先心病嬰幼兒體外循環(huán)心臟手術(shù)前后呼吸機(jī)械力學(xué)的變化

趙璧君 雷蘭萍 金振曉 熊紅燕 高照波 陳敏 鄧超 陳濤

先天性心臟病患兒常常伴有呼吸功能機(jī)械參數(shù)的異常。許多研究表明肺血流增加和肺動(dòng)脈高壓會(huì)引起肺順應(yīng)性降低和氣道阻力增高。其可能的機(jī)制在于：1)肺血管充血擴(kuò)張壓迫鄰近的支氣管，阻礙支氣管內(nèi)氣體流動(dòng)[1]，并改變呼吸系統(tǒng)的粘彈性[2]；2)肺動(dòng)脈高壓引起血管和支氣管平滑肌同時(shí)出現(xiàn)肥厚，導(dǎo)致支氣管收縮[3]；3)心臟血容量過(guò)負(fù)荷，左房壓升高導(dǎo)致肺間質(zhì)水腫[4]。低溫體外循環(huán)對(duì)肺功能也有影響[5]。體外循環(huán)本身可以引起肺血管內(nèi)皮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能損傷[6]，導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓患兒術(shù)后肺血管阻力增高[7]，血管外肺水增多[8]。嬰幼兒體外循環(huán)術(shù)后肺不張發(fā)生率超過(guò)80%[9]。體外循環(huán)時(shí)間越長(zhǎng)，患兒年齡越小，肺損傷越嚴(yán)重[10-11]。嬰幼兒先心病手術(shù)后呼吸機(jī)械力學(xué)變化相關(guān)的資料報(bào)道較少，結(jié)論往往互相矛盾。比較術(shù)前和術(shù)后患兒肺機(jī)械力學(xué)參數(shù)變化的相關(guān)研究納入病例較少，而且患兒年齡差異很大。本研究的目的是比較3月以內(nèi)患兒體外循環(huán)手術(shù)前后肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性(dynamic respiratory compliance)和全肺阻力(total respiratory resistance)的變化。我們的假設(shè)是體外循環(huán)會(huì)引起患兒呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)的顯著變化，長(zhǎng)時(shí)間低溫體外循環(huán)會(huì)導(dǎo)致呼吸機(jī)械力學(xué)功能受損。

1 研究對(duì)象和方法

3個(gè)月以下，預(yù)計(jì)在體外循環(huán)下行先心病外科矯治的患兒納入研究。芬太尼10～20ug/kg，咪唑安定0.1～0.3mg/kg和潘克羅尼0.2mg/kg全麻，經(jīng)鼻氣管插管，經(jīng)測(cè)試15cmH2O壓力下不漏氣。所有患者采用西門(mén)子900C呼吸機(jī)輔助呼吸，呼吸機(jī)管路型號(hào)相同。機(jī)械通氣10min以上，手術(shù)開(kāi)始前進(jìn)行肺功能測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)采用BICORE CP-100。該系統(tǒng)可以直接測(cè)定氣道壓和氣體流率，自動(dòng)計(jì)算動(dòng)態(tài)順應(yīng)性(mL/cmH2O)和全肺阻力[cmH2O/(L·s)]。

脫離體外循環(huán)，完成關(guān)胸后，再次進(jìn)行肺功能測(cè)定?；純恨D(zhuǎn)移到ICU，穩(wěn)定1h，第三次進(jìn)行肺功能測(cè)定?；純合嚓P(guān)信息如年齡、體重、術(shù)前胸片是否合并肺部浸潤(rùn)性改變、術(shù)前機(jī)械通氣、術(shù)前合并肺血流增高、體外循環(huán)時(shí)間、主動(dòng)脈阻閉時(shí)間、術(shù)中是否采用深低溫停循環(huán)(DHCA)等參數(shù)同時(shí)采集。體外循環(huán)復(fù)溫時(shí)，所有患兒采用常規(guī)，體外循環(huán)結(jié)束后采用改良超濾，濾除多余水分，記錄超濾量。根據(jù)胸片、超聲心動(dòng)圖資料，判斷肺血流情況，將患兒分為肺血流增加組和肺血流正?；蚪档徒M。

