保留自主呼吸喉罩全身麻醉對胸科手術患者腦血管二氧化碳反應性及術后早期認知功能的影響*

劉健欣，李集源，吳東妮，王冠華，張奕文

（南方醫(yī)科大學順德醫(yī)院 麻醉科，廣東 佛山 528300）

腦血管二氧化碳反應性（cerebrovascular carbon dioxide reactivity, CVR-CO2）是指腦血管隨動脈血二氧化碳分壓（partial pressure of carbon dioxide in arterial blood, PaCO2）變化擴張或收縮的生理現(xiàn)象，其反映腦血管儲備和調節(jié)潛力[1]。近年來，臨床通過對腦血管反應性檢測,可以預測缺血性腦卒中、阿爾茨海默病、術后認知功能障礙（postoperative cognitive dysfunction, POCD）等疾病的發(fā)生、發(fā)展，并幫助臨床醫(yī)師及早采取相應的預防及治療措施[1-2]。檢測CVR-CO2的方法有多種，但臨床應用最廣的是通過經顱彩色多普勒超聲（transcranial color-coded duplex sonography, TCCD）檢測技術測量大腦中動脈（middle cerebral artery, MCA）血流速度（VMCA）的變化程度，從而評估腦血管反應性[3]。

有研究證實，在胸科手術中采用保留自主呼吸喉罩全身麻醉具有良好的臨床療效[4-6]。作為肺保護性通氣策略之一，此類手術患者允許出現(xiàn)一定程度的高碳酸血癥，但目前高碳酸血癥狀態(tài)下的喉罩全身麻醉對大腦血管及腦功能的影響尚不明確。故本研究通過TCCD檢測技術監(jiān)測MCA血流信號，探討在胸科手術中，與傳統(tǒng)支氣管插管單肺機械通氣全身麻醉比較，保留自主呼吸喉罩全身麻醉對患者CVR-CO2及術后早期認知功能是否更具優(yōu)勢，供臨床參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年8月—2023年3月南方醫(yī)科大學順德醫(yī)院擇期行胸腔鏡手術的患者80例（胸腔鏡肺楔形切除術53例、胸腔鏡肺段切除術27例）。年齡18～65歲，體質量指數(shù)18～24 kg/m2。納入標準：①美國麻醉醫(yī)師協(xié)會（American Society of Anesthesiologists, ASA）分級I～Ⅲ級；②術前戒煙2周以上；③術前無高血壓、糖尿病等基礎疾病。排除標準：①術前中度及以上貧血（Hb＜ 90 g/L）、中度及以上肺動脈高壓（平均肺動脈壓＞ 40 mmHg）、心力衰竭（射血分數(shù)＜ 50%）等；②神經系統(tǒng)疾病病史（短暫性腦缺血發(fā)作、腦卒中、腦血管畸形等）；③TCCD檢測技術測量聲窗不佳；④手術中轉開胸或插管、術中出血＞ 200 mL；⑤術中PaCO2長時間＞65 mmHg。本研究經醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準（批準號：20210726），患者均簽署知情同意書。

1.2 分組與處理

采用隨機數(shù)字表法分為試驗組和對照組，每組40例。試驗組采用喉罩全身麻醉，術中保留自主呼吸；對照組采用雙腔支氣管插管全身麻醉，術中使用肺隔離技術單肺機械通氣。

