小儿机械通气时正确的潮气量设置与体

上海儿童医学中心

小爱导读

小潮气量和低峰压值的肺保护通气策略的提出具有里程碑意义，因为其有助于改善成人ARDS患者的死亡率，而且在目标潮气量的设置中，建议选用预测体重来计算。那么在小儿中，是否同样适用？虽然年小儿急性肺损伤共识讨论会也提议根据预计体重（PBW，而不是实测体重MBW）和个体肺顺应性来计算ARDS患儿的目标潮气量，医院PatrickA.Ross团队对此提出疑问，通过两个大样本群体的多中心研究，认为小儿不应笼统地全部按照指南采用预计体重来设置目标潮气量，而是按照体型（肥胖或者营养不良）来分别考虑，并提出建议机械通气时目标潮气量设置选用较低的体重（无论是实测还是预测）来计算，这个可能是最有效的肺保护通气策略。

摘要

背景：成人机械通气中，潮气量的设置提倡用预测体重（PBW）计算，而小儿则倾向选用实测体重（MBW）计算。本实验的目的在于比较小儿MBW与PBW所计算出的用力肺活量（FVC，单位ml/kg）的差异。

方法：这项回顾性研究包含了两个门诊病人肺功能检测（PFTs）数据库。数据库1来自于具有全国代表性的加拿大居民健康状况调查，选取其中6-19岁进行肺功能测定的患者进行分析。数据库2来自医院，选取其中6-20岁进行肺功能测定的患者进行分析。将FVCml/kg按BMIz值进行分组比较，以FVCvsBMI显示选用实测体重和预测体重计算之间的差异。

结果：数据库1包含了加拿大健康状况调查中例PFTs。随着BMIz值增加，依据实测体重计算FVC值降低。依据实测体重计算的中位数值，最低BMIz组为81.4ml/kg，最高BMIz组为51.7ml/kg。随着BMIz值得增加，通过预测体重计算的FVC仅有少量增加。数据库2包含了临床检查中例PFTs。当BMIz值增加时，依据实测体重计算的FVC中位数也呈现降低趋势（从69.4到37.6ml/kg）。

结论：依据实测体重和预测体重计算出的FVC差异很大。肥胖儿童的肺容量与身高预测出的体重相吻合。而低体重和正常BMI患儿的肺容量与实测体重相吻合。本实验结果表明，通过实测和预测体重中较低值计算出的目标潮气量可能是更为合适的肺保护通气策略。

关键词：ARDS；BMI；儿童；肺功能测定

具有里程碑意义的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)大规模临床试验指出，当潮量(VT)被限制为6毫升平均每公斤的预测体重(PBW)，会降低ARDS患者的长期死亡率，在这里用预测体重作为衡量正常个体的肺容量的依据。选择6ml/kgPBW的目的是肺保护的同时不造成呼吸性酸中毒。随后，许多高水平的随机对照实验也支持成人肺保护通气策略目标潮气量采用根据身高和性别预测的体重来计算。近来，小儿急性肺损伤共识讨论会也提议根据预计体重（而不是实测体重MBW）和个体肺顺应性来计算ARDS患儿的目标潮气量。

在肥胖患者中采用预测体重替代实际体重有很重要的生理意义。肺的大小与肥胖患儿的体重不会呈直线性相关：因为肺容量是随着胸廓大小变化而变化，同时肺功能检测的相关公式中包含身高这一指标，前人实验也证实身高对预测肺容量更重要。尽管肥胖在小儿特级护理中是日益严重的问题，但是仍然有很大一部分患儿存在生长不良及发育停滞，体重远低于身高相应的水平。在这些患儿中用预测体重取代实际体重可能会带来高于可接受范围的潮气量输送。

尽管考虑到生理学及小儿急性肺损伤共识的建议，在小儿机械通气中较多采用的仍然是实测体重来设置潮气量。身高在PICU中不常测量，可能在60%的医疗记录中缺失这一项。而这项疏漏造成PBW预测值的不准确。

尽管小潮气量和低峰压值有助于改善ARDS患者的死亡率，但是对小儿ARDS（PARDS）患者是否降低这些参数也可改善预后，并不清楚。临床中记录到的小儿潮气量范围较广，5-8ml/kg都属正常范围，同时采用的是实测体重而不是预计体重计算潮气量。用力肺活量（FVC）可以反映肺总量，进一步可反映肺大小，且可反复测量。本实验的目的在于分辨小儿采用MBW或者PBW计算出的FVC与实际FVC的差异。在这里，我们用FVC代替潮气量，提出假设：了解这些不同身体状态(营养不良及肥胖)患者的肺容量可以为关键时刻选择正确的体重（实测或预测）计算机械通气患儿的潮气量提供依据。

