保護(hù)性肺通氣策略在全身麻醉下俯臥位脊柱外科手術(shù)中的應(yīng)用

肖鵬，姚立群，官永慶

機(jī)械通氣是臨床上最常用的臟器替代治療方法，也是全身麻醉手術(shù)中病人呼吸支持的主要手段。呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷(ventilator-induced lung injury，VILI)，是機(jī)械通氣過(guò)程中常見(jiàn)的嚴(yán)重并發(fā)癥。如何預(yù)防機(jī)械通氣相關(guān)的肺損傷，對(duì)于改善病人的臨床預(yù)后，降低治療成本具有重要意義[1-2]。保護(hù)性肺通氣策略包括使用小潮氣量聯(lián)合呼氣末正壓通氣，并允許機(jī)體出現(xiàn)一定程度的高碳酸血癥。已經(jīng)證實(shí)，保護(hù)性肺通氣策略可以顯著改善急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)病人的預(yù)后，降低病人死亡率[3]。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，保護(hù)性肺通氣策略對(duì)于實(shí)施全身麻醉的手術(shù)病人可能具有保護(hù)作用，但其實(shí)施策略仍然存在爭(zhēng)議[4-5]。本研究就保護(hù)性肺通氣策略在俯臥位脊柱外科手術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1納入標(biāo)準(zhǔn)選擇2015年6月至2016年6月期間擬在海南省中醫(yī)院行全身麻醉下俯臥位脊柱外科手術(shù)的病人60例，應(yīng)用隨機(jī)數(shù)字表法將病人隨機(jī)納入常規(guī)通氣組或保護(hù)性肺通氣組。納入研究的病人均為美國(guó)麻醉醫(yī)師協(xié)會(huì)(ASA)Ⅰ～Ⅱ級(jí)，既往無(wú)心肺肝腎等重要臟器功能障礙，未使用免疫抑制劑，近期未接受機(jī)械通氣治療或行全身麻醉下手術(shù)。本研究為單中心前瞻性隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，研究設(shè)計(jì)通過(guò)海南省中醫(yī)院倫理委員會(huì)審批，所有病人或其近親屬均簽署知情同意書(shū)。

1.2研究方法所有病人均行標(biāo)準(zhǔn)化的全身麻醉方案，麻醉誘導(dǎo)給予咪達(dá)唑侖2 mg(江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司，批號(hào)20140730)，丙泊酚2mg/kg(英國(guó)阿斯利康公司，批號(hào)LW216)，舒芬太尼20 ug(宜昌人福藥業(yè)有限責(zé)任公司，批號(hào)1151210)，羅庫(kù)溴銨1mg/kg(荷蘭歐加農(nóng)公司，批號(hào)610041)。氣管插管后，采用全憑靜脈麻醉維持，靜脈泵注丙泊酚4～10 mg·kg-1·h-1，瑞芬太尼0.2～0.5 ug·kg-1·min-1(宜昌人福藥業(yè)有限責(zé)任公司，批號(hào)6151103)，術(shù)中按需要間斷推注羅庫(kù)溴銨30 mg。手術(shù)開(kāi)始前病人調(diào)整為俯臥位，機(jī)械通氣均采用容量控制模式，常規(guī)通氣組參數(shù)初始設(shè)置為：潮氣量10 mL/kg，呼吸頻率8～12次/分，PEEP=0；保護(hù)性肺通氣組參數(shù)初始設(shè)置為：潮氣量6 mL/kg，呼吸頻率12～18次/分，PEEP=5 cmH2O；每30分鐘給予手法肺復(fù)張1次，壓力設(shè)置為30 cmH2O，持續(xù)時(shí)間15 s。兩組吸呼比均為1∶2，氣道壓力控制在32 cmH2O以內(nèi)，吸氧濃度為60%。常規(guī)行呼氣末CO2濃度監(jiān)測(cè)，通過(guò)調(diào)整呼吸頻率控制其波動(dòng)在25～40 mmHg。病人常規(guī)行橈動(dòng)脈穿刺置管，術(shù)中每間隔1 h進(jìn)行血?dú)夥治?。本研究中的分組對(duì)外科醫(yī)生，病人，標(biāo)本及數(shù)據(jù)處理相關(guān)人員設(shè)盲。詳細(xì)記錄麻醉時(shí)間，手術(shù)時(shí)間，失血量，補(bǔ)液量，輸血，尿量，氣道壓力，呼吸末CO2，術(shù)后肺部并發(fā)癥，切口感染，住院時(shí)間等。潮氣量計(jì)算均使用理想體質(zhì)量，其計(jì)算公式為：男性50±0.91(身高-152.4)，女性45.5±0.91(身高-152.4)[6]。