1.3 麻醉方法

術前禁飲、禁食8 h，患者進入手術室后監(jiān)測心電圖（Electrocardiogram, ECG）、心率（heart rate,HR）、脈搏血氧飽和度（pulse oxygen saturation,SpO2）、脈率（pulse rate, PR）、呼吸頻率（respiratory rate, RR）、麻醉深度指數(shù)（Narcotrend），局部麻醉橈動脈穿刺行有創(chuàng)動脈血壓（arterial blood pressure,ABP）監(jiān)測，開放頸內靜脈通路。兩組患者麻醉誘導均予以咪達唑侖0.1 mg/kg、舒芬太尼0.4 μg/kg靜脈注射，丙泊酚靶控輸注（target controlled infusion,TCI）3.0～4.0 μg/mL。試驗組麻醉誘導后置入第二代充氣喉罩（美諾牌A1型），連接麻醉機（氧流量3～6 L/min）自主呼吸?；颊邤[放側臥位后，麻醉醫(yī)生根據實際情況適當調整喉罩位置，使之不漏氣，便于術中氣管內吸引等。手術全過程保留患者自主呼吸，不給予肌肉松弛藥。麻醉維持予以丙泊酚TCI 2.5～4.5 μg/mL、瑞芬太尼TCI 5～6 ng/mL。對照組麻醉誘導時予以順阿曲庫銨0.2 mg/kg靜脈注射，其余用藥與試驗組相同。肌松效果滿意后，可視喉鏡暴露聲門行雙腔支氣管插管，纖維支氣管鏡定位，手術開始前單肺通氣，潮氣量設置6～8 mL/kg，呼吸頻率12～16次/min，呼氣末二氧化碳分壓維持30～45 mmHg，麻醉維持除間斷注射順苯磺酸阿曲庫銨維持肌松效果外，其余藥物同試驗組。兩組患者在手術開始后由手術醫(yī)師胸腔鏡下予以羅哌卡因做肋間神經阻滯麻醉，必要時追加迷走神經阻滯[6]。兩組患者術中麻醉深度維持Narcotrend值在D1～E1級。手術結束前15 min停止輸注丙泊酚，縫合皮膚前停止輸注瑞芬太尼并靜脈注射舒芬太尼0.2～0.3 μg/kg。手術過程的補液策略[7]：采用生理需要量+術前液體喪失量+液體再分布量和麻醉后血管擴張的方法補充晶體液，基礎量為1～2 mL/（kg·h），晶體液與膠體液和/或血制品按照1∶1的比例對術中失血量進行補液，依據監(jiān)測指標進行調整；維持尿量≥ 50 mL/h。

1.4 觀察指標

兩組分別在麻醉誘導前（T1）、建立人工氣胸后10 min（T2）、關胸前5 min（T3）、手術結束（T4）進行動脈血血氣分析，同時使用TCCD測量大腦中動脈血流速度，記錄VMCA。主要觀察指標：各時間節(jié)點的PaCO2、VMCA數(shù)值。次要觀察指標：各時間節(jié)點的HR、平均動脈壓（mean arterial pressure, MAP）、Narcotrend值、血紅蛋白（Hemoglobin, Hb）等。根據公式[8]計算即可得出CVR-CO2。①ΔPaCO2（mmHg）=高PaCO2-低PaCO2；②ΔVMCA（%）=[VMCA（高PaCO2）-VMCA（低PaCO2）]/ VMCA（低PaCO2）×100%；③CVRCO2=ΔVMCA（%）/ΔPaCO2（mmHg）。

于術前1天、術后第1天、術后第7天由同一高年資麻醉醫(yī)師采用簡易智力狀態(tài)檢查量表（minimental state examination, MMSE）對患者進行神經心理學測試。術后MMSE評分較術前基礎值下降≥ 2分的患者被認為存在術后神經認知功能紊亂[9]。

1.5 統(tǒng)計學方法

數(shù)據分析采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件。計量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示，比較用t檢驗或重復測量設計的方差分析；計數(shù)資料以構成比或率（%）表示，比較用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

兩組患者的性別構成、年齡、體質量指數(shù)及術前Hb的比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 兩組患者一般資料比較 （n =40，±s）

組別試驗組對照組χ2 / t 值P 值男/女/例21/19 20/20 0.050 0.823年齡/（歲，images/BZ_9_1616_659_1643_703.png±s）體質量指數(shù)/（kg/m2，images/BZ_9_1616_659_1643_703.png±s）術前Hb/（g/L，images/BZ_9_1616_659_1643_703.png±s）48.4±8.2 46.9±9.7 0.747 0.457 22.3±2.9 21.5±2.5 1.322 0.190 112±19.3 118±13.4 1.615 0.110

2.2 兩組血流動力學的比較

試驗組與對照組T1、T2、T3、T4的Narcotrend值、HR及MAP比較，采用重復測量設計的方差分析，結果：①不同時間點的Narcotrend值、HR及MAP比較，差異均有統(tǒng)計學意義（F=36.548、16.591和12.824，均P=0.000）；②兩組的Narcotrend值比較，差異無統(tǒng)計學意義（F=4.605，P=0.074），但兩組的HR及MAP比較，差異均有統(tǒng)計意義（F=22.619和17.236，均P=0.000）；③兩組的Narcotrend值、HR及MAP隨時間變化趨勢比較，差異均有統(tǒng)計學意義（F=9.196、15.072和15.941，均P=0.000）。見表2。

