当人们接受全身麻醉手术时，麻醉医师往往会给患者额外吸氧，并用呼吸机辅助呼吸。虽然这能维持生命体征，却也可能把“看不见的负荷”强加给肺：一种负荷来自高浓度氧气，称作“化学能（Chemica lPower）”；另一种来自呼吸机本身，称作“机械能（Mechanical Power）”。这两种能量对术后肺部并发症（PPCs）有何影响？

为了回答这个问题，由德国埃尔朗根-纽伦堡大学Müller-Wirtz教授领衔的研究团队调取了整合PROVHILO、iPROVE、PROBESE三项RCT的REPEAT数据库进行二次分析，从“能量”视角重新评估呼吸管理。结果显示，术中化学能与机械能每升高1J·min⁻¹，术后肺部并发症风险分别增加8%与5%，且两者仅叠加、不协同；提示主动削减这两股能量，或可成为围术期肺保护的新策略。该研究于2025年8月19日在线发表于Anaesthesia杂志。

 背景

术中通气将能量从呼吸机传递到肺组织，该能量可量化为“机械能”。术中机械能水平升高可能损害肺部，并与更差的患者预后相关。目前正在考虑为需要术中通气的患者采取降低机械能的干预措施。然而，关于术中通气期间补充氧气的使用（量化为“化学能”）的了解较少。化学能概念最近被提出，作为高氧诱导的生化应激的定量指标，并将氧气暴露（吸入氧分数，FiO₂）转化为单位为焦耳每分钟（J·min⁻¹）的能量指标。这涉及估计肺耗氧量；计算转化为活性氧（ROS）的氧分数；以及将活性氧产生速率乘以每摩尔超氧化物形成所释放的能量。

高化学能暴露与PPCs、多器官损伤和死亡率相关。降低化学能的最简单方法是将FiO₂降至最低安全水平，包括使用肺复张手法和/或滴定呼气末正压（PEEP）。尽管肺内高氧水平存在潜在危险，但术中通气期间仍继续使用高氧分数。临床指南继续推荐较高的术中氧分数，理由是气道并发症的安全边际以及术后伤口感染减少的证据有限。临床前研究表明，化学能和机械能的联合作用可能协同放大肺损伤风险，但这一观察结果的临床相关性尚不确定。

 研究目的

该研究旨在评估术中化学能与机械能（无论是单独还是联合）如何影响PPCs的发生率。为此，研究者对“全身麻醉手术期间高PEEP效果再评价（REPEAT）”数据库进行了二次分析。该数据库整合了PROVHILO、iPROVE与PROBESE三项随机临床试验的个体患者数据，这些试验均探讨了术中高PEEP对PPCs的影响。

 方法

本研究为三项随机对照试验个体患者数据的二次分析，这些试验比较了低PEEP与高PEEP对PPCs的影响，即PROVHILO、iPROVE和PROBESE。原始试验均获中央机构审查委员会批准，所有患者均签署知情同意书；访问合并数据库需额外伦理批准或患者同意。本报告遵循STROBE指南。

二次分析排除以下患者：

•变量数据缺失（完整病例分析）；

•手术时长＜2h；

•术中机械能＞30J·min⁻¹。

基线资料提取：年龄、性别、身高、体重、BMI、ASA分级、ARISCAT评分、术前SpO₂、呼吸道感染、术前贫血、心衰史、COPD、活动性恶性肿瘤、术前血红蛋白、手术方式（开放vs腹腔镜）、急诊手术、手术时长、手术专科。

术中通气参数每小时采集：潮气量、呼吸频率、最大气道压、PEEP、动态驱动压、FiO₂。所有患者在原始试验中随访至术后7天，以确定PPCs。

共同主要暴露

术中化学能与机械能的时间加权平均：

•化学能（J·min⁻¹）：依据FiO2计算单位时间内超氧阴离子产生所释放的能量。

局部超氧化物生成量PulmROS=1.7×10⁻⁵+[(FiO₂–0.21)×1.63×10⁻⁴](mol·min⁻¹)

化学能=141000×PulmROS

•机械能（J·min⁻¹）

动态驱动压ΔP=Pmax-PEEP（cmH₂O）

机械能=0.098×潮气量(L)×呼吸频率(次/分)×(Pmax(最大气道压力)–0.5×ΔP)

主要终点

术后前7天内复合PPCs（包括肺不张、ARDS、肺炎、气胸等）。

 统计分析

没有进行正式的功率计算，而是使用了所有可用的患者，其中包含来自汇总数据集的完整数据。出于描述目的将人口按化学能的中位数划分为“高化学能组”和“低化学能组”，并计算绝对标准化差异以评估基线平衡。使用化学和机械能的连续值进行推断统计。

