背景
呼气时气道完全关闭可能低估肺泡压力。据报道，在急性呼吸窘迫综合征(ARDS)病例中，以及在肺健康的病态肥胖患者中，都存在这种情况。作者假设气道完全闭合在肥胖急性呼吸窘迫综合征中非常普遍，并影响呼吸力学的计算。
方法
在一项对两个队列的事后合并分析中，ARDS患者根据体重指数(BMI)进行分类。用食管测压法记录低流量充气压力-容积曲线和分段呼吸力学。作者的主要目的是根据BMI来比较气道完全闭合的患病率。次要目的是比较(1)计算时考虑或不考虑气道完全闭合的呼吸系统力学，(2)按BMI划分的呼吸系统力学
结果
分析的51例患者中，BMI小于30kg/m2的有18例，30-40的有16例，大于或等于40的有17例。气道完全闭合的患病率为41%(95%CI,28-55；51例患者中有21例)，在最低的患者中较低；18例患者中的4例高于BMI指数最高的65%[42-87]；17例患者中11例)。当没有考虑气道完全闭合时，呼吸系统和肺的驱动压力和弹性更高。呼气末食管压，但胸壁弹性与BMI无关，而肺弹性与BMI呈负相关(ρ=?0.27[95%CI，?0.56至?0.10]；P=0.)。
结论
在ARDS中，气道完全闭合的患病率很高，在计算呼吸力学时应予以考虑，尤其是在最病态的肥胖患者中。
编辑观点
平台压和驱动压力已被证明与成人呼吸窘迫综合征（ARDS）的死亡率相关。但是，这些静态气道压力可能并不总是准确地反映出肺泡压力。最近人们认识到，在ARDS中，当肺泡仍然膨胀时，气道可能会关闭。这可能导致对平均肺泡压的估计有偏差。气道完全闭合只能通过低流量充气压力-容积或压力-时间曲线初始部分的拐点来测量，无心脏振荡和非常低的顺应性，最有可能发生在终末细支气管。在25%至33%的ARDS患者中，气道开放压力（拐点值）大于呼气末动作测量的总呼气末正压。
本文的新知识
在对ARDS的两项呼吸力学队列研究的事后分析中，作者比较了按体重指数分层的气道完全闭合的患病率及其对呼吸力学的影响。41％的患者存在完全的气道关闭，并随体重指数的增加而增加（最高为65％）。如果不调整气道完全闭合，则驾驶压力和呼吸系统弹性（肺，胸壁）较高。
肥胖症影响到提供给患者治疗的许多方面。在各种治疗手段中，机械通气可能是重症监护中最复杂，最困难的一种。在手术室和重症监护室（ICU）中，肥胖对机械通气的影响仍然存在争议，特别是在急性呼吸窘迫综合征（ARDS）中。在根据柏林定义的中度至重度ARDS中，专家建议使用较高的呼气末正压水平（PEEP），的目的是防止在机械通气期间出现肺不张，循环衰竭，气道和肺泡重新张开会由于剪切力而导致肺损伤。高PEEP策略已与降低死亡率相关。通常的开胸策略是通过气道压力测量指导的，床边的临床医生可以轻松获得。但是，肥胖的ARDS中的呼吸系统机制可能会产生误导。例如，以吸气末和呼气末气道压力之差计算的呼吸系统驱动压力是整个ARDS人群死亡率的重要预测指标。相反，它不能预测肥胖ARDS的死亡率。胸壁对肥胖呼吸力学的实际影响一直存在争议，因为一些专家声称肥胖患者的“僵硬”胸壁可能会损害他们的呼吸力学，而其他人则与非肥胖患者没有任何区别。最近，在ARDS中建议完全关闭气道。在这些患者中，当气道压力达到开启压力的临界水平时开始肺膨胀。这种现象可能是由于呼气末期气道塌陷。塌陷的实际位置是未知的，但通过动物模型表明它可能发生在终末细支气管和组织学检查ARDS肺部。结果，肺泡在呼气末期保持膨胀。因此，气道压力可能与肺泡压力不同，从而改变了呼吸力学如驾驶压力的计算。据报道，在22％的具有正常肺部的肥胖麻醉患者中，气道完全闭合，我们假设肥胖的ARDS中这种现象很常见，并且会影响呼吸力学评估。我们的主要目的是比较按体重指数（BMI）分层的气道完全闭合的患病率。次要目的是比较呼吸道力学（呼吸系统弹性，呼气末肺动脉压和肺弹性）是否考虑完全关闭气道，并比较胸壁力学（呼气末食管压力和胸壁弹性）和BMI分层的肺力学（呼气末肺压和肺弹性）。
