 mg/(kg.h)维持麻醉状态,经气管切开插入内径为4.0 cm气管插管(potex),插入深度3 cm,观察吸入和呼出潮气量,确定气管插管周围无漏气。用潘可罗宁0.01 mg/(kg.h)持续静脉滴注,阻断自主呼吸。Servo 900C呼吸机,容量控制通气,潮气量10 ml/kg, 呼吸频率40次/min,吸/呼(I/E)比值为0.5、吸入氧浓度(FiO2)为0.21。

    2. ALI模型的制备:37℃温盐水按每次30 ml/kg对实验家兔反复进行支气管灌洗,同时升高FiO2至0.3~0.5,PEEP 5 cmH2O。当PaO2/FiO2比值<250时被认为达到ALI标准。
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    二、应用仪器及监测项目

    1. 高频振荡呼吸机和NO吸入系统:Sensor Medics 3100A高频振荡呼吸机(Sensor Medics An obeim, USA)。NO吸入装置为本研究室自行研究装置[2],其中NO流量控制应用数字质量流量控制器(北京建中仪器厂)。NO气源浓度为1 200×10-6(由北京普莱克斯气体公司提供)。

    2. 血液动力学测定:经颈动脉放置动脉导管,用压力换能器(P23 Gould-statham Oxnard,USA)接Siemens 404多功能监护仪监测体动脉压、抽取动脉血气标本。经颈外静脉放置4 Fr双腔导管至右心室,监测右心室压力、抽取混合静脉血标本。热水袋维持肛温38~39℃。应用AVL-993型血气分析仪进行血气分析,实验中应用Siemens 404多功能监护仪持续监测和记录心率、心电图、体动脉压、右心室压和肛温。
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    3.肺力学参数测定:应用Servo 900C 930呼吸功能监测仪持续监测气道峰压(PIP)、平均气道压(MAP)和顺应性(C)。

    4. 按理论公式计算:肺内动静脉分流量(Qs/Qt)=(CcO2-CaO2)/(CcO2-CvO2)。CcO2为肺泡毛细血管血氧含量,CaO2为动脉血氧含量,CvO2为混合静脉血氧含量。在吸入100%氧时CcO2=PAO2×0.031+Hb×1.34×100%。氧合指数(OI)=MAP×FiO2×100/PaO2

    三、实验步骤

    1.确认家兔达到急性肺损伤标准后,按以下条件行CMV:容量控制通气,潮气量12 ml/kg ,呼吸频率40次/min,FiO2 0.5,PEEP 5 cmH2O。
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    2.30分钟记录参数(呼吸机条件、肺力学参数、血气和血液动力学参数)作为基础值。

    3.随机进行单纯HFO通气和HFO+NO通气。

    4.每种通气在稳定状态下持续30分钟后记录上述参数。吸入NO浓度为1×10-6(按以下公式选择NO气源控制器流量:NO输出流量=呼吸机流量×所需吸入NO浓度/NO气源浓度-所需吸入NO浓度。最终以NO/NO2监测仪确定NO浓度)。HFO时的参数选择为:高频频率(f)10 Hz,平均气道压较常频通气时升高2 cmH2O,FiO2维持不变,振幅(ΔP)16~20 cmH2O,I/E 0.33,气流量20 L/min,HFO开始时首先进行肺泡再充气策略:每次以2倍MAP的压力持续维持肺泡充气状态10秒钟,每次间隔5分钟。3次操作后被认为肺泡达再充气状态(recruitment)。通气30分钟后,将家兔迅速转换为Servo 900C呼吸机通气并立即记录肺力学参数。HFO结合NO吸入前再次行肺泡再充气,HFO参数不变,30分钟后按上述步骤记录参数。
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    四、统计学方法

    数据用均数±标准差()表示,每种通气方式间参数比较用配对t检验。

    结果

    10只家兔平均灌洗(3.0±1.0)次,灌洗生理盐水量(96±10) ml/kg,达到急性肺损伤标准。另2只家兔因灌洗过程中分别发生严重心律紊乱和低血压,缺氧长时间不能纠正,实验中血液动力学参数不稳定未能进入实验组。单纯应用HFO和HFO+NO前后动脉和混合静脉血血气值及血液动力学参数见表1。HFO+NO与急性肺损伤基础值比较:PaO2/FiO2比值由156±32上升至405±48(t=4.337,P<0.01),OI和Qs/Qt分别由7.8±1.7和0.41±0.06下降至3.7±0.8和0.30±0.05(t值分别为3.873和3.567,P均<0.01)。HFO+NO与单纯HFO比较:PaO2/FiO2比值由379±86上升至405±48(t=2.789,P<0.05),OI和Qs/Qt分别由5.8±1.9和0.35±0.06下降至3.7±0.8和0.30±0.05(t值分别为2.568和2.373,P均<0.05)。所有家兔在吸入NO前后心率、血压均无明显变化。
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    表1 肺氧合和血液动力学参数在家兔急性肺损伤

