氧療在圍手術期的應用進展

宋君麗 易 芳 劉 敏 鞏 固

1 川北醫(yī)學院，四川省南充市 637000； 2 中國人民解放軍西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院麻醉科

全球每年進行約3.1億次外科手術，這些患者都不可避免地接受額外氧吸入療法，特別在使用肌松藥物的全身麻醉手術中。圍手術期氧療具有許多優(yōu)勢，包括高氧預處理使心肌可以更好地耐受缺血，降低術后傷口感染率以及減少體外循環(huán)期間產(chǎn)生的氣體微栓子，增加對呼吸暫停和呼吸功能不全的耐受性以防止術中缺氧。臨床工作中為避免缺氧的額外氧療行為以及缺乏準確及時的監(jiān)測，輸送過量氧氣在機械通氣患者中很常見，加之目前沒有明確的輸氧標準，于是有大量關于圍手術期輸氧水平的研究，以平衡消除全麻手術病理生理改變的益處和高氧損傷的不利。

1 圍手術期氧療對重要臟器功能的影響

1.1 肺臟 圍手術期短期應用高氧會降低肺血管阻力，導致肺循環(huán)血容量增加，區(qū)域肺灌注重分布，改善通氣血流比值不平衡所致的低氧血癥。但是，健康人群暴露于純氧可能導致肺不張、黏膜纖毛清除受損和氣管支氣管炎、肺泡蛋白滲漏、肺泡巨噬細胞白三烯表達增強和肺泡中性粒細胞增加。已有大量證據(jù)表明吸入高濃度氧對肺功能有害，包括由ROS引起的細胞毒性導致氣體交換受損和由肺泡塌陷引起的肺不張[1]。機械通氣過程中，不可避免存在通氣相關肺損傷和麻醉藥物毒性作用，該因素也可協(xié)同高氧所致的肺損傷。

因此，術后呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥(Postoperative Pulmonary Complication,PPC)相對常見，發(fā)生率為2%～19%，明顯延長住院時間，增加死亡率和醫(yī)療成本。Staehr-Rye等[1]回顧性分析73 922 名接受非心胸手術患者的臨床數(shù)據(jù)，尚未發(fā)現(xiàn)高氧治療的益處，Logistic回歸分析顯示PPC發(fā)生風險隨著吸入氧濃度的升高而增加。肺不張程度也隨著吸入氧濃度(Fraction of Inspired Oxygen, FiO2)增加呈劑量依賴性增加，手術中使用高濃度氧通氣策略的確會對患者產(chǎn)生不利影響。Park等[2]研究顯示麻醉期間低FiO2通氣策略能降低術后肺不張的發(fā)生率及嚴重程度，同時并不增加低氧合事件的發(fā)生。長期高氧的損傷作用是確定的，然而PPC與高氧時間、手術類型、患者年齡、麻醉手術期管理以及圍手術期護理等因素密切相關，高氧損傷在健康人群中不一定會導致臨床癥狀，因此部分研究并未顯示出FiO2水平對PPC明顯益處。Cohen等[3]研究發(fā)現(xiàn)肺氧合功能和PPC在低FiO2組和高FiO2組無明顯差異，最近一份研究也顯示出相同的結論[4]。

在臨床工作中，吸入高濃度氧氣有增加肺損傷的風險，PPC及氧合功能不隨FiO2水平明顯改變。因此，在實踐中可以將FiO2調(diào)整到不發(fā)生缺氧的最低FiO2，避免潛在高氧損傷，但還需要有力的臨床證據(jù)支撐。

1.2 腦 隨著全球進入老年化時代，將有更多老年人接受手術麻醉，圍手術期重要臟器保護顯得極其重要。盡管成年人大腦僅重約1 400g，但其占了全身基礎氧氣消耗量近20%，即便是短暫性缺血也會導致大量神經(jīng)變性。在健康人群中，高氧會導致腦血管收縮，腦血流量減少11%～33%，產(chǎn)生神經(jīng)系統(tǒng)損傷，基于此，相關指南提倡并發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)危重患者氧飽和度維持在94%～98%。

