比較單肺通氣對(duì)全身麻醉下行電視輔助胸腔鏡手術(shù)的中青年與老年患者腦氧代謝的影響

王浩源 李雪燕 徐江慧 王海蓮 張 軍

研究[1-2]結(jié)果表明，老年患者在術(shù)后更容易發(fā)生認(rèn)知功能損害。接受非心臟手術(shù)麻醉而發(fā)生術(shù)后認(rèn)知功能障礙(postoperative cognitive dysfunction，POCD)的老年患者，術(shù)中發(fā)生腦血流(cerebral blood flow，CBF)或腦氧代謝率(cerebral metabolic rate of oxygen，CMRO2)異常的比例較未發(fā)生POCD者明顯升高，提示非心臟手術(shù)POCD的發(fā)生可能與術(shù)中腦氧代謝異常而非全身性代謝改變有關(guān)。肺癌是中國(guó)發(fā)病率和死亡率較高的惡性腫瘤之一[3]，開(kāi)胸手術(shù)創(chuàng)傷大、應(yīng)激反應(yīng)明顯，患者術(shù)后疼痛和全身炎癥反應(yīng)劇烈，加之保障胸科手術(shù)順利進(jìn)行的關(guān)鍵技術(shù)——單肺通氣(one-lung ventilation，OLV)造成的通氣血流比例失調(diào)更進(jìn)一步加劇了患者術(shù)中發(fā)生低氧血癥的風(fēng)險(xiǎn)，并可能影響其血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定，誘發(fā)腦部微循環(huán)變化，引起腦氧供需失衡及代謝異常[4-5]。腦功能緊密依賴于能量代謝，因此合適的腦氧及能量底物供給十分重要。老年患者腦線粒體功能及能量代謝能力降低，故術(shù)中腦氧代謝異常較青年患者更為顯著[5]。一般情況下, 腦氧代謝與動(dòng)脈血氧合、CBF量及腦耗氧量密切相關(guān), 而腦組織對(duì)氧的攝取率又取決于CBF量[4-6]。CMRO2升高時(shí), 腦血管將通過(guò)自身調(diào)節(jié)增加腦組織的血流量，進(jìn)而維持CMRO2與CBF量之間的平衡。當(dāng)此平衡失調(diào)時(shí)，可導(dǎo)致腦繼發(fā)性損傷，從而可能影響患者的術(shù)后認(rèn)知功能[7]。綜合上述研究背景，本研究假設(shè)在OLV期間老年患者腦代謝能力較中青年患者顯著降低，更易產(chǎn)生損傷。為驗(yàn)證該假設(shè)，本研究納入接受電視輔助胸腔鏡手術(shù)(video-assisted thoracoscopic surgery,VATS)的患者，按年齡分為兩組，比較不同年齡段患者在OLV下行 VATS時(shí)是否存在腦氧代謝差異。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 本研究為單中心、前瞻性、觀察性隊(duì)列研究。收集2020年7—12月在復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院行VATS 患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡18～80歲，擬在全身麻醉下行VATS，ASA 分級(jí)為Ⅰ或Ⅱ級(jí)，BMI≤30 kg/m2，術(shù)前肺功能正常，具有正常精神行為能力，愿意配合并完成整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程。排除標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)前有精神障礙，服用鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜或抗精神失常藥物，有嚴(yán)重的系統(tǒng)性疾病(如呼吸衰竭、心力衰竭和肝、腎功能受損等)，不能耐受長(zhǎng)時(shí)間(≥30 min)OLV，妊娠，近3個(gè)月參加其他臨床試驗(yàn)。結(jié)合文獻(xiàn)[4-6]的研究結(jié)論及本研究預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，預(yù)估老年患者與中青年患者的CMRO2差值約為7%～8%；α=0.05，β=0.2，按照公式N=Z2×[P×(1-P)]÷E2(N為樣本量；Z為統(tǒng)計(jì)量；檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05；檢驗(yàn)效能1-β=0.8； 95%CI時(shí)，Z=1.96；E為誤差值；P為概率值)計(jì)算出患者樣本量為各組37例， 以5%脫落率計(jì)算，共需78例患者，因此本研究共納入78例患者。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核、批準(zhǔn)[批準(zhǔn)號(hào)：2020(臨審)第(796)號(hào)]，所有患者均簽署知情同意書(shū)。