材料和方法
患者
这项研究是对两项ARDS队列研究的事后分析，其中使用食道导管以相似的PEEP水平评估了完整的呼吸力学。第一个队列是一项前瞻性加拿大研究（ClinicalTrials.govNCT），其中包括16岁以上的患者，根据Berlin的定义，中度至重度ARDS，并有食管测压。需要胸管的气胸和支气管胸膜瘘患者，严重的血流动力学不稳定（定义为最近6小时血管加压药增加超过30％或去甲肾上腺素超过0.5μg/kg·min），部分患者的持续比例动脉氧压至吸入氧分数（PaO2/FiO2）小于80mmHg，排除慢性阻塞性肺疾病全球倡议分级等级大于或等于3的慢性阻塞性肺疾病以及已知或怀疑颅内压升高大于18mmHg的慢性阻塞性肺疾病。从年7月到年11月，有45名患者参加了研究。鉴于该人的身高矮小（cm），这可能会使BMI计算产生偏差，因此将另外一名患者从当前分析中排除。第二项研究是一项在20张病床的法国内侧ICU中进行的回顾性研究。在该单元中，所有BMI大于或等于40kg/m2且中度至重度ARDS的病态肥胖患者均常规进行食管测压和PEEP0或5cmH2O时的低充气压力-容量曲线，根据柏林的定义。从年7月至年1月，连续接受10例符合上述标准的患者。在复查所有追踪之后，当前分析排除了1例食管球囊错位患者和2例未记录低流量充气压力-容积曲线的患者。总共有51位患者参与了分析（图1）。
数据采集
收集基线特征，例如年龄，性别，体重，身高，以及入学时的特征，例如PEEP，潮气量（VT），呼吸频率和PaO2/FiO2。BMI用体重（以千克为单位）除以身高（以m2）来计算，并且根据世界卫生组织肥胖症肥胖症分类对患者进行分类：BMI低于30kg/m2的非肥胖，I级和II级肥胖患者体重指数从30kg/m2降至40kg/m2以下，III级或病态肥胖患者的体重指数大于或等于40kg/m2。计算入ICU时的急性生理和慢性健康评估II评分，并收集诸如ICU住院时间和ICU存活率等结局。
测量
对所有患者进行深度镇静和麻痹以确保被动通气，并在操作过程中使用恒定流量通气（音量控制模式）进行通气。根据患者对氧合作用的耐受性，在低PEEP下半躺卧的位置进行测量，将PEEP设置在5-8cmH2O之间。食管压力的测量方法是在预期队列中使用带充气气球的导管（CooperSurgical，美国），在回顾性队列中使用双气囊导管（Nutrivent导管；Sidam，意大利）。在这两项研究中，根据球囊膨胀的体积对食管导管进行校准，从而在吸气末和呼气末食管压力之间提供最大的差异。对于每位患者，通过在闭塞试验中进行轻柔的胸部按压来评估食道气囊的位置。食管球囊的适当位置定义为在阻塞试验期间食管与气道压力变化的比率在建议的0.8至1.2之间。使用外部采集系统（MP；Acknowledge4.3，BiopacSystemInc，美国）对来自上述导管和呼吸机的信号（气管内和气管附近的气道压力和流量）进行采样和数字化。所有患者均接受：（1）PEEP0或5cmH2O至40cmH2O的低流量充气（5L/min）压力-容量曲线在呼吸机上使用恒流方法长时间呼气暂停（以避免内源性PEEP）后为O，（2）吸气末和呼气末闭塞，以测量静态气道和食道压力。
