【醉仁心胸】胸科手术中的开放性肺通气策略与机械功率对术后肺部并发症的影响

胸外科手术中，单肺通气（OLV）有助于优化手术视野，但常伴肺不张、缺血再灌注损伤及炎症反应增加，导致术后肺部并发症（PPCs）的风险加大，发生率可达15%–50%，取决于患者特征及手术因素。开放肺通气作为一种肺保护策略，通过肺泡复张操作和PEEP（呼气末正压）个体化调整，可改善呼吸力学并降低通气相关肺损伤的风险。机械功率（ventilator mechanical power）是衡量呼吸机向肺系统传递能量的指标，其升高与危重症患者肺损伤及非心脏手术PPCs风险增加相关。然而，开放肺通气对OLV期间机械功率的影响尚不明确，其各组成部分（静态、弹性及阻力）与术后肺损伤的关系亦未充分阐明。

这项多中心临床研究的事后分析结果显示，基于呼吸顺应性个体化PEEP可显著降低驱动压并改善氧合，同时略微增加机械功率，主要由静态成分所致。研究还发现，机械功率超过11 J/min与PPCs风险增加呈剂量依赖性，而静态成分具有保护作用，阻力成分则增加PPCs风险，弹性成分影响不显著。这些发现提示，机械功率及其各组成部分可作为OLV肺保护策略优化的重要指标。

这项研究结果由Andres等人于2025年9月在线发表于《European Journal of Anaesthesiology》上。

研究背景

呼气末正压（PEEP）的个体化调整是一种开放肺通气策略，与改善呼吸力学相关。在重症监护环境中，机械功率已被证明与肺损伤相关，但在单肺通气（OLV）过程中，PEEP优化与机械功率之间的相互作用仍然缺乏充分理解。

研究目的

该研究旨在探讨在OLV过程中PEEP个体化调整对机械功率的影响，并进一步评估机械功率与胸外科手术后肺部并发症之间的关系。

研究设计

一项多中心随机对照试验的事后分析

研究场所

手术室

研究对象

需要单肺通气的胸外科手术患者

干预措施

开放肺通气策略（即基于呼吸顺应性进行个体化PEEP滴定）与标准PEEP方案。作者们在五个时间点比较了两组的机械功率及其组成部分：双肺通气（T0）、OLV基线（T1）、OLV 20分钟（T2）、OLV结束时（T3）以及拔管前（T4）。

主要观察指标

主要结局为术后30天内发生的肺部并发症复合指标。作者们采用多变量混合效应逻辑回归，评估不同水平的机械功率与术后肺部并发症之间的关联。

研究结果

共有1253例患者纳入分析，其中635例接受开放肺通气，618例接受常规通气。在OLV过程中，开放肺通气组的机械功率中位数较对照组更高，差异分别出现在T2、T3和T4：T2：1.39 J/min [95% CI, 0.91–1.86]；T3：1.27 J/min [95% CI, 0.79–1.75]；T4：2.12 J/min [95% CI, 1.60–2.63]，其中，机械功率的阻力成分与术后肺部并发症呈正相关 [OR = 1.07, 95% CI, 1.01–1.13，每增加1 J/min]，而静态成分则具有保护作用 [OR = 0.91, 95% CI, 0.85–0.98，每增加1 J/min]。

结论

在OLV过程中，个体化PEEP虽会导致较标准PEEP更高水平的机械功率，但该差异并无临床显著性。机械功率的不同组成部分可能在术后肺部并发症的发生中发挥不同作用。

单肺通气（OLV）能够优化胸外科手术视野，但由于肺萎陷、缺血再灌注损伤及炎症反应增加，常与较差的肺部预后相关。已有研究表明，胸外科手术后肺部并发症（PPCs）的风险约为15%–30%，而在特定患者特征和手术因素的影响下，这一风险可上升至40%–50%。作者们提出，开放肺通气是一种潜在的策略，可预防呼吸机相关肺损伤（VILI），并改善胸外科手术后的肺部预后。过去十年，这一理念逐渐发展为一种个体化方法，即通过肺泡复张手法和呼气末正压（PEEP）滴定来优化呼吸力学。

