Volume 8, No. 2 • June 2025   Issue PDF

手术室中的高级呼吸监测疗法：肥胖患者管理的新领域

by Cristina Mietto, MD；Roberta Santiago, RRT, MD, PhD；Lorenzo Berra, MD

1 6 月, 2025

大型手术后，肺部并发症是最常见的术后并发症类型。1 因此，术前识别具有术后肺部并发症高风险的患者至关重要，这有助于降低相关风险，并通过实施监测技术确保保护性通气策略的执行。据报告，在接受大型腹部手术的 III 级肥胖 (BMI ≥ 40 kg/m2) 患者中，术后肺部并发症的发生率超过 20%，且尚无标准化方法被证明可以有效降低其发生率。2这种易感性的潜在病理生理学与腹部脂肪增多有关，腹部脂肪增多会导致膈肌头侧移位和肺容积减少，特别是功能性残气量和补呼气量下降。在肥胖患者中观察到的呼吸系统顺应性降低主要是由肺容积减少所致。此外，仰卧位与肥胖患者气道阻力增加有关，这可能是由于在低容量下呼吸，导致呼气相气流受限，在某些情况下，还会产生内源性呼气末正压 (PEEPi)。3

根据世界卫生组织的数据，全球肥胖率持续上升，目前美国已有超过40%的人口受到肥胖影响。4肥胖患者的机械通气带来了独特的挑战，而这些挑战在临床实践中更是日益常见。然而，目前的通气策略（表 1）往往未能考虑到这些患者特殊的呼吸生理特点，这些患者经常被排除在主要的随机对照试验之外。3肥胖与胸内压升高、肺容积减少、肺不张和气道阻塞风险增加有关。5目前的术中监测标准仍然局限于基本呼吸机设置（压力、容量和流量），这些可能不足以确定此类患者的最佳通气设置。在腹腔镜和机器人辅助手术过程中，这些问题变得更加关键。

表 1：肥胖患者机械通气时的建议设置3。

通气模式 在气腹和头低脚高位期间，最好进行容量控制
压力控制需要密切监测潮气量
潮气量 6 mL 潮气量/kg IBW
吸气时间 0.6-1 s
通气压力 平台期压力 ≤ 30 cm H2O
驱动压力 ≤ 15 cm H2O
基于高级呼吸技术提高 PEEP 或对 PEEP进行滴定
如果出现低氧血症，考虑实施肺复张
术后阶段 在术后期考虑术后无创通气
体位 插拔管时抬高头部
IBW：理想体重。PEEP：呼气末正压。驱动压力 = 平台期压力 – PEEP

呼吸系统力学与腹腔镜手术

机器人辅助手术需要建立气腹，且通常需要采用角度较大的头低脚高位，这类手术的兴起使得肥胖相关的生理特征更趋复杂。气腹会增加胸壁弹性阻力，从而降低肺呼吸顺应性，导致肺不张的形成。通过提供呼气末正压 (PEEP) 来抵消胸内压的增加是避免负跨肺压和肺萎陷的关键。6肺容积减少会导致通气-灌注比例失调和低氧血症。用二氧化碳作为充气剂会增加所需的每分钟通气量。在肺容积减少和胸壁僵硬度增加的情况下，这种过度通气可能导致通气不均和更高的驱动压力，增加术中通气管理的复杂性。

肥胖患者在机器人辅助手术期间常出现驱动压升高，往往会超出生理接受值 (< 15 cm H2O)。6然而，高级监测工具目前并未广泛用于指导通气支持的调整。需要填补这一临床空缺，以提高患者安全性并减少术中和术后呼吸系统并发症。

高级呼吸监测技术

食管压力测定 (Pes) 和电阻抗断层成像 (EIT) 均为高级呼吸监测技术，可用于指导安全的个性化术中通气支持。使用术后计算机断层扫描 (CT) 的研究表明，在术中接受个性化 PEEP 治疗的患者中，肺不张有所减少。7,8然而，还需进行进一步研究，以评估这些不同技术对术后肺部并发症的影响。

食管压力测定

呼吸系统由两个解剖结构组成：肺部和胸壁。气道压力可视为胸膜腔内压力和跨肺压的总和，其中跨肺压是指对肺部的真实扩张力。当跨肺压为负值时，表明存在一种对抗肺泡的力，会导致肺萎陷和肺容量减少。