定义与计算
气道完全关闭和气道开启压力。
根据低流量充气压力-容积曲线图，怀疑气道完全关闭。曲线的初始部分出现低拐点，没有心脏振荡，依从性很低，接近阻塞的呼吸回路的1.5至2.5ml/cmH2O，提示气道完全闭合（图2）。当压力超过低拐点，心脏振荡出现并遵守相比曲线（初始部分作为急剧增加图1）。低位拐点对应于开始使肺膨胀所需克服的压力，被称为气道打开压力。当大于5cmH2O时，气道打开压力被认为是差异显著。
呼吸系统力学。
总PEEP对应于呼气末阻塞（零流量）期间测得的静态气道压力。当总PEEP超过PEEP设置时，将考虑使用内源性PEEP。气道平台压对应于在吸气末期阻塞（零流量）期间测得的静态气道压。呼吸系统阻力计算为峰值气道压力与气道平台压之差除以吸气流量。
计算不考虑完全关闭气道。
对于所有患者，呼吸系统的驱动压力计算为气道平台压-总PEEP。呼吸系统（呼吸系统顺应性）的顺应性计算为（气道平台压-总PEEP）/VT。23呼吸系统的时间常数计算为呼吸系统的阻力除以呼吸系统的弹性。
纠正了气道完全关闭的计算。
对于满足上述标准（建议完全关闭气道）的患者，呼吸系统的驱动压力计算为气道平台压力–气道打开压力。校正为完全关闭气道的呼吸系统弹性按（气道平台压力-气道打开压力）/VT计算。校正气道完全闭合的呼吸系统的时间常数计算为呼吸系统的阻力除以考虑气道完全闭合的呼吸系统的弹性。对于不符合完全气道关闭标准，呼吸系统的驱动压力，呼吸系统的弹性和呼吸系统的时间常数的患者，则保持不变。
胸壁力学。
在呼气末阻塞（零流量）期间测量呼气末和吸气末食管压力。胸壁的驱动压力计算为吸气末食管压力-呼气末食管压力。胸壁的顺应性计算为（吸气末食管压力-呼气末食管压力）/VT。
肺力学
没有考虑气道完全闭合的计算。
对于所有患者，在呼气末和呼气末的跨肺压绝对值分别计算为气道压力-呼气末和呼气末的食管压力。另外，使用顺应性衍生方法肺吸气末平台压=气道平台压-[气道平台压×（胸壁的顺应性/呼吸系统的顺应性）。生理研究报道，使用弹性衍生法得出的肺的最终吸气平台压反映了非依赖性肺区域的最终吸气跨肺压。肺的驱动压力被计算为吸气末肺压-呼气末肺压。肺的顺应性计算为（吸气末肺压力-呼气末肺压）/VT。
计算修正了气道完全闭合。
经肺压力的计算假设气道是开放的，因此气道压力反映了肺泡压力。但是，在气道完全闭合的患者中，当气道压力低于气道开启压力时，气道就会关闭，并且气道压力不再反映肺泡压力。因此，对于满足上述标准（建议完全关闭气道并且其总PEEP低于气道打开压力）的患者，将呼气末经肺压计算为气道打开压力–呼气末食管压力。使用弹性法得出的肺终末吸气平台压，肺驱动压力，使用与不考虑气道闭合的计算相同的公式计算校正为气道完全闭合的肺的弹性和弹性，但是为气道完全闭合校正了值。对于不完全闭合气道的标准的患者，经肺压，肺驱动压力和肺弹性保持不变。
统计分析
