腹腔鏡結(jié)直腸癌手術(shù)中不同通氣策略對(duì)患者機(jī)械功及炎癥因子水平的影響

王佐煥， 王 琳， 曹 陽

與傳統(tǒng)手術(shù)不同，腹腔鏡手術(shù)需要CO2氣腹以及手術(shù)操作所需的Trendelenburg體位，對(duì)患者肺功能有一定影響，可能造成呼吸機(jī)相關(guān)性肺損傷(ventilator-induced lung injury，VILI)[1-2]。近年來，學(xué)者們對(duì)造成VILI的原因有了更深入理解，認(rèn)為單個(gè)呼吸變量指標(biāo)與VILI并無直接相關(guān)，但其中任何指標(biāo)的組合變化會(huì)導(dǎo)致肺動(dòng)態(tài)應(yīng)變和功率增加[3-4]。為整合呼吸力學(xué)變量指標(biāo)對(duì)VILI的貢獻(xiàn)，Gattinoni等提出了機(jī)械功(mechanical power，MP)的概念[5]。MP是單位時(shí)間內(nèi)多個(gè)呼吸周期循環(huán)累積的總能量，作為一個(gè)評(píng)估VILI的綜合指標(biāo)參數(shù)，已在臨床和實(shí)驗(yàn)環(huán)境中得到驗(yàn)證。MP直接作用于肺骨架，即細(xì)胞外基質(zhì)，根據(jù)MP的大小，使固定在其上的上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生變形[6]，細(xì)胞感知機(jī)械應(yīng)力將其轉(zhuǎn)化為生化信號(hào)，直接損傷肺泡細(xì)胞質(zhì)膜，導(dǎo)致肺泡屏障失效，細(xì)胞因子釋放，并轉(zhuǎn)移至體循環(huán)引起肺部損傷[7-8]。然而，不同通氣模式對(duì)呼吸系統(tǒng)輸送的MP大小，以及MP與炎癥反應(yīng)的關(guān)系尚不清楚，本研究旨在用能量管理概念來分析不同通氣模式下MP和炎癥因子的變化，以期幫助識(shí)別VILI發(fā)生的易感個(gè)體，為臨床優(yōu)化通氣策略提供呼吸動(dòng)力學(xué)證據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象 選擇2021年5月至2021年11月在廣州市紅十字會(huì)醫(yī)院接受腹腔鏡下結(jié)直腸癌手術(shù)的患者60例，采用隨機(jī)數(shù)字表法將其分為常規(guī)通氣組(V組)和肺保護(hù)通氣組(P組)，每組30例。兩組基線資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。見表1。本研究獲醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(2021-248-01)，所有患者簽署知情同意書。

表1 兩組基線資料比較

1.2納入、排除標(biāo)準(zhǔn)及剔除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡60～80歲；(2)ARISCAT評(píng)估為中危(26～34分)；(3)ASA分級(jí)為Ⅱ～Ⅲ級(jí)；(4)BMI為19～28 kg/m2；(5)氣腹時(shí)間2～3 h；FEV1>70%；(6)術(shù)前胸片提示無肺炎。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)既往有胸部手術(shù)史，合并嚴(yán)重心臟和肺部疾病史，包括呼吸衰竭、膿毒癥、肺大皰、嚴(yán)重哮喘、慢性阻塞性肺疾病等；(2)術(shù)前2周內(nèi)行機(jī)械通氣。剔除標(biāo)準(zhǔn)：(1)術(shù)中出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥；(2)中轉(zhuǎn)開腹；(3)術(shù)中改變通氣模式；(4)數(shù)據(jù)資料缺失。