食管压力是持续胸膜腔内压监测一种便捷的替代指标。该技术使用标准的鼻/口胃管，管的末端配备一个小型塑料球囊。插入导管，使球囊位于食管的下三分之一处，该位置靠近肺部，从而实现对胸膜腔内压力的测量（图 1）。研究表明，Pes 能够可靠地估计相邻肺区的胸内压，但可能会高估腹侧肺区的胸膜腔内压力，其可能会高估胸内压。9Pes 监测可以追踪整个呼吸期，并计算实时连续跨肺压。有人提议使用这种技术来设置个性化 PEEP，即等于呼气末测量的 Pes。10,11由于跨肺压负值与肺萎陷有关，Pes 可以通过在呼气末保持跨肺压等于零来指导 PEEP 设置，从而预防肺不张（图 2）。

图 1：在一例 BMI 为 67 kg/m² 的机械通气患者中记录的食管压力波形。红线表示食管压力轨迹，而蓝色虚线表示呼气末食管压力 (Pes,ee)。绿色圆圈突出显示心脏伪影。（经作者许可使用。）

图 1：在一例 BMI 为 67 kg/m² 的机械通气患者中记录的食管压力波形。红线表示食管压力轨迹，而蓝色虚线表示呼气末食管压力 (Pes,ee)。绿色圆圈突出显示心脏伪影。（经作者许可使用。）

图 2：在一例腹腔镜手术期间机械通气的患者中记录的食管压力测定曲线。图 A 显示了在 PEEP 10 cm H₂O 下以仰卧位插管后的气道压力（Paw，蓝线）、食管压力（Pes，红线）和跨肺压（PL，灰线）轨迹。图 B 显示了同一患者在 PEEP 10 cm H₂O 下建立气腹并采用头低脚高位后的 Paw（蓝线）、Pes（红线）和 PL（灰线）轨迹。在图 A 中，呼吸末 Paw 和 Pes 相似，而呼吸末 PL 等于零（虚线）。充气并采用头低脚高位后，Pes 在呼气末时超过 Paw，导致呼气期间 PL 为负（虚线），此情况与肺萎陷相关。（经作者许可使用。）

图 2：在一例腹腔镜手术期间机械通气的患者中记录的食管压力测定曲线。图 A 显示了在 PEEP 10 cm H₂O 下以仰卧位插管后的气道压力（Paw，蓝线）、食管压力（Pes，红线）和跨肺压（PL，灰线）轨迹。图 B 显示了同一患者在 PEEP 10 cm H₂O 下建立气腹并采用头低脚高位后的 Paw（蓝线）、Pes（红线）和 PL（灰线）轨迹。在图 A 中，呼吸末 Paw 和 Pes 相似，而呼吸末 PL 等于零（虚线）。充气并采用头低脚高位后，Pes 在呼气末时超过 Paw，导致呼气期间 PL 为负（虚线），此情况与肺萎陷相关。（经作者许可使用。）

研究表明，III级肥胖但肺部健康的个体，其胸膜腔压力往往更高。5在全身麻醉、使用镇静和肌松药物，且没有 PEEP 和肺复张的情况下，这种肺容量减少和气道塌陷的趋势会进一步加剧，如果不通过足够的 PEEP 加以预防，就会导致肺不张和通气/灌注比例失调。12

数十年来，食管压力监测一直用于重症监护室 (ICU)，研究表明其在急性呼吸衰竭中可改善氧合。13最近的一项观察性试验发现，在 BMI > 30 kg/m2 的患者中，跨肺压 > 0 与 60 天死亡率降低相关。14此外，我们小组研究了由马萨诸塞州总医院高级呼吸技术专家组成的专门团队（肺部救援团队）对 ICU 的肥胖患者进行个性化通气设置的实施情况。该研究表明，对肥胖患者进行个性化通气与更好的氧合，呼吸力学以及 28 天、3 个月和 1 年生存率提高有关。15

电阻抗断层成像技术

电阻抗断层成像 技术(EIT) 是一种经 FDA 批准的无辐射、非侵入性肺部成像技术，可实时显示区域通气、肺容量和灌注情况。该技术测量组织的电阻抗，这种电阻抗会随着肺部充气而发生变化。将电极放置在环绕胸部的条带上，产生低电流，分析由此产生的电压差异，获得每次呼吸时不同肺区气体分布情况的彩色编码图像（图 3）。16该技术的一项重要特征是，能够评估区域（右侧 vs. 右侧，前侧 vs. 后侧）通气情况，并确定区域顺应性差异。17EIT 还可以根据不同压力下肺萎陷和过度膨胀的程度指导 PEEP 调整，优化肺复张，同时最大程度地降低过度充气和肺不张的风险（图 4）。该技术已在 ICU 患者的递减 PEEP 试验中得到验证，在此试验中，EIT 显示与每个 PEEP 步骤相关的阻抗变化。18最佳 PEEP 被确定为最小过度膨胀和萎陷之间的交叉点，并且与正跨肺压相关。对于个体化通气而言， EIT的应用范围涵盖了从无创通气到插管患者以及体外膜肺氧合等不同程度的呼吸衰竭情况 。19在腹部手术（腹腔镜或开腹手术）期间使用 EIT 进行 PEEP 滴定已被证明可以减少术后肺不张（根据拔管后的计算机断层扫描评估）。8个体化 PEEP 还与手术期间更好的氧合和更低的驱动压力相关，且不会引发血流动力学并发症。8

