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背景:急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是由多种原因引起肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞损伤,以进行性低氧血症、呼吸困难为主要表现的综合征。机械通气是ARDS治疗的基石,肺保护通气策略的应用使ARDS的致残率和病死率明显下降,但目前的病死率仍高达35%-60%。呼气末正压（PEEP）是肺保护通气策略的重要组成部分,能改善动脉氧分压/吸入氧浓度（P/F）,并且能开放部分塌陷的肺泡及维持肺泡的开放从而减少呼吸机相关性肺损伤（VILI）。ARDS对使用PEEP治疗的反应存在较大差异,根据ARDS的不同类型采取的通气策略有助于改善ARDS患者的预后。流行病学研究表明21%的ARDS患者合并有慢性阻塞性肺疾病（COPD）。COPD存在小气道病变、气流受限不完全可逆、肺动态过度充气、气体陷闭及内源性PEEP（PEEPi）,因此合并COPD的ARDS患者肺内病理变化的不均一性和气体分布更为复杂。此外,由于机械通气中在应用PEEP时,存在导致肺容积增加、肺泡过度膨胀及心功能下降的风险,而过度膨胀的肺泡也是导致VILI的重要因素。因此,对于合并COPD的ARDS患者PEEP的潜在不良风险可能更高,合并COPD的ARDS患者的通气策略特别是PEEP的选择不明确。目前在临床上有多种滴定PEEP的方法,但是除CT法外均不能较好地反映患者肺泡的开放和膨胀状态。合并COPD的ARDS患者如何滴定PEEP仍然是临床难题。电阻抗断层显像技术（EIT）是用于评价肺内气体分布的新方法,相对于传统的ARDS net表格法,EIT法（气体分布导向的PEEP滴定方法）可以通过监测肺内通气引起的胸内阻抗变化反应局部肺组织的呼吸力学变化;相对于CT法,EIT法具有无创、无辐射和床旁实时监测等优点。EIT可以用于监测局部肺组织的塌陷,复张以及过度膨胀,目前已有研究EIT用于指导ARDS患者和COPD患者通气时PEEP的选择。但对于合并COPD的ARDS患者的PEEP选择的研究极少。因此我们提出假设:COPD组（合并COPD的ARDS患者）和无COPD组（无合并COPD的ARDS患者）通气时需要的PEEP水平可能不同,两组患者对PEEP的反应存在差异,COPD组可能较难耐受高水平的PEEP。在COPD组中,EIT法滴定的PEEP水平不同于传统的ARDS net法。目的:1.观察COPD组和无COPD组机械通气时的呼吸力学差异。2.应用EIT法和ARDS net法滴定COPD组和无COPD组的PEEP水平,观察在两种方法滴定的PEEP水平下气体交换、呼吸力学、血流动力学、气体分布的情况,从而寻找出合适的PEEP选择方法。3.探讨不同PEEP水平对两组患者呼吸与循环的影响,评估不同PEEP水平应用时的获益与风险。4.为合并COPD的ARDS患者的机械通气中PEEP的设置提供一种新的选择。方法:广州医科大学附属第一医院重症医学科2017年8月至2020年12月间收治的需机械通气治疗的ARDS患者。将符合纳入标准和排除标准的患者分为COPD组（合并COPD的ARDS患者）和无COPD组（无合并COPD的ARDS患者）。第一部分1.受试患者充分镇静,镇痛和肌松,建立动静脉导管、连接EIT;机械通气模式:容量控制模式,设置潮气量6-8 ml/kg（预测体重）,PEEP 5 cm H2O,平台压（Pplat）＜30 cm H2O,吸入氧浓度（Fi O2）100%。2.维持Sp O2稳定在88-95%,根据Fi O2/PEEP Lower PEEP表格法选择PEEP水平,该PEEP即为ARDS net法的PEEP值,并记录该PEEP水平下各相关参数,包括呼吸力学、血流动力学、气体分布、气体交换和氧输送等参数。3.保持其他通气参数不变,2-3 cm H2O调整PEEP水平,根据EIT监测得到全肺不均一性指数（GI）,最小值（曲线最低点）对应的PEEP水平,并记录该PEEP水平下各相关参数。