小兒先天性心臟病矯治術(shù)中機(jī)械通氣的呼吸管理策略

王 菲 林多茂 汪曉南 林 霖 歐陽(yáng)川 馬 駿

小兒先天性心臟病矯治術(shù)中麻醉、體外循環(huán)及應(yīng)激均可加重肺功能損傷，且小兒本身心肺循環(huán)異常，呼吸功能薄弱，術(shù)后早期通氣/血流比值失衡及肺功能損傷仍是嚴(yán)重并發(fā)癥之一，影響患兒預(yù)后。不同類(lèi)型的先心患兒在心臟矯治手術(shù)前后的呼吸管理上有較明顯的差別，術(shù)中對(duì)肺部血流動(dòng)力學(xué)變化的評(píng)估及機(jī)械通氣參數(shù)的調(diào)整是機(jī)械通氣肺保護(hù)管理策略的重點(diǎn)。小兒尤其是嬰幼兒先天性心臟病術(shù)后肺功能障礙發(fā)病率明顯高于成人[1]，因此，探討機(jī)械通氣模式和參數(shù)的變化對(duì)小兒呼吸功能保護(hù)具有重要的臨床意義。

1.呼吸模式

機(jī)械通氣模式中壓力控制通氣(pressure controlled ventilation, PCV)和容量控制通氣(volume controlled ventilation, VCV)是小兒術(shù)中最常用的兩種模式。由于小兒機(jī)械通氣所需要的潮氣量較小，所需潮氣量的數(shù)值相對(duì)比較精確，所以小兒麻醉使用的呼吸機(jī)需要能夠精確地設(shè)定潮氣量并能夠?qū)Ψ雾槕?yīng)性的改變進(jìn)行通氣補(bǔ)償。

王志等[2]通過(guò)研究壓力控制和容量控制兩種方式通氣對(duì)兩組患兒肺功能影響的差異，發(fā)現(xiàn)PCV組的氣道峰壓和氣道平臺(tái)壓均明顯低于VCV組，其它指標(biāo)間的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，顯示小兒全麻中壓力控制模式較容量控制模式更適合于患兒，其優(yōu)點(diǎn)是能在相對(duì)低的氣道壓力下提供有效的肺通氣，可防止肺氣壓傷的發(fā)生。所以，小兒全麻下機(jī)械通氣模式大多選擇壓力控制-容量保證(pressure controlled ventilation-volume guarantee, PCV-VG)[3]，可以有效地控制氣道峰壓和平均氣道壓力(平均氣道壓力能間接反應(yīng)肺泡跨壁壓)，同時(shí)保證足夠的肺泡通氣量，對(duì)自身肺功能薄弱且有不同程度的肺部損傷的先心小兒具有保護(hù)作用。

2.呼吸參數(shù)

(1)潮氣量 (tidal volume, Tv) 目前針對(duì)成人術(shù)中機(jī)械通氣肺損傷已有大量的試驗(yàn)和臨床研究證實(shí)肺保護(hù)通氣策略對(duì)減輕或防止機(jī)械通氣導(dǎo)致的肺損傷(ventilator-induced lung injury, VILI)發(fā)生、發(fā)展起到一定作用，可改善患者病死率[4]。但小兒與成人在呼吸系統(tǒng)生理生化上存在差別，很難直接把適用于成人的肺保護(hù)通氣策略應(yīng)用于小兒，且臨床上至今尚未有臨床研究去證實(shí)這種肺保護(hù)策略是否適用于小兒[5-7]。但這個(gè)策略也被認(rèn)為對(duì)小兒機(jī)械通氣是可借鑒的，有試驗(yàn)說(shuō)明采用低潮氣量通氣可減少小兒術(shù)中機(jī)械通氣肺損傷[8]。