將入選患者按年齡分為兩組：中青年組(18～59歲)和老年組(>59歲)。收集兩組患者的一般資料：年齡，性別，BMI，ASA分級(jí)，術(shù)前合并的基礎(chǔ)疾病，手術(shù)位置，麻醉時(shí)間，手術(shù)時(shí)間，OLV時(shí)間，麻醉后監(jiān)測(cè)治療室(postanesthesia care unit，PACU)停留時(shí)間，拔管時(shí)間，術(shù)中出入液量。

1.3 腦氧代謝評(píng)價(jià)指標(biāo) 分別在麻醉誘導(dǎo)前(T1)、誘導(dǎo)后15 min(T2)、OLV 30 min(T3)、OLV 60 min(T4)、雙肺通氣15 min(T5)及蘇醒脫氧后(T6)6個(gè)時(shí)間點(diǎn)經(jīng)橈動(dòng)脈和頸靜脈球部各采血0.3 mL，行血?dú)夥治?。根?jù)Fick公式分別計(jì)算動(dòng)脈血氧含量(CaO2)、頸靜脈血氧含量(CjvO2)、動(dòng)靜脈血氧含量差值(Ca-jvO2)、動(dòng)靜脈血糖差值(Da-jvG)、動(dòng)靜脈乳酸差值(Da-jvLac)、氧碳水化合物指數(shù)(OCI)、CMRO2(即Ca-jvO2與CaO2的比值)。計(jì)算公式為：CaO2=(Hb×1.34×SaO2)+(paO2×0.003)；CjvO2=(Hb×1.34×SjvO2)+(pjvO2×0.003) ；Ca-jvO2=CaO2-CjvO2；Da-jvG=a-G-jv-G；Da-jvLac=a-Lac-jv-Lac；OCI=Ca-jvO2÷[(a-G+1/2×a-Lac)-(jv-G+1/2×jv-Lac)]；CMRO2=(CaO2-CjvO2)÷CaO2；其中，Hb為血紅蛋白值，pjvO2為頸靜脈氧分壓，SaO2為動(dòng)脈血氧飽和度，SjvO2為頸靜脈血氧飽和度，CjvO2為頸靜脈球氧含量，a-G為動(dòng)脈血糖值，jv-G為頸靜脈血糖值，a-Lac為動(dòng)脈乳酸值，jv-Lac為頸靜脈乳酸值。

2 結(jié) 果

2.1 患者分組及一般資料比較 78例患者中，中青年患者39例，試驗(yàn)過(guò)程中剔除2例(1例在手術(shù)開(kāi)始后外科醫(yī)師更改手術(shù)方式使得OLV時(shí)間<30 min，另1例術(shù)畢時(shí)發(fā)現(xiàn)患者手術(shù)部位出血，再次行剖胸探查)；老年患者39例，試驗(yàn)過(guò)程中剔除1例(患者行肺楔形切除術(shù)，OLV時(shí)間<30 min)。分別有37和38例患者納入中青年組和老年組。與中青年組患者相比，老年組患者術(shù)前心律失常發(fā)生率顯著增高，麻醉時(shí)間顯著延長(zhǎng)，術(shù)中失血量顯著增多(P值均<0.05)。見(jiàn)表1。術(shù)中OLV期間，中青年組有1例、老年組有2例出現(xiàn)氧合改變(動(dòng)脈血氧合指數(shù)<200)。兩組間術(shù)前及術(shù)后其他一般資料的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05)。見(jiàn)表1。

表1 兩組患者術(shù)前及術(shù)后一般資料比較

2.2 兩組患者腦氧代謝評(píng)價(jià)指標(biāo)的組內(nèi)及組間比較 與同組T2時(shí)間點(diǎn)相比，兩組T3時(shí)間點(diǎn)CaO2、CjvO2均顯著降低(P值均<0.001)，提示麻醉和OLV可影響腦氧代謝；與同組T3、T4時(shí)間點(diǎn)相比，兩組患者T5時(shí)間點(diǎn)CaO2、CjvO2均顯著升高(P值均<0.05)；與同組T2時(shí)間點(diǎn)相比， 兩組T3、T4時(shí)間點(diǎn)Da-jvG、Da-jvLac、OCI和CMRO2的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05)，提示兩組變化趨勢(shì)基本一致。兩組組間相同時(shí)間點(diǎn)腦氧代謝指標(biāo)的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05)。見(jiàn)表2。