图 3：机器人辅助手术期间四个象限中通气分布的 EIT 图像。图中显示了在手术的三个不同阶段相同 PEEP 水平下的通气变化；图 A：仰卧位插管后；图 B：仰卧位气腹期间；图 C：气腹和头低脚高位期间。（经作者许可使用。）

图 3：机器人辅助手术期间四个象限中通气分布的 EIT 图像。图中显示了在手术的三个不同阶段相同 PEEP 水平下的通气变化；图 A：仰卧位插管后；图 B：仰卧位气腹期间；图 C：气腹和头低脚高位期间。（经作者许可使用。）

图 4：递减 PEEP 试验期间实变与过度膨胀曲线的 EIT 分析。红色（萎陷）与蓝色（过度膨胀）线的交叉点确定了肺萎陷和过度膨胀的百分比最低的 PEEP 水平。18（经作者许可使用）

图 4：递减 PEEP 试验期间实变与过度膨胀曲线的 EIT 分析。红色（萎陷）与蓝色（过度膨胀）线的交叉点确定了肺萎陷和过度膨胀的百分比最低的 PEEP 水平。18（经作者许可使用）

此外，EIT 可以通过检测与胸部血流相关的阻抗变化来提供动态肺灌注图像。这使得在床旁实时监测通气和灌注情况成为可能，从而能够更全面地评估肺功能，并帮助临床医生优化通气/灌注匹配。

临床实施

在手术室中提高对机械通气期间呼吸机优化和高级呼吸监测重要性的认识，对于最大程度减少肥胖患者的肺损伤并改善呼吸结局至关重要。临床、教育和技术方面的差距阻碍了临床医生为复杂患者提供安全、个性化的通气。高级呼吸技术的临床应用存在诸多障碍。 20常见障碍包括设备不足、临床医生教育有限以及组织挑战。为克服这些障碍，我们在马萨诸塞州总医院的肺部救援团队可在手术室中提供相关服务。21该多学科团队具备 Pes 和 EIT 领域的专业知识，可以为可能从高级呼吸监测中获益的复杂患者提供咨询。在开展该项目的同时还开发了相关教育课程，以教授住院医师和临床医生如何使用此类技术。

结论

肥胖患者术中机械通气往往是一大临床难题。Pes 和 EIT 等高级监测技术可以提供重要数据，实现个体化机械通气支持，从而最大限度地减少肺损伤，并预防术后肺不张。因此，应使用能够适应个体差异的呼吸管理策略替代传统的“一刀切”方法，这可以改善患者转归。填补有关个体化通气的临床和教育空缺，对于减少这一脆弱群体的呼吸系统并发症至关重要。通过克服实施过程中的障碍，我们可以推动高级呼吸疗法在麻醉实践中的广泛应用。

 

Cristina Mietto, MD，马萨诸塞州总医院麻醉、重症监护和疼痛医学系。哈佛医学院（马萨诸塞州波士顿市）。

Roberta Santiago, RRT, MD, PhD，马萨诸塞州总医院麻醉、重症监护和疼痛医学系。哈佛医学院（马萨诸塞州波士顿市）。马萨诸塞州总医院（马萨诸塞州波士顿市）呼吸照护服务。

Lorenzo Berra, MD,，马萨诸塞州总医院麻醉、重症监护和疼痛医学系。Reginald Jenney，哈佛医学院（马萨诸塞州波士顿市）副教授；马萨诸塞州总医院（马萨诸塞州波士顿市）呼吸照护服务。