Copland 等[9]最早用幼年小鼠與成年小鼠機(jī)械通氣模型來(lái)比較VILI的關(guān)聯(lián)性，比較兩組間機(jī)械通氣3h后肺損傷及細(xì)胞因子信使RNA的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與幼年小鼠相比，成年小鼠肺順應(yīng)性有明顯的降低，且肺泡及肺泡間隔的炎癥因子如白介素1β(interleukin-1β, IL-1β)、巨噬細(xì)胞炎性蛋白2(macrophage inflammatory protein 2, MIP-2)、白介素6(interleukin-6, IL-6)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α, TNF-α)有明顯增加，以證明成人肺臟比小兒更易受到VILI影響。Kollmann等[10]從免疫學(xué)上進(jìn)一步解釋了上述觀點(diǎn)，認(rèn)為參與VILI炎癥反應(yīng)發(fā)生的Toll樣受體4(toll-like receptor 4, TLR-4)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在幼兒時(shí)期的固有免疫應(yīng)答顯著降低。Kornecki 等[11]比較不同年齡段小鼠的肺容量與體質(zhì)量的關(guān)系，說(shuō)明肺臟發(fā)育過(guò)程中肺總?cè)萘康脑鲩L(zhǎng)速度與體重的增長(zhǎng)速度不一致，根據(jù)體重計(jì)算發(fā)育成熟的肺臟和未成熟的肺臟的潮氣量是有差異的，所以對(duì)于小兒，尤其是嬰幼兒，除了體質(zhì)量，肺容量的計(jì)算還應(yīng)該與小兒的身高有關(guān)[12]，嘗試解釋小兒在機(jī)械通氣肺損傷敏感性程度與成人不同的原因。Kneyber 等[13]學(xué)者正式提出,VILI與年齡的相關(guān)性，認(rèn)為小兒雖然會(huì)發(fā)生VILI，但受到VILI的影響要比成人受到的影響小，但卻不能說(shuō)明可以忽視小兒VILI，強(qiáng)調(diào)了VILI肺保護(hù)的重要性。

目前對(duì)于小兒機(jī)械通氣仍沒(méi)有一個(gè)確切推薦的潮氣量可供臨床參考，也沒(méi)有說(shuō)明較大潮氣量導(dǎo)致的通氣損傷與小兒病死率有關(guān)，仍未對(duì)小兒機(jī)械通氣提出明確的肺保護(hù)策略[14]，還有待臨床進(jìn)一步的研究。

(2)呼氣末正壓通氣 (positive end expiratory, PEEP) 一定水平的PEEP能夠維持肺泡開(kāi)放最小的壓力波動(dòng)，避免肺泡由于反復(fù)的開(kāi)放和陷閉引起周期剪切力所致的肺損傷，它可以促使肺復(fù)張并改善氧合。小兒心臟矯治術(shù)后肺臟再灌注及再通氣時(shí)可給予適當(dāng)?shù)腜EEP減少肺不張的發(fā)生，可以擴(kuò)大延長(zhǎng)小而窄的氣道[15-16]，使功能殘氣量增加，肺泡通氣量和肺泡順應(yīng)性得到有效改善，減輕肺水腫并維持滿意的動(dòng)脈血氧飽和度。但需考慮術(shù)中正壓通氣會(huì)使胸膜腔內(nèi)壓增高，靜脈回流減少，右心充盈不足，有進(jìn)一步導(dǎo)致心輸出量減少的風(fēng)險(xiǎn)。

De Waal 等[16]探討呼氣末正壓通氣在小兒機(jī)械通氣中對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)PEEP從5H2O(1H2O=0.098kPa)增加到8H20時(shí)，中心靜脈壓有輕微的增加但右心室心排量有明顯的下降，肺順應(yīng)性是增加的但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Kardos 等[18]推薦小兒術(shù)中機(jī)械通氣可加用低水平PEEP(≤5H2O)，既有利于增加有效的肺泡通氣，防治肺不張等并發(fā)癥，同時(shí)避免了高水平PEEP導(dǎo)致的血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定。但對(duì)患有肺動(dòng)脈高壓、先天肺動(dòng)脈瓣狹窄或閉鎖等肺血管畸形的小兒而言，PEEP將嚴(yán)重影響肺臟血流及循環(huán)系統(tǒng)功能，所以這類(lèi)小兒在心臟矯治手術(shù)時(shí)應(yīng)慎用PEEP。