    后不同通气下的比较() 检测项目

    CMV

    HFO

    HFO+NO

    pH值

    7.29±0.07

    7.22±0.08

    7.26±0.09

    PaCO2 (mmHg)
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    44±18

    42±20

    40±17

    PvCO2 (mmHg)

    49±20

    48±19

    47±15

    PaO2 (mmHg)

    176±19

    233±21

    282±50

    PvO2 (mmHg)
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    44±11

    44±10

    50±12

    FiO2

    0.48±0.13

    0.45±0.20

    0.45±0.18

    PaO2/FiO2

    156±32

    379±86*

    405±48**
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    OI

    7.8±1.7

    5.8±1.9*

    3.7±0.8**

    Qs/Qt

    0.41±0.06

    0.35±0.06*

    0.30±0.05**

    HR

    210±30

    216±41
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    218±42

    BP

    92±21

    96±25

    94±26

    注:1 mmHg=0.133 kPa。*与CMV相比P<0.01;**与CMV相比P<0.01,与单纯HFO相比P<0.05

    讨论

    一、HFO+NO吸入提高急性肺损伤兔肺氧合及其影响因素

    本实验结果显示:HFO结合1×10-6NO吸入使急性肺损伤家兔氧合水平明显升高。HFO+NO组与单纯HFO组比较差异有显著意义(P<0.05)。HFO结合低浓度NO吸入可能具有以下协同作用:(1)HFO通过肺泡再充气使萎陷肺泡扩张,NO能弥散到更多的肺泡内。(2)HFO使肺内气体分布更加均匀,NO弥散更加充分。从而使NO能够到达通气不良肺泡周围的毛细血管,纠正通气/血流失调。本组吸入NO后Qs/Qt减少,支持以上机制。
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    影响HFO+NO效果的因素:HFO+NO改善肺氧合仍然有其局限性。如大量气道分泌物使振荡幅度衰减,心血管功能差,肺部广泛病变时,影响NO的弥散,均不能达到预期效果。为此有人还用部分液体通气或肺表面活性物质结合NO吸入来进一步改善氧合。本组资料未显示应用HFO及HFO+NO后损伤肺动态肺顺应性的改善,可能与通气时间过短有关。

    二、 关于低浓度NO的治疗效应

    目前文献报道CMV+NO治疗急性呼吸衰竭,开始浓度多为(10~20)×10-6NO,取得疗效后一般用(1~5)×10-6NO维持吸入[6]。应用HFO+NO时,以1×10-6NO吸入开始,即显示有效。如长期治疗,更低的NO浓度是否有效,有待进一步观察。

    三、 关于HFO时NO吸入的方法学
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    应用HFO时NO吸入浓度的影响因素包括:NO流量控制器、湿化程度、监测部位[7] 。本实验用质量流量控制器控制NO流量,高频振荡呼吸机的气流量应用转子流量计调节,持续监测NO浓度,波动范围在(0.2~0.5)×10-6NO,提示本方法可维持吸入NO浓度恒定。为临床应用HFO结合NO吸入提供了依据。文献报道CMV时NO气体入口不宜距气管插管近端太近,否则影响NO的混合,使吸气相开始时NO浓度过高,本实验显示NO吸入浓度相对恒定,可能是由于HFO时气体由侧枝持续气流提供,加之高频振荡使NO充分混合,因此NO可在距气管插管最近的位置给入。

    本课题系北京市回国人员科研基金资助项目

    参考文献

    1 Abman SH, Griebel JL, Parker DK, et al. Acute effects of inhaled nitric oxide in children with severe hypoxemic respiratory failure. J Pediatr, 1994, 124: 881-888.
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    2 陈贤楠,吴冀川,耿荣,等.一氧化氮对缺氧和急性肺损伤犬的血液动力学与气体交换的影响. 中华儿科杂志, 1995, 33: 332-335.

    3 陈贤楠,耿荣,吴冀川,等.一氧化氮吸入治疗小儿急性呼吸衰竭.中华儿科杂志,1997, 15: 509-512.

    4 孙波, 朱光发. 肺表面活性物质和吸入一氧化氮强化实验性急性呼吸窘迫综合征的氧合作用.见:ARDS 和急性呼吸衰竭学术会议论文集. 上海:上海医科大学儿科医院, 1997.35.

    5 Zobel G, Urlesberger B, Dacar D, et al. Partial liquid ventilation combined with iNO in acute respirotary failure with pulmonary hypertension in piglets. Intensive Care Med, 1996, 22 Suppl 2: 176.
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    6 Puybasset L, Rouby J J, Mourgeon E, et al. Inhaled NO in acute respirotary failure:dose-response curves. Intensive Care Med, 1994, 20: 319-327.

    7 Markhorst DC, Leenhoven T, Van Vught AJ, et al. Accuracy in dosage and dose monitoring of NO in HFOV, Intensive Care Med, 1996, 22 Supl 2:s224.

    (收稿:1998-07-10 修回:1999-03-02), http://www.100md.com