PCV中吸氣流速對OLV患者呼吸功能及炎癥因子的影響

秦新磊 殷姜文 樊世文 張成超 張 鈺 代志剛

石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院麻醉科(石河子 832008)

單肺通氣(one lung ventilation，OLV)技術(shù)常用于胸科手術(shù)，便于術(shù)者的操作、有效實(shí)施雙肺隔離[1]。大量臨床研究均證實(shí)單肺通氣是誘發(fā)圍術(shù)期急性肺損傷(acute lung injury，ALI)、急性呼吸窘迫(acute respiratory distress syndrome，ARDS)的危險因素[2- 3]。近年來，壓力控制通氣(pressure-controlled ventilation,PCV)被證實(shí)較容量控制通氣(volume-controlled ventilation,VCV)更利于單肺通氣下的肺保護(hù)[4- 5]。本研究擬進(jìn)一步探索在壓力控制通氣模式下，調(diào)節(jié)吸氣流速，觀察對單肺通氣患者呼吸功能及炎癥因子的影響，為臨床麻醉中吸氣流速的設(shè)置及優(yōu)化提供參考與依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究方案通過石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)(審批號：2018- 109- 01)并通過中國臨床試驗(yàn)中心注冊(注冊號：ChiCTR 1800018051)。充分告知患者及其家屬研究目的情況下，簽署知情同意書。本研究樣本選擇2018年9 月—2019 年8 月于我院擇期行單側(cè)肺病損切除術(shù)的單肺通氣全麻患者75 例。納入標(biāo)準(zhǔn)：性別不限，年齡29～65歲。ASA Ⅰ或Ⅱ級，1830 mmHg)及肝腎功能不全；外傷性顱內(nèi)血腫、顱內(nèi)占位性病變；異常白細(xì)胞患者(<4.0×109/L 或>10.0×109/L)；系統(tǒng)性紅斑狼瘡等免疫系統(tǒng)、糖尿病及其他內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病 ；近3個月接受免疫抑制劑治療者；術(shù)中不能維持正常氧合，需行持續(xù)正壓通氣者。

1.2 分組、隨機(jī)、盲法

分組：將患者隨機(jī)分為三組，吸氣流速30 L/min (A組，n=25)；吸氣流速50 L/min (B組，n=25)；吸氣流速70 L/min (C組，n= 25)。隨機(jī)方法: 采用隨機(jī)數(shù)字表法。盲法：麻醉分組，麻醉實(shí)施、數(shù)據(jù)記錄、術(shù)后隨訪均有獨(dú)立的研究員負(fù)責(zé)。

1.3 通氣方法

入室后監(jiān)測BP、HR、SPO2、ECG、BIS。行右側(cè)頸內(nèi)靜脈穿刺置管建立中心靜脈壓監(jiān)測，局麻下橈動脈穿刺置管建立有創(chuàng)動脈血壓監(jiān)測及供動脈采血。通過外周靜脈給予咪達(dá)唑侖0.03 mg/kg，枸櫞酸舒芬太尼0.5 μg/kg，苯磺順阿曲庫銨0.2 mg/kg，丙泊酚1.5 mg/kg 麻醉誘導(dǎo)。根據(jù)患者性別以及身高體質(zhì)量選擇Fr35～39雙腔支氣管導(dǎo)管，經(jīng)口明視下行雙腔支氣管插管。經(jīng)纖維支氣管鏡檢查雙腔管位置，定位良好后固定導(dǎo)管。接麻醉機(jī)行控制機(jī)械通氣，PCV模式。呼吸參數(shù)：按照潮氣量(VT)=8 mL/kg調(diào)整壓力值，潮氣量計算使用預(yù)測體質(zhì)量，男性為50+0.91(身高cm- 152.4)，女性為45.5+0.91(身高cm- 152.4)，呼吸頻率(RR)12～14次/min，吸呼比值(I:E)=1:2，吸入氧濃度(FiO2)為100%，氧流量2 L/min，呼氣末正壓通氣(PEEP)=0 cmH2O，控制呼氣末二氧化碳分壓(PETCO2)30～45 mmHg。側(cè)臥位后再次應(yīng)用纖支鏡定位雙腔支氣管導(dǎo)管的位置。單肺通氣后，先行容量控制通氣，按照VT=6 mL/kg記錄氣道平臺壓(Pplat)，以此壓力值為基礎(chǔ)設(shè)置PCV中的Ppinsp，A組調(diào)整吸氣流速為30 L/min,B組調(diào)整吸氣流速為50 L/min,C組調(diào)整吸氣流速為70 L/min,RR 12～14次/min，其余參數(shù)保持不變。麻醉維持給予丙泊酚4～12 mg/(kg·h-1)、鹽酸瑞芬太尼0.1～0.3 μg/(kg·h-1)和苯磺順阿曲庫銨0.1～0.15 mg/(kg·h-1)靜脈泵注。術(shù)中維持血流動力學(xué)穩(wěn)定，麻醉深度監(jiān)測BIS值維持在40～60之間。關(guān)胸前恢復(fù)雙肺通氣，縫皮前停用瑞芬太尼。術(shù)畢符合拔管指征后拔除氣管導(dǎo)管，并予自控靜脈鎮(zhèn)痛。