机械功率被定义为呼吸机在单位时间内传递至呼吸系统的能量，已有研究在重症监护环境中发现其与肺损伤密切相关。近期研究显示，在全身麻醉下接受非心脏手术的患者中，较高水平的机械功率与PPCs的风险增加相关。然而，目前关于开放肺通气对OLV中机械功率影响的文献证据仍存在空白。进一步理解机械功率及其不同组成部分（静态、动态弹性及阻力成分）在胸外科手术后肺部并发症中的作用，有助于明确这一新兴概念在OLV中的肺保护价值。

已有研究提示，PEEP个体化能够改善呼吸力学（降低驱动压），这可能在胸外科手术中带来较低水平的机械功率。因此，作者们在研究设计阶段便提出假设：PEEP个体化在OLV下可降低机械功率，从而解释肺部预后改善的机制。在本研究中，作者们旨在探讨PEEP个体化在OLV过程中对机械功率的影响，并评估机械功率及其不同组成部分与术后PPCs发生的关系。同时，该文章还进一步探索了机械功率与OLV期间术中呼吸力学的相关性（补充图1，http://links.lww.com/EJA/B196）。

方法

该文章为一项二次分析，数据来源于iPROVE-OLV 试验（individualised PeRioperative Open-lung Ventilation in One-Lung Ventilation），该试验在西班牙、意大利、土耳其、埃及和厄瓜多尔共25家医院开展。研究方案经机构审查委员会（IRB）批准，并已在临床试验注册平台登记（NCT03182062）。所有入组患者均在原始试验中签署了书面知情同意书。研究遵循CONSORT清单进行规范化报告。该试验的主要结果已在先前文献中发表。入组标准为：接受肺切除术、预期手术时间≥2小时的成年患者。排除标准为：缺乏估算OLV期间机械功率所需的关键数据，包括潮气量（TV）、呼吸频率、PEEP、吸气峰压（Ppeak）及平台压（Pplat）。

术中管理

所有患者均接受容量控制模式的机械通气，并使用肺保护性潮气量（OLV期间为预测体重的5–6 ml/kg）。呼吸频率调整以维持呼气末二氧化碳分压在4.67–5.99 kPa范围内。麻醉方式（静脉麻醉、吸入麻醉或椎管内麻醉）由麻醉医师根据偏好决定。干预组患者在实施肺泡复张手法后，进行基于动态呼吸顺应性的PEEP滴定，并在术中若顺应性较基线下降超过20%时重复相同干预。对照组患者则接受标准通气，固定PEEP为5 cmH₂O。由于干预性质及研究特征，术中及麻醉后复苏室的数据收集未设盲；然而，从术后第1天起的数据则由另一名对分组情况不知情的研究者进行收集。

术后管理

起初，患者通过面罩以FiO₂ 0.5进行氧疗。当患者完全清醒后，干预组中若在空气吸入条件下血氧饱和度（SpO₂）低于97%，则给予高流量鼻导管氧疗（50 L/min），并调整最低FiO₂以维持SpO₂≥92%，持续时间不少于术后6小时。

主要和次要结局

该研究的主要结局为术后30天内发生的肺部并发症复合指标，其中包括：需支气管镜处理的肺不张、呼吸衰竭、对侧气胸、早期拔管失败（需无创正压通气、持续气道正压通气或再次气管插管救治）、急性呼吸窘迫综合征、肺部感染、支气管胸膜瘘、支气管痉挛、误吸性肺炎、肺血栓栓塞、脓胸以及慢性阻塞性肺疾病（COPD）急性加重。这些并发症的判定依据欧洲麻醉学会与欧洲重症医学会的共识标准。

统计学分析

作者们首先进行了探索性分析，用于描述研究人群的临床特征。根据数据分布（采用Shapiro–Wilk检验进行评估），结果以均数±标准差（SD）或中位数[四分位间距，IQR]表示。分类变量或有序变量以绝对数和比例[n (%)]报告。通过双变量分析比较发生PPCs患者与未发生PPCs患者之间的临床变量差异。

