吸入氧濃度對合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術(shù)肺損傷的影響

張亞陽，王建剛，李 婷，朱 健，岳隆基

現(xiàn)有流行病學(xué)和臨床研究表明，糖尿病患者的肺功能較健康人群有所降低，具體表現(xiàn)為限制性通氣功能障礙和彌散功能減退[1，2]。甄月巧等[3]研究表明，肺功能損害和糖尿病微血管病變程度密切相關(guān)。T2DM發(fā)展到合并微血管病變時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)肺通氣功能的下降[4]。同樣地，全麻機(jī)械通氣手術(shù)過程中，術(shù)中高氧暴露引發(fā)的氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致肺部損傷[5]。因此，對于二型糖尿病合并微血管病變患者的麻醉，面臨這樣一個(gè)問題：肺功能障礙的存在使得過低的FiO2可能不足以維持糖尿病患者術(shù)中的氧供需求，而過高的FiO2又容易引起氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)進(jìn)一步加重肺損傷。所以，二者間的平衡點(diǎn)正是本文的研究目的，對于這類患者，吸入氧濃度最適值是多少？本研究旨在探討吸入氧濃度對合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術(shù)肺損傷的影響。

1 對象與方法

1.1 對象 本研究經(jīng)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)并與患者簽署知情同意書。選取2018-10至2020-05擇期行腔鏡胃癌根治術(shù)且合并糖尿病微血管病變的患者60例，采用隨機(jī)數(shù)字表法分為3組(n=20)：A組(FiO235%)、B組(FiO250%)、C組(FiO275%)。

1.2 納入排除及術(shù)中剔除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)2型糖尿病合并微血管病變(糖尿病腎病或糖尿病視網(wǎng)膜病變)者；(2)血糖控制良好(空腹血糖<8.3 mmol/L，最高不超過11.1 mmol/L，或餐后血糖≤13.9 mmol/L，尿糖尿酮體陰性)且糖化血紅蛋白在7.5%～8.5%；(3)年齡40～70歲;(4)體重指數(shù)(BMI)在18～24 kg/m2；(5)ASA分級Ⅱ～Ⅲ級；(6)無吸煙及其他呼吸系統(tǒng)疾病(慢性阻塞性肺疾病、哮喘、近期呼吸系統(tǒng)感染等)；(7)無心腦血管疾病；(8)手術(shù)時(shí)長2～4 h。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)除腔鏡胃癌根治術(shù)外其他手術(shù)患者；(2)精神狀態(tài)不佳，無法配合者；(3)術(shù)前未做肺功能檢查的患者。術(shù)中剔除標(biāo)準(zhǔn)：(1)術(shù)中采用的通氣策略無法維持患者SpO2≥90%；(2)術(shù)中大出血搶救或中轉(zhuǎn)開腹；(3)維持腦電雙頻指數(shù)(BIS)值在40～60前提下，通過調(diào)節(jié)麻醉深度無法維持血壓、心率在±20%基礎(chǔ)值范圍內(nèi)；(4)通過調(diào)節(jié)呼吸頻率無法維持呼氣末二氧化碳分壓(PetCO2)在35～45 mmHg；(5)術(shù)中出現(xiàn)難以維持氣道峰壓<30 cmH2O。

1.3 方法 患者入室后開放靜脈通路，監(jiān)測心電圖(ECG)、無創(chuàng)血壓(NIBP)、脈搏血氧飽和度(SpO2)，腦電雙頻指數(shù)(BIS)，局麻下行橈動(dòng)脈穿刺置管監(jiān)測有創(chuàng)動(dòng)脈血壓(ABP)。麻醉誘導(dǎo)使用舒芬太尼0.4 μg/kg，依托咪酯0.3 mg/kg，順式阿曲庫銨0.15 mg/kg順序誘導(dǎo)，肌松效果最佳時(shí)行氣管插管。插管后3組分別以35%(A組)、50%(B組)、75%(C組)的吸入氧濃度，潮氣量8～10 ml/kg，呼吸頻率10～12次/min，吸呼比1∶2維持機(jī)械通氣，人工氣腹(氣腹壓力12 mmHg)建立后將潮氣量調(diào)整為6～8 ml/kg，呼吸頻率調(diào)整于12～18次/min，維持SpO2≥90%，維持PetCO2在35～45 mmHg，機(jī)械通氣維持氣道峰壓<30 mmHg，平臺(tái)壓<25 mmHg，直至手術(shù)結(jié)束。術(shù)中靜脈泵注丙泊酚、瑞芬太尼維持麻醉深度，根據(jù)患者血流動(dòng)力學(xué)情況以及BIS調(diào)整泵注劑量，維持心率、血壓波動(dòng)幅度在基礎(chǔ)值的20%以內(nèi)，持續(xù)泵注順式阿曲庫銨維持肌松，手術(shù)結(jié)束前給予托烷司瓊預(yù)防術(shù)后惡心嘔吐。在滿足拔管指征并拔管后送麻醉恢復(fù)室(PACU)觀察蘇醒。

