【爱儿小醉】患有不同呼吸系统疾病的新生儿肺通气的整体和局部异质性： 一项生理学观察性研究

引言

通气异质性的产生机制是肺部进行气体交换时，存在小气道周期性关闭、肺泡塌陷和扩张，从而形成不同肺区域的通气状况存在差异。通气异质性在健康、自主呼吸者中可忽略不计，但在受损的肺中却具有临床意义，因为通气异质性肺区受到压力和应变的影响不同，会促进呼吸机诱发的肺损伤。这些作用也可能发生在新生儿身上。新生儿可能会因原发性表面活性物质缺乏而患上呼吸窘迫综合症，也可能有相关的肺部炎症，并受到新生儿急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的影响。早产儿也很容易发生肺泡化障碍，最终导致支气管肺发育不良，而早产儿呼吸机诱发肺损伤在很大程度上导致了支气管肺发育不良。在呼吸衰竭新生儿中，通气异质性可能会受到潜在疾病过程及其呼吸管理的影响，并可能在氧合和通气方面产生相关后果。但是，这种新生儿肺通气的异质性尚十分不清楚。由于定量肺部超声具备一些有利特点，并有助于指导呼吸干预，在临床得到了广泛应用，成为适合研究新生儿患者肺通气异质性的工具。

本文给大家介绍近期发表于《Anesthesiology》杂志的题为“ Global and Regional Heterogeneity of Lung Aeration in Neonates with Different Respiratory Disorders: A Physiologic Observational Study”的文章，来自法国和意大利的Barbara Loi等人研究了因不同疾病导致呼吸衰竭的新生儿的通气异质性，分别将通气异质性和氧合指标作为主要和次要结局。研究假设：(1)在某些新生儿呼吸疾病中，通气异质性较其他疾病中更大，其组成成分也不同；(2)通气不均匀性可能与临床相关，因为它与氧合有关。此外，他们假设呼吸窘迫综合征患儿使用表面活性剂会增加通气不均匀性，而且不同原因的新生儿 ARDS的通气异质性也不同。

方法

这是一项在三级新生儿重症监护室（ICU）床旁进行的前瞻性观察研究。入选标准为所有入住NICU并伴有呼吸衰竭症状的新生儿，包括呼吸窘迫综合征、新生儿短暂性呼吸急促、进展期新生儿支气管肺发育不良和新生儿 ARDS。诊断标准如下，呼吸窘迫综合征和新生儿短暂性呼吸急促的定义采用蒙特勒共识。呼吸窘迫综合征是指早产新生儿在出生后第一天内出现呼吸窘迫，并伴有特征性影像学检查结果，显示对表面活性物质和/或肺复张有完全、持续和迅速的反应。新生儿短暂性呼吸急促是指出现轻度（西尔弗曼评分 3 分或更低）呼吸困难，伴有典型的影像学检查结果，在出生后 72 小时内缓解，只需补充氧气和/或持续气道正压支持。进展期支气管肺发育不良的诊断是指婴儿（胎龄和产后年龄分别小于 30 周和大于 2 周）中，如果持续需要补充氧气且在婴儿出生时肺部功能减退。如果婴儿（胎龄和产后年龄分别小于 30 周和大于 2 周）在产后 14 天仍需要补充氧气且肺通气功能减弱。最后，根据蒙特勒定义，将符合所有标准的新生儿被诊断为新生儿ARDS。另外，一组无肺部疾病的足月新生儿被列入“对照组"。他们因非呼吸系统原因被送入新生儿重症监护室，吸入空气，自主呼吸，胸部听诊正常，在入院检查中接受常规肺部超声检查。

排除标准：(1) 复杂畸形或染色体异常；(2) 先天性肺部异常；(3) 气胸、纵隔气肿或胸腔积液导致无法完全观察肺实质；以及 (4) 需要进行胸科手术。

肺部超声检查由至少有 3 年专业经验的临床医生在新生儿仰卧和安静状态中，使用微线性、曲棍球棒状、高频（15 MHz）探头进行。将每侧半胸分为5个区域，共10个区进行扫描（即左右侧胸的上前部、下前部、外侧部、上后部和下后部），根据经典超声评分法，每个区域打0到3分。0分为正常通气的肺区，（A型，只出现A线）；1 分表示肺泡-间质区域（即B型，定义为至少出现三条间隔良好的 B 线）；2 分表示严重的肺泡-间质表现（即严重B型，定义为出现拥挤、凝聚的 B 线，伴或不伴有1 厘米或更小的胸膜下实变）；3分为实变区（即C型，定义为组织样、混合的低回声和高回声区域，边界不规则，大小超过1厘米）。