1.3麻醉方法 患者術(shù)前均禁食8 h、禁飲2 h，到達(dá)手術(shù)室后常規(guī)進(jìn)行心電圖檢查、脈搏血氧測(cè)定和血壓評(píng)估。開放靜脈補(bǔ)液、橈動(dòng)脈穿刺測(cè)壓。采用以下標(biāo)準(zhǔn)化麻醉方案：依次靜脈注射咪達(dá)唑侖(宜昌人福醫(yī)藥股份有限公司)0.05 mg/kg、舒芬太尼(宜昌人福醫(yī)藥股份有限公司)0.4 μg/kg、丙泊酚(宜昌人福醫(yī)藥股份有限公司)1～2 mg/kg和順式阿曲庫銨(上海恒瑞醫(yī)藥有限公司)0.2 mg/kg進(jìn)行誘導(dǎo)。選擇合適的氣管導(dǎo)管，在氣管插管成功后連接德爾格麻醉機(jī)(Perseus A500，德國)，按分組情況行機(jī)械通氣。插管之后行右頸內(nèi)靜脈穿刺置管(7Fr 16G雙腔，貝朗醫(yī)療，德國)，術(shù)中泵注順式阿曲庫銨0.1～0.2 mg/(kg·min)維持肌松，泵注鹽酸瑞芬太尼(宜昌人福醫(yī)藥股份有限公司)0.1～0.2 μg/(kg·min)進(jìn)行鎮(zhèn)痛，泵注丙泊酚1.5～2.0 mg/(kg·h)，并調(diào)節(jié)流速，維持腦電雙頻指數(shù)(bispectral index,BIS)在40～60，維持心率(heart rate，HR)在60～100次/min，維持平均動(dòng)脈壓(mean arterial pressure，MAP)在基線值的20%左右。預(yù)計(jì)手術(shù)結(jié)束前30 min停止泵注肌松藥，在手術(shù)結(jié)束前3 min停止泵注所有靜脈用藥。手術(shù)操作均由同一醫(yī)療組完成，手術(shù)操作打孔位置在臍部和兩側(cè)下腹部，術(shù)中氣腹壓力設(shè)定在12 mmHg，術(shù)中予6～8 ml/(kg·h)乳酸林格液，給予膠體液5 ml/(kg·h)進(jìn)行擴(kuò)容。待患者蘇醒且拔出氣管導(dǎo)管后轉(zhuǎn)送到麻醉后監(jiān)測(cè)治療室(postanesthesia care unit，PACU)。

1.4通氣策略 兩組均采用容量控制通氣模式。V組：潮氣量(tidal volume，VT)=9 ml/kg，呼吸末正壓(positive end expiratory pressure，PEEP)=0 cmH2O。P組：VT=7 ml/kg，PEEP=5 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)。VT均采用校正體重：女性=45.5+0.91×[身高(cm)-152.4]；男性=50+0.91×[身高(cm)-152.4]。兩組其余設(shè)置均相同：呼吸頻率=12次/min，吸入氧濃度=75%，新鮮氣流量=2 L/min，吸呼比=1∶2。

1.5觀察指標(biāo) (1)兩組均于通氣后5 min(T1)、建立CO2氣腹并擺放Trendelenburg體位后10 min(T2)和60 min(T3)，以及關(guān)閉氣腹恢復(fù)平臥位后10 min(T4)時(shí)，記錄氣道峰壓(peak airway pressure,Ppeak)、氣道平臺(tái)壓(airway plateau pressure,Pplat)、肺動(dòng)態(tài)順應(yīng)性(pulmonary dynamic compliance,Cdyn)，并根據(jù)公式[9]計(jì)算MP。(2)兩組于T1、T2、T3和進(jìn)入PACU時(shí)立即采集橈動(dòng)脈血行血?dú)夥治?，記錄血?dú)馑釅A度(pH值)、二氧化碳分壓(arterial partial pressure of carbon dioxide,PaCO2)、氧分壓(arterial partial pressure of oxygen，PaO2)、氧合指數(shù)(oxygenation index，OI)和肺泡-動(dòng)脈氧分壓差(alveolar-arterial oxygen differential，PA-aO2)。(3)兩組于T1、T3和術(shù)畢即刻采集靜脈血樣3 ml，在4 ℃下以1 000×g離心15 min，取上清液，采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)法檢測(cè)血清肺Clara細(xì)胞分泌蛋白(Clara cell specific protein，CC-16)、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)和中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶(neutrophil elastase，NE)水平。試劑盒均購自北京達(dá)科生物技術(shù)有限公司，操作嚴(yán)格按照試劑說明書進(jìn)行。計(jì)算T1到術(shù)畢即刻血清CC-16、NE和IL-6水平的變化量，分別記為△CC-16、△NE和△IL-6。