圍手術期神經(jīng)認知障礙(Perioperative Neurocognitive Disorders, PND)是圍手術期神經(jīng)系統(tǒng)損傷的表現(xiàn)和術后常見的并發(fā)癥之一，特別是接受大手術或心臟手術的老年患者。2009 年，Slater等[5]研究發(fā)現(xiàn)局部腦氧飽和度(rScO2)的去飽和分數(shù)低于50%與CABG手術后認知功能下降和住院時間延長顯著相關。另一份前瞻性研究中，接受心臟手術患者手術結束時低rScO2與術后認知功能下降相關[6]，這些研究提示了手術麻醉過程中大腦低氧合狀態(tài)可能是患者發(fā)生PND的因素之一。同時，大腦中不飽和脂質(zhì)、葡萄糖、線粒體、鈣、谷氨酸、抗氧化防御系統(tǒng)、氧化還原活性金屬離子等因素，使得其很容易受到氧化應激的影響[7]。最近Kupiec等[8]發(fā)表的一份回顧性分析研究顯示，體外循環(huán)期間高氧可能是術后譫妄(Postoperative Delirium, POD)發(fā)生的相關危險因素，POD陽性組中嚴重高氧血癥(PaO2≥200mmHg，1mmHg=0.133kPa)的發(fā)生率較高(100% VS 78%)，PaO2約250mmHg時，譫妄發(fā)生率最高。Lopez等[9]觀察了310名心臟手術患者，結果顯示術中腦缺氧后高氧再灌注與心臟手術后POD獨立相關，表明氧化損傷可能介導了這一關聯(lián)過程。此外，腦高氧程度也與POD的發(fā)生相關，而不是腦缺氧。這份研究觀察了腦氧飽和度和POD的關聯(lián)，但是心臟外科手術存在其他干擾因素以及NIRS技術的誤差都使得其結論需要前瞻性實驗進行驗證。在此基礎上，Shahzad等[10]前瞻性觀察了術中FiO2和PND的聯(lián)系，該研究結果和現(xiàn)在多數(shù)前瞻性研究并未顯示出FiO2水平和PND甚至術后腦卒中及TCI的明確關聯(lián)。但是，大腦對氧具有高度敏感性，無論是手術麻醉過程中低氧合還是缺氧后高氧再灌注都會對患者大腦產(chǎn)生不利影響，術中利用合適的監(jiān)測方式并維持腦部代謝氧合穩(wěn)定顯得極其重要。

1.3 心血管系統(tǒng) 大量證據(jù)表明不同氧合水平對心血管系統(tǒng)具有廣泛的影響，圍手術期中高氧狀態(tài)對機體體循環(huán)和肺循環(huán)存在不同作用，包括后負荷的增加和前負荷的減少，最終降低心輸出量，血管阻力呈劑量相關性增加。Waring等[11]發(fā)現(xiàn)給健康志愿者面罩輸氧1h可以降低心率和心臟指數(shù)，同時增加全身血管阻力和平均動脈壓，冠狀動脈阻力顯著增加(21.5%～40.9%)，冠狀動脈血流量顯著減少(健康受試者平均減少率為 17.1%，冠心病患者減少率為7.9%～28.9%)。Stub等[12]的研究結果顯示對無缺氧的ST段抬高型心肌梗死患者進行額外氧氣治療可能會增加早期心肌損傷和發(fā)病后6個月的心肌梗死面積。基于此，歐洲心臟病學會2017 年ST段抬高型心肌梗死管理指南不建議對SaO2≥90%的患者常規(guī)吸入氧氣治療[13]。此外，有大量研究發(fā)現(xiàn)高氧預處理對缺血心肌具有保護作用：研究發(fā)現(xiàn)高氧預處理減少心肌缺血再灌注后心肌梗死面積、再灌注后誘發(fā)的心律失常和改善心臟功能[14-15]。Ruetzler等[16]研究發(fā)現(xiàn)沒有證據(jù)支持接受結直腸手術患者術中高氧會增加術后心血管系統(tǒng)并發(fā)癥概率。

由此可見，在發(fā)生預知缺氧前的高氧預處理可能會產(chǎn)生積極有利作用，避免缺氧或改善缺氧狀態(tài)，鑒于高氧對機體心血管系統(tǒng)的生理作用特點以及高氧本身的氧化應激和致炎癥作用，對有并發(fā)心血管系統(tǒng)疾病或低心肺儲備的患者進行氧療時應平衡氧合和不利影響。