(3)吸入氧濃度 (fraction of inspiration O2, FiO2) 依賴缺氧性肺血管收縮機(jī)制可設(shè)置FiO2參數(shù)改變肺血管阻力[19]，使小兒先心矯治前后保持著肺血管阻力(pulmonary vascular resistance, PVR)和體循環(huán)阻力(systemic vascular resistance, SVR)的相對(duì)平衡，達(dá)到矯正術(shù)后體肺循環(huán)穩(wěn)定及最佳狀態(tài)。

Kinouchi 等[20]建議非紫紺型如房室間隔缺損的小兒，由于肺血多，可采用較低的吸入氧濃度，F(xiàn)IO2<50%，甚至FIO2<30%增加肺血管阻力減少肺血流量，避免因肺血量過(guò)多而滲出增加。同樣，肺動(dòng)脈環(huán)縮術(shù)(pulmonary artery banding, PAB)是一種有效而安全的減狀手術(shù)，防止肺動(dòng)脈高壓發(fā)展，為將來(lái)完成室間隔缺損修補(bǔ)術(shù)或是肺血多型單心室的根治術(shù)提供良好的條件[21、22]。當(dāng)外科進(jìn)行環(huán)縮操作時(shí)，F(xiàn)iO2應(yīng)調(diào)整到40%左右，使機(jī)體氧飽和度盡量維持在85%左右，收縮肺臟血管以適應(yīng)肺血流量的減少，從而達(dá)到肺臟通氣/血流比值的平衡，同時(shí)能滿足機(jī)體對(duì)氧合的需求。此外，PAB術(shù)中也可設(shè)置一定水平的PEEP，進(jìn)一步減輕肺循環(huán)的容量壓力。

發(fā)紺型小兒如右心系統(tǒng)梗阻的小兒，以法洛四聯(lián)癥最為常見(jiàn)，肺動(dòng)脈閉鎖是右心系統(tǒng)梗阻最極端的形式。法洛四聯(lián)癥根治術(shù)后應(yīng)給予100%氧氣吸入并適度過(guò)度通氣,維持動(dòng)脈血二氧化碳分壓(arterial blood carbon dioxide partial pressure, PaCO2)25～35mmHg，擴(kuò)張肺血管從而增加肺血，同時(shí)維持呼吸循環(huán)穩(wěn)定。

但小兒不適宜長(zhǎng)時(shí)間吸入純氧，因?yàn)樾阂暰W(wǎng)膜發(fā)病率較高[23]，視網(wǎng)膜血管發(fā)育未成熟，對(duì)氧中毒非常敏感。也有研究表明術(shù)中吸入100%氧氣可能會(huì)導(dǎo)致肺內(nèi)真性右向左分流，使肺氣體交換功能下降[24]。

(4)吸呼比 (inspiratory-to-expiratory ratio, I/E)比值 呼吸頻率的設(shè)置決定了每次呼吸的通氣時(shí)間，即t=60/呼吸頻率，一定的潮氣量在吸氣時(shí)間里被呼吸機(jī)壓入肺內(nèi)，氣壓-容量曲線環(huán)的斜率趨勢(shì)可顯示氣流對(duì)肺泡的沖擊，設(shè)置I/E=1∶1.5或1∶1可增加相對(duì)吸氣的時(shí)間改善機(jī)體氧合，但Müller-Redetzky等[25]提出增加吸氣時(shí)間會(huì)增加氣流對(duì)肺泡的氣壓傷，增加肺部炎癥反應(yīng)。所以臨床中對(duì)I/E比值的調(diào)整可根據(jù)實(shí)際小兒全麻術(shù)中肺部血流動(dòng)力學(xué)的改變維持肺臟通氣/血流比值的平衡。