呼吸机和动脉血气参数在以下时间点获取：双肺通气（T1）、OLV基线（PEEP滴定前，T2）、OLV 20分钟（T3）以及OLV结束时（T4）。为计算机械功率，作者们收集了以下呼吸机参数：潮气量（Vt）、呼吸频率（RR）、PEEP、平台压（Pplat）及吸气峰压（Ppeak）。机械功率在各时间点按照以下公式进行估算：

J/min=0.098×RR×Vt×(PEEP+2Pplat−PEEP+(Ppeak−Pplat))

机械功率的各组成部分则分别通过公式单独估算：静态成分（PEEP）、动态弹性成分（Pplat – PEEP）、动态阻力成分（Ppeak – Pplat）。在干预组内，作者们比较了PEEP滴定前后机械功率的差异，并在T3时点与对照组（标准通气）进行比较。两组间机械功率的比较采用双侧非配对非参数Wilcoxon–Mann–Whitney检验。中位数差（MD）及其95%置信区间（CI）按照Kernel方法计算并报告。在干预组内，PEEP滴定前后比较采用配对t检验。P值根据Bonferroni校正进行多重比较调整。

此外，作者们采用Spearman秩相关系数（r）分析机械功率与OLV期间术中呼吸力学参数之间的关系，包括驱动压、呼吸顺应性以及动脉血氧分压与吸入氧浓度比值（PaO₂/FiO₂）。

随后，作者们进行了多变量混合效应逻辑回归分析，以探讨OLV期间机械功率与PPCs之间的关联。在多变量模型中，OLV期间（T1、T2和T3）的最高机械功率值被设定为自变量，其余变量则包括与机械功率及PPCs具有生物学相关性的混杂因素（如体质指数和手术方式）。研究中心作为随机效应纳入模型。

机械功率各组成部分与PPCs风险之间的关联采用广义可加混合模型（GAM）进行描述。比值比（OR）及其95%置信区间在机械功率水平7至12 J/min的范围内进行估算。多重共线性通过方差膨胀因子（VIF）进行评估（例如高流量鼻导管治疗和分组因素）。

敏感性分析通过进一步调整其他混杂因素进行，包括术中呼吸力学参数（如潮气量、呼吸顺应性），以及将机械功率标准化至呼吸系统顺应性。分层分析用于评估临床变量（如试验分组、年龄、性别、阻塞性肺疾病、糖尿病和贫血）对机械功率与PPCs关系的影响。

在统计学方面，P值＜0.05被认为具有显著性。在多重比较校正中，针对不同时间点的机械功率比较采用Bonferroni校正，显著性阈值设为P＜0.01；而Spearman相关分析的显著性阈值则设为P＜0.005。所有统计分析均使用Stata v14.0软件（StataCorp，美国德克萨斯州College Station）完成。

结果

研究人群

在原始试验纳入的1360例患者中，有107例因缺乏足够数据而无法计算单肺通气期间的机械功，因此被排除。最终共有1253例患者符合本次事后分析的纳入标准（图1）。研究队列中男性居多（n = 795，占63.7%），中位年龄为66岁 [59–72]。根据加泰罗尼亚外科呼吸风险评估（ARISCAT）分级，分别有43.3%和54.8%的患者被评定为中等或高风险的术后肺部并发症。胸腔镜手术是最常见的手术方式（n = 849，占67.8%），而硬膜外麻醉等技术也被麻醉科医生广泛使用（n = 876，占69.9%）。该文章进一步在表1中展示了研究人群的临床特征，以及发生PPCs与未发生PPCs患者之间的单变量分析结果。

