MV：心肺交互

Mechanical ventilation

机械通气

·改善通气，减少呼吸功和氧耗，维持氧合

·维持正常心排量

·避免机械通气相关肺损伤（压力伤、容积伤、萎陷伤、生物伤、高氧浓度伤)

·避免产生循环抑制（心排量下降、肺动脉高压等）

静脉回流和心输出量

心输出量的一个决定因素实际上和前负荷、后负荷以及心肌收缩力相关，同时前负荷又是非常重要的，因为它包含了心室的舒张性，还有血容量，特别是静脉回心血量，和前负荷密切相关。

静脉回心血量实际上是一个平均循环充盈压和右房压之间的压力梯度。上图右图中，该曲线实际上非常形象生动的描绘了心输出量是由什么决定的，心输出量是由静脉回流曲线以及心功能曲线相互作用来决定的。静脉回流曲线关系到血液回流到心脏的程度，心功能曲线反映的是心脏泵出静脉回心血的程度。心功能增加，定义是在相同前负荷的前提下，心输出量的增加。

胸腔内压力对心功能的影响

心输出量的一个决定因素实际上和前负荷、后负荷以及心肌有关。上图左图血液的一进一出都需要经过胸腔，胸腔里面就是我们今天要讲的主题：心脏和肺脏。实际上胸腔里因为存在很多的机械力，会对心脏和心血管造成一些影响，相关重要的一些机械力包括胸内压、跨肺压、心室的跨室壁压、肺泡压等。

胸内压增加时，胸膜腔的压力都是负值，它在增加时，就意味着右房压是增加的，静脉回流血量就下降，而当胸内压降低时，左房压就会升高，静脉血流量增加。

跨肺压(PL)对肺血流量的影响

上述讲了几种不同的力量交织对心脏和血管造成的影响，其中包括了跨肺压，实际上对肺的血流量有很大影响。什么是跨肺压呢？跨肺压实际上就是肺泡压减去胸内压，但是，平时常用的气道压近似等于肺泡压。上图左图是肌肉麻痹患者，他的胸内压已经消失了，另外一个是自主呼吸患者，胸内压还存在，跨肺压相比的话，自主呼吸患者的跨肺压要高于肌肉麻痹患者。

上图右图，当跨肺压如果低于左房压，肺的血管是通畅的，它的跨肺压高于左房压，因为肺泡压力增高了以后，静脉会出现挤压，造成血流减慢甚至停滞的状态。

肺容积与肺血管阻力

随着肺容量从残气量(residual volume, RV)增加到肺总量(total lung capacity，TLC)，肺泡血管受到扩张的肺泡的压缩，阻力增加，而肺泡外血管（随着肺容量的增加，血管扭曲程度减轻）的阻力下降。肺容量增加对肺血管的综合影响产生了典型的'U'形曲线，其最低点或最佳值在正常功能残气量(FRC)附近。

肺容积过小，肺容积从FRC下降接近残气量，肺泡外血管扭曲塌陷，周边气道塌陷肺泡缺氧。导致缺氧性肺血管收缩，增加肺血管阻力。

自主吸气对左右心的影响

正常自由吸气时，左右心会发生什么样的变化呢？自主吸气时胸内压是下降的，会增加静脉的回流，胸内压下降造成右环压下降，静脉回流会增加，会增加右心室的前负荷，同时右室因为肺泡扩张了以后，右室的后负荷可能也会相应的增加，但是总体上仍然是前负荷增加占优势，导致右心的心输出量增加。

对左心的影响，因为右室的静脉回流增加了以后，前负荷增加，可能就会造成室间隔向左移，因为心脏两个心室存在平行依赖的关系，可能就会造成左室腔的减少，左心室前负荷降低，同时胸内压下降以后，左心室的跨壁压必然是增大的，意味着左室的后负荷增加。在吸气过程中，仍然是右心所表现的占主导地位，左心一般情况下对于健康人是不受影响的，所以说右心的心输出量就会导致左心的，因为它和左心的心输出量增加是串联的，而且左右心室呈现出前后依赖关系。

What has mechanical ventilation changed

机械通气改变了什么？

·增加胸腔内压

·改变肺容积

·增加肺血管阻力

·改变心室室壁张力——室壁顺应性降低

胸内压增加对静脉回流和心输出量的影响

·降低静脉回心血流与胸腔内之间的压力差

·胸内压增高压迫心脏，使心室顺应性下降，从而降低心室舒张期充盈

·压迫肺血管，使右心射血减少，使左心室充盈减少

·右心室扩张、室间隔左移，进而影响左心

上图所示，当胸内压增加时，左房压是增加的，前负荷是下降的，每搏量是下降的。但是在心衰患者中，心衰的心功能点处在一个平台期，平台期时即使增加胸内压，右房压也不会再明显的增加，所以二者之间的每搏量没有太大改变，所以当胸内压增加时，一定会产生一个压力压迫心脏，使心脏的顺应性下降，而且会降低心室舒张期的充盈，同时胸内压增高也会压迫肺血管，造成右心射血减少，右心射血减少必然造成左心室充盈减少，同时因为右心室的扩张，也会通过室间隔影响到左心。