4.分析及比较根据EIT法和ARDS net法滴定的两个PEEP水平下进行机械通气时患者的呼吸力学、气体交换和血流动力学等参数的差异。第二部分1.COPD组在EIT法滴定的PEEP水平通气30分钟后,保持其他参数不变,PEEP水平由0 cm H2O-3 cm H2O-5 cm H2O-8 cm H2O-10 cm H2O-12 cm H2O-14cm H2O-16 cm H2O逐步上调,每次调整间隔时间为30分钟,每次调节PEEP后均记录该PEEP下各参数,测定和计算呼吸力学、血流动力学、气体分布、气体交换和氧输送等参数。因COPD组患者在预实验过程中PEEP水平＞16 cm H2O时出现血流动力学风险明显增加,所以本研究中PEEP水平上调至16 cm H2O后不再上调。2.无COPD组在EIT法滴定的PEEP水平通气30分钟后,保持其他参数不变,PEEP水平由5 cm H2O-8 cm H2O-10 cm H2O-12 cm H2O-14 cm H2O-16 cm H2O-18cm H2O-20 cm H2O逐步上调PEEP,每次调整间隔时间为30分钟,每次调节PEEP后均记录该PEEP下各参数,测定和计算呼吸力学、血流动力学、气体分布、气体交换和氧输送参数。因无COPD组患者在预实验过程中的PEEP水平在低于5 cm H2O时SPO2低于88%的风险增加,本研究中PEEP水平不下调到0 cm H2O和3 cm H2O。3.当以上8个水平PEEP调节结束后即结束实验,结合患者综合情况调整呼吸机参数,并在EIT法滴定的PEEP水平下维持机械通气治疗。4.分析及比较不同PEEP水平对两组患者呼吸力学和循环动力学参数的影响。结果:第一部分结果1.有27例患者符合纳入排除标准,均为重症肺炎引起的ARDS;其中COPD组患者14例,无COPD组患者13例。患者的P/F为175.5±61.3 mm Hg,其中符合重度ARDS患者3例,中度ARDS患者13例,轻度ARDS患者11例。COPD组PEEPi较无COPD组高（5.8±2.1 cm H2O VS 0.31±0.43 cm H2O,P＜0.001）,差异有统计学意义;COPD组的呼气末肺容积（EELV）较无COPD组明显增大（1135±217.3 ml VS 724.6±130.8 ml,P＜0.001）,差异有统计学意义。2.COPD组通过EIT法滴定的PEEP水平低于无COPD组（6.93±1.69 cm H2O VS 12.15±2.40 cm H2O P＜0.001）。COPD组通过ARDS net法滴定的PEEP水平低于无COPD组（10.43±1.20 cm H2O VS 14.0±3.0 cm H2O,P＜0.001）。在COPD组中通过EIT法滴定的PEEP水平低于ARDS net法（6.93±1.69 cm H2O VS 10.43±1.20 cm H2O,P＜0.001）。在无COPD组中通过EIT法滴定的PEEP水平与ARDS net法无统计学差异（12.15±2.40 cm H2O VS 14.0±3.0 cm H2O,P=0.098）。在COPD组,EIT法滴定的PEEP水平下的GI低于ARDS net法（0.397±0.04 VS0.446±0.052 P=0.001）,差异有统计学意义。在无COPD组,EIT法滴定的PEEP水平下的GI与ARDS net法比较差异无统计学意义（0.45±0.038 VS 0.477±0.021,P=0.063）。