2 結(jié)果

2.1兩組手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較 兩組氣腹時(shí)間、機(jī)械通氣時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、晶體液輸入量、膠體液輸入量比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 兩組手術(shù)相關(guān)指標(biāo)比較

2.2兩組各時(shí)間點(diǎn)呼吸力學(xué)指標(biāo)水平比較 在T1～T4時(shí)間點(diǎn)，兩組Ppeak、Pplat、MP均呈先升高后下降的趨勢(shì)，而Cdyn呈先下降后上升的趨勢(shì)。在T2、T3時(shí)間點(diǎn)，P組Cdyn水平高于V組，MP水平低于V組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在T3時(shí)間點(diǎn)，P組Pplat水平高于V組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 兩組各時(shí)間點(diǎn)呼吸力學(xué)指標(biāo)水平比較

2.3兩組不同時(shí)間點(diǎn)血清炎癥因子水平比較 在觀察時(shí)間內(nèi)，兩組血清CC-16、NE和IL-6水平均呈上升趨勢(shì)，但P組血清CC-16、IL-6水平上升幅度更小(P>0.05)，兩組血清NE變化幅度差異不顯著(P>0.05)。在T3時(shí)間點(diǎn)，P組CC-16水平低于V組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在術(shù)畢即刻，P組血清CC-16、IL-6水平均顯著低于V組(P<0.05)。見表4。

表4 兩組不同時(shí)間點(diǎn)血清炎癥因子水平比較

2.4兩組不同時(shí)間點(diǎn)血?dú)夥治鼋Y(jié)果比較 在T1～T3時(shí)間點(diǎn)，兩組pH值、PaO2、OI、PA-aO2變化不顯著(P>0.05)。在觀察時(shí)間內(nèi)，兩組PaCO2均呈先上升后下降的趨勢(shì)，變化幅度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表5。

表5 兩組不同時(shí)間點(diǎn)血?dú)夥治鼋Y(jié)果比較

2.5氣腹期間總MP與炎癥因子變化水平的相關(guān)性分析結(jié)果 氣腹期間總MP與血清△CC-16、△NE和△IL-6均呈正相關(guān)(P<0.05)，其中與△CC-16的相關(guān)性最高(r=0.422，P=0.035)。見圖1。

圖1 氣腹期間總MP與炎癥因子變化水平的散點(diǎn)圖

3 討論

3.1隨著腹腔鏡技術(shù)的廣泛應(yīng)用，長(zhǎng)時(shí)間的氣腹與Trendelenburg體位會(huì)引起呼吸動(dòng)力學(xué)的顯著改變。此外，腹腔鏡技術(shù)下的結(jié)直腸癌切除術(shù)多半是老年患者，其呼吸功能儲(chǔ)備減少，肺換氣和通氣功能減弱，任何增加呼吸肌負(fù)擔(dān)的因素均會(huì)使VILI的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加。為了讓研究更具針對(duì)性，本研究采用ARISCAT風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分表納入術(shù)后發(fā)生肺部并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)的中?；颊哌M(jìn)入研究。不同的呼吸機(jī)變量均被證明會(huì)導(dǎo)致VILI，包括VT[10]、Pplat[11]、PEEP[12]。既往研究多是從呼吸力學(xué)單個(gè)指標(biāo)參數(shù)層面去解釋肺保護(hù)性通氣策略預(yù)防VILI的發(fā)生以及減少肺部炎癥因子的產(chǎn)生[10，13]，而鮮有臨床研究采用MP這個(gè)綜合指標(biāo)參數(shù)來評(píng)估通氣策略的優(yōu)劣。

