老年患者手術氙氣吸入麻醉的研究進展

王紹兵 王虎山 盧偉偉 徐海洋 周春燕 麻海春 盧寶順

(吉林大學白求恩第一醫(yī)院麻醉科,吉林 長春 130021)

世界人口老齡化的趨勢在不斷加快。美國預計到2020年,超過65歲的老年人將達到16%,老年人的外科手術量將增加50%〔1〕;在我國,人口的平均壽命約比解放前延長了一倍,我國已進入了老齡社會〔2〕。目前老年患者手術麻醉已成為臨床麻醉的重要內容。老年患者手術的增多勢必加大了手術麻醉的風險,加之老年人機體儲備能力的減低、高齡、并存多種疾病,手術的并發(fā)癥和死亡率均明顯高于青壯年〔3〕。近年來,關于氙氣的研究〔4〕已證實氙氣具有理想的吸入麻醉劑的許多優(yōu)良特性,并且還具有器官保護作用,尤其對心腦器官的保護,而且不污染環(huán)境。氙氣 (Xenon,Xe)屬于非鹵代麻醉藥,基本沒有毒性。因此氙氣吸入麻醉可望能提高老年患者手術麻醉的安全性。本文就近年來相關領域的研究成果進行綜述。

1 吸入麻醉劑的歷史

現代麻醉開始于1846年乙醚的成功使用,盡管,笑氣(N2O)的使用比乙醚早了兩年,但乙醚的使用是麻醉的一個標志性年代。乙醚、氧化亞氮和氯仿開始被迅速地應用于外科手術。這三種吸入麻醉劑,今天只有氧化亞氮還在使用。在吸入麻醉劑中,氟烷抑制心肌作用比較明顯,異氟醚和七氟醚引起的心血管抑制作用較小。

乙醚還抑制正常呼吸對二氧化碳和缺氧的反應。吸入麻醉劑的副作用有肝腎損害,氟烷最常見的副作用是肝損害,肝損害不是由氟烷本身引起的,而是由其代謝產物導致的。氟烷的肝損害有兩型:I型肝炎常見于肝臟一些酶的輕度紊亂,通常不用治療;Ⅱ型肝炎被認為由免疫介質參與的,不可預知的,罕見的,導致嚴重的暴發(fā)性肝炎,有較高的死亡率。腎損害最常見于甲氧氟烷,它的代謝產物導致血漿高濃度氟化物,由于腎毒性,甲氧氟烷已不再使用,有報告七氟烷也導致血漿高濃度的氟化物,但沒有報告在使用中發(fā)生腎功紊亂的病例〔5〕。1898年,Ramsay和Travers在蒸發(fā)液體空氣時發(fā)現了氙氣。氙氣被發(fā)現有鎮(zhèn)痛和麻醉作用也有50多年歷史了。但直到近年來,隨著對氙氣的基礎和臨床研究的深入,人們才逐漸認識到氙氣具有許多理想麻醉氣體的特性,并愈來愈多地被應用于臨床。

2 氙氣麻醉

1951年有論文在《科學》上發(fā)表,稱首次完成了動物實驗和人體實驗,指出氙氣麻醉具有誘導迅速,血流動力穩(wěn)定,蘇醒快等。1980年首次將氙氣用于臨床麻醉,2001年氙氣作為吸入麻醉劑開始應用〔6,7〕。最新的研究顯示,氙氣麻醉能夠升高氣道吸入壓力,但并不影響氣道阻力和順應性〔8〕。隨著對氙氣作為麻醉劑的優(yōu)良特性的發(fā)現,氙氣重新進入了各國研究者的視野。

2.1 氙氣的理化性質 氙氣Xenon,元素符號Xe,屬于無臭惰性氣體,是存在于大氣中的微量獨立原子,在大氣中僅占0.000 87%,分子量為131.3。氙氣是非常穩(wěn)定的惰性氣體,與其他物質幾乎不發(fā)生化學反應。有意義的是這種惰性氣體具有麻醉作用,是常壓下惟一具有麻醉作用的氣體。與其他的吸入麻醉劑不同的是,麻醉中釋放的氙氣仍以原型回到大氣中。用于麻醉時,氙氣的血/氣分配系數是目前使用的吸入的麻醉劑中最小的,為0.14;氧化亞氮為0.47;七氟醚為 0.63。因此,氙氣在血液組織中溶解度小,最低肺泡有效濃度(MAC)為71%,氧化亞氮的MAC為104%。

2.2 氙氣的麻醉特點

2.2.1 誘導和蘇醒迅速 氙氣的血/氣分配系數低,與七氟醚比較,呼氣末的濃度上升快,誘導用71 s,而七氟醚為141 s。有研究比較氙氣、氧化亞氮-七氟醚、氧化亞氮-異氟醚三組中,氙氣組是蘇醒最快的,從麻醉結束到拔管平均3.6 min,其他兩組時間是氙氣組2～3倍。更有意義的是無論麻醉時間長短,均可觀察到蘇醒迅速的傾向,即使延長氙氣的麻醉時間,麻醉蘇醒時間并無延遲〔9〕。與丙泊酚處于相同的麻醉深度下相比氙氣麻醉恢復時間明顯短于丙泊酚〔10〕。由于氙氣的快速誘導和蘇醒,適用于腹腔鏡等短小手術和門診手術,同時由于其具備良好鎮(zhèn)痛和器官保護作用,也可用于“快通道”心臟手術的麻醉〔11〕。氙氣麻醉的作用機制可能主要是通過非競爭性拮抗N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體亞型-谷氨酸鹽受體而發(fā)揮麻醉作用〔12〕。