在此计划外的事后研究之前，未进行统计功效计算。便利样本的大小基于可用数据。连续变量根据其分布以均值±SD或中位数（第25至75个百分位数）表示，并使用Kruskal–Wallis检验在三个亚组之间进行比较。分类变量以数字表示（百分比和95％CI），并使用Fisher精确检验进行比较。在考虑是否考虑气道关闭的情况下，计算配对值之间的平均差异和95％CI，并使用配对t进行比较测试。另外，在连续变量和BMI之间计算Spearmanρ相关系数及其95％CI作为连续变量并绘制单变量线性回归线。BMI作为连续变量或离散变量已作为其他变量的预测指标进行了测试。没有变量被分析为效果调节剂。小于0.05的两尾P值被认为是显著的。使用R软件进行分析。
结果
人口特征
由于身高（cm）低，该前瞻性队列中的45名患者中有1名因BMI计算而被排除在外。在回顾性队列中，连续入组ICU的10种病态肥胖ARDS中，一种因食管球囊位置不足而被排除，另一种是由于技术问题而未进行低流量充气压力-容量曲线。在BMI分层的51位患者中，BMI在18位患者中低于30kg/m2（35％），在16位中从30kg/m2以下至40kg/m2（31％），并且大于或等于40kg/m2in17（33％）。它们的基线特征和结果显示在表1中。在合并队列中，年龄为60岁（49至69岁），其中25％的患者（51名患者中的11名）是女性，其BMI为36kg/m2（28至42岁）。总体而言，患者通气使用的VT为6.1ml（5.9至6.3）/kg预测体重，PEEP为15（12至18）cmH2O和呼吸频率为26（23至30）次呼吸/分钟。PaO2/FiO2为（至）mmHg，各亚组之间无差异。ICU入院时的急性生理和慢性健康评估II评分为26（19至30），并且根据BMI亚组而增加。ICU存活率为66％（95％CI，54至80），亚组之间相似。
完全气道关闭的发生率
总体而言，在51名患者中，有21名患者怀疑完全气道关闭（41％[95％CI，28至55]），而BMI低于30kg/m2时较低（22％[3至41]）2个亚组比BMI大于或等于40kg/m2个亚组（65％[42至87]，表2）。各组之间的中位气道开放压力无差异，范围为5至19cmH2O（表2）。
计算中的呼吸力学和气道关闭因素的影响
表2中详细列出了呼吸系统力学。总体而言，在51例患者中有21例发生了内源性PEEP（42％[28至55]）。气道关闭与内源性PEEP之间存在显著相关性（P=0.），没有内源性PEEP的患者均无气道关闭。但是，只有50％的内源性PEEP患者具有气道关闭功能（表1，图2）。在计算中对气道完全关闭的校正导致呼吸系统的驱动压力显著降低和呼吸系统弹性，并增加了呼吸系统的时间常数。
表3详细列出了分区呼吸系统的原理。呼气末食管压力为14.4cmH2O（9.9至16.3），胸壁弹性为6.7cmH2O/L（5.2至10.2）。在计算中对气道完全关闭的校正导致呼气末肺动脉压，使用弹性衍生法的肺最终吸气平台压显著增加和肺与呼吸系统弹性比，并降低肺部驱动压力和肺弹性。
BMI对整体和分区呼吸力学的影响
根据BMI指标，BMI升高与自体PEEP的患病率升高，总PEEP值，呼吸系统阻力，呼吸系统时间常数（已针对气道完全闭合进行校正）和呼气末食管压力升高相关（表2和3；图3），而这与降低呼气末肺动脉压有关（表3）。BMI被视为连续变量，与呼气末食管压力呈正相关（图2），与呼气末跨肺压力呈负相关（图3）。BMI与呼吸系统（图4）和肺部（图5）的弹性下降有关，针对气道完全关闭而对计算进行了更正，而当未考虑气道完全关闭时，情况并非如此。BMI与胸壁弹性之间没有关系（图4）。
讨论