表2 兩組患者不同時間點血流動力學的比較 （n = 40，±s）

表2 兩組患者不同時間點血流動力學的比較 （n = 40，±s）

注：? 與對照組比較，P＜0.05。

組別Narcotrend值T3 T2 T4 T1 T3 T4試驗組對照組T1 98.5±0.8 98.4±0.9 36.7±3.2 37.2±3.1 41.4±3.7 40.5±3.5 51.6±4.5 50.3±4.9 76.3±12.8 75.5±9.4 HR/（次/min）T2 77.4±13.2?66.3±14.3 76.8±11.2?68.6±11.4 72.1±11.5?67.0±9.1組別MAP/mmHg T3 T2 T4 82.6±9.5?77.5±11.9試驗組對照組T1 86.9±11.3 85.7±12.4 90.2±9.9?81.6±13.1 89.7±12.6?82.8±9.4

2.3 兩組腦血管功能的比較

試驗組與對照組T1、T2、T3、T4的PaCO2和VMCA比較，采用重復測量設計的方差分析，結果：①不同時間點的PaCO2和VMCA比較，差異均有統(tǒng)計學意義（F=45.271和19.714，均P=0.000）；②兩組T2、T3、T4的PaCO2和VMCA比較，差異均有統(tǒng)計學意義（F=38.072和22.128，均P=0.000）；③兩組的PaCO2和VMCA隨時間變化趨勢比較，差異均有統(tǒng)計學意義（F=17.016和29.215，均P=0.000）。見表3。

表3 兩組患者PaCO2和VMCA的比較 （n = 40，±s）

表3 兩組患者PaCO2和VMCA的比較 （n = 40，±s）

注：? 與對照組比較，P＜0.05。

組別PaCO2/mmHg T1 40.4±1.6 40.2±1.8 T2 T3 T4 T1 T3 T4試驗組對照組VMCA/（cm/s）T2 56.7±12.3?46.1±14.5 64.9±14.6?53.8 ±15.2 46.1±4.8?42.6±4.7 59.7±5.4?53.8±7.6 60.2±5.9?55.8±4.3 42.5±7.8 39.3±7.2 64.6±13.0?57.8±14.0

通過公式①②③分別計算T1～T2時段、T2～T3時段、T3～T4時段MCA的血管反應性，采用重復測量設計的方差分析，結果：①不同時段MCA的CVR-CO2比較，差異有統(tǒng)計學意義（F=31.365，P=0.000）；②兩組MCA的CVR-CO2比較，差異有統(tǒng)計學意義（F=69.617，P=0.000），試驗組在各時段MCA的CVR-CO2較對照組高；③兩組MCA的CVR-CO2隨時間變化趨勢比較，差異有統(tǒng)計學意義（F=23.098，P=0.000）。見表4。

表4 兩組患者不同時間段MCA的CVR-CO2比較（n =40，±s）

表4 兩組患者不同時間段MCA的CVR-CO2比較（n =40，±s）

注：? 與對照組比較，P＜0.05。

組別試驗組對照組T3～T4 4.71±2.64?3.64±1.80 T1～T2 3.82±2.04?3.05±1.19 T2～T3 4.35±2.17?3.50±1.04

2.4 兩組不同時間點MMSE評分的比較

兩組患者術前1天、術后第1天和術后第7天MMSE評分比較，采用重復測量設計的方差分析，結果：①不同時間點兩組患者的MMSE評分比較，差異有統(tǒng)計學意義（F=7.241，P=0.002）；②兩組的MMSE評分比較，差異有統(tǒng)計學意義（F=12.843，P=0.011），試驗組術后第1天和術后第7天MMSE評分試驗組均高于對照組；③兩組的MMSE評分隨時間變化趨勢比較，差異有統(tǒng)計學意義（F=6.374，P=0.003）。見表5。

表5 兩組患者MMSE評分的比較 （n =40，±s）

表5 兩組患者MMSE評分的比較 （n =40，±s）

注：? 與對照組比較，P＜0.05。

組別試驗組對照組術后第7天29.41±0.64?28.84±1.01術前1天29.19±0.65 29.34±0.71術后1天28.63±0.89?27.88±1.29