分別于麻醉誘導(dǎo)前，手術(shù)結(jié)束前，術(shù)后6 h和術(shù)后24 h采集病人外周血，離心后收集上清，采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)檢測(cè)血漿中的IL-6，TNF-α，IL-8和IL-1β的濃度。ElISA試劑盒購(gòu)自美國(guó)ebioscience公司，所有操作步驟嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)實(shí)施。

2 結(jié)果

2.1一般資料本研究共納入60例病人，其中男性32例，女性28例，年齡范圍(53.6±8.2)歲。兩組病人之間的性別、年齡、手術(shù)時(shí)間、麻醉時(shí)間、失血量、補(bǔ)液量、輸血量、尿量等均差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(見(jiàn)表1)。

表1 病人一般資料及術(shù)中數(shù)據(jù)的比較

2.2病人主要通氣參數(shù)和氧合指標(biāo)的比較如表2所示，保護(hù)性肺通氣組潮氣量顯著低于常規(guī)通氣組[(410±68) mL比(620±74) mL，P<0.001]，而呼吸頻率顯著高于常規(guī)通氣組[(9.0±1.2)次/分比(14.2±2.5)次/分，P<0.001]。保護(hù)性肺通氣組呼氣末CO2顯著高于常規(guī)通氣組[(35±3.6) mmHg比(29.0±4.2) mmHg，P<0.001]，兩組之間的氣道峰壓差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[(25.0±3.2) cmH2O比(23.0±4.5) cmH2O，P=0.052]。

表2 脊柱外科手術(shù)病人術(shù)中主要通氣參數(shù)和氧合指標(biāo)的比較/±s

血?dú)夥治鼋Y(jié)果顯示，保護(hù)性肺通氣組動(dòng)脈血CO2分壓高于常規(guī)通氣組[(39.0±5.4) mmHg比(34.0±5.6) mmHg，P<0.001]，而pH值低于常規(guī)通氣組[(7.36±0.04)比(7.43±0.05)，P<0.001]，兩組之間氧分壓差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[(192.0±24.6) mmHg比(185.0±31.5) mmHg，P=0.34)]。

2.3兩組病人血漿細(xì)胞因子水平的比較與基礎(chǔ)值比較，病人手術(shù)結(jié)束前，術(shù)后6 h，術(shù)后24 h時(shí)的各種細(xì)胞因子濃度均明顯升高。與常規(guī)通氣組相比，保護(hù)性肺通氣組各時(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞因子水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (均P>0.05)，見(jiàn)圖1。

注：CV為常規(guī)通氣組；PV為保護(hù)性肺通氣組圖1 兩組病人外周血炎癥因子表達(dá)水平的比較:a為IL-1β;b為IL-6;c為IL-α;d為IL-8

2.4其他結(jié)局指標(biāo)保護(hù)性肺通氣組行手法肺復(fù)張時(shí)，有3例病人出現(xiàn)血壓下降(平均動(dòng)脈壓低于60 mmHg)，停止操作后血壓恢復(fù)至正常水平。兩組病人住院期間均未發(fā)生嚴(yán)重的心血管不良事件。