作者没有利益冲突。

参考文献

  1. Shander A, Fleisher LA, Barie PS, et al. Clinical and economic burden of postoperative pulmonary complications: patient safety summit on definition, risk-reducing interventions, and preventive strategies.Crit Care Med.2011;39:2163–2172.PMID:21572323.
  2. Bluth T, Neto AS, et al. Effect of intraoperative high positive end-expiratory pressure (PEEP) with recruitment maneuvers vs. low PEEP on postoperative pulmonary complications in obese patients.JAMA.2019;321:2292–2305.PMID:31157366.
  3. Grassi L, Kacmarek R, Berra L. Ventilatory mechanics in the patient with obesity.Anesthesiology.2020;132:1246–1256.PMID:32011342.
  4. Adult Obesity Prevalence Maps.U.S. Dept of Health and Human Services. [Internet].2023; Available from: https://www.cdc.gov/obesity/data-and-statistics/adult-obesity-prevalence-maps.html.Accessed March 30, 2025.
  5. Florio G, Santiago RRDS, Fumagalli J, et al. Pleural pressure targeted positive airway pressure improves cardiopulmonary function in spontaneously breathing patients with obesity.Chest.2021;159:2373–2383.PMID:34099131.
  6. Tharp WG, Murphy S, Breidenstein MW, et al. Body habitus and dynamic surgical conditions independently impair pulmonary mechanics during robotic-assisted laparoscopic surgery.Anesthesiology.2020;133:750–763.PMID:32675698.
  7. Ma X, Fu Y, Piao X, et al. Individualised positive end-expiratory pressure titrated intra-operatively by electrical impedance tomography optimises pulmonary mechanics and reduces postoperative atelectasis.Eur J Anaesthesiol.2023;40:805–816.PMID:37789753.
  8. Pereira SM, Tucci MR, Morais CCA, et al. Individual positive end-expiratory pressure settings optimize intraoperative mechanical ventilation and reduce postoperative atelectasis.Anesthesiology.2018;129:1070–1081.PMID:30260897.
  9. Yoshida T, Amato MBP, Grieco DL, et al. Esophageal manometry and regional transpulmonary pressure in lung injury.Am J Respir Crit Care Med.2018;197:1018–1026.PMID:29323931.
  10. Mauri T, Yoshida T, Bellani G, et al. Esophageal and transpulmonary pressure in the clinical setting: meaning, usefulness and perspectives.Intensiv Care Med.2016;42:1360–1973.PMID:27334266.
  11. Daniel T, Todd S, Atul M, et al. Mechanical ventilation guided by esophageal pressure in acute lung injury.N Engl J Med.2008;359:2095–2104.PMID:19001507.
  12. Sprung J, Whalley DG, Falcone T, et al. The impact of morbid obesity, pneumoperitoneum, and posture on respiratory system mechanics and oxygenation during laparoscopy.Anesth Analg.2002;94:1345–1350.PMID:11973218.
  13. Ball L, Talmor D, Pelosi P. Transpulmonary pressure monitoring in critically ill patients: pros and cons.Crit Care.2024;28:177.PMID:38796447.
  14. Chen L, Grieco DL, Beloncle F, et al. Partition of respiratory mechanics in patients with acute respiratory distress syndrome and association with outcome: a multicentre clinical study.Intensiv Care Med.2022;48:888–898.PMID:35670818.
  15. Florio G, Ferrari M, Bittner EA, et al. A lung rescue team improves survival in obesity with acute respiratory distress syndrome.Crit Care.2020;24:4.PMID:31937345.
  16. Santiago RRDS, Xin Y, Gaulton TG, et al. Lung imaging acquisition with electrical impedance tomography: tackling common pitfalls.Anesthesiology.2023;139:329–341.PMID:37402247.
  17. Roldán R, Rodriguez S, Barriga F, et al. Sequential lateral positioning as a new lung recruitment maneuver: an exploratory study in early mechanically ventilated Covid-19 ARDS patients.Ann Intensiv Care.2022;12:13.PMID:35150355.
  18. Costa ELV, Borges JB, Melo A, et al. Bedside estimation of recruitable alveolar collapse and hyperdistension by electrical impedance tomography.Intensiv Care Med.2009;35:1132–1137.PMID:19255741.
  19. Franchineau G, Bréchot N, Lebreton G, et al. Bedside contribution of electrical impedance tomography to setting positive end-expiratory pressure for extracorporeal membrane oxygenation–treated patients with severe acute respiratory distress syndrome.Am J Respir Crit Care Med.2017;196:447–457.PMID:28103448.
  20. Wisse JJ, Scaramuzzo G, Pellegrini M, et al. Clinical implementation of advanced respiratory monitoring with esophageal pressure and electrical impedance tomography: results from an international survey and focus group discussion.Intensiv Care Med Exp.2024;12:93.PMID:39432136.
  21. Spina S, Capriles M, Santiago RDS, et al. Development of a lung rescue team to improve care of subjects with refractory acute respiratory failure.Respir Care.2020;65:420–426.PMID:32019849.