我们通过合作取得具有全国代表性的加拿大居民健康状况调查（CHMS）数据中小儿FVC数据，医院（CHLA）门诊病人肺功能检测数据进行比较。我们认为门诊病人以临床目的做检查所代表的是非正常群体，即将其作为ICU中PARDS的群体代表，并假设在CHMS患儿中发现的FVC随身体状态的任何变化，也可以在CHLA群体中发现。

材料方法

本研究使用两个数据集进行分析，一个用于初始评价(CHMS)，另一个用于临床人群(CHLA)的验证。

CHMS数据

该数据作为CHMS前四个周期的一部分，于年3月至年12月间进行。CHMS旨在全国范围内开展直接的健康检测，通过面对面采访和随后进入的移动检测中心收集家庭信息。

研究人员对6-19岁的参与者进行肺活量检测的入选标准是，没有如下状况之一的患儿：妊娠大于27周；有过心脏损害；过去三个月做过中等大小及中等以上心胸外科手术；过去6周接受过眼科手术；接受过TB治疗；急性呼吸道感染或者其它影响结果的情况。不能代表群体水平的结果或者测试本身对患者不安全也排除在外。

本研究的排除标准：小于6岁或大于19岁；肺活量检测无效；综合受试者年龄、性别、和身高根据全球肺功能倡议中的公式计算出的FVC和/或FEV1小于正常低限；一生中抽过香烟支；有长期的呼吸异常状况或症状；或者小便中尼古丁浓度50ng/mL(一手或二手烟接触)。所有的肺活量测量均使用同样的肺量计模型由技术人员按标准化的程序执行。这项研究得到了加拿大卫生部伦理研究委员会的批准。

CHMS数据库的数据分析

数据资料呈连续的正态分布，用均值及95%置信区间表示。使用疾病预防控制中心的标准方程，以MBW，性别，身高，患者BMIz值对应年龄绘制生长曲线。然后，我们按照BMIz值的9组评分将每位患者进行分组：小于-3.5，-3.5到-2.51，-2.5到-1.51，-1.5到-0.51，-0.5到0.49，0.5到1.49,1.5到2.49，2.5到3.5，3.5（以Rossetal和Princeetal研究为依据）。BMIz值呈现正态分布，第五组（-0.5到0.49）表示受试者年龄，身高，性别计算出的BMI在正常范围。由于BMIz值1、2、3组单独样本数不足以得出可靠的推论，所以将其合并为同一组（z分数小于-3.5到-1.51），同样BMIz值7、8组合并为（z值1.5到3.5）。第9组的样本量也缺乏。根据BMIz值,FVC的第25，第50和第75百分位数使用FVC/MBW和FVC/PBW计算得分组加权数据。

PBW的计算方法是使用患者的身高百分位数与美国疾病控制与预防中心的性别生长曲线对比，然后查找相同百分比对应的体重。由于加拿大保密政策，不能公布最大值和最小值，所以作图中所选的最大值和最小值是10个相应值所得的平均数。为了保护受试者个人信息，加拿大的数据库不能提供单个数据，所以我们不能比较组间差异。用于受访者分类的软件是SAS9.3版本（SAS研究所，Inc）和SUDAAN11版本（RTI国际）。根据BMIz评分，使用StatisticaAcademic软件(Statsoft)对MBW和PBW生成FVCmL/kg的数据做箱形图。

本文中定义FVC的一个标准范围，为CHMS数据库中BMIz值在-0.5至0.5的FVC第一和第三个四分位数范围。

CHLA数据库

我们对CHLA医院年1月到年9月门诊病人PFT数据进行回顾性研究。收集了6至20岁患者的PFT数据。由于担心小于6岁的患儿不能满足美国胸外科学会FVC重复测量的标准，因此予以排除；测试患者数据缺失也予以排除。利用PFT设备制造商提供的开发软件进行数据提取(CareFusion)。这项研究得到了CHLA临床试验的批准(CHLA-14-)。

