肺功能檢查在小兒外科術(shù)前評估中的應(yīng)用研究進(jìn)展

周夢雪 綜述 羅 健 審校

從上世紀(jì)起，肺功能受損就被認(rèn)為是胸部及上腹部手術(shù)術(shù)后肺炎、肺不張、肺水腫、呼吸衰竭等肺部并發(fā)癥(postoperative pulmonary complications,PPCs)的危險(xiǎn)因素[1]。但近20年來，隨著研究的不斷深入，有證據(jù)表明，術(shù)前肺功能檢查(pulmonary function testing,PFT)對不同手術(shù)PPCs的預(yù)測價值不盡相同。例如，研究者普遍認(rèn)為肺癌患者的術(shù)前肺功能指標(biāo)能較好地預(yù)測PPCs的發(fā)生[2]；然而對于腹部手術(shù)及脊柱側(cè)彎矯形術(shù),既有學(xué)者認(rèn)為該檢查能夠有效識別術(shù)后肺部并發(fā)癥高?；颊?，也有學(xué)者得出截然相反的結(jié)論。不僅如此，日本學(xué)者調(diào)查了超過1 400家醫(yī)療機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)有71.8%的全身麻醉下低風(fēng)險(xiǎn)手術(shù)常規(guī)應(yīng)用了PFT進(jìn)行術(shù)前風(fēng)險(xiǎn)評估，而在加拿大，該比例不到8%，國內(nèi)尚無類似統(tǒng)計(jì)[3，4]。由此可見，各地區(qū)術(shù)前使用PFT的比例也存在較大差異，此現(xiàn)象與人們對術(shù)前肺功能檢測缺乏統(tǒng)一認(rèn)識不無關(guān)系。本文借鑒成人外科相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，著眼于常見的胸腹部手術(shù)，描述兒童術(shù)前PFT的臨床意義及其與成人外科的差距和區(qū)別。

一、肺功能檢查簡述

肺功能檢查是運(yùn)用呼吸生理知識和現(xiàn)代檢查技術(shù)探索人體呼吸系統(tǒng)功能狀態(tài)的檢查。該技術(shù)自古羅馬時代開始，經(jīng)歷了無數(shù)學(xué)者的改進(jìn)，并得益于上個世紀(jì)計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，如今已成為無可替代的檢查手段，并在成人外科術(shù)前評估中得到了廣泛應(yīng)用。

兒童肺功能檢查技術(shù)緊跟成人領(lǐng)域的發(fā)展，為兒科醫(yī)療做出重要貢獻(xiàn)。2016年中華醫(yī)學(xué)會兒科分會發(fā)表的《兒童肺功能系列指南》對肺功能檢測方式、肺功能室的場地要求、預(yù)計(jì)值的選取及不同年齡段的質(zhì)量控制等做了詳細(xì)說明，使國內(nèi)不同地區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的檢測結(jié)果更為可靠[5]。

3歲以上兒童目前以肺通氣功能檢查為主，主要指標(biāo)包括肺活量(vital capacity,VC)、用力呼氣量(forced vital capacity,FVC)、一秒用力呼吸容積(forced expiratory volume in one second，F(xiàn)EV1)、最大呼氣流量(peak expiratory flow,PEF)，它們從不同角度評估呼吸系統(tǒng)的功能狀態(tài)。其中， VC反映肺最大擴(kuò)張和收縮的幅度，其與性別、年齡、身高、體質(zhì)量、胸廓和肺的彈性、呼吸肌肌力等因素均有關(guān)。FVC是指最大吸氣后用最大努力，最快速度呼出全部氣體的總量，上述過程在1 s內(nèi)呼出的氣量又稱FEV1，兩者均用于判斷阻塞性通氣功能障礙的程度。PEF則描述了用力快速呼氣時產(chǎn)生的最大瞬時流量，是反應(yīng)氣道通暢性及呼吸肌力量的指標(biāo)，與FEV1有較高的相關(guān)性。