机械通气对静脉回流和右房压的影响

正压通气吸气时胸内压增加，RAP增加，静脉回流减少，降低右心室充盈，右心室的输出量下降。

呼气末正压(PEEP)的小幅增加会导致前负荷和整体心输出量的相对较大的下降。必须通过增加张力容量或增加血管张力来增加Pmsf来减轻这种影响。

机械通气情况下，上图A线当吸气时，因为机械通气是一个正压，右房压增加了，和自主吸气时完全相反，这时因为右房压力增加，静脉回流减少，平均体循环充盈压梯度是下降的，同时因为回流减少也会降低右心室充盈，造成右心输出量下降。在B线时，患者的心功能点已经接近平台期了，所以在正压吸气时，右房压也会轻微升高，不像心功能正常A线的患者变化那么陡，如果在机械通气时，给这些患者使用了一些呼气末正压，呼气末正压一定会增加胸内压，然后导致前负荷、心输出量的下降。如果患者的心功能点在上升支方面，可以通过静脉补液增加平均充盈压，然后增加平均充盈压和左房压梯度来减少影响，同时也可以使用一些血管活性药物增加血管内的张力容量来减轻影响。

PEEP对右心功能的影响

实际上呼气末正压对右心的影响有很多研究，早期的研究已经提示我们，这是两组病人，一组潮气量8ml/kg，PEEP是5，另外一组是6ml/kg，PEEP是10-11，因为6ml/kg患者，为了补偿潮气量，把呼吸频率算为每分钟30次。

PEEP影响右心功能

PEEP增加了以后，为了改善氧合指数，一定会牺牲二氧化碳的分压，但是右心功能实际上是下降的。

PEEP降低心脏前负荷

在0 PEEP和12cm水柱的PEEP水平之下，左室舒张末期的容积，是PEEP高的患者舒张容积更低一些，左右心都是一样的。

PEEP对CO的影响

这个研究也证实了，PEEP不断增高过程中，患者的心输出量也是下降的。

PEEP对肺血管阻力的影响

随着PEEP增加，肺血管阻力也在增加。

正压通气的心肺交互

上图是一个呼吸周期，吸气时因为正压通气，所以胸内压增高，胸内压增高意味着静脉回流减少，右心的前负荷是下降的，同时胸膜压增高以后，左室的室壁压下降，没有在自主呼吸时，胸腔负压是负的，所以心室的室壁压是更大的，因为正压后会造成室壁压的下降，意味着左室的后负荷下降，同时跨肺压也起到了一个非常重要的作用，跨肺压的增加一定会造成右心后负荷的增加，因为肺泡扩张压迫了肺部的血管，同时跨肺压增高，左室的前负荷也会相应增加（原因：跨肺压增加，在吸气时，会把肺静脉内的血液挤入左心室，造成了左室前负荷的增加）。

综合这些来看，在吸气时，右室的每搏量是下降的，左室的每搏量是上升的，这时就会产生比较大的脉压差。

在呼气时，因为右室和左室是一个串联的前后依赖关系，右室的每搏量下降时，一定会造成左室的前负荷下降，左室的每搏量也会下降，这时在呼吸过程中，脉压就会变小，而且每搏量也是下降的，这就叫做下降的效应。

SBT导致的肺水肿

在自主呼吸实验时，在脱机状态下，患者因为失去了吸气压力支持，以及呼气末正压，那就意味着可能肺容量是下降的，氧分压也会下降，对于有潜在冠心病风险的患者，就会造成心肌的缺血，有些患者可能会出现呼吸功的增加，增加焦虑和交感神经兴奋，造成动脉压力升高和心率增加，增加心肌的缺血。最重要的是失去机械通气支持以后，胸内压又重新恢复到负压状态，这时左室的后负荷明显升高，同时静脉回流增加，前后负荷都增加，左室舒张末期容积增加，引起肺水肿。

机械通气改善左心衰

同样的道理，出现了左心衰，实际上也是因为胸内压的影响，当进行机械通气时，通过胸腔压力升高来改善心功能。

小  结

1、机械通气对心脏前负荷、后负荷和心肌收缩力均有影响。

2、针对不同疾病的病理生理过程，个体化设置呼吸机参数避免肺泡过度膨胀和塌陷，维持适宜的血容量，必要时应用血管活性药物和正性肌力药物。

3、尽量减少有害的心肺相互作用，保留有益的作用。

参考文献

[1] Intensive Care Med 2009; 35(11): 1850-1858.

[2] Chest 1983: 83: 509-514.

[3] Chest 1986: 90: 74-80.

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