在此事后分析中，中度至重度ARDS中有41％出现气道关闭，与BMI有关，并显著影响呼吸力学的计算。此外，肥胖与呼气末食管压力和经肺压以及呼吸系统和肺的弹性（经气道闭合纠正）显著相关。
完全关闭气道和BMI
完全关闭气道在我们的队列中非常普遍。在低流量充气压力-体积曲线上提出了该建议，并且基于低拐点的存在，该拐点在曲线的最初部分与心脏振荡的缺乏和依从性非常低有关。尽管尚未得到证实，但这可能是由于小气道的塌陷导致了肺泡中的气体滞留，最近在受伤的动物体内证实了这一点。在ARDS肺的组织学检查中，小气道的周期性打开和关闭可能导致支气管损伤。鉴于IIA型分泌性磷脂酶A2活性（表面活性剂消耗的间接标志）与气道张开压力相关，因此气道完全闭合可能是由于远端气道表面张力改变所致。此外，其他组已确认，在接受腹腔镜手术的34％的ARDS和22％的肥胖肺脏健康肺部患者中，气道完全闭合。此外，在准静态的充气压力-容积曲线上，对五名最肥胖的麻醉患者怀疑完全气道关闭模式（在曲线的最初部分存在低拐点，而没有心脏振荡和依从性很低）。在一项生理研究中，在手术切口前检查健康的肺部。尽管呼气末食管压力为负值，提示相关肺区域塌陷，如Dollfuss等所认为的那样完全关闭气道可能不会反映相同的现象。在Dollfuss等人的研究中分析是在具有健康肺的站立受试者中进行的，而我们研究的ARDS患者处于半卧位。他们报告说，当肺体积达到残余体积时，相关肺区域就会关闭，而我们报告呼气末肺体积会完全关闭气道。在气道完全闭合的患者中，低流量充气压力-容量曲线的最开始部分的呼吸系统顺应性极低（约2ml/cmH2O），与预测试期间测得的闭塞回路相似呼吸机的相位。这表明气体在回路中被压缩并且不会进入肺部，也就是说，肺部在气道开放压力以下完全关闭。
胸部计算机断层扫描研究表明，肥胖患者的叠加压力高于正常体重患者，可以解释气道完全闭合与BMI之间的关系。有趣的是，我们队列中的气道开放中位压力为9.6cmH2O，接近Grieco等报道的压力。并没有被BMI的影响。我们假设气道开启压力与由于小气道中表面活性剂的消耗而导致的液气界面张力变化有关。因此，气道开启压力可能与气道直径有关而不是与BMI有关。
完全关闭气道和内源性PEEP
尽管完全关闭气道和内源性PEEP之间存在显著关联，但我们认为它们不是同一现象。首先，在气道完全闭合的患者中，所有患者均具有内源性PEEP，而在内源性PEEP患者中，只有50％的患者具有气道完全闭合。因此，内源性PEEP可能无法很好地预测气道关闭。第二，内源性PEEP是一个动态的现象，由呼气流量限制，并通过高呼吸率，有利的而完全气道关闭被减少呼吸速率的后鉴定消除内源性PEEP（图2）。重要的是要注意，我们报告的auto-PEEP患病率为82％，是最近一项汇总队列研究中报告的两倍，在该队列研究中，患者使用的VT通气量较低，呼吸频率低于我们的研究。尽管内源性PEEP和气道完全闭合可以在同一患者中共存，图2，但我们认为它们发生在支气管树的不同部位。需要进一步研究以更好地理解这两种现象之间的关系。
胸壁呼吸力学与BMI的关系
我们发现呼气末食管压力与BMI相关，而与胸壁弹性无关。重要的是，食管压力、跨肺压力和胸壁弹性与先前报道的有创通气条件下合并或不合并ARDS的肥胖ICU患者的相似PEEP水平一致，因此加强了我们结果的外部有效性。