表2 兩組患者腦氧代謝評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值的組內(nèi)及組間比較

3 討 論

本研究為單中心、前瞻性、觀察性隊(duì)列研究，觀察OLV對(duì)不同年齡行VATS的患者手術(shù)期間及術(shù)后腦氧代謝的影響。本研究通過(guò)比較兩組不同年齡段患者經(jīng)橈動(dòng)脈和頸靜脈球部取血的血?dú)夥治鼋Y(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管與術(shù)前相比，術(shù)中麻醉和OLV可影響兩組患者圍手術(shù)期腦氧代謝，但組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即中青年和老年患者在麻醉及OLV后均存在腦代謝功能受損，但在蘇醒后相關(guān)指標(biāo)逐漸恢復(fù)至術(shù)前水平。這與本團(tuán)隊(duì)的研究假設(shè)相悖，在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)獲取的腦氧代謝指標(biāo)并未提示老年患者在圍手術(shù)期腦代謝功能受損風(fēng)險(xiǎn)大于中青年患者。

本研究的一般資料結(jié)果顯示，老年組患者術(shù)前心律失常發(fā)生率顯著高于中青年組，而兩組間其他合并疾病患者比例的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與文獻(xiàn)[10-11]報(bào)道的老年患者通常較中青年患者合并更高的高血壓病、糖尿病、腦梗死的比例的結(jié)論相悖，而這些疾病也會(huì)影響機(jī)體腦氧代謝功能。原因可能為本研究納入的樣本量較小，無(wú)法行進(jìn)一步的分層分析，以研究相關(guān)合并癥對(duì)圍手術(shù)期患者腦代謝功能的影響。此外，與中青年組相比，老年組患者麻醉時(shí)間更長(zhǎng)(平均相差的13 min)，這可能與老年患者麻醉誘導(dǎo)時(shí)間和蘇醒時(shí)間更長(zhǎng)有關(guān)；術(shù)中失血量更多(平均相差約30 mL)，這可能與老年患者凝血功能減退有關(guān)。但上述圍手術(shù)期差異對(duì)患者腦生理因素(如血流動(dòng)力學(xué)和氧合狀態(tài))的改變并未造成明顯影響，因此筆者推測(cè)這對(duì)主要研究終點(diǎn)(即VATS期間腦氧代謝指標(biāo))也可能無(wú)顯著影響。老年患者由于腦神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量減少、腦容量下降，以及能量代謝儲(chǔ)備能力降低，可能對(duì)代謝應(yīng)激的反應(yīng)與中青年患者有差異[12-13]。胸科手術(shù)中麻醉與OLV可造成腦的代謝應(yīng)激，從而增加腦功能損傷的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[14-16]?？紤]到老年患者具有更高的合并癥罹患比例及中樞神經(jīng)系統(tǒng)老化概率，因此更可能在圍手術(shù)期發(fā)生腦代謝異常，但本研究結(jié)果尚未證實(shí)上述假設(shè)。由于監(jiān)測(cè)條件的限制，本研究沒(méi)有連續(xù)、實(shí)時(shí)測(cè)定腦代謝指標(biāo)，僅選擇其中幾個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行分析，因此不能完全排除兩者之間可能存在差異。

與清醒時(shí)吸空氣不同，麻醉誘導(dǎo)后由于FiO2的升高及神經(jīng)活動(dòng)的抑制，患者CaO2有所上升[16]；隨著OLV開(kāi)始，患者各項(xiàng)氧合指標(biāo)逐漸下降，在OLV 30 min時(shí)最低，隨著OLV時(shí)間的延長(zhǎng)，各項(xiàng)指標(biāo)有所回升，這可能與乏氧性肺血管收縮逐漸緩解有關(guān)[17]。本研究結(jié)果顯示，中青年組和老年組CaO2和CjvO2的變化趨勢(shì)基本一致，而Ca-jvO2隨著CaO2和CjvO2的變化發(fā)生相應(yīng)變化，在麻醉OLV 30、60 min后有所下降，這可能與OLV的非生理性通氣方式加之患者側(cè)臥位引起的通氣血流比例失調(diào)和肺內(nèi)分流有關(guān)，部分指標(biāo)在雙肺通氣后恢復(fù)到OLV前水平。由于神經(jīng)細(xì)胞的主要能量來(lái)源為葡萄糖，正常腦功能的維持主要依賴葡萄糖的有氧代謝，腦氧代謝與腦葡萄糖代謝呈平行相關(guān)[16]。本研究結(jié)果顯示，OLV期間，Da-jvG、Da-jvLac與術(shù)前比較變化不顯著，提示無(wú)氧代謝發(fā)生率較低，而OCI和CMRO2是反映腦氧代謝的敏感指標(biāo)，在兩組間比較的差異則無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提示OLV期間，盡管老年患者合并更多基礎(chǔ)疾病，甚至既往腦梗死發(fā)生率也較高，但老年患者與中青年患者一樣，可通過(guò)自身調(diào)節(jié)機(jī)制，維持腦氧供需平衡[16-17]。