3.COPD组在EIT和ARDS net法滴定PEEP两种水平进行机械通气时呼吸力学和循环参数的差异3.1在COPD组中,使用EIT法滴定的PEEP水平和ARDS net法滴定的PEEP水平下通气时患者呼吸力学参数的比较,EIT法的气道峰压(Ppeak)低于ARDS net法（29.5±4.1 cm H2O VS 33.64±5.19 cm H2O,P=0.001）,差异有统计学意义;EIT法的气道平台压(Pplat)低于ARDS net法（16.5±4.35 cm H2O VS 20.93±5.37H2O,P=0.001）,差异有统计学意义;EIT法的顺应性（Cst）高于ARDS net法（42.61±13.77 ml/cm H2O VS 38.39±13.86 ml/cm H2O P=0.049）,差异有统计学意义;EIT法的死腔通气比（Vd/Vt）低于ARDS net法（48.29±6.78%VS 55.14±8.85%,P=0.001）差异有统计学意义;EIT法的通气比（VR）低于ARDS net法（1.63±0.33 VS 1.87±0.33,P=0.001）,差异有统计学意义;EIT法的机械能（MP）低于ARDS net法（13.92±2.18 J/min VS 15.87±2.53 J/min,P=0.001）,差异有统计学意义;EIT法的呼出末肺容积（EELV）小于ARDS net法（1326±201.5 ml VS1440±182.6 ml P=0.019）,差异有统计学意义。3.2在COPD组中,应用EIT法滴定的PEEP水平与ARDS net法滴定的PEEP水平下通气时气体交换参数的比较,EIT法的动脉血二氧化碳分压（Pa CO2）低于ARDS net法（54.07±6.78 mm Hg VS 63.21±8.26 mm Hg,P=0.001）,差异有统计学意义。其他参数（包括p H、P/F）之间的比较均无明显统计学差异,P＞0.05。3.3在COPD组中,使用EIT法滴定的PEEP水平和ARDS net法滴定的PEEP水平下通气时血流动力学参数的比较,EIT法的心指数（CI）高于ARDS net法（3.41±0.50 l/min/m~2VS 3.02±0.43 l/min/m~2,P=0.001）,差异有统计学意义;EIT法的去甲肾上腺素用量低于ARDS net法（EIT法:0.105±0.077 ug/kg/min VS ARDS net法:0.119±0.076 ug/kg/min,P=0.022）,差异有统计学意义;其余监测的血流动力学参数,如中心静脉压（CVP）、平均动脉压（MAP）、心率（HR）等均无统计学差异,P＞0.05。3.4在COPD组中,使用EIT法滴定的PEEP水平和ARDS net法滴定的PEEP水平通气时对肺内气体分布的影响,EIT法的Z%ROI3与Co V的通气占比低于ARDS net法（27.93±7.65 VS 33.07±10.57,P=0.027）、（36.0±10.69 VS 42.21±11.78,P=0.005）,差异有统计学意义;Z%ROI1、Z%ROI2、Z%ROI4的通气占比在两种方法之间均无明显差异,P＞0.05。3.5在COPD组中,使用EIT法滴定的PEEP水平与ARDS net法滴定的PEEP水平下进行通气时氧代谢的比较,EIT法的氧输送（DO2）高于ARDS net法（466.4±71.08 ml/min/m~2VS 411.1±69.71 ml/min/m~2,P=0.001）,差异有统计学意义,而中心静脉血氧饱和度（Scv O2）无统计学差异,P＞0.05。第二部分结果1不同PEEP水平对两组患者气体交换、呼吸力学和气体分布的影响1.1 PEEP水平的升高,两组患者的P/F均逐渐升高（两组均为P＜0.0011）,但COPD组患者使用PEEP水平超过14 cm H2O时,患者的P/F不再继续增加（281.0±88.78 mm Hg VS 273.0±77.48 mm Hg,P=0.155）。1.2 PEEP水平的升高,两组患者的EELV逐渐升高（两组均为P＜0.001）。COPD组的EELV均高于无COPD组（P均＜0.001）,差异有统计学意义。1.3随着PEEP水平的升高,背侧肺区域的通气（Z%ROI14）增加而腹侧肺区域（Z%ROI1）的通气减少,（两组均为P＜0.001）。在PEEP 5 cm H2O、10 cm H2O、12 cm H2O、14 cm H2O、16 cm H2O下,COPD组的Z%ROI4高于无COPD组（P=0.022,P=0.028,P=0.023,P=0.025,P=0.024）,差异有统计学意义。