化学和机械能每小时计算一次。通过计算时间加权平均值来总结术中化学和机械能，即化学和机械能时间曲线下的面积除以暴露小时数，以量化每位患者的累积暴露量。通过多变量Logistic回归评估术中应用的时间加权平均化学能率和机械能对塌陷的PPCs复合终点之间的关联，估计每增加1J·min的化学能或机械能的比值比（OR）。事先定义潜在的混杂因素，并作为协变量包含在多变量模型中。加入化学能和机械能的交互项并重复模型以评估化学能和机械能之间的潜在交互作用。

敏感性分析：包括仅限于具有可用平台压的患者进行的分析；FiO2可能默认设置为0.4、0.5或0.8，即不根据个体患者的氧合需求进行滴定；删除排除标准以将所有患者纳入数据库；并针对个别试验之间的潜在影响进行调整。

所有分析以R4.4.1完成，双侧α=0.05被认为有显著差异。

 结果

在合并数据库的3837例患者中，2492例最终纳入分析（Figure1）。主要排除原因为手术时间＜2h、BMI缺失或手术方式信息不完整。研究人群平均年龄57岁，其中1300例（52%）为女性，1258例（50%）接受结直肠或减重手术。其余基线特征详见Table1。

术中化学能与机械能的时间加权平均值分别为10.2(3.9)J·min⁻¹与10.5(4.4)J·min⁻¹（Table2）。高化学能组患者年龄更大、男性比例更高、BMI更低、ARISCAT评分更低；其潮气量略高，呼吸频率略低（Table2）。发生PPCs的患者术中接受的化学能显著更高。

多变量模型（Table3）显示：

•化学能每增加1J·min⁻¹，PPCs风险↑8%（OR1.08;95%CI1.05–1.10,p<0.001）。

•机械能每增加1J·min⁻¹，PPCs风险↑5%（OR1.05;95%CI1.02–1.08,p=0.003）

PPCs概率随化学能呈线性上升（Figure2a）；机械能超过15J·min⁻¹后风险明显加速（Figure2b）。交互检验p＝0.40，提示两变量仅为相加效应，无协同放大效应（Figure3）。

敏感性分析：当将患者限制为具有可用平台压的患者时、FiO₂可能默认设置为0.4、0.5或0.8的患者时、研究人群扩展到包括数据库中的所有患者时，或将单个试验作为自变量纳入回归分析时，结果均保持稳定。

结论

化学能与机械能均为PPCs的独立危险因素，二者风险叠加但无协同效应。证据再次提示，机械通气应尽可能“宽松”，以最大限度减少患者暴露于机械能与化学能。

麻海新知的点评

这篇论文价值不仅因为它给出了“化学能”与“机械能”各自对术后肺并发症的定量危害，更在于它首次把“化学能”与“机械能”摆到同一把标尺上，让我们得以用“能量（Power）”这一标尺重新审视角色众多、却常被割裂讨论的呼吸机参数与氧合策略。

“机械能”概念诞生于2016年，Gattinoni等尝试把潮气量、呼吸频率、气道压等经典变量压缩成一个“每分钟多少焦耳”的能量值，从而将“肺保护通气”从抽象口号转译为可以精确到个位数的数字；而“化学能”概念直到2023年才由荷兰Lilien团队正式命名，它将FiO₂诱导的氧化负荷同样折算成焦耳。二者相加，麻醉记录单即可实时呈现“肺能量账单”：“呼吸机向肺组织输送了多少机械能”和“高浓度氧赐予肺泡多少化学能”。

本研究用横跨三项高质量RCT的2492例大样本证实：每多1J·min⁻¹的机械能，术后肺并发症风险增加5%；每多1J·min⁻¹的化学能，风险再增8%；二者，仅有叠加但无协同放大效应。这意味着过去我们分别“降潮气量”、“提高PEEP”或者“降FiO₂”等碎片式的努力，其实可以统一为“总能量最小化”。而这场能量账单的“底稿”，正是来自PROVHILO、iPROVE、PROBESE这三项高质量、多中心的RCT，这三块PEEP试验基石共同构成REPEAT数据库，使研究者得以在完整、高质量的通气曲线与术后结局之上，拆解出机械能与化学能两条独立损伤路径。临床场景里，肥胖或腹腔镜患者可通过高PEEP＋复张换取低FiO₂，实现“机械能换化学能”。

反之，一味追高FiO₂只会推高化学能，抵消低潮气量的节能红利。麻醉科医师应在实时监测或床旁估算“双能”数值的基础上，像调整血压或血糖一样动态设定“能量安全上限”；同时，未来RCT亦应将“机械能＋化学能”设为复合干预终点，而非孤立比较PEEP或FiO₂的单点差异。毕竟，肺泡不关心能量姓“机”还是姓“化”，它只在意每分钟被灌进多少焦耳。

原始文献：

Müller-Wirtz LM, Lilien TA, Patterson WM, et al. Individual and combined effects of chemical and mechanical power on postoperative pulmonary complications: a secondary analysis of the REPEAT study. Anaesthesia. 2025. doi: 10.1111/anae.16725.