在CHLA队列研究中，我们将PFT检测中存在限制性及阻塞性通气障碍的患者予以排除。阻塞性通气障碍定义为综合受试者年龄、性别、和身高根据全球肺功能倡议中的公式计算出的FEV1/FvC小于正常低限。同样，限制性通气障碍定义为综合受试者年龄、性别、和身高计算出FVC小于正常低限同时FEV1/FVC大于正常低限。人体测量数据不符合生理或可能存在基因缺陷数据也予以剔除。

CHLA数据库的数据分析

如前所述，数据按照BMIz值进行分组。PBW的计算方法是使用患者的身高百分位数与美国疾病控制与预防中心的性别生长曲线对比，然后查找相同百分比对应的体重。组间差异选用非成对t检验以及Kruskal-Wallis单因素方差分析。根据BMIz评分，使用StatisticaAcademic软件(Statsoft)对MBW和PBW生成FVCmL/kg的数据做箱形图。

结果

CHMS数据库

CHMS为我们提供了例受访者，经过筛选共有PFTs可以进行分析。受访者的人口统计学数据见Table1。FVC的正常范围定义为的第一和第三个四分位数范围，BMIz评分组的受试者为-0.5到0.5之间，数据为65.3至76.1毫升。

在整个范围内，随着BMIz评分增加，依据MBW中得到FVC呈下降趋势（Fig1）。将BMI值分组1，2，3合并（z值范围小于-1.5），FVC中位数81.4ml/kg；若将BMI值分组7和8合并（z值范围大于-1.5），FVC中位数下降为51.7ml/kg。在整个范围内，随着BMIz评分升高，从PBW中获得的FVC有轻微增加。对于超重和肥胖患儿（BMIz值范围大于1.5），依据PBW获得的FVC中位数降到正常范围65.3至76.1ml/kg，依据MBW获得的FVC中位数则低于正常范围。对于BMIz值小于-0.5的儿童，依据PBW获得的FVC中位数在正常范围的低限或者低于正常范围，依据MBW获得的FVC中位数在正常范围的高限或者高于正常范围。

CHLA数据库

从CHLA数据库中共收集到个PFTs，去掉个存在阻塞性通气障碍的数据，个存在限制性通气障碍的数据，以及个人为评定不合理或有基因缺陷的数据，剩下名患者纳入分析。其中女性占45.4%。受访者的人口统计学数据见Table1。

根据BMIz值分层分组，比较使用MBW和PBW计算FVC的差异，可发现在所有BM1z值分组中均存在明显差异（table2）。从BMIz值分组5组(–0.5到0.49)开始，随着BMIz评分升高，从MBW中获得的FVC降低。各组之间均有显著性差异(Kruskal-WallisANOVA,P.)。在BMIz评分最高组，依据MBW获得的FVC中位数只有38.1ml/kg。随着BMIz评分升高，依据PBW获得的FVC中位数仅略微升高，当BMIz评分到0.5-1.5后出现些许下降。各组之间均有显著性差异(Kruskal-WallisANOVA,P.)。在BMIz评分最高组，依据PBW获得的FVC中位数是65.0ml/kg。对于超重和肥胖患儿（BMIz值范围大于1.5），依据PBW获得的FVC中位数降到正常范围65至76ml/kg，依据MBW获得的FVC中位数则低于正常范围。对于BMIz值小于-0.5的儿童，依据MBW获得的FVC中位数降低至正常范围65至76ml/kg，依据PBW获得的FVC中位数则低于正常范围。

讨论

通过这些数据，我们发现随着BMIz值增加，依据MBW得到的FVC降低。而随着BMIz值增加，依据PBW得到的FVC呈现增加趋势。在CHLA数据库中，这些差异非常显著。当BMIz值大于0.5和小于-0.5时，依据PBW计算的FVC中位数在正常范围。这项调查的结果对加拿大儿童的全国性调查和独立的医院同样适用。综上所述，这些群体数据表明超重患儿的肺容量最适宜用身高估计的体重（例如使用PBW）来计算，而对于低BMI（BMIz值小于-1.5）患儿的肺容积最适宜用实测体重（例如使用MBW）来计算。