1.4 觀察指標(biāo)

主要觀察指標(biāo)：分別于插管后單肺通氣開始前(T0)、單肺通氣30 min(T1)、單肺通氣60 min(T2)、單肺通氣120 min(T3)，記錄心率(HR)、收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)、中心靜脈壓(CVP)、潮氣量(VT)、氣道峰壓(Ppeak)、氣道平臺壓(Pplat)、呼氣末二氧化碳分壓(PETCO2)并抽取動脈血及中心靜脈血行血?dú)夥治觯涗泟用}血氧飽和度(SaO2)、動脈血氧分壓(PaO2)、動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)、中心靜脈血氧分壓(PcvO2)、中心靜脈血氧飽和度(ScvO2)及血紅蛋白含量(HB)，最終計算潮氣量增加量(ΔVT，實(shí)測VT與6 mL/kg的VT差值)、肺動態(tài)順應(yīng)性(Cdyn)、死腔率(VD/VT)、氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)和肺內(nèi)分流率(Qs/Qt)。

次要觀察指標(biāo)：分別于T0、T1、T2、T3四個時刻抽取中心靜脈血5 mL， 2000 r/min 離心20 min，取1 mL血清于- 80 ℃冰箱保存待測。采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)檢測分析IL- 6、IL- 8、TNF-α和sICAM- 1。

1.5 術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生情況

采用墨爾本評估量表觀察術(shù)后3天肺部并發(fā)癥的發(fā)生率。墨爾本評估量表總計8項觀察指標(biāo)：胸片檢查示肺實(shí)變或肺不張；血液中白細(xì)胞升高(>11.2 × 106/mL)，并排除預(yù)防性使用抗感染藥物，術(shù)后額外給予抗感染藥物；體溫>38℃；痰液微生物學(xué)檢查顯示有感染表現(xiàn)；膿痰狀態(tài)不同于術(shù)前；無吸氧狀態(tài)下SPO2<90%；?？漆t(yī)生明確診斷患有肺炎；ICU停留時間延長(肺部及食管手術(shù)超過1或2天或再次送往ICU)。上述8項觀察指標(biāo)中，出現(xiàn) ≥ 4項為陽性者，可定義為發(fā)生了肺部并發(fā)癥。

根據(jù)柏林定義判定術(shù)后ARDS的發(fā)生情況；呼吸困難急性發(fā)作超過1周或更短；雙肺模糊不清與肺水腫一致；最低PEEP 5 cm H2O(或持續(xù)氣道正壓)條件下，動脈氧分壓與吸入氧分?jǐn)?shù)(PaO2/FiO2)的比值小于300 mmHg；醫(yī)生通過獲得的信息進(jìn)行的最佳評估，發(fā)現(xiàn)用心力衰竭或液體超負(fù)荷不能完全做出解釋。當(dāng)患者滿足上述條件，則定義為發(fā)生了ARDS。