潮氣呼吸、阻斷、胸腹腔擠壓、嬰兒體描儀、六氟化硫測功能殘氣等檢查方法則適用于嬰幼兒。潮氣呼吸檢測法是在嬰幼兒平靜呼吸下，通過面罩的流量傳感器獲取流量信號及容積信號,以描繪出流量-容積曲線，臨床上常用該曲線環(huán)的形態(tài)初步了解通氣功能受損的情況，再結(jié)合具體指標(biāo)綜合判斷，例如達(dá)峰時間比[time to peak tidal expiratory flow as a proportion of expiratory time,TPTEF/TE(%)]被定義為達(dá)峰時間(從呼氣開始到達(dá)到呼氣峰流量的時間)與呼氣時間的比值，達(dá)峰容積比[volume to peak expiratory flow as a proportion of exhaled volume，VPEF/VE(%)] 與之相似，它是達(dá)峰容積與呼氣容積的比值，氣道阻塞越重，上述兩個比值越低。

進(jìn)行檢查之前需將實(shí)驗(yàn)室溫度、濕度及大氣壓調(diào)整至合適范圍，現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備可以輕易而準(zhǔn)確地達(dá)成。流量、容積的校準(zhǔn)可借助精確的定標(biāo)筒完成，患者只需穿著寬松，取直立位，鼻夾夾住鼻翼，含住咬嘴根據(jù)操作員的指令吸氣或呼氣，由測量儀自動記錄并根據(jù)各年齡通氣功能預(yù)計(jì)值得出結(jié)論。部分儀器還配備動畫輔助程序可提高兒童的配合度。由此可見，與當(dāng)前常用的計(jì)算機(jī)斷層掃描、磁共振檢查、各類評估量表等術(shù)前評估方式相比，PTF具有經(jīng)濟(jì)、快速、操作簡單、避免報(bào)告者主觀判斷等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前肺功能在小兒外科中的應(yīng)用，仍主要集中在對漏斗胸、脊柱側(cè)彎等患者術(shù)后矯正效果的隨訪，以及探索不同手術(shù)、麻醉方式對肺功能的影響等方面。至于術(shù)前風(fēng)險(xiǎn)評估，小兒外科醫(yī)生們似乎低估了肺功能的價值。

二、肺功能在術(shù)前評估中的應(yīng)用

(一)胸部手術(shù)

胸部手術(shù)因術(shù)中會對胸廓、肺部及呼吸肌造成直接損害，使術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生率明顯高于其他部位的手術(shù)。大量研究發(fā)現(xiàn)術(shù)前肺功能與術(shù)后不良事件有關(guān)。例如，在食管癌術(shù)前評估中，F(xiàn)EV1、PEF及一氧化碳彌散量被認(rèn)為對術(shù)后肺部感染有較高預(yù)測價值(ROC曲線下面積均>0.9)[6]；Choi等[7]發(fā)現(xiàn)術(shù)前肺功能與胸腺切除術(shù)后的肌無力危象密切相關(guān)。Matsumi等[8]認(rèn)為該檢查能預(yù)測胃內(nèi)鏡下黏膜剝離術(shù)后吸入性肺炎的發(fā)生；但以上結(jié)論均缺乏類似研究佐證，無法進(jìn)行同類研究的對比分析，需進(jìn)一步深入研究。以下主要闡述目前研究較多的脊柱側(cè)彎矯形術(shù)、心臟手術(shù)及肺葉切除術(shù)。

1. 脊柱側(cè)彎矯形術(shù)。脊柱側(cè)彎是發(fā)生在冠狀面(后前位X線片)上Cobb角大于10°的三維脊柱畸形，以兒童常見。嚴(yán)重的脊柱畸形會引起限制性肺疾病及心血管疾病，甚至造成患者早期死亡。近年來，外科技術(shù)發(fā)展迅速，脊柱側(cè)彎的手術(shù)治療取得了長足的進(jìn)展，但仍有不少PPCs的報(bào)道，以肺炎、肺不張、胸腔積液及呼吸衰竭較常見[9]。