兩組均未發(fā)現(xiàn)機(jī)械通氣相關(guān)的肺損傷；保護(hù)性肺通氣組發(fā)生肺部感染1例，切口感染2例；常規(guī)通氣組肺部感染和切口感染均為1例；兩組病人的住院時(shí)間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[16.5±5.3)d比(15.4±6.6)d，P=0.48]。

3 討論

機(jī)械通氣相關(guān)性肺損傷的機(jī)制尚未完全明確。普遍認(rèn)為，機(jī)械通氣可以導(dǎo)致肺組織結(jié)構(gòu)性損傷，肺泡過(guò)度擴(kuò)張，終末肺單位反復(fù)開(kāi)放和關(guān)閉產(chǎn)生剪切力，從而誘發(fā)嚴(yán)重的炎性反應(yīng)。機(jī)械通氣中使用過(guò)大的潮氣量，引起氣道壓升高是造成肺損傷的主要因素。此外，機(jī)械通氣時(shí)，肺泡在氣壓的作用下張開(kāi)，而在呼氣相，肺泡再次閉陷，這種周期性的肺泡反復(fù)張開(kāi) 與閉陷，可以產(chǎn)生造成肺損傷的剪切力，剪切力的大小與氣道內(nèi)的壓力具有一定的相關(guān)性。機(jī)械通氣和手術(shù)刺激均可以促進(jìn)炎性細(xì)胞的活化，肺內(nèi)產(chǎn)生的炎性介質(zhì)進(jìn)一步募集中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞等。肺內(nèi)活化的炎性反應(yīng)使屏障功能破壞，血管通透性增加，引起肺水腫[7-8]。

保護(hù)性肺通氣策略主要應(yīng)用于急性肺損傷的支持治療，其可以顯著降低機(jī)體炎性反應(yīng)，改善肺組織氧合，降低病人的死亡風(fēng)險(xiǎn)。保護(hù)性肺通氣主要的策略是維持較小的潮氣量 和氣道壓，同時(shí)給予一定水平的呼氣末正壓(PEEP)，在改善肺順應(yīng)性和氧合功能的同時(shí)，允許機(jī)體出現(xiàn)一定程度的高碳酸血癥。本研究中通過(guò)納入60例全身麻醉下行俯臥位脊柱外科手術(shù)的病人，比較常規(guī)通氣和保護(hù)性肺通氣對(duì)術(shù)中通氣氧合指標(biāo)以及炎性因子表達(dá)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)保護(hù)性肺通氣組動(dòng)脈血CO2水平明顯升高，但動(dòng)脈血氧分壓和氣道峰壓差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，手術(shù)后血漿中的炎性因子表達(dá)水平顯著升高，但兩組之間差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。上述結(jié)果提示，盡管常規(guī)通氣組潮氣量顯著高于保護(hù)性肺通氣組，但是氣道壓力并未顯著升高，常規(guī)通氣并不會(huì)增加潛在的氣道損傷。同時(shí)，聯(lián)合使用PEEP和肺復(fù)張手法并不能顯著改善脊柱外科手術(shù)病人的氧合水平。白細(xì)胞介素(IL-6)、腫瘤壞死因子(TNF-α)、IL-8和IL-1β是評(píng)價(jià)全身炎性反應(yīng)狀態(tài)的常用指標(biāo)，其表達(dá)水平與外科手術(shù)的時(shí)間和創(chuàng)傷的大小具有相關(guān)性[9-11]。此外，IL-6升高是提示機(jī)械通氣相關(guān)性肺損傷的可靠指標(biāo)[12]。本研究發(fā)現(xiàn)保護(hù)性肺通氣策不能下調(diào)機(jī)體的炎性反應(yīng)。值得注意的是，保護(hù)性肺通氣策略在臨床麻醉中的應(yīng)用尚處于探索階段，其研究結(jié)果之間尚不統(tǒng)一。Futier等[13]在2012年開(kāi)展了一項(xiàng)大規(guī)模的多中心臨床試驗(yàn)(IMPROVE研究)，共納入400例高風(fēng)險(xiǎn)的腹部手術(shù)病人，其中200例病人接受保護(hù)性肺通氣策略(VT=6～8 mL/kg，PEEP=6～8 cmH2O，予肺復(fù)張/30 min 1次)，對(duì)照組接受常規(guī)通氣方案(VT=10～12 mL/kg，PEEP=0 cmH2O，無(wú)肺復(fù)張)。通過(guò)意向性分析發(fā)現(xiàn)，在術(shù)后7 d內(nèi)保護(hù)性肺通氣組的呼吸衰竭發(fā)生率為5%，顯著低于常規(guī)通氣組大發(fā)生率(17%)。Michelet等[11]對(duì)52例食管癌病人行單肺通氣進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用保護(hù)性通氣方案(VT=5 mL/kg，PEEP=5 cm H2O)較傳統(tǒng)通氣策略(VT=9 mL/kg，PEEP=0 cm H2O)能提高動(dòng)脈血氧飽和度，使病人更早的安全拔管。手術(shù)及單肺通氣可以引起血漿炎性因子IL-1，IL-6，IL-8和TNF-α的水平顯著升高，而保護(hù)性肺通氣方法可以顯著降低炎性因子的表達(dá)。最新的一項(xiàng)大規(guī)模臨床試驗(yàn)(PROVHILO研究)共納入30個(gè)研究中心的900例病人，該研究則指出高PEEP和肺復(fù)張策略對(duì)腹部開(kāi)放性手術(shù)的病人并無(wú)保護(hù)作用，合理的肺通氣策略應(yīng)當(dāng)使用較低的PEEP(2～3 cm H2O)但不主張使用肺復(fù)張手法[14]。綜上，在不同的臨床研究中，保護(hù)性肺通氣策略的作用不盡相同，這也提示手術(shù)方式、通氣策略和病人的基礎(chǔ)狀態(tài)均可能對(duì)研究的結(jié)果產(chǎn)生影響。