1.6 統(tǒng)計方法

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。采用Kolmogorov- Smirnov檢驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)正態(tài)性檢驗(yàn)。計量資料呈正態(tài)性分布采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，非正態(tài)分布性資料采用中位數(shù)；分類變量采用數(shù)字和百分比表示。采用重復(fù)測量方差比較三組間不同時間點(diǎn)動脈血相關(guān)指標(biāo)、呼吸功能相關(guān)指標(biāo)的差異；采用χ2檢驗(yàn)比較三組間分類資料的差異性(肺部并發(fā)癥、ARDS發(fā)生率)。P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般情況

共75例入組，A組25例，B組25例，C組25例，3組患者性別、年齡、身高、體質(zhì)量、ASA分級、術(shù)前肺功能、手術(shù)時長、麻醉時間、單肺時間、丙泊酚用量、瑞芬太尼用量之間比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

2.2 血流動力學(xué)

三組患者的HR、SBP、DBP和CVP比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

表1 三組患者術(shù)前一般資料、手術(shù)時間和單肺通氣時間、藥物使用

表2 三組患者各時點(diǎn)生命體征的比較

2.3 呼吸力學(xué)

與A組比較，B組、C組ΔVT均升高(P<0.05)，B組與C組差異無統(tǒng)計學(xué)意義；三組Ppeak差異無統(tǒng)計學(xué)意義；與A組比較，B組、C組PEEP均增大(P<0.05)，B組與C組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(見表3)。

表3 三組患者各時點(diǎn)呼吸力學(xué)的比較

2.4 血?dú)夥治?/h3>

與A組比較，T1-T3時B組、C組PaCO2降低(P<0.05)，B組與C組差異無統(tǒng)計學(xué)意義；與T0時比較，T1-T3時三組PaO2、SVO2均降低(P<0.05)；三組PH、SO2和HB差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(見表4)。

表4 三組患者各時點(diǎn)血?dú)夥治龅谋容^

2.5 呼吸功能

與A組比較，T1-T3時B組、C組VD/VT減少(P>0.05)；與A組比較，T1-T3時B組、C組Cdyn增大(P<0.05)；與T0相比，T1-T3時三組Qs/Qt增加(P<0.05)；與T0相比，T1-T3時三組PaO2/FiO2降低(P<0.05)(表5)。

表5 三組患者各時點(diǎn)呼吸功能的比較

2.6 炎癥因子

與T0相比，T1-T3時三組IL- 6、IL- 8、TNF-α和sICAM- 1的濃度增多(P<0.05)，但A組、B組低于C組(P<0.05)(見表6)。

表6 三組患者各時點(diǎn)炎癥因子的比較

2.7 術(shù)中事件及術(shù)后并發(fā)癥

A組有3例(12%)患者出現(xiàn)肺部并發(fā)癥，2例(8%)患者發(fā)生ARDS；B組有2例(8%)患者出現(xiàn)肺部并發(fā)癥，3例(12%)患者發(fā)生ARDS；C組有4例(16%)患者出現(xiàn)肺部并發(fā)癥，4例(16%)患者發(fā)生ARDS，見表7。

表7 術(shù)后3天并發(fā)癥 [n=25，n(%)]

3 討 論

在OLV期間，由于肺內(nèi)異常分流，患者容易出現(xiàn)低氧血癥，發(fā)生率約為5%。VCV和PCV是OLV常使用的兩種通氣方式，VCV確保了穩(wěn)定和精確的通氣量，但較高的Ppeak可能導(dǎo)致氣壓傷和不均勻的氣體分布。PCV可產(chǎn)生具有減速吸氣流速模式的方形壓力波形，導(dǎo)致吸入氣均勻的彌散分布于肺組織，可避免局部過度擴(kuò)張，具有降低氣道壓和降低肺內(nèi)分流的優(yōu)點(diǎn)，從而減少VILI的發(fā)生風(fēng)險[6- 7]。與VCV相比在同等的Ppeak下PCV可以增加VT，有研究表明，在腹部或胸部大手術(shù)期間，在正常肺中，高VT的機(jī)械通氣不會在3小時內(nèi)增加肺部或全身的炎癥反應(yīng)[8]。課題組在前期研究的基礎(chǔ)上，采取與VCV壓力相同的個體化PCV模式。

