2型糖尿病病人全身麻醉期間機械功率與術(shù)后肺部并發(fā)癥的關(guān)系

摘要 目的：探究2型糖尿病病人全身麻醉期間機械功率與術(shù)后肺部并發(fā)癥（PPCs）的關(guān)系。方法：采用前巢氏病例對照研究設(shè)計，納入2022年11月1日—2023年5月31日在山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院接受腹腔鏡結(jié)直腸切除手術(shù)的2型糖尿病病人 164 例。收集全身麻醉機械通氣期間最高吸氣峰值壓力（Peak）、平臺壓（Plat）、呼氣末正壓（PEEP），以及設(shè)定的潮氣量（Vt）、呼吸頻率（RR）參數(shù)，計算病人術(shù)中機械通氣呼吸功率。主要終點指標(biāo)為術(shù)后第7 天肺部并發(fā)癥的發(fā)生率，次要終點指標(biāo)為病人的住院時長。根據(jù)有無發(fā)生PPCs分為非并發(fā)癥組和并發(fā)癥組，采用傾向性評分匹配（PSM）法校正組間的混雜因素，其次用獨立樣本t檢驗分析PSM后機械功率與PPCs的相關(guān)性及PPCs的發(fā)生是否影響病人的住院時長，并通過受試者工作特征（ROC）曲線評價機械功率對PPCs的預(yù)測價值。結(jié)果：在第7 天隨訪時有36 例（21.95%）手術(shù)病人發(fā)生了PPCs。兩組加泰羅尼亞外科病人呼吸風(fēng