2.2.2 器官保護作用 氙氣通過預處理機制產生器官保護作用〔13〕。預處理(即預先應用藥物或應激原對稍后的損傷產生保護作用)可保護心肌組織和腦組織在短期非致命性缺血階段不形成梗死灶。氙氣對心血管系統影響小〔13〕,這非常有益于心血管功能差的病人,尤其是老年病人。有研究觀察受試者在吸入氙氣過程中,心電圖、心臟指數、血壓及全身血管阻力未見有顯著變化。在兔局部心肌缺血灌注模型中氙氣可減少再灌注過程中心肌梗死面積。還有研究顯示氙氣麻醉能減少病人的心肌梗死面積,以及引發(fā)心臟的適應功能〔14〕。幾年前,英國倫敦帝王大學使用氙氣吸入麻醉行冠脈搭橋術,用以保護術后大腦不受損傷。一些研究已證實氙氣能減少大腦和心肌損害,如氙氣能減少腦和心肌梗死,可預防心肺轉流和新生兒缺血缺氧性腦病引起的神經損傷的形態(tài)學和功能的變化〔15〕。一些體內體外動物模型實驗表明,氙氣對神經細胞缺血性損傷顯示了有效的保護作用,氙氣麻醉器官保護作用可能的機制是氙氣把NMDA受體作為主要的靶分子,能阻斷NMDA谷氨酸鹽受體的作用〔16〕。NMDA谷氨酸鹽受體是一種位于神經細胞表面的分子,它在神經細胞死亡過程中發(fā)揮著至關重要作用。研究人員發(fā)現在小鼠大腦損傷發(fā)生之前使用氙氣治療,其腦損傷程度可以降低45%,而治療所用的氙氣濃度低于麻醉用量,氙氣通過預處理來預防缺血性腦病〔17〕。這些研究的意義除了器官保護外,或許還在于可能找到治療神經細胞損傷的方法,如卒中和大腦或脊髓損傷。那么,氙氣是否還可能成為內科治療的一部分,比如用于終止卒中和大腦損傷患者的神經細胞死亡過程〔18〕。氙氣麻醉恢復后,術后認知功能恢復的更快,尤其是老年病人〔19〕。

2.2.3 其他 氙氣不影響肺的順應性,故適用于慢性肺部疾患的老年病人,氙氣具有和氧化亞氮相同性質:潴留于內臟中空器官和腸腔中,所以,腸梗阻的患者同樣禁用于氙氣麻醉。由于氙氣還具有不透過X射線性質,可用于大腦X光攝影的造影劑,也可用于遮蔽X射線。氙氣麻醉低毒,無致畸性。氙氣麻醉采用緊閉循環(huán)式麻醉,既把新鮮氣流開到最小。有報道氙氣麻醉對哺乳期病人的哺乳能力沒有損害〔20〕。由于氙氣是惰性氣體,因此幾乎不參加任何化學反應,在體內不進行生物轉化吸收后仍以原型經肺呼出。有研究顯示氙氣可能不會觸發(fā)惡性高熱反應〔21〕。

3 對環(huán)保的影響

麻醉中及麻醉后患者呼出的麻醉劑大多釋放于手術室內,影響手術室內工作人員的健康。麻醉氣體的排除裝置可顯著減輕手術室內的空氣污染,但排出室外可造成大氣污染。吸入麻醉劑的排出氣體,能破壞大氣臭氧層已成為世界問題,更令人擔憂的是氧化亞氮是大氣中最穩(wěn)定的氣體,壽命為150年,那么現在使用氧化亞氮到22世紀時仍存在于大氣中。據認為氧化亞氮對臭氧層并無直接影響,但與大氣中的氧反應后生成一氧化氮(NO),NO能破壞臭氧層,另外,氧化亞氮可產生溫室效應,其熱能反應到地表可引起地球變暖現象。與此相比,氙氣來源于大氣,麻醉中釋放的氙氣仍以原形回到大氣中,這與其他吸入麻醉劑不同,不污染環(huán)境〔22〕。

4 經濟性問題

氙氣雖然存在于大氣中,但分離提純過程費用頗高,因氙氣屬于惰性氣體,與其他物質幾乎不發(fā)生化學反應,不能用化學反應進行商業(yè)制造。還有研究如何設計麻醉環(huán)路以減少氙氣的消耗來節(jié)約氙氣〔23〕。也有節(jié)約氙氣的方法,一是采用緊閉循環(huán)式麻醉,既把新鮮氣流開到最小,在當今監(jiān)護儀普及的條件下是可行的;二是氙氣的再利用,歐洲國家正開發(fā)從氙氣麻醉患者呼出氣中分離氙氣的裝置〔24〕。