術(shù)前PFT對兒童脊柱側(cè)彎PPCs的預(yù)測作用尚存在爭議。Liang等[10]認(rèn)為在后路脊柱融合術(shù)中，胸腔成形術(shù)是術(shù)后發(fā)生輔助呼吸時間延長、肺不張、氣胸、肺炎或低氧血癥的唯一獨(dú)立危險(xiǎn)因素，術(shù)前用力肺活量等指標(biāo)對上述情況的預(yù)測作用較小。一項(xiàng)較新的研究證明了術(shù)后插管或重癥監(jiān)護(hù)病房入住率與術(shù)前PFT結(jié)果沒有相關(guān)性[11]。Yin等[12]提出FEV1和FVC與先天性脊柱側(cè)彎后路融合術(shù)后肺部并發(fā)癥有關(guān)，但不是其獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

與之相對的，更多研究者支持術(shù)前PFT可以用來預(yù)測脊柱側(cè)彎矯形術(shù)PPCs的發(fā)生。日本學(xué)者Kang等[13]分析了74例接受矯形術(shù)的神經(jīng)肌肉型脊柱側(cè)彎患者的臨床資料，有37例出現(xiàn)胸腔積液、氣胸、血胸、肺炎或肺不張的情況，發(fā)現(xiàn)FEV1%(FVC/FVC預(yù)測值)<40% (P=0.007)和FVC%<39.5%(P=0.005)是上述肺部并發(fā)癥發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。與此同時，Lao等[14]認(rèn)為在極重度脊柱側(cè)彎患者中，F(xiàn)VC%<65%的患者術(shù)后更易發(fā)生胸腔積液、呼吸衰竭、肺不張、血胸等PPCs。也有研究報(bào)道術(shù)前肺功能評估和手術(shù)入路選擇對明確脊柱側(cè)凸患者氣管拔管時機(jī)有重要參考價值。葡萄牙學(xué)者曾報(bào)道青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者可以通過術(shù)前呼吸肌力量訓(xùn)練來降低術(shù)后肺部并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)[15]。

肺功能應(yīng)用于脊柱側(cè)彎術(shù)前評估的價值眾說紛紜，其原因可能如下：一方面，肺部并發(fā)癥的定義及發(fā)生率難以統(tǒng)一，研究者的主觀意識可能對試驗(yàn)結(jié)果造成較大偏倚；另一方面，一些研究設(shè)計(jì)欠完備，未對脊柱側(cè)彎的嚴(yán)重程度、類型及年齡進(jìn)行分層分析，導(dǎo)致結(jié)果不一致甚至相反。此外，術(shù)前常規(guī)肺功能檢查可能對部分嚴(yán)重脊柱側(cè)彎或合并神經(jīng)肌肉疾病的患者不適用。相當(dāng)部分的患者得出無意義結(jié)果，對完成度較低的結(jié)果缺乏嚴(yán)格的篩選標(biāo)準(zhǔn)。綜上，肺功能在脊柱側(cè)彎術(shù)前評估中的價值還需大樣本、多中心、更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那罢靶匝芯孔C實(shí)。

2. 心臟手術(shù)。成人患者的術(shù)前PFT已被認(rèn)為是影響心臟病術(shù)后短期預(yù)后的關(guān)鍵指標(biāo)之一。Risom等[16-18]分別在三項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究中，對接受心臟手術(shù)的患者進(jìn)行術(shù)前肺活量測定，發(fā)現(xiàn)多種肺功能指標(biāo)的降低是術(shù)后發(fā)生死亡、住院時間延長、機(jī)械通氣時間延長、需要?dú)夤芮虚_、急性呼吸窘迫綜合征等并發(fā)癥的預(yù)測因子。故有學(xué)者建議，將肺活量測定納入心臟外科患者的常規(guī)篩查項(xiàng)目中，以提高術(shù)前風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測能力和高?；颊叩淖R別率。