術(shù)前、術(shù)后、ICU肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性和全肺阻力數(shù)據(jù)采用重復(fù)測(cè)量變量方差分析，組間相互比較采用Post hoc分析Fisher’s least significant difference(LSD)方法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。逐步回歸方法篩選影響肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性和/或全肺阻力變化的最顯著參數(shù)。獨(dú)立變量t檢驗(yàn)方法檢測(cè)組間數(shù)據(jù)差異顯著性，配對(duì)t檢驗(yàn)檢測(cè)肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性和全肺阻力的組間差異。

2 結(jié)果

2007年12月～2008年11月，共納入99例患兒。患兒的一般情況見(jiàn)表1，手術(shù)種類(lèi)見(jiàn)表2。肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性變化受到肺血流量變化、主動(dòng)脈阻閉時(shí)間和患兒年齡的影響，全肺阻力的變化受到肺血流量變化和患兒年齡的影響(表3)。由于肺血流量變化和患兒年齡對(duì)呼吸機(jī)械作用的影響最明顯，這兩個(gè)因素進(jìn)行單獨(dú)分析。新生兒和肺血流增高患兒呼吸機(jī)械力學(xué)變化相似，術(shù)前均表現(xiàn)為肺順應(yīng)性偏低而全肺阻力偏高，術(shù)后全肺阻力明顯改善。與肺血流量正常而年齡較大患兒相比，新生兒和肺血流量增高患兒術(shù)前肺順應(yīng)性偏低，手術(shù)對(duì)肺順應(yīng)性沒(méi)有影響。術(shù)后，肺血流量正?；純悍雾槕?yīng)性降低，但是全肺阻力沒(méi)有變化。年齡和肺血流量變化對(duì)呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)的影響見(jiàn)表4。體外循環(huán)時(shí)間，術(shù)中超濾量對(duì)呼吸機(jī)械參數(shù)沒(méi)有影響。主動(dòng)脈阻閉時(shí)間長(zhǎng)短與肺順應(yīng)性降低相關(guān)，但是對(duì)全肺阻力變化沒(méi)有影響。

表1 患兒一般情況(n=99)

表2 手術(shù)方法

表3 影響肺機(jī)械力學(xué)參數(shù)變化的因素

3 討論

本研究是主要發(fā)現(xiàn)有：1)術(shù)前肺血流增多的患兒，術(shù)后肺順應(yīng)向顯著改善；2)新生兒術(shù)后肺順應(yīng)性改善尤其明顯；3)術(shù)前肺血流量正?；蛘咂偷幕純?，體外循環(huán)心臟手術(shù)后肺順應(yīng)性降低。與肺血流量正?；蛘呓档偷幕颊呦啾?，肺血流量增高患兒術(shù)前呼吸機(jī)械參數(shù)明顯降低，肺順應(yīng)性較低而全肺阻力較高，而心臟畸形矯治完成后全肺阻力立即降低，但是肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性沒(méi)有改變。相反，肺血流量正?；蛘呓档偷幕純盒g(shù)前呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)較好，術(shù)后肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性降低，而全肺阻力不變。

表4 年齡和肺血流量對(duì)呼吸機(jī)械力學(xué)的影響

呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)的測(cè)量包括呼吸系統(tǒng)的彈性成分(肺和胸壁)和限制性成分(氣道和肺組織對(duì)氣流的阻力)。肺組織的可擴(kuò)張性描述為順應(yīng)性(即容量變化/壓力變化)，靜態(tài)肺順應(yīng)性的測(cè)量是給予一定潮氣量后，呼吸暫停，然后測(cè)定壓力獲得。動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性的測(cè)量是給予一個(gè)潮氣量后，測(cè)定肺內(nèi)壓力的變化計(jì)算后得出。動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性同時(shí)受到彈性成分和限制性成分的影響。全肺阻力測(cè)定的是氣流通過(guò)氣道時(shí)的阻力和肺組織變形產(chǎn)生的阻力。

呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)異常是先心病患兒體外循環(huán)心臟手術(shù)后長(zhǎng)時(shí)間呼吸機(jī)輔助呼吸的預(yù)測(cè)因素之一，呼吸阻力的增加是心臟術(shù)后長(zhǎng)時(shí)間呼吸功能不全的相關(guān)因素。DiCarlo等[13]測(cè)定了26例先心病術(shù)后嬰幼兒的呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)全肺阻力的增加是二次插管的預(yù)測(cè)因素。本研究中，肺血流量增高的患兒，全肺阻力從術(shù)前的95cmH2O/(L·s)降低到術(shù)后的72cmH2O/(L·s)。Greenspan等[14-15]的研究表明，與主動(dòng)脈縮窄矯治術(shù)后的患兒比較，手術(shù)建立左向右分流的患兒術(shù)后氣道阻力顯著增高，術(shù)后恢復(fù)期顯著延長(zhǎng)。

肺血流量增高患兒的呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)變化也見(jiàn)于其他報(bào)道[2,16-20]，觀察對(duì)象多是鎮(zhèn)靜狀態(tài)下的自主呼吸的兒童，采用心導(dǎo)管、超聲心動(dòng)圖、胸片等手段確定肺血流量、肺動(dòng)脈壓和肺血管充血。多數(shù)研究表明肺血流量增加會(huì)引起肺順應(yīng)性降低和全肺阻力增高。這些肺機(jī)械力學(xué)參數(shù)變化主要原因是肺血流量增高[19]、肺動(dòng)脈高壓[18,20-21]，或者是二者共同引起[16-17]。Yau等[1]采用超聲心動(dòng)圖測(cè)定右肺動(dòng)脈直徑與主動(dòng)脈直徑的比值，發(fā)現(xiàn)該比值與肺順應(yīng)性和全肺阻力密切相關(guān)，他們發(fā)現(xiàn)肺機(jī)械力學(xué)參數(shù)的變化與肺動(dòng)脈充血程度的關(guān)系比其與肺動(dòng)脈高壓的變化更密切。Freezer等人[2]評(píng)價(jià)了心導(dǎo)管手術(shù)期間機(jī)械通氣患兒的呼吸機(jī)械力學(xué)變化，發(fā)現(xiàn)肺血流量增高的程度與呼吸阻力正相關(guān)，肺血流量越高，肺組織粘彈性參數(shù)也越差。

在我們的研究中，肺血流量和年齡對(duì)呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)的影響最大。新生患兒術(shù)前肺功能較差，而術(shù)后肺功能改善較明顯。肺血流量增高的患兒也有相同的變化趨勢(shì)。線性回歸分析表明，肺血流量增高是動(dòng)態(tài)肺順應(yīng)性變化和全肺阻力變化的最強(qiáng)預(yù)測(cè)因素。全部新生兒術(shù)后呼吸阻力下降27%，肺血流增多的較大患兒術(shù)后下降28%。本研究中，21例新生兒有18例為肺血流量增高患兒，因此無(wú)法將年齡和肺血流量增高對(duì)術(shù)后呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)的影響區(qū)分開(kāi)來(lái)。因此年齡與術(shù)后呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)的改善之間的相關(guān)性可能也應(yīng)該主要?dú)w因于術(shù)后肺血流量的顯著下降，而年齡越小，左向右分流量可能越大。Lanteri等[22]研究了23例(2月～10歲)心臟手術(shù)患兒，他們發(fā)現(xiàn)肺血流量增高患兒肺順應(yīng)性和呼吸阻力異常，術(shù)后恢復(fù)正常，肺血流量越高，術(shù)后改善越明顯，左向右分流量最大的患兒為6個(gè)月以下患兒。