3.2CC-16是一種抗炎蛋白，由肺遠(yuǎn)端氣道上皮的Clara細(xì)胞分泌，它不僅是炎癥介質(zhì)，而且可以反映呼吸道上皮細(xì)胞的早期損傷[14]，在早產(chǎn)兒機(jī)械通氣[15]和成人腹部手術(shù)通氣5 h后表達(dá)增加[16]。IL-6是機(jī)械通氣后引起肺損傷的血漿標(biāo)志物，不恰當(dāng)?shù)臋C(jī)械通氣模式時(shí)間越長(zhǎng)，IL-6在血漿中的峰濃度就越高。NE是肺損傷發(fā)展過程中肺泡恢復(fù)和中性粒細(xì)胞活化的早期標(biāo)志物，反映肺炎癥反應(yīng)和組織損傷[17-18]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，插管后兩組血清CC-16、IL-6與NE變化水平無顯著差異，但在氣腹期間和術(shù)畢，兩組血清CC-16、IL-6與NE水平均呈上升趨勢(shì)，提示兩組均出現(xiàn)了肺泡屏障改變、肺血管內(nèi)皮細(xì)胞受損。在觀察時(shí)間內(nèi)，與V組比較，P組血清CC-16、IL-6和NE水平更低。既往研究認(rèn)為小潮氣量聯(lián)合低PEEP這種通氣策略引起VILI的概率更小，可能更好地維持機(jī)體促炎/抗炎平衡，這是因?yàn)镻EEP可以機(jī)械擴(kuò)張肺泡和小氣道從而減輕肺不張，降低發(fā)生VILI的風(fēng)險(xiǎn)[12]。

3.3本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氣腹期間總MP與炎癥因子的變化水平都存在正相關(guān)關(guān)系。在氧合、肺彌散能力都良好的情況下，兩組MP在氣腹期間均升高，結(jié)束氣腹后下降，但P組的MP和血清中CC-16、IL-6與NE的變化水平更低，考慮長(zhǎng)時(shí)間開放氣腹后，V組所承受的機(jī)械應(yīng)力更大且相對(duì)脆弱，所承載應(yīng)力的肺骨架遭受的破壞更大。相似地，一些研究也將MP與炎癥因子變化水平建立聯(lián)系，相比于低MP組，高M(jìn)P組的肺損傷評(píng)分和肺損傷標(biāo)志物水平升高，提示較低的MP可以更好地保護(hù)肺泡上皮細(xì)胞層并減少肺損傷標(biāo)志物釋放[19-20]。近幾年的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床回顧性研究也證實(shí)，在接受機(jī)械通氣的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和危重患者中，MP與VILI、呼吸衰竭甚至死亡率之間存在關(guān)聯(lián)，當(dāng)MP每增加1 J/min，死亡風(fēng)險(xiǎn)增加1.060倍[21-23]。

3.4本研究是單中心、小樣本研究，未能分析MP引起VILI的閾值及其預(yù)測(cè)價(jià)值。由于MP是一個(gè)連續(xù)變量，它描述了一段時(shí)間內(nèi)給予呼吸系統(tǒng)的能量，而且VILI具有廣泛的表現(xiàn)，在臨床環(huán)境中確定一個(gè)起點(diǎn)是比較困難的。Collino等[24]通過給予36頭豬不同水平的PEEP，發(fā)現(xiàn)引起肺損傷的MP閾值是13 J/min。另外，本研究通過血漿中的炎癥因子和血?dú)夥治鲋笜?biāo)來判斷肺部狀況，未能通過肺組織學(xué)病理評(píng)分、肺組織重量測(cè)重等金標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估肺組織損傷和炎癥反應(yīng)，這可能對(duì)VILI的評(píng)估以及研究結(jié)果評(píng)判造成一定的影響。

綜上所述，在老年腹腔鏡結(jié)直腸癌切除術(shù)中，長(zhǎng)時(shí)間的氣腹與Trendelenburg體位會(huì)增加患者呼吸系統(tǒng)所遭受的機(jī)械應(yīng)力，提高發(fā)生VILI的風(fēng)險(xiǎn)。肺保護(hù)性通氣策略的保護(hù)機(jī)制可能與較低的MP有關(guān)，應(yīng)用MP這個(gè)綜合指標(biāo)來分析呼吸機(jī)變量對(duì)肺的影響可以為臨床優(yōu)化通氣策略提供呼吸動(dòng)力學(xué)證據(jù)。