1.4 觀察指標(biāo) 每組分別在麻醉誘導(dǎo)前(T0)、氣腹后30 min(T1)、氣腹后60 min(T2)、關(guān)腹后10 min(T3)采動(dòng)脈血行血?dú)夥治觯⒉蓜?dòng)脈血檢測各因子：采用ELISA 法測量血清中腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素6(IL-6)、超氧化物歧化酶(SOD)、Clara細(xì)胞分泌蛋白(CC16)的水平，觀察各組術(shù)后達(dá)拔管指征時(shí)間。

2 結(jié) 果

2.1 一般情況比較 3組患者年齡、體重指數(shù)(BMI)、術(shù)前糖化血紅蛋白(HbA1c)、ASA分級、手術(shù)時(shí)長比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。與C組比較，A、B 組術(shù)后達(dá)拔管指征時(shí)間明顯縮短，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，A、B組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

表1 3組合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術(shù)一般情況比較

2.2 術(shù)前肺功能比較 3組患者術(shù)前肺活量(VC)、用力肺活量(FVC)、1秒率(FEV1/FVC)、一氧化碳彌散量(DLCO)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2)。

表2 3組合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術(shù)術(shù)前肺功能比較

2.3 術(shù)中各時(shí)間點(diǎn)生命體征的比較 3組患者不同時(shí)間點(diǎn)的心率(HR)、收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；在脈搏氧飽和度(SpO2)方面，3組在T0時(shí)比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，A組在T1、T2、T3時(shí)間點(diǎn)均較C組明顯降低(P<0.05)，B組在各時(shí)間點(diǎn)與C組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表3)。

表3 3組合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術(shù)不同時(shí)間HR、SBP、DBP、SpO2比較

2.4 各組炎性因子水平比較 在TNF-α、IL-6水平上，時(shí)間和分組存在交互作用(P<0.05)，且主效應(yīng)均顯著，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。與 A 組相比，在T2、T3時(shí)間點(diǎn)，C 組 TNF-α和IL-6 水平顯著升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，B 組 TNF-α，IL-6 水平升高但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；與C組相比, B組在T3時(shí)間點(diǎn) TNF-α水平明顯低于C組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表4)。

2.5 各組氧化應(yīng)激與肺損傷指標(biāo)比較 在SOD，CC16水平上，時(shí)間和分組也存在交互作用(P<0.05)。麻醉后各組SOD呈逐漸下降趨勢，CC16則相反。與A組相比，C組在T2、T3時(shí)間點(diǎn)SOD顯著降低且CC16顯著升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，B組T2、T3時(shí)間點(diǎn) SOD和CC16的濃度變化，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；與C組相比，B組在T3時(shí)間點(diǎn)SOD顯著升高且CC16顯著降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表4)。

表4 3組合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術(shù)不同時(shí)間TNF-α、IL-6、SOD、CC16的比較

3 討 論

T2DM作為一種全身性慢性代謝障礙性疾病，除了累及腎臟、視網(wǎng)膜外，肺臟也是糖尿病患者微血管病變的靶器官之一，但由于肺微血管床有著巨大的儲(chǔ)備功能，肺功能損害往往呈現(xiàn)亞臨床型[6]。隨著病情進(jìn)展，肺功能障礙隨著微血管病變程度的加重愈加明顯。高糖氧化應(yīng)激和肺部慢性炎性反應(yīng)參與了糖尿病肺部并發(fā)癥的發(fā)生過程[7-9]。有研究認(rèn)為：對肺功能正常的胃腸道腫瘤患者，機(jī)械通氣過程中吸入35%氧濃度對動(dòng)脈血氧分壓及炎性介質(zhì)的影響較小，可能是較合適的氧濃度[10]。然而對于預(yù)行腹腔鏡手術(shù)且肺功能障礙的糖尿病患者，過低吸入氧濃度可能無法滿足其手術(shù)需求，而長時(shí)間FiO2>0.8可出現(xiàn)急性肺損傷[11]。所以本研究選用35%為最低吸入氧濃度，依次選用50%和75%作為分組。