本研究發(fā)現(xiàn)，呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)與體外循環(huán)時(shí)間、超濾量無(wú)相關(guān)性。體外循環(huán)容易引起嬰幼兒器官衰竭，據(jù)認(rèn)為與血液過(guò)度稀釋、體外循環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、體溫過(guò)低激發(fā)全身炎癥反應(yīng)有關(guān)[23]。還有研究表明心臟手術(shù)后肺功能不全發(fā)生率很高[24]，體外循環(huán)時(shí)間與術(shù)后肺功能不全發(fā)生相關(guān)[11,25]。此外，術(shù)前有肺動(dòng)脈高壓的病人術(shù)后血管外肺水腫明顯增多[8]。我們的研究表明，手術(shù)糾正肺血流量過(guò)高所帶來(lái)的好處要高于體外循環(huán)帶來(lái)的損傷。

術(shù)前給予激素可以改善體外循環(huán)和深低溫停循環(huán)術(shù)后呼吸順應(yīng)性[26]。我們納入研究的所有患兒均采用甲基強(qiáng)的松龍30mg/kg體外循環(huán)預(yù)充，未針對(duì)激素使用進(jìn)行分組，無(wú)法觀察激素使用對(duì)呼吸機(jī)械力學(xué)的影響。超濾可以濾除炎癥因子[27]，采用改良超濾可以改善術(shù)后肺功能[28-29]。但是，我們的研究發(fā)現(xiàn)呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)的變化與超濾量沒(méi)有相關(guān)性。納入研究所有患兒均采用常規(guī)和改良超濾，超濾量的多少?zèng)Q定于靜脈儲(chǔ)血器中血量，如果超濾對(duì)肺功能的影響是因?yàn)槠錇V除了炎癥因子，所有患兒都會(huì)得到益處，如果其作用是因?yàn)闉V除了多余的水分，那么超濾量和呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)變化之間應(yīng)該存在相關(guān)性，而這種相關(guān)性可能被預(yù)充量的不同，術(shù)中液體控制，不同灌注師操作等影響稀釋了。

本研究的局限性：(1)本研究?jī)H為描述性研究，患兒沒(méi)有隨機(jī)分組，涉及的某些干預(yù)因素，如激素的使用、超濾的使用等，對(duì)呼吸機(jī)械力學(xué)的影響可能存在誤差。(2)我們測(cè)定的是肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性和全肺阻力，僅僅是因?yàn)檫@些參數(shù)可以直接測(cè)定，但是這兩個(gè)參數(shù)并不能將連接管路與肺組織和胸壁的粘彈性對(duì)氣體流動(dòng)的影響區(qū)分開(kāi)來(lái)。(3)呼吸頻率和潮氣量對(duì)肺順應(yīng)性和全肺阻力也有影響，術(shù)前術(shù)后并沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制。(4)我們按照患兒體重將肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，采用身高進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化可能會(huì)更好反映患兒的肺容量，因?yàn)槌溲托乃セ純嚎赡馨l(fā)育遲緩。但是許多相關(guān)研究采用體重進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，這使得本研究可以與其他研究進(jìn)行橫向比較。(5)我們沒(méi)有測(cè)定肺血流量與體循環(huán)血流量的比值，這樣無(wú)法將年齡與肺血流量對(duì)呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)的影響區(qū)分開(kāi)來(lái)，患兒年齡越小，左向右分流量可能越大。

總之，本研究測(cè)定了近100例體外循環(huán)下心臟手術(shù)患兒手術(shù)前后呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)的變化。雖然體外循環(huán)會(huì)引起顯著的炎癥反應(yīng)，采用手術(shù)將增高的肺血流量糾正到正?？梢燥@著改善患兒的呼吸機(jī)械力學(xué)參數(shù)，其帶來(lái)的好處超過(guò)了體外循環(huán)帶來(lái)的損傷。

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