1.4 COPD组患者PEEP水平从0 cm H2O升高到5 cm H2O,患者肺顺应性上升（P＜0.001）,在大于5 cm H2O后患者的肺顺应性逐渐下降（P=0.001）。在无COPD组,随着PEEP水平的升高,患者的顺应性无显著下降（P=0.331）,差异无统计学意义。在PEEP 5 cm H2O下,COPD组患者的肺顺应性高于无COPD组（P=0.020）,差异有统计学意义。1.5随着PEEP水平的升高,COPD组的驱动压逐渐升高（P＜0.001）,差异有统计学意义;无COPD组的驱动压的变化无统计学意义（P=0.336）。在PEEP 5 cm H2O下,COPD组的驱动压低于无COPD组（P=0.025）,差异有统计学意义。1.6随着PEEP水平的升高,COPD组和无COPD组的VR逐渐升高（COPD组:P＜0.001,无COPD组:P=0.004）。在PEEP 10 cm H2O、12 cm H2O,14 cm H2O、16 cm H2O下,COPD组的VR高于无COPD组（P=0.018,P=0.026,P=0.005,P＜0.001）,差异有统计学意义。1.7随着PEEP水平的升高,COPD组和无COPD组的MP逐渐升高（COPD组:P＜0.001,无COPD组:P=0.004）。在PEEP 5 cm H2O、8cm H2O、10 cm H2O、12 cm H2O,14 cm H2O、16 cm H2O下,COPD组的MP高于无COPD组（分别为P＜0.001,P=0.002,P=0.005,P=0.025,P=0.012,P=0.026）,差异有统计学意义。2不同PEEP水平对两组患者血流动力学的影响2.1 PEEP水平的升高,两组患者的CI逐渐下降（COPD组:P＜0.001,无COPD组:P=0.005）,COPD组的CI下降更明显。在PEEP 10 cm H2O、12 cm H2O、14 cm H2O、16 cm H2O下,COPD组的CI低于无COPD组（P=0.035、P=0.009、P＜0.001,P＜0.001）,差异有统计学意义。2.2随着PEEP水平的升高,两组患者的CVP逐渐升高（COPD组:P＜0.001,无COPD组:P=0.001）。在PEEP 10 cm H2O、12 cm H2O、14 cm H2O、16 cm H2O下,COPD组的CVP高于无COPD组（分别为P=0.018,P=0.004,P=0.001,P＜0.001）,差异有统计学意义。2.3随着PEEP水平的升高COPD组和无COPD组的MAP和应用NE的量无统计学差异（P＞0.05）。2.4随着PEEP水平的升高,两组患者的IAP逐渐升高（COPD组:P＜0.001,无COPD组:P＜0.001）。3不同PEEP水平对两组患者氧输送的影响:随着PEEP水平的升高,两组患者的DO2逐渐下降（COPD组:P＜0.001,无COPD组:P=0.020）。在PEEP 5 cm H2O、8 cm H2O、10 cm H2O、12 cm H2O、14 cm H2O下,COPD组与无COPD组的DO2无统计学差异（P＞0.05）。结论:1.COPD组（合并COPD的ARDS患者）的内源性PEEP高于无COPD组（无合并COPD的ARDS患者）,COPD组的呼气末肺容积明显高于无COPD组。COPD组滴定的PEEP水平低于无COPD组。2.在COPD组中,应用EIT法滴定的PEEP水平低于ARDS net法,有助于通气比、机械能、心指数和氧输送的改善,对心功能的不利影响较少。EIT法对COPD组的PEEP滴定是可行的。3.PEEP水平的升高,ARDS患者的P/F改善增加,可能与呼气末肺容积的增加和背侧肺区域通气占比的增加有关。与无COPD组相比,随着PEEP水平的升高,COPD组的通气比、机械能显著升高,肺顺应性、心指数、氧输送下降更为明显。随着PEEP水平的增加,PEEP对COPD组的潜在不良风险可能更高。