图1事后分析患者选择的CONSORT流程图

表1 研究人群临床特征

开放肺通气与机械功率

作者们发现，与常规通气组相比，基于动态呼吸顺应性进行PEEP滴定的开放肺通气组在OLV期间表现出更低的驱动压（11 [8–13] cmH₂O vs 14 [10–17] cmH₂O，MD = –3 [–3.5 至 –2.5] cmH₂O，P < 0.001）、更高的PEEP水平（8 [4–12] cmH₂O vs 4 [4–5] cmH₂O，MD = 4 [3–6] cmH₂O，P < 0.001）以及改善的PaO₂/FiO₂比值（MD = 7.66 [5.08–10.3] kPa，P < 0.001）。

开放肺通气组的机械功率总体高于标准PEEP组（图2；11.1 [8.9–13.8] J/min vs 9.7 [7.7–12.1] J/min，MD = 1.48 [0.99–1.97] J/min，P < 0.001），这一差异主要源自机械功率静态成分的增加（4.7 [3.8–5.9] J/min vs 2.6 [2.3–3.3] J/min，MD = 2.10 [1.98–2.23] J/min，P < 0.001）。开放肺通气组的动态弹性成分显著下降（3.8 [2.9–4.9] J/min vs 4.2 [3.4–5.4] J/min，MD = –0.41 [–0.62 至 –0.20] J/min，P < 0.001），而阻力成分则无显著差异（3.5 [1.9–5.1] J/min vs 3.2 [1.9–4.7] J/min，MD = 0.29 [–0.01 至 0.59] J/min，P = 0.103）。

当将机械功率标准化至呼吸系统顺应性时，开放肺通气组的整体机械功率显著下降（0.30 [0.22–0.40] J/min·ml⁻¹·cmH₂O⁻¹ vs 0.33 [0.24–0.45] J/min·ml⁻¹·cmH₂O⁻¹，MD = 0.03 [0.01–0.04] J/min·ml⁻¹·cmH₂O⁻¹，P = 0.001）。在两组中，机械功率随着手术过程从T0到T4逐渐增加（MD = 2.42 [1.78–3.18] J/min，P < 0.001），且与手术持续时间呈正相关，每延长1小时机械功率增加0.33 (0.17–0.49) J/min，P < 0.001（图2）。

图2 单肺通气期间机械功率变化比较：个体化PEEP策略 vs. 标准PEEP

机械功率与术后肺部并发症

在多变量分析中，作者们发现，当机械功率超过11 J/min的阈值后，其与PPCs呈持续的剂量依赖性关联（OR = 1.42 [1.06–1.92]，P = 0.019）。图3显示了机械功率各组成部分对肺部并发症的不同影响。结果显示，机械功率的阻力成分与PPCs显著相关（OR = 1.07 [1.01–1.13] J⁻¹·min⁻¹），而静态成分具有保护作用（OR = 0.91 [0.85–0.98] J⁻¹·min⁻¹），动态弹性成分则未显示与PPCs的关联（OR = 1.04 [0.98–1.11] J⁻¹·min⁻¹，P = 0.129）。

图3 胸外科手术后机械功率及其组成部分与肺部并发症的关联

在进一步调整手术方式、肥胖（BMI >30）、潮气量、OLV期间最低呼吸顺应性、慢性阻塞性肺疾病（COPD）病史以及术后高流量鼻导管使用等混杂因素后，机械功率与PPCs的关联仍然存在（OR = 1.41 [1.01–1.97]，P = 0.044）。由于干预组与HFNC之间存在共线性，替代模型仍显示机械功率与PPCs的关联（OR = 1.43 [1.02–1.98]，P = 0.042）。然而，在模型中纳入ARISCAT评分后，该关联失去统计学显著性（OR = 1.34 [0.97–1.88]，P = 0.071）。

机械功率的静态成分在调整上述混杂因素后仍对PPCs具有保护作用（OR = 0.90 [0.83–0.99]，P = 0.031），但阻力成分和弹性成分在敏感性分析中均未与PPCs相关：阻力成分OR = 1.04 [0.98–1.12]，P = 0.218；弹性成分OR = 1.01 [0.94–1.09]，P = 0.706。此外，将机械功率标准化至呼吸顺应性后，其仍与PPCs显著相关（OR = 4.35 [1.13–16.7]，P = 0.032）（分层分析见图4）。