5 展 望

氙氣具有理想的吸入麻醉劑的優(yōu)良性質,來源于大氣,回歸與大氣,不污染環(huán)境。應用氙氣麻醉誘導快、蘇醒快,對呼吸系統、心血管系統功能幾乎無影響,心臟和神經系統有保護作用。對老年患者手術麻醉應用前景將更為廣闊。但目前,可供臨床麻醉應用的氙氣總量僅為其世界年產量的1/15,遠遠不能滿足臨床需要,因此大規(guī)模推廣尚存在一定困難。氙氣輸送系統和再循環(huán)系統等技術問題尚有待解決。

1 Miller RD Editer.Miller′s Anesthesia〔M〕.Sixth Edition.United States:Elsevier(Singapore)Churchill Livingstone,2005:231-63,2435-8.

2 莊心良,曾因明,陳伯鑾.現代麻醉學〔M〕.第3版 .北京:人民衛(wèi)生出版杜,2003:419-50;1441-58.

3 王國林,李文碩 .老年麻醉學〔M〕.天津:天津科學技術出版社,2003:1-5.

4 于布為,薛慶生,羅 艷.吸入麻醉藥物的研究進展〔J〕.繼續(xù)醫(yī)學教育,2006;20(15):26-36.

5 Bovill JG.Inhalation anaesthesia:from diethyl ether to xenon 〔J〕.Handb Exp Pharmacol,2008;(182):121-42.

6 Joyce JA.Xenon:anesthesia for the 21st century〔J〕.AANA J,2000;68(3):259-64.

7 Harris PD,Barnes R.The uses of helium and xenon in current clinical practice〔J〕.Anaesthesia,2008;63(3):284-93.

8 王英偉.氙氣麻醉〔J〕.國際麻醉學與復蘇雜志,2003;24(5):316-8.

9 Stuttmann R,Schultz A,Kneif T,et al.Assessing the depth of hypnosis of xenon anaesthesia with the EEG 〔J〕.Biomed Tech(Berl),2010;55(2):77-82.

10 Lockwood G.Theoretical context-sensitive elimination times for inhalation anaesthetics〔J〕.Br J Anaesth,2010;104(5):648-55.

11 Bein B,Hcker J,Scholz J.Xenon-the ideal anaesthetic agent〔J〕？Anasthesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther,2007;42(11):781-91.

12 Preckel B,Weber NC,Sanders RD,et al.Molecular mechanisms transducing the anesthetic,analgesic,and organ-protective actions of xenon〔J〕.Anesthesiology,2006;105(1):187-97.

13 Francis RC,Reyle-Hahn MS,Hohne C,et al.The haemodynamic and catecholamine response to xenon/remifentanil anaesthesia in Beagle dogs〔J〕.Lab Anim,2008;42(3):338-49.

14 Hieber S,Huhn R,Hollmann MW,et al.Hypoxia-inducible factor 1 and related gene products in anaesthetic-induced preconditioning〔J〕.Eur J Anaesthesiol,2009;26(3):201-6.

15 Dingley J,Tooley J,Porter H,et al.Xenon provides short-term neuroprotection in neonatal rats when administered after hypoxia-ischemia 〔J〕.Stroke,2006;37(2):501-6.

16 Georgiev SK,Furue H,Baba H,et al.Xenon inhibits excitatory but not inhibitory transmission in rat spinal cord dorsal horn neurons〔J〕.Mol Pain,2010;6:25.

17 Baumert JH,Hein M,Hecker KE,et al.Xenon or propofol anaesthesia for patients at cardiovascular risk in non-cardiac surgery〔J〕.Br J Anaesth,2008;100(5):605-11.

18 Preckel B,Schlack W.Inert gases as the future inhalational anaesthetics〔J〕？Best Pract Res Clin Anaesthesiol,2005;19(3):365-79.

19 Hecker K,Baumert JH,Horn N,et al.Xenon,a modern anaesthesia gas〔J〕.Minerva Anestesiol,2004;70(5):255-60.

20 Stuttmann R,Jakubetz J,Schultz K,et al.Recovery index,attentiveness and state of memory after xenon or isoflurane anaesthesia:a randomized controlled trial〔J〕.BMCAnesthesiol,2010;7:10-5.

21 Stuttmann R,Schafer C,Hilbert P,et al.The breast feeding mother and xenon and xenon anaesthesia:four case reports〔J〕.BMC Anesthesiol,2010;10:1.

22 Hirota K.Special cases:ketamine,nitrous oxide and xenon〔J〕.Best Pract Res Clin Anaesthesiol,2006;20(1):69-79.

23 Sanders RD,Franks NP,Maze M.Xenon:no stranger to anaesthesia〔J〕.Dr JAnaesth,2003;91(5):709-17.

24 Roehl AB,Goetzenich A,Rossaint R,et al.A practical rule for optimal flows for xenon anaesthesia in a semi-closed anaesthesia circuit〔J〕.Eur J Anaesthesiol,2010;27(7):660-5.