呼气末食管压力和体重指数之间的关系符合叠加压力增大增加BMI.11然而,之前的研究没有发现任何关系呼气食管压力和BMI。可能的解释这种差异可能与(1)人口研究(没有温和ARDS的分析；在Chiumello等人的研究中，该研究的37%可能会降低研究能力，和麻醉健康肺的患者)；(2)测量时间(机械通气后数天，和麻醉诱导后，仰卧位，FiO2为%等3个因素可能有利于肺不张及随后的胸内压变化)；(3)BMI的分布(我们纳入的患者BMI范围较大，而Chiumello等人的研究BMI范围较窄，Behazin等人的研究中没有30-38kg/m2的患者)。然而，尽管呼气末食管压与BMI呈显著的线性关系，但相对较低的R2排除了根据BMI对呼气末食管压进行准确个体预测的可能性。
BMI对胸壁弹性的影响尚有争议。重要的是，我们发现在半卧位时BMI和胸壁弹性之间没有关联，在仰卧位、俯卧位或Trendelenburg位时可能不会重现。的确，在采用平卧位呼吸且呼气末正压为零的患者中，有报道称胸壁弹性与BMI之间呈指数关系，这可能说明了这种体位对这些患者的潜在有害影响。然而,这种差异在倒电容之间的胸壁病态肥胖患者正常BMI在使用PEEP。肥胖对胸壁力学应用也可以复制胸部上的负荷,增加呼气和吸气末食管压力程度不尽相同,转移向右胸壁的压力-容积曲线,因此不修改胸壁倒电容，因此不会改变胸壁弹性。
肺力学与BMI的关系
BMI使肺弹性降低。这一令人惊讶的结果与先前的研究相矛盾，先前的研究发现肥胖者的肺弹性比非肥胖者高。与这些先前研究的主要区别在于我们对气道完全闭合的分析评估。肥胖ARDS中肺部更好的弹性可以通过在患有肺部损伤的动物模型中报道的抗炎和抗纤维化作用来解释。肥胖麻醉患者中肺不张的发生率较高，PaO2/FiO2较低，根据柏林对ARDS的定义，低氧血症和放射线检查结果也可能人为地恶化，从而增加了ARDS的严重程度。这可以解释为什么高PEEP策略可以降低肥胖患者的死亡率，而非肥胖患者却不能。
临床意义
气道完全闭合在最肥胖的ARDS患者中更为普遍。不考虑气道完全闭合时的呼吸系统驱动压力高于气道完全闭合时的计算。这一发现有助于解释缺席的情况下驾驶呼吸系统的压力和死亡率之间的关系在肥胖ARDS而对非肥胖ARDS，同样,呼气末跨肺压力低时完全没有考虑气道关闭比当它计算修正完全气道关闭。因此，以获得呼气末经肺压力为目的的PEEP设置可能被高估，并有助于解释经肺压力引导的PEEP策略缺乏益处。由于不需要额外的设备，容易在床边进行评估，并影响呼吸力学，我们认为ARDS患者的气道完全闭合值得评估，特别是在肥胖人群中。考虑完全气道关闭的通气策略是否能改善预后仍有待检验。
局限性
研究的主要局限性在于设计上。在队列的回顾性部分没有收集血流动力学数据。此外，这类研究可能存在固有的偏见。然而，由于食管测压是在有经验的中心进行的，因此信息偏差有限，测量值与以前的报道一致。此外，按照标准操作程序记录追踪，仔细分析并排除不符合质量标准的21例(1例)。同样，队列的回顾性部分的选择偏倚风险有限，因为招募率(BMI大于或等于40kg/m2/年的2例患者)与同一国家的另一队列研究相同。因此，这些结果值得前瞻性地重复和其他研究团队的确认。
结论
在低流量的通气压力-容量曲线上诊断出完全的气道关闭，在ARDS患者中观察到有意义的比例，特别是在最肥胖的患者中。考虑气道完全闭合对呼吸系统力学有显著影响。BMI升高与呼气末食管压力升高和气道完全闭合时肺弹性降低相关。相反，胸壁弹性不受BMI的影响。因此，完整的气道闭合评估为ARDS的呼吸力学提供了重要的信息，特别是在肥胖患者中。
---AnesthesiologyOctober,Vol.,–.