兒童心臟病以先天性心臟病為主，其中約25%的先天性心臟病患者在新生兒期或嬰兒期需要開胸手術(shù)或介入治療。然而，呼吸道感染或呼吸衰竭等術(shù)后肺部并發(fā)癥仍然很常見，已成為兒童心臟手術(shù)后延遲恢復(fù)的常見原因。

先天性心臟病患者術(shù)前PFT與PPCs的關(guān)系尚不十分清楚，且相關(guān)研究十分稀少。Liu等[19]分析了112例接受手術(shù)治療的先天性心臟病患者，發(fā)現(xiàn)在呼吸頻率、達(dá)峰時間比或達(dá)峰容積比異?；蚍雾槕?yīng)性降低的嬰兒中，PPCs的發(fā)生率明顯較高(P<0.01)。此處PPCs的診斷包括呼吸道感染(細(xì)支氣管炎和肺炎)、呼吸衰竭、肺不張、氣胸、低氧血癥、支氣管痙攣以及術(shù)后2周以后需在ICU接受術(shù)后呼吸支持的患者。由此，該研究建議兒科醫(yī)生在決定手術(shù)方式和范圍，以及麻醉方式和深度時，需考慮嬰幼兒的PFTs情況，可通過減少手術(shù)時間及促進(jìn)氣道分泌物的引流保護(hù)肺功能，降低PPCs的發(fā)生率。

目前，先天性心臟病術(shù)前肺功能檢查并未引起兒科醫(yī)生的足夠重視，多數(shù)研究者在探索兒童先天性心臟病手術(shù)的危險(xiǎn)因素時，似乎并未將其視為影響因素而納入分析[20，21]。肺功能作為一項(xiàng)低成本、操作簡便的檢查，已在成人心臟手術(shù)中證實(shí)了其術(shù)前評估價值，如何讓其助力小兒心臟手術(shù)的預(yù)后評估，將有待兒科醫(yī)生進(jìn)一步探索。

3. 肺葉切除術(shù)。成人肺葉切除術(shù)主要應(yīng)用于非小細(xì)胞肺癌的治療中。術(shù)后有效血氧交換面積減小，呼吸肌離斷、胸廓活動幅度減少，以及麻醉和手術(shù)創(chuàng)傷導(dǎo)致的呼吸道黏膜損傷及分泌物排出障礙，致使術(shù)后可能出現(xiàn)肺不張、肺炎和呼吸衰竭等并發(fā)癥，故準(zhǔn)確的術(shù)前風(fēng)險(xiǎn)評估對患者術(shù)后恢復(fù)尤為重要。除計(jì)算機(jī)斷層掃描的和運(yùn)動測試外，術(shù)前PFT亦是肺切除前的標(biāo)準(zhǔn)評估方法。