2.5 兩組POCD發(fā)生率比較

根據MMSE評分結果及POCD的評判標準，試驗組術后第1天、術后第7天均未發(fā)生POCD；對照組術后第1天6例發(fā)生POCD，發(fā)生率為15.0%，術后第7天1例發(fā)生POCD，發(fā)生率為2.5%。對照組術后第1天POCD發(fā)生率與試驗組比較，差異有統(tǒng)計學意義（χ2=4.505，P=0.034），對照組高于試驗組；對照組術后第7天POCD發(fā)生率與試驗組比較，差異無統(tǒng)計學意義（χ2=1.013，P=0.314）。

3 討論

近年來，關于CVR-CO2下降與腦神經損害之間關系的研究越來越多。THIEL等[10]研究證實，CVRCO2降低與認知功能障礙有關，可以通過檢測腦血管反應性來預測未來血管相關認知功能障礙的發(fā)生情況。因此，研究不同通氣方案對胸科手術患者CVR-CO2的影響具有臨床實用價值。

保留自主呼吸的非氣管插管麻醉在胸腔鏡手術中的應用已被證實安全可靠，與傳統(tǒng)的雙腔管單肺機械通氣相比，使用該麻醉通氣方案的患者術后并發(fā)癥更少，康復更快[5]。有研究指出，胸腔鏡手術中施行保留自主呼吸非氣管插管麻醉，術野暴露滿意程度、術側肺萎陷程度均可滿足手術操作者需求，且能維持絕大多數(shù)患者通氣氧合需要[11]。

非氣管插管麻醉技術已被訓練有素的外科和麻醉團隊廣泛應用于中小型胸科手術中，在氣道及呼吸管理、手術操作等方面均獲得滿意的效果[12]。但此方案對麻醉醫(yī)生術中管理能力有較高要求，另外，患者在術中出現(xiàn)的并發(fā)癥也鮮有文獻提及。一般認為，保留自主呼吸喉罩全身麻醉在胸科手術中患者發(fā)生高碳酸血癥的概率極高。這是因為建立人工氣胸是胸科手術的必不可少的步驟，人工氣胸使術側肺萎陷，而保留自主呼吸的非術側肺在通氣時會反復吸入來自萎陷肺的二氧化碳[13]。此外，人工氣胸也會使縱隔向對側移位，從而使保留自主呼吸的非術側肺的潮氣量減少[14]。以上均可能使患者出現(xiàn)高碳酸血癥，但通常機體是可耐受的，當恢復雙肺通氣后二氧化碳水平就會恢復正常[15]。輕中度的高碳酸血癥在胸科手術當中是被允許的，并且被認為是保護性肺通氣策略的結果之一。在胸科手術中，保留自主呼吸并允許高碳酸血癥的出現(xiàn)，觀察腦血流量增加是否對腦血管血管反應性有正向影響，繼而改善術后認知功能，這是本研究的主要目標。本研究結果也表明，隨著手術的進行，試驗組在保留自主呼吸的通氣模式下，產生了一定程度的高碳酸血癥；并且通過經顱多普勒超聲測量監(jiān)測得知，試驗組隨著高碳酸血癥程度的加重，VMCA也相應增加。

TCCD技術用于檢測MCA血流動力學變化是臨床上的重要手段之一，其操作相對簡便、數(shù)值測量可靠、對患者無創(chuàng)傷，是評價CVR-CO2最常用方法。VMCA作為反映腦血流量的重要參考指標[16]，其平均流速升高意味著腦動脈氧合血流量增多，從而提高腦灌注，使區(qū)域腦組織氧飽和度升高。本研究結果顯示，對照組在手術過程中VMAC波動不大，這是因為對照組通過血氣分析，動態(tài)調節(jié)麻醉機呼吸參數(shù)，維持患者PaCO2在30～45 mmHg正常水平。但隨著手術進行，試驗組二氧化碳逐漸蓄積，PaCO2不同程度升高，VMAC也相應增加。這也驗證了腦血流與PaCO2有關聯(lián)。