图4 机械功率>11 J/min与术后肺部并发症的亚组分析

机械功率与术中呼吸参数

在单肺通气期间，作者们发现机械功率与驱动压呈正相关（补充图，http://links.lww.com/EJA/B196；T1时Spearman r = 0.248，P < 0.001；T2时r = 0.128，P < 0.001；T3时r = 0.129，P < 0.001），与PaO₂/FiO₂比值呈负相关（图3；T1时r = –0.141，P = 0.001；T2时r = –0.073，P = 0.015）。

在分析机械功率各组成部分时，驱动压与动态弹性成分呈显著正相关（T2时r = 0.707，P < 0.001），而与静态成分呈负相关（T2时r = –0.223，P < 0.001）。

讨论

该文发现，基于呼吸系统顺应性进行PEEP个体化调整会导致机械功率略微升高，这主要源于机械功率静态成分的增加，而静态成分被证明对PPCs具有保护作用。总体机械功率超过11 J/min与胸外科手术后的PPCs发生呈剂量依赖性相关，但机械功率的各个组成部分可能对肺部结局产生不同的影响。机械功率的流阻性成分会使PPCs的发生几率增加6.7%（每增加1 J/min），而静态成分则使发生几率降低9.1%（每增加1 J/min），潮气弹性成分对PPCs似乎没有显著影响。此外，机械功率水平较高的患者在OLV期间普遍伴随较高的驱动压和较低的氧合水平（PaO₂/FiO₂）。

先前研究已证实机械功率在非胸外科手术中具有潜在的损害作用。Suleiman等人的一项观察性研究显示，机械功率与胸外科术后呼吸功能不全相关。近期，Yoon等人在一项多中心研究的二次分析中报道，机械功率仅在机械通气时间较长（≥210分钟）的病例中与PPCs相关。基于实验模型，双肺通气期间机械功率阈值12 J/min通常与急性肺损伤风险升高相关。在本研究中，作者们发现单肺通气期间机械功率达到11 J/min的阈值即与PPCs风险显著增加相关。

开放肺通气策略对机械功率的影响尚不明确，且现有研究结果存在争议。PROBESE试验的一项子研究显示，高PEEP（12 cmH₂O）联合肺复张操作相比低PEEP（4 cmH₂O）且无肺复张操作可降低机械功率水平。然而，Boesing等人近期的研究发现，对于接受腹部手术的超级肥胖患者，PEEP个体化调整会导致机械功率水平高于固定PEEP组。本文的结果与Boesing的发现一致，提示在PEEP个体化情况下，机械功率总体增加主要由静态成分驱动。尽管两组间机械功率差异具有统计学意义，但各组成部分的数值差异较小，因此缺乏临床显著性。

通常认为，机械功率涵盖了多个可能影响PPCs风险的因素；然而，近期研究提示，机械功率更可能是肺损伤的标志而非直接效应因子。基于实验研究，机械功率受潮气量变化的影响显著大于PEEP增加的影响。因此，将机械功率的各组成部分区分开来分析其不同效应是合理的。本文结果显示，机械功率各组成部分对胸外科术后PPCs的风险具有不同影响。作者们发现，PEEP个体化调整后机械功率的静态成分增加，而静态成分水平较高对PPCs具有保护作用。相比之下，PEEP个体化降低了弹性成分，两者呈正相关，这可能归因于驱动压的下降。然而，与驱动压不同，动态弹性机械功率与PPCs未显示关联，这可能是由于弹性成分数值较低，未达到临床显著的水平。此外，PEEP个体化并未导致阻力成分显著变化，但阻力成分与PPCs相关，这反映出在OLV及保护性通气条件下，气道阻力相关因素（如气道反应性和肺纤维化）的重要性。