(5)呼末二氧化碳分壓/動(dòng)脈血二氧化碳分壓(end-tidal carbon dioxide, PETCO2/PaCO2) PETCO2/PaCO2的監(jiān)測(cè)是小兒先心矯治術(shù)中必要的麻醉監(jiān)測(cè)手段，它具有高度的靈敏性，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)肺通氣也可以反應(yīng)肺血流情況。利用CO2對(duì)肺血管舒縮的影響，臨床上可以根據(jù)先心矯治前后順應(yīng)肺血流變化情況來(lái)匹配肺血流與肺通氣，維持肺循環(huán)和體循環(huán)間的血流平衡。

單心室矯治的患兒[26]，通常需要根據(jù)肺臟發(fā)育程度采用分次手術(shù)加以治療，首先行BTS姑息手術(shù)(將右鎖骨下動(dòng)脈與肺動(dòng)脈連接，改善肺血流)，然后行Gleen手術(shù)(將上腔靜脈吻合到肺動(dòng)脈，減輕單心室的容量負(fù)荷)，再行Fontan手術(shù)(改良fontan手術(shù)多用心外管道全腔肺動(dòng)脈吻合，體肺循環(huán)獨(dú)立)使引流到肺臟血流逐漸增多，術(shù)中需要肺血管擴(kuò)張適應(yīng)容量負(fù)荷的增加，吸入純氧且適當(dāng)維持低碳酸血癥(PaCO230～35Hg)來(lái)降低肺血管阻力。

CO2的相對(duì)潴留形成高碳酸血癥，允許性高碳酸血癥通氣(hypercapnia, HPC)是繼肺保護(hù)通氣策略之后提出的呼吸保護(hù)策略，是為了避免大潮氣量和過(guò)度通氣造成的肺損傷，在維持適當(dāng)氣體交換和降低通氣壓力的同時(shí)可允許性的維持適度的高PaCO2和一定程度的酸血癥。Sinclair 等[27]首先發(fā)現(xiàn),適度的高碳酸血癥對(duì)機(jī)械通氣、自由基內(nèi)毒素、缺血再灌注等引起的肺損傷都有一定程度的肺保護(hù)作用，Gail 等[28]研究表明,允許性高碳酸血癥可抑制肺泡上皮細(xì)胞內(nèi)MAPK信號(hào)通路，進(jìn)一步抑制VILI。同時(shí)，相對(duì)較高PaCO2及偏酸性環(huán)境可使氧離曲線右移(波爾效應(yīng))，氧與血紅蛋白的親和力降低，使組織可充分利用氧，以保證組織高能磷酸的儲(chǔ)備。但允許性高碳酸血癥能否適用于小兒心臟術(shù)中以及是否具有肺保護(hù)作用還有待進(jìn)一步的探究。

綜上所述,小兒先天性心臟病由于具有復(fù)雜的先天畸形相關(guān)的體肺循環(huán)變異，使此類(lèi)患者具有一定的臨床特殊性，直視矯治手術(shù)中麻醉的呼吸管理也得到了越來(lái)越多的關(guān)注。機(jī)械通氣的呼吸管理對(duì)維護(hù)術(shù)中小兒肺臟血流動(dòng)力學(xué)的穩(wěn)定及體肺循環(huán)間的氧供平衡起到非常重要作用，雖然仍未明確提出小兒機(jī)械通氣肺保護(hù)策略，但合理的機(jī)械通氣對(duì)于小兒心臟矯治前后肺臟血流及通氣狀態(tài)的調(diào)整均有積極的支持作用，利于患兒呼吸功能的恢復(fù)及預(yù)后。