整体通气异质性分为患者自身和患者之间。患者自身异质性用 10个区域超声评分的变异系数来表示，计算方法为将每位患者10区评分的标准差除以平均值。整体患者间的异质性以吉尼-辛普森指数（Gini-Simpson index）表示，该指数使用所有相关区域的 0 至 3 超声波评分进行计算，不区分受相同疾病影响的患者。该指数是对多样性的一种衡量，同时考虑了丰富度和均匀度，范围在 0 到 1 之间（即指数越高，异质性越强）。

局部通气异质性也得到了研究，就像之前在动物实验中做的那样。是通过计算根据呼吸系统疾病分组的患者每个相关区域的变异系数来表示的。在这种情况下，变异系数描述了每种呼吸系统疾病的区域肺通气异质性（即在每个给定的相关区域内）。

研究还将10个区域的超声评分相加，得出“扩展的肺超声评分”（0-30分），来评估总的肺通气量，这和通气异质性是两个不同的概念：扩展肺超声评分的绝对值可能很高（在病情最严重的患者中），但可能是同质性的高，也可能是异质性的高。例如，如果肺部超声扩展评分较高的患者肺通气是同质的，则所有胸区都会得到 2 或 3 分（变异系数相对较低）；如果患者是异质的，则并非所有胸区都会得到这样的评分（变异系数相对较高）。

在肺超声检查后30分钟内，通过在动脉导管后区域使用经皮装置（Radiometer，丹麦）10分钟来估算血气（经皮氧分压和二氧化碳分压）。同时，使用脉搏血氧仪（Spo2）测量导管前血氧饱和度。

氧合指标用平均气道压（PMEAN）和经皮血气来计算。这些指标包括氧合指数（PMEAN × 吸入氧分压[Fio2] × 100/经皮氧分压）、肺泡-动脉梯度（PA - 经皮氧分压，其中 PA 表示肺泡分压，其值为 {Fio2 × [760 - 47]} - [经皮二氧化碳分压/0.8]）、动脉/肺泡（经皮氧分压/PA）、经皮氧分压/Fio2 和 Spo2/Fio2 比率。

结果

研究纳入了呼吸窘迫综合征、新生儿暂时性呼吸急促和进行性支气管肺发育不良的婴儿各50例，新生儿ARDS患儿80例，共230例患儿。对照组纳入了16 例无肺部疾病的新生儿。

描述性统计和人群基本特征

表 1 和补充表 2 (https://links.lww.com/ ALN/D545)显示了入组患者的基本特征。结果数据无缺失。患有进展期支气管肺发育不良或新生儿ARDS的婴儿临床严重程度、肺通气和气体交换障碍最严重（表1；补充图1，https://links.lww.com/ALN/D545）。他们在呼吸支持的类型和持续时间以及新生儿重症监护室的住院时间方面也存在差异（补充表3，https://links. lww.com/ALN/D545）。共有 6、20 和 54 例新生儿 ARDS 患者分别患有轻度、中度和重度呼吸窘迫综合征；50 例呼吸窘迫综合征患者中有 1 例（2%）和 80 例新生儿 ARDS 患者中有 18 例（22.5%）在新生儿重症监护室住院期间死亡。

主要结果分析（即整体和局部通气异质性）

图 1 显示了整体通气异质性。患者自身通气异质性在对照组很小（1.6±1%），不同类型患者之间存在显著差异（总体 P < 0.001；显著的事后比较见图 1A）；在新生儿短暂性呼吸急促患者（61±33%）和进展期支气管肺发育不良患者（57±20%）中，患者自身通气异质性很大，但通气分布各不相同（图 1C）。其中，新生儿短暂性呼吸急促患者异质性表现为正常肺区和几个肺泡-间质区交替出现，几乎没有实变区，而患有进展期支气管肺发育不良的新生儿出现实变肺区的比例要高得多。患者间通气异质性在对照组很低（基尼-辛普森指数为 0.3），除呼吸窘迫综合征（基尼-辛普森指数为0.5）的异质性明显低于其他所有疾病（P<0.001；图 1B）外，其他所有呼吸系统疾病（新生儿短暂性呼吸急促，0.62；进展期支气管肺发育不良，0.72；新生儿ARDS，0.6）的患者间通气异质性都很高。与新生儿短暂性呼吸急促和呼吸窘迫综合征相比，新生儿 ARDS 和进展期支气管肺发育不良（图 1C）的损伤肺容积百分比最高（即正常通气区域的百分比最低），氧合和二氧化碳清除率也明显较差（两者的总体 P < 0.001；显著的事后比较见补充图 1，https://links.lww.com/ALN/D545）。