Marini等人指出，PEEP不可避免地会增加肺容积和应变至超过完全静息状态的水平；然而，PEEP个体化可改善呼吸力学，降低机械功率的弹性成分并提高静态成分，本文结果亦支持这一观点。作者们认为，如果PEEP不加区分地增加，静态成分的升高可能有害；但在PEEP个体化的情况下，这种增加可能具有保护作用。根据既往研究，个体化PEEP与高PEEP设置存在显著的个体内和个体间差异，这可能解释了静态成分不同的效应。

本次二次分析存在一些局限性需在解读结果时加以考虑。首先，本研究为事后分析，原始研究的主要目标不同，这可能导致统计效能有限及选择偏倚。其次，所有研究患者均接受了常规肺保护措施（低潮气量、肺复张操作以及PEEP大于零），这可能影响结果的外推性，因为在真实世界中对这些措施的依从性并非完美。第三，可能存在未测量的混杂因素未纳入多变量模型，如残余神经肌肉阻滞。第四，采用交叉设计评估相同样本的机械功率变化可能更理想，而非比较两个独立组。

结论

综上所述，作者们发现，在单肺通气期间，PEEP的个体化调整相比标准PEEP策略会导致机械功率略微升高。虽然这一效应主要源自静态成分的增加，但PEEP个体化同时可降低机械功率的弹性成分。研究还显示，单肺通气期间机械功率超过11 J/min与PPCs发生风险增加相关。

醉仁心胸 评述

该文章对胸外科单肺通气（OLV）患者中PEEP个体化调整对机械功率及术后肺部并发症（PPCs）的影响进行了事后分析。研究纳入1253例患者，比较了基于呼吸顺应性个体化PEEP的开放肺通气策略与标准PEEP。结果显示，PEEP个体化导致机械功率略微升高，主要由静态成分增加所致，同时弹性成分下降，阻力成分变化不显著。开放肺通气组在OLV期间表现出更低的驱动压、更高的PEEP水平及更佳的氧合（PaO₂/FiO₂）。机械功率超过11 J/min与PPCs风险增加呈剂量依赖性，其中静态成分具有保护作用，阻力成分增加则提高PPCs风险，弹性成分未显著影响PPCs。此外，机械功率与驱动压正相关、与PaO₂/FiO₂负相关。

该文章优点在于包括多中心大样本、机械功率拆分分析及呼吸力学与术后并发症的关联分析，提供了PEEP个体化在肺保护中的循证依据。主要不足之处在于事后分析设计、潜在未测量混杂因素、不同患者组间比较以及临床显著性有限。但该研究为理解机械功率在OLV中的作用及优化PEEP个体化策略提供了重要参考。

原始文献

Zorrilla-Vaca A, Barbeta E, Librero J, Ferrando C; iPROVE-OLV Research Network Group. Open-lung ventilation and mechanical power in thoracic surgery: Post hoc analysis of a multicentre randomised trial. Eur J Anaesthesiol. 2025 Sep 4

参考文献

[1]Chiumello, D., Formenti, P., Bolgiaghi, L., Mistraletti, G., Gotti, M., Vetrone, F., Baisi, A., Gattinoni, L., & Umbrello, M. (2020). Body Position Alters Mechanical Power and Respiratory Mechanics During Thoracic Surgery. Anesthesia and analgesia, 130(2), 391–401.

[2]Yoon, S., Nam, J. S., Blank, R. S., Ahn, H. J., Park, M., Kim, H., Kim, H. J., Choi, H., Kang, H. U., Lee, D. K., & Ahn, J. (2024). Association of Mechanical Energy and Power with Postoperative Pulmonary Complications in Lung Rep Surgery: A Post Hoc Analysis of Randomized Clinical Trial Data. Anesthesiology, 140(5), 920–934.

[3]Boesing, C., Schaefer, L., Hammel, M., Otto, M., Blank, S., Pelosi, P., Rocco, P. R. M., Luecke, T., & Krebs, J. (2023). Individualized Positive End-expiratory Pressure Titration Strategies in Superobese Patients Undergoing Laparoscopic Surgery: Prospective and Nonrandomized Crossover Study. Anesthesiology, 139(3), 249–261.