2 其他影響

2.1 手術部位感染 世界衛(wèi)生組織定義手術部位感染(Surgical Site Infection, SSI)為在解剖學上與在手術室進行的外科手術相關且在手術前不存在的感染，該報告建議接受全身麻醉并行氣管插管的成年患者應在術中接受80%的FiO2。氧氣的抗菌作用是由Knighton等在1980 年代提出，對病原體氧化殺傷取決于由還原型輔酶Ⅱ催化產(chǎn)生的O2-，該反應速度依賴于PO2。2000年Greif等[17]發(fā)表了一項研究顯示感染風險與術后組織氧合負相關，F(xiàn)iO2為80%的結直腸切除術患者SSI的發(fā)生率顯著降低。Belda等[18]納入了300 名結直腸切除術患者，他們在術中和術后6h被隨機分配到FiO2為30%或80%，結果顯示接受30%氧氣的患者中有24.4%的患者發(fā)生SSI，而接受80%氧氣的患者中只有14.9%。雖然在很多研究中都顯示出吸入高濃度氧氣對SSI有所裨益，但是其樣本量都遠遠不足以檢驗出差異，高偏倚風險也使得圍手術期高氧治療的益處有待進一步研究。Kurz等[19]通過5 749名例接受腸道手術患者進行前瞻性干預研究，發(fā)現(xiàn)補充氧氣不能降低SSI的發(fā)生率，de Jonge等[20]的研究結果也未顯示出術中增加FiO2對SSI的裨益?？傊壳皼]有有力的證據(jù)支持吸入高濃度氧氣可降低所有類型手術患者SSI的發(fā)生率，仍需大樣本多中心的前瞻性隨機對照研究證實。

2.2 長期預后 Eastwood等[21]在對152 680名機械通氣患者的病例資料進行回顧性分析，提示院內(nèi)死亡率和缺氧存在正相關，而與入ICU前24h的患者高PaO2無關。另一份多中心前瞻性研究顯示，保守氧療組和常規(guī)吸氧組的呼吸機使用和死亡率無明顯差異，但是保守氧療可能對疑似缺氧缺血腦病患者有益[22]。正如既往研究發(fā)現(xiàn)自由氧療會增加死亡率而不會改善其他重要結局[23],2015年Helmerhorst等[24]納入49 000多名患者的Meta分析顯示，高氧狀態(tài)患者院內(nèi)死亡率的比值比為1.38，與入院診斷無關。在此基礎上，Helmerhorst等[25]的另一份研究表明，重度高氧血癥(PaO2>200mmHg)比輕度高氧血癥(PaO2120～200mmHg)顯示出更高的死亡率，調(diào)整后的院內(nèi)死亡率在PaO2為120～160 mmHg內(nèi)最小。這與之前的一項研究所呈現(xiàn)的結果相似，該研究納入了36 000多名患者，de Jonge等[26]揭示了死亡率與PaO2之間的“U”型關系，即PaO2在110～150mmHg的區(qū)間內(nèi)死亡率較低，較低水平或更高的PaO2致患者于更大死亡風險中。該研究結果強調(diào)了防止長時間過度氧合的危害，即便是輕度高氧和暴露時間的累加也會對患者造成不良的結局。因此，圍手術期氧療的潛在風險不應該只用脈搏氧飽和度或PaO2評判，需要確立更多更準確的指標來預測風險和指導臨床治療。

部分研究佐證了圍手術期高FiO2的安全性，即不增加主要并發(fā)癥、死亡率[27]。目前沒有明顯理由限制高FiO2在其他系統(tǒng)并發(fā)癥的患者中的使用，同時，存在部分證據(jù)支持高氧對嚴重系統(tǒng)并發(fā)癥患者的不利方面。

3 小結

保證患者在手術甚至整個圍手術期內(nèi)氧合充足和器官組織灌注十分重要，在某些情況下，短時間的高濃度氧療會增加患者的治療安全性，例如在麻醉誘導期間和為患者插管以延遲呼吸暫停期間低氧血癥的發(fā)生。顯而易見的是，暴露于超生理氧往往是不利的，可能會增加炎癥和氧化應激，對肺功能、微血管灌注、冠狀動脈和腦血流產(chǎn)生嚴重不利影響。然而，圍手術期高氧導致可量化的氧化應激并不會轉(zhuǎn)化為術后肺部、心腦血管并發(fā)癥及死亡率的增加。鑒于吸入高于60%的氧濃度可能會增加不良事件的風險，并且缺乏強有力的證據(jù)證明其在圍手術期的優(yōu)勢。因此，不支持在麻醉和手術期間常規(guī)吸入高濃度氧氣，反而高濃度補充氧氣和有創(chuàng)機械通氣策略相關的危害可能超過試圖完全逆轉(zhuǎn)動脈低氧血癥的益處。對圍手術期或ICU危重患者實施精確控制動脈氧合水平以避免過度或不充分氧合相關的危害，并對其進行密切監(jiān)護和全面準確評估是目前應該進行的一項重要研究要點。鑒于先前研究存在高偏倚風險以及實驗設計缺點，有必要進行以危重患者為中心的低偏倚風險、大樣本量、長期隨訪的臨床隨機試驗。同時，應設計更多臨床試驗探討生理氧含量和允許性低氧合在圍手術期的價值、更好的氧合監(jiān)測指標、個體化氧化目標、開始及停止氧療的標準等。