2009年，歐洲醫(yī)師協(xié)會/歐洲胸外醫(yī)師協(xié)會(European Medical Association/European Association of Thoracic Surgeons，ERS/ESTS)發(fā)布指南建議把一氧化碳彌散量(capacity carbon monoxide diffusing amount,DLCO)作為肺切除患者的術(shù)前常規(guī)檢查[22]。隨后，美國胸科醫(yī)師協(xié)會(American College of Chest Physicians,ACCP)于2013年在有關(guān)肺切除術(shù)術(shù)前評估指南中,建議用預(yù)計(jì)術(shù)后肺功能(predicted postoperative pulmonary function，PPOPE)作為PPCs的預(yù)測指標(biāo)，認(rèn)為PPO FEV1或PPO DLCO>60%時肺葉切除手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)低；當(dāng)PPO FEV1或PPO DLCO為30%～60%時，建議行簡易運(yùn)動試驗(yàn)；PPO FEV1或PPO DLCO<30%時，則建議行心肺運(yùn)動試驗(yàn)以評估手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)[2]。Ferguson等[23]對800多個非小細(xì)胞肺癌患者的研究證實(shí)了PPO DLCO對肺葉切除術(shù)PPCs的的預(yù)測價值。Gao等[24]提出術(shù)前FVC是非小細(xì)胞肺癌切除術(shù)后近期并發(fā)癥和遠(yuǎn)期生存率的預(yù)測因子，且首次發(fā)現(xiàn)肺功能多項(xiàng)指標(biāo)與血清炎癥反應(yīng)生物標(biāo)志物有關(guān)，并嘗試以此解釋PTF與PPCs的關(guān)系。Benattia等[25]也認(rèn)為術(shù)前FVC%是非小細(xì)胞肺癌術(shù)后發(fā)生肺炎、肺不張、呼吸衰竭等PPCs的獨(dú)立預(yù)測因素?；谏鲜鼋Y(jié)論，有學(xué)者研究證實(shí)了呼吸功能鍛煉可以改善肺功能，提高手術(shù)耐受力，減少術(shù)后肺部并發(fā)癥[26]。

兒童肺癌罕見，臨床中需肺葉切除的嚴(yán)重肺部病變主要包括囊性腺瘤樣畸形、隔離肺、大葉性肺氣腫、肺部占位等，上述疾病均非常罕見，病因的多樣性及相對較少的樣本量給研究帶來困難，致使兒童領(lǐng)域相關(guān)研究進(jìn)展緩慢[27]。成人肺葉切除術(shù)前肺功能檢查及結(jié)果判讀已相當(dāng)完備，給兒科醫(yī)生以寶貴的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)儲備。今后，希望通過更多嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐R床研究探尋術(shù)前肺功能檢測在兒童肺葉切除術(shù)中的價值，例如備受推崇的預(yù)計(jì)術(shù)后肺功能的算法是否適用于兒童，其價值同成人是否有區(qū)別，低年齡兒童適用的潮氣呼吸肺功能結(jié)果如何判讀等。我們相信，兒童術(shù)前肺功能評估將逐步規(guī)范和成熟，并逐漸降低術(shù)后肺部并發(fā)癥發(fā)生率及病死率。

(二)腹部手術(shù)

有關(guān)腹部手術(shù)術(shù)前PFT的意義一直存在爭議，且可謂一波三折。多個前瞻性研究均提出FVC%和FEV1%是腹部手術(shù)PPCs的良好預(yù)測因子[28]。但Lawrence等[29]分析了22篇關(guān)于術(shù)前肺功能與腹部手術(shù)PPCs關(guān)系的文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)均認(rèn)為術(shù)前PFT可以預(yù)測術(shù)后肺部并發(fā)癥，但是作者認(rèn)為所有研究都存在方法學(xué)缺陷，其結(jié)果有待商榷。2006年美國醫(yī)師學(xué)會發(fā)布的第一個術(shù)前風(fēng)險(xiǎn)評估的臨床指南中，不建議術(shù)前常規(guī)行PFT以預(yù)測接受非心胸外科手術(shù)的患者發(fā)生PPCs的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橄到y(tǒng)回顧文獻(xiàn)并沒有顯示PFT在該問題上優(yōu)于病史和體格檢查[30]。