有研究報道，PaCO2每降低1 mmHg，腦灌注就減少3%[17]。過度通氣可使健康志愿者的腦血流量減少30%以上[18]。低碳酸血癥引起腦血管收縮，減少腦血流量，從而減緩腦組織二氧化碳分壓的進一步下降。相比之下，高碳酸血癥通過擴張腦血管增加腦血流量，從而限制腦組織二氧化碳分壓的升高[19]。動物研究證實，高碳酸血癥會降低幼鼠缺氧缺血性腦損傷[20]。高碳酸血癥保護豬腦免受缺氧復氧誘導的損傷[21]，并減弱神經元凋亡[22]。高碳酸血癥可致患者術中心動過速及血壓升高，使得氧耗增加。臨床施行允許性高碳酸血癥作為治療手段時，對PaCO2的上限值存在一定爭議，MCCULLOCH等[23]研究發(fā)現(xiàn)，丙泊酚麻醉時大腦血流自動調節(jié)受損的PaCO2閾值平均為（61±4）mmHg。另有學者提出，大腦自我調節(jié)血壓或灌注壓的范圍在不同程度高碳酸血癥時是不同的，應用允許性高碳酸血癥時應結合臨床及患者情況綜合考慮[24]。通過查閱既往文獻，本研究將PaCO2的上限值設定為65 mmHg，當試驗組患者PaCO2達到上限值時，采取增加氧濃度、調高氧流量、手控輔助呼吸、同步間歇指令通氣等干預手段。本研究結果顯示，手術過程中（即T2～T4時段），通過試驗組與對照組Narcotrend值的比較，能排除試驗組因麻醉深度差異而引起的術中血壓和HR改變。雖然兩組患者在誘導后各時間點的MAP有組間差異，但不能單純地認為血壓與腦血流速度具有相關性。因為在麻醉誘導前，兩組的HR和MAP沒有明顯差異，手術建立人工氣胸后，隨著手術的進行，試驗組出現(xiàn)不同程度的高碳酸血癥，與維持正常PaCO2范圍的對照組相比，試驗組的HR和MAP也漸行升高，PaCO2升高才是引起的血壓升高和腦血流速度的增加原因，這符合人體病理生理的變化。

根據腦血流與PaCO2的關系，利用公式計算得出CVR-CO2。從結果可以看出，在T1～T2時段、T2～T3時段、T3～T4時段，試驗組雖然出現(xiàn)了高碳酸血癥，但試驗組MCA的CVR-CO2高于對照組的，而且隨著PaCO2的升高，其反應性呈上升趨勢。腦血管的CVR-CO2與腦血容量等穩(wěn)態(tài)參數(shù)不同，其是反映腦血管隨著PaO2或PaCO2變化而收縮或舒張的能力，常用于研究或臨床評估生理或病理狀態(tài)下的腦血管功能[24]。有研究表明，阿爾茨海默病患者和記憶缺失型輕度認知功能障礙患者的腦血管反應性較健康人群低[25-26]。因此，通過檢測CVR-CO2來評價腦血管的調節(jié)功能即側支循環(huán)狀態(tài)，對認知功能障礙的早期診斷、治療及預后評價都有重要意義[27]。

本研究采用MMSE評分作為早期POCD的測試量表，不僅是因其使用簡單、可操作性強，而且具有良好的特異性和敏感性。有研究表明，采用單肺機械通氣的胸科手術，可引起肺缺血-再灌注損傷，導致機體組織釋放多種炎癥因子，從而干擾神經活動，對神經突觸和神經元造成損傷，繼而誘發(fā)POCD。試驗組采用保留自主呼吸喉罩全身麻醉的通氣管理方式，其早期POCD的發(fā)生率低于傳統(tǒng)支氣管插管單肺通氣。從本研究的結果看出，術后第1天試驗組POCD的發(fā)生率低于對照組；術后第7天兩組POCD的發(fā)生率無差異。說明試驗組在降低早期POCD方面仍較對照組更有優(yōu)勢。

本研究存在不足之處：受限于研究周期和入組條件，本研究樣本量較少，未來的研究需要擴大樣本量驗證觀察。納入本研究的對象為無心腦血管基礎病的人群，但術前未通過彩超、血液化驗等手段明確，可能存在隱匿性病史的對象。另外，TCCD檢測技術對操作者具有一定的依賴性（探測角度、多普勒頻譜讀取等），本研究TCCD的測量與讀取均為相同2位操作者進行，誤差在允許范圍內。

綜上所述，在胸科手術中保留自主呼吸喉罩全身麻醉雖然極易造成碳酸血癥，但其升高的PaCO2反而能增加VMAC，從而改善CVR-CO2，并且在術后1天和術后7天能明顯提高MMSE評分，減少術后早期POCD的發(fā)生率。說明該肺通氣模式具有一定腦功能保護作用，較傳統(tǒng)的支氣管插管單肺機械通氣全身麻醉更具優(yōu)越性，值得臨床推廣。