OLV期間患者容易發(fā)生低氧血癥，從而影響全腦或局部腦的代謝與氧合[16-17]。但本研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)中OLV期間發(fā)生低氧血癥的病例數(shù)有限，中青年組有1例、老年組中有2例出現(xiàn)氧合改變(動(dòng)脈血氧合指數(shù)<200)。局部腦氧飽和度(rSO2)可無(wú)創(chuàng)反映局部腦皮層的氧合情況。研究發(fā)現(xiàn)，老年患者術(shù)前rSO2低與術(shù)后譫妄的發(fā)生相關(guān)。一項(xiàng)meta分析結(jié)果顯示，術(shù)中監(jiān)測(cè)rSO2有助于降低POCD發(fā)生率[15]；但也有研究[16]結(jié)果顯示，術(shù)中rSO2數(shù)值與POCD之間無(wú)顯著相關(guān)性。有研究[17]指出，OLV期間腦左側(cè)區(qū)域氧飽和度<基礎(chǔ)值90%及右側(cè)區(qū)域氧飽和度<基礎(chǔ)值85%，可能增加胸科術(shù)后譫妄的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。因此，rSO2監(jiān)測(cè)在預(yù)測(cè)術(shù)后認(rèn)知損害中的作用目前尚不明確。而經(jīng)頸靜脈球檢測(cè)的rSO2主要用于監(jiān)測(cè)一側(cè)大腦半球的氧合情況，以了解整體腦代謝狀態(tài)，但對(duì)局部腦氧代謝情況的反應(yīng)并不靈敏。既往有研究[17]發(fā)現(xiàn)，在體外循環(huán)期間發(fā)生頸靜脈球rSO2下降可預(yù)測(cè)老年患者心臟手術(shù)后短期的神經(jīng)功能障礙發(fā)生情況，但其對(duì)非心臟手術(shù)POCD是否具有預(yù)測(cè)作用鮮見(jiàn)報(bào)道。聯(lián)合監(jiān)測(cè)全腦腦氧飽和度和rSO2能否進(jìn)一步提高對(duì)術(shù)后神經(jīng)功能損害的預(yù)測(cè)價(jià)值目前尚不明確，但本研究可為該類(lèi)研究打下初步的理論基礎(chǔ)。

本研究尚存在一些不足：①樣本量較小，如需要研究腦代謝與術(shù)后認(rèn)知損害之間的相關(guān)性，可能需要更大的樣本量論證兩者之間是否存在因果關(guān)系。②本研究未測(cè)定腦血流速度和腦血管直徑，因此無(wú)法估算CMRO2；而對(duì)不同年齡患者在OLV期間的CMRO2進(jìn)行比較，可能有助于了解老年患者是否更容易在VATS期間發(fā)生腦代謝改變。③本研究采用了相似的吸入麻醉藥濃度維持患者術(shù)中麻醉深度，但并未監(jiān)測(cè)麻醉深度，麻醉深度的差異也可能影響腦代謝指標(biāo)。

綜上所述，對(duì)于行VATS的中青年和老年患者，盡管麻醉與OLV可影響術(shù)中患者的腦代謝功能，但在圍手術(shù)期并未因年齡差異而導(dǎo)致OLV對(duì)腦氧代謝產(chǎn)生明顯影響。因此，老年患者更易發(fā)生POCD是否與圍手術(shù)期腦氧代謝改變存在相關(guān)性，尚需進(jìn)一步研究確證。