然而，隨后的兩項(xiàng)大型回顧性研究表明，術(shù)前PFT與PPCs的發(fā)展存在相關(guān)性。有學(xué)者分別研究了1 053例接受胃癌根治術(shù)的患者和1 236例行結(jié)腸直腸癌切除術(shù)的患者，均發(fā)現(xiàn)VC%(VC/預(yù)計(jì)VC)<80%是發(fā)生PPCs的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[31，32]。韓國學(xué)者Tak在一項(xiàng)納入898例接受腹腔鏡手術(shù)的患者的回顧性研究中，發(fā)現(xiàn)術(shù)前FVC%降低的患者更容易發(fā)生PPCs。值得一提的是，該研究中肺炎、肺氣腫、胸腔積液、肺水腫等PPCs的診斷均較嚴(yán)格，PPCs由兩名麻醉科醫(yī)生、一名呼吸科醫(yī)生及一名影像科醫(yī)生共同判斷。術(shù)前PFT對腹部手術(shù)PPCs的預(yù)測價值同樣體現(xiàn)在減肥手術(shù)中。以Clavellina-Gaytán、Hamoui及van Huisstede為代表的3項(xiàng)不同國家的研究均證實(shí)了術(shù)前肺功能檢測可能有助于預(yù)測腹腔鏡減肥手術(shù)PPCs的風(fēng)險(xiǎn)[33-35]。近期在日本進(jìn)行的一項(xiàng)前瞻性研究分析了676例接受腹部手術(shù)的患者，VC%亦被確定為術(shù)后發(fā)生呼吸衰竭、肺炎、肺不張、氣胸或胸腔積液的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，但有趣的是，當(dāng)作者將VC%添加到包含其他3個預(yù)測因子(年齡、手術(shù)時間和輸血)的模型時，沒有顯著提高該模型預(yù)測PPCs的能力，說明術(shù)前PFT對預(yù)測PPCs沒有幫助[36]。

關(guān)于兒童上腹部手術(shù)PPCs與術(shù)前PFT關(guān)系的研究仍不多。一些對兒童腹部手術(shù)危險(xiǎn)因素的研究均較少考慮到術(shù)前肺功能[37]。雖然腹部手術(shù)是否常規(guī)進(jìn)行術(shù)前PFT尚存爭議，但成人外科大多承認(rèn)術(shù)前肺功能與PPCs的關(guān)系，且兒童以腹式呼吸為主，更加依賴膈肌功能，有理由認(rèn)為該項(xiàng)檢查在兒童腹部手術(shù)中的價值值得兒科醫(yī)生進(jìn)一步探討。

三、展望

兒童肺功能檢查技術(shù)經(jīng)過上百年的發(fā)展，其基礎(chǔ)檢查方法已經(jīng)在國內(nèi)各層醫(yī)院得到較廣泛的普及，也在成人外科的術(shù)前評估中做出重要貢獻(xiàn)。但小兒外科醫(yī)生顯然尚未重視該檢查對手術(shù)預(yù)后的預(yù)測價值，相關(guān)研究可謂匱乏。國外研究雖不少，暫不論能否直接指導(dǎo)國內(nèi)臨床工作，單從脊柱側(cè)彎中的應(yīng)用來說,尚有不少爭議。這樣的窘境直接導(dǎo)致國內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)開展術(shù)前肺功能評估的情況差異較大，醫(yī)務(wù)工作者對兒童術(shù)前肺功能評估的價值尚無統(tǒng)一認(rèn)識，一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)即使完善術(shù)前肺功能檢查亦未能充分體現(xiàn)其指導(dǎo)意義，甚至視之為不求甚解的常規(guī)術(shù)前檢查。

成人外科對術(shù)前PFT價值的體現(xiàn)讓我們有理由相信，兒童術(shù)前肺功能檢查的作用遠(yuǎn)不止于現(xiàn)狀，未來希望能通過大樣本、多中心的前瞻性研究量化肺功能參數(shù)與術(shù)后PPCs風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系，探究預(yù)測術(shù)后肺部并發(fā)癥的敏感指標(biāo)，制定適用于我國兒童的術(shù)前肺功能檢查方案，幫助指導(dǎo)外科手術(shù)的時機(jī)、方式、麻醉方案等，對肺功能不達(dá)標(biāo)者予以延期手術(shù)或行術(shù)前肺功能鍛煉，望能一定程度預(yù)測術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生率、機(jī)械通氣時間、住院時間及住院費(fèi)用等，并促進(jìn)良好醫(yī)患溝通及降低術(shù)后不良事件發(fā)生率。