图 2 显示了局部异质性图。新生儿短暂性呼吸急促和进展期支气管肺发育不良是局部异质性最高的疾病：通气异质性最高的部位分别是前上肺区和后肺区，与胸侧无关。在呼吸窘迫综合征、新生儿短暂性呼吸急促、进展期支气管肺发育不良和新生儿 ARDS 患者中，分别有 27、21、26 和 33 个感兴趣区的区域异质性与另一感兴趣区的区域异质性存在显著差异（组内比较）（补充表 4 至 7，https://links.lww.com/ALN/D545）。在 39 个相关区域，不同疾病患者之间的区域通气异质性存在明显差异（组间比较）（补充表 8，https://links.lww.com/ALN/D545）。

次要结果分析（即通气异质性与氧合作用的关系）

通气异质性与肺总通气量呈负相关，即异质性越低，肺超声扩展评分越高（即肺通气量越差；图 3）。经过多变量分析，通气异质性仍与肺总通气性呈负相关，而与氧合性呈正相关。换句话说，异质性越高，肺总通气量（即肺超声扩展评分越低）和氧饱和度指标越好（表 2）：这是合乎逻辑的，因为异质性越高意味着正常通气肺区的比例相对越高。在所有多变量模型中均未发现明显的多重共线性。

分组分析

与表面活性物质替代后采样的新生儿相比，之前采样的呼吸窘迫综合征新生儿的患者内通气异质性较小（P = 0.006；补充图 2A，https://links.lww.com/ALN/ D545）：正常和轻度肺泡-间质相关区域的比例在施用表面活性物质后有所增加（补充图 3A，https://links.lww.com/ALN/ com/ALN/D545）。直接或继发性新生儿ARDS患者的患者内通气异质性相似（P = 0.260；补充图2B，https:// links.lww.com/ALN/D545），但新生儿ARDS患者的患者内通气异质性因触发因素而异（总体P = 0.044；补充图2C，https://links. lww.com/ALN/D545）。由肺出血和呼吸机相关性肺炎引发的新生儿ARDS患者的异质性分别最小和最大。除了呼吸机相关肺炎引发的病例以外，新生儿ARDS总是显示几乎完全没有正常的肺区，而以实变区为主，肺泡-间质区占多数（补充图3B，https://links.lww.com/ALN/D545）。

结论

常见新生儿呼吸系统疾病的通气异质性在整体和区域层面上都存在差异。新生儿短暂性呼吸急促和进展期支气管肺发育不良的患者内通气异质性最高，但他们的分布模式却截然不同。新生儿短暂性呼吸急促、进展期支气管肺发育不良和新生儿ARDS 组患者的整体通气异质性较高，但后两组患者的损伤肺容积百分比最高，气体交换最差。在呼吸衰竭的新生儿中，通气异质性越大，总肺通气和氧合情况越好。

"爱儿小醉"点评

在缺乏准确可靠的新生儿实时肺部成像工具的情况下，异质性肺通气可能仍然是一个未被充分认识到的肺损伤风险因素。本文的研究结果提供了肺部超声可能解决部分知识空白的证据，但同时也提出了一些重要问题：婴儿患病期间何时会出现损伤性通气状态，临床医生如何利用这些信息来降低风险？随着时间的推移，区域通气特征会发生怎样的变化？这些变化最终会对长期呼吸结果产生怎样的影响？回答这些问题将为临床医生提供知识，以便在床边确定新生儿肺表型，并提供旨在避免与机械通气相关的损伤性通气状态的指导性治疗。

原始文献：

Barbara Loi, M.D., Victor Sartorius, M.D., Laura Vivalda, M.D., Avand Fardi, M.D., Giulia Regiroli, M.D., Raffaele Dellacà, Ph.D., Sara Ahsani-Nasab, M.Sc., Luca Vedovelli, Ph.D.,Daniele De Luca, M.D., Ph.D.Global and Regional Heterogeneity of Lung Aeration in Neonates with Different Respiratory Disorders: A Physiologic Observational Study Anesthesiology 2024; 141:719–31