本研究發(fā)現(xiàn)，在OLV后增加吸氣流速后ΔVT量增加。我們分析原因：PCV模式受減速吸氣流速和吸氣時間的影響，增加吸氣流速后，壓力迅速達(dá)到預(yù)設(shè)壓力值，吸氣中后期，氣流仍持續(xù)進(jìn)入，VT增加。

增加吸氣流速后降低了PaCO2，但對PH、PaO2、SO2、SVO2無明顯影響，增大了肺動態(tài)順應(yīng)性，減少了死腔率，但對氧合和肺內(nèi)分流改善不明顯，與Kim SH等[9]建議VT為10～12 mL/kg以防止OLV期間VT在8 mL/kg以下的肺不張，OLV期間的高VT可以改善氧合的結(jié)果一致。分析其原因，增加吸氣流速增加的部分潮氣量所增加的氣體交換的空間有限，CO2的彌散大于O2，因此氧合改善不明顯。

IL- 6廣泛被作為外科損傷和呼吸機(jī)致肺損傷的標(biāo)志物[10- 11]，炎癥因子的激活及其在OLV過程中的級聯(lián)反應(yīng)是導(dǎo)致肺損傷的主要機(jī)制，TNF-α由肺泡巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，通過釋放炎癥因子促進(jìn)炎癥反應(yīng)[12]如IL- 6，導(dǎo)致肺組織損傷[13]。在機(jī)械通氣誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中，TNF-α和IL- 6的水平與肺損傷程度[13- 14]有關(guān)。sICAM- 1廣泛存在于氣管、支氣管上皮細(xì)胞、平滑肌黏膜下，正常情況下不表達(dá)，當(dāng)組織受到刺激或損傷時sICAM- 1表達(dá)有不同程度的上調(diào)[15]。本研究表明，TNF-α、IL- 6、IL- 8和sICAM- 1水平與A組、B組相比，C組更高。我們分析原因：根據(jù)壓力波形圖觀察，C組達(dá)到預(yù)設(shè)壓力時間較A、B組更短，肺泡短時間快速增大，氣管及肺泡表面受到的氣流較大，多種因素的影響下，造成肺上皮與內(nèi)皮間屏障的遭到破壞。據(jù)報道，根據(jù)墨爾本評估量至少出現(xiàn)四項所確定的術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生率在胸外科中約為13%[16]到14.5%[17]。在本研究中A、B、C三組的術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生率分別為12%、8%、16%；術(shù)后肺部并發(fā)癥或ARDS的發(fā)生率為20%、20%、32%；然而三組差異并無統(tǒng)計學(xué)意義。雖然上述數(shù)據(jù)表明C組炎癥因子增加，但其是否能造成術(shù)后肺部并發(fā)癥仍需進(jìn)一步研究。

本研究仍存在一定的局限性。例如：樣本量相對較小；患者接受了多種類型的手術(shù)；在血樣中只檢查了一小部分炎癥因子，這可能構(gòu)成系統(tǒng)偏倚?？蛇M(jìn)一步研究支氣管肺泡灌洗液標(biāo)本。三組的單肺通氣過程中使用了高FiO2。這可能會使患者受到氧化應(yīng)激肺損傷。我們沒有納入在OLV期間可能出現(xiàn)的內(nèi)源性PEEP(PEEPi)的影響。雖然在TLV期間不發(fā)生PEEPi，但在OLV[18]期間可以出現(xiàn)2～6 cm H2O PEEPi，并且這個范圍可以影響外部應(yīng)用PEEP的效果。本研究是沒有通過調(diào)節(jié)外部的PEEP來改變驅(qū)動壓(ΔP)，在對ARDS患者的回顧性研究中，每個單位的ΔP(1 cm H2O)與主要發(fā)病率的風(fēng)險增加3.4%[19]。

綜上所述，在PCV模式下通過增加吸氣流速能增加VT，減少死腔率，促進(jìn)CO2的交換，并且改善肺動態(tài)順應(yīng)性，但并不能很好的改善氧合及肺內(nèi)分流。吸氣流速50 mL/L在較小炎癥反應(yīng)的情況下達(dá)到上述改善呼吸功能和呼吸力學(xué)，可推薦應(yīng)用于進(jìn)行OLV患者。