采用MBW和PBW计算FVC的区别有很重要的临床意义。例如，使用Figure2中的中位数值，给正常BMIz值插管患儿6ml/kg潮气量，如果使用MBW计算潮气量，VT/FVC比例为9.1%；若使用PBW，该值为8.8%。对于营养不良的低BMIz值患儿（z值为-3），给与6ml/kg潮气量，如果使用MBW计算潮气量，VT/FVC比例为8.6%；若使用PBW，该值为10.4%。对于肥胖高BMIz值患儿（z值为3），给与6ml/kg潮气量，如果使用MBW计算潮气量，VT/FVC比例为15.7%；若使用PBW，该值为9.2%。这些结果说明肺的大小不会随着患儿逐渐肥胖而相应增加。

当患儿被诊断为PARDS，用MBW还是PBW来设定潮气量差异显得尤为重要。因为功能残气量，FVC，肺总量在ARDS患者中明显降低，此时依据MBW调定肥胖患儿潮气量可能导致潮式呼吸，吸气时接近肺总量，几乎消除了功能残气量或者气压伤保护缓冲带。因此我们提议在肥胖患儿中采用PBW计算潮气量。相反，依据PBW调定营养不良患儿潮气量也可能导致高潮气量呼吸，使得肺泡过度扩张导致机械通气诱导肺损伤的几率增加。因此需要针对肥胖患儿和营养不良患儿潮气量设定差别的进一步的临床研究评估。

这些结果在成人中尤其是低BMI患者中是否同样适用尚待分晓。因为大部分低BMI患儿发育也不好，影响了肺的生长发育。营养不良患儿的生长经常是牺牲体重来维持身高，所以BMI会更低。从这些数据中看出，在营养不良患儿中体重比身高更适宜用于估测肺发育。相反，成人低体重患者不是营养不良，肺的生长发育也正常，而是随着年龄增长正常的体重减低。此外，成人随着年龄增加身高也可能降低，比如脊柱侧凸和骨质疏松。但是这些变化对成熟肺大小是否有影响尚不清楚。

本实验也有一些不足之处。为保护患者隐私，CHMS数据只能看到综合信息，因此一些组间分析不能进行。尽管我们在CHLA数据库中得到的数据更具体，但是也有不足。首先我们只能分析单个的PFT而不能分析单个患者，因为每个病人可能有多次测量。因为允许患者重复测量，所以样本可能会偏向于拥有更多纵向评估的人。其次，我们不能排除有基因缺陷或代谢疾病的人，他们的BMI或者PFT结果可能有偏差；但是，这种情况只代表很小一部分群体。第三，种族也可能影响FVC。CHLA数据来源于以白人(西班牙裔和非西班牙裔)为主，约9%的非洲裔美国人总体上FVC值偏低；而CHMS患者反映的是白种人群情况。尽管如此，我们人体还是有很大的相似性，所以上述差异对CHMS数据的影响很小。最后，我们选用发表在儿科重症监护文献中的BMIz值9个分组进行分层分析，这与世界卫生组织定义的体型分组并不完全吻合（严重偏瘦小于-3，偏瘦小于-2，超重1和肥胖2）。但是，我们认为我们使用的分层已经可以很好的反映体型改变造成FVC变化。本研究强调的临床要点是如果患者体重是随着身高而增加(不管他们是否符合肥胖标准)，PBW都可能是更好的方法

结论

本项关于小儿的研究中，根据BMI分层，用MBW计算的FVC与PBW计算的FVC差异较大。肥胖患儿的肺活量大致上与身高预测的体重计算结果相符合。低BMI患儿的肺活量与实测体重计算结果相符合。我们建议机械通气时目标潮气量设置时选用较低的体重（无论是实测还是预测）来计算，这个可能是最有效的肺保护通气策略。

Figure1

加拿大居民健康状况调查数据中依据实测体重和预测体重计算FVC（ml/kg）值按BMIz分组情况。中位数居中；箱型图代表第一和第三四分位数范围；上标和下标指非离散值范围。水平虚线表示当BMIz值大于0.5和小于-0.5时，加拿大居民健康状况调查中依据MBW计算的FVC中位数第一和第三个四分位数范围。BMIz值1、2、3组合并为同一组（z分数小于-1.5），同样BMIz值7、8组合并为（z值大于1.5）

Figure2

洛杉矶医院数据中依据实测体重和预测体重计算FVC（ml/kg）值按BMIz分组情况。中位数居中；箱型图代表第一和第三四分位数范围；上标和下标指非离散值范围。水平虚线线表示当BMIz值大于0.5和小于-0.5时，洛杉矶医院数据中依据MBW计算的FVC中位数第一和第三个四分位数范围。

（常晶编译）

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