機(jī)械通氣過程中暴露在高氧狀態(tài)下首先會(huì)刺激肺巨噬細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子α(TNF-α)等早期炎性因子，TNF-α不僅能夠促進(jìn)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的產(chǎn)生，還能夠誘導(dǎo)其他細(xì)胞因子的聚集與活化，以級聯(lián)放大形式引發(fā)炎性反應(yīng)，同時(shí)釋放酶類與氧自由基等物質(zhì)損傷肺內(nèi)細(xì)胞[12-13]。白細(xì)胞介素6(IL-6)參與早期的炎性反應(yīng)，是反映機(jī)體炎性反應(yīng)程度和肺組織損傷程度的重要指標(biāo)，與肺損傷及肺部并發(fā)癥的發(fā)生密切相關(guān)[14，15]。因此，選擇TNF-α和IL-6作為炎性反應(yīng)指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)，C組在T2、T3時(shí)間點(diǎn)TNF-α和IL-6水平相比A組顯著升高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而B組在T1、T2、T3時(shí)間點(diǎn)TNF-α、IL-6 水平相比于A組雖有升高但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在T3時(shí)間點(diǎn) B組TNF-α水平明顯低于C組，說明隨著吸入氧濃度和手術(shù)時(shí)間的增加，機(jī)體出現(xiàn)不同程度的炎性反應(yīng)。然而，A、B兩組未在在觀察期內(nèi)出現(xiàn)明顯的炎性反應(yīng)差異。這一點(diǎn)與?？缘萚10]的研究有所差異，可能與實(shí)驗(yàn)對象及時(shí)間點(diǎn)的選取不同有關(guān)。

高氧暴露會(huì)刺激機(jī)體產(chǎn)生的大量高活性氧自由基(ROS)破壞細(xì)胞蛋白質(zhì)和酶、損傷核酸及膜脂質(zhì)過氧化導(dǎo)致細(xì)胞破壞和死亡[16]。ROS的過量產(chǎn)生使得體內(nèi)氧化和抗氧化劑失衡從而引起肺表皮細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷[17]。超氧化物歧化酶(SOD)是體內(nèi)清除氧自由基的關(guān)鍵物質(zhì)，其活性可以反映機(jī)體對氧自由基的清除能力。因此，用SOD來間接反映氧化應(yīng)激水平。本研究發(fā)現(xiàn)，抗氧化指標(biāo)SOD在各組均呈現(xiàn)進(jìn)行性下降，說明各組術(shù)中均觀測到氧化應(yīng)激反應(yīng)，而C組SOD濃度下降幅度明顯高于其余兩組且A、B兩組的差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

當(dāng)肺泡毛細(xì)血管膜受損時(shí)，由肺Clara細(xì)胞分泌的CC16會(huì)透過肺泡毛細(xì)血管屏障被動(dòng)擴(kuò)散到血液循環(huán)中，是反映肺損傷的特異性標(biāo)志[18]。本實(shí)驗(yàn)中3組患者肺損傷指標(biāo)CC16隨吸入氧濃度及手術(shù)時(shí)間的增加而升高，A、B兩組CC16的變化明顯低于C組，且在觀測期A、B兩組CC16的變化并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說明肺損傷程度與吸入氧濃度的大小相關(guān)，但在短期內(nèi)無法觀測到低水平的吸入氧濃度(35%，50%)所造成的差異。

術(shù)后達(dá)拔管指征時(shí)間方面，A、B兩組無差異，且A、B組術(shù)后達(dá)拔管指征時(shí)間明顯短于C組，提示吸入高濃度氧影響術(shù)后拔管時(shí)間，可能與吸收性肺不張有關(guān)。在SpO2水平上，A組在T1、T2、T3時(shí)間點(diǎn)均較B、C組明顯降低，B組在各時(shí)間點(diǎn)與C組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示75% FiO2相對過大。且試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，35%FiO2組在人工氣腹建立后雖然SpO2基本都能維持在90%以上，但是術(shù)中SpO2降低的發(fā)生率高于B、C組，且A組部分患者因術(shù)中SpO2<90%剔出本實(shí)驗(yàn)，提示50% FiO2是相對安全且合適的。

綜上可得：與低水平吸入氧濃度(35%，50%)相比，75%的吸入氧濃度會(huì)使炎性因子以及氧化應(yīng)激水平明顯增高，且肺損傷程度明顯高于前者，所以低水平吸入氧濃度可能是比較適宜的選擇。因35%的吸入氧濃度無法滿足所有患者行腹腔鏡手術(shù)術(shù)中氧供的需求，故對于合并微血管并發(fā)癥的糖尿病患者，50%的吸入氧濃度可能是最佳吸入氧濃度，該吸入氧濃度在保證氧供的前提下能最大程度減少氧化應(yīng)激以及炎性反應(yīng)引起的肺損傷。