脊柱外科手術(shù)的麻醉管理相對(duì)復(fù)雜，而圍手術(shù)期的肺部并發(fā)癥發(fā)生率明顯高于一般手術(shù)[15]。此外，俯臥位通氣區(qū)別于常規(guī)通氣，其可以使功能殘氣量增加而跨肺壓分布更加均勻。在ARDS病人的研究中發(fā)現(xiàn)，俯臥位通氣可以減少肺內(nèi)分流的發(fā)生，改善非重力依賴區(qū)的通氣血流比例，從而改善病人的氧合[16]。本研究發(fā)現(xiàn)，在俯臥位脊柱外科手術(shù)中，保護(hù)性肺通氣策略并不能顯著降低血漿中的炎性因子表達(dá)，兩組術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其與腹部、胸科和心臟手術(shù)中的諸多研究結(jié)果并不相同，原因包括以下幾點(diǎn)：(1)俯臥位通氣可以更好的維持肺泡處于開(kāi)放狀態(tài)，改善了病人的氧合，從而掩蓋了小潮氣量肺通氣的保護(hù)作用。(2)本研究中納入的病人均為ASA Ⅰ～Ⅱ級(jí)，病人的一般狀態(tài)較好，圍手術(shù)期的肺并發(fā)癥發(fā)生率較低。(3)本研究屬于單中心的臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，納入的樣本量偏小。

4 結(jié)語(yǔ)

在俯臥位脊柱外科手術(shù)中，保護(hù)性肺通氣并不能降低全身的炎性反應(yīng)和術(shù)后的相關(guān)并發(fā)癥。保護(hù)性肺通氣策略在全身麻醉中可能發(fā)揮保護(hù)作用，但研究結(jié)果尚不一致，其可能與外科術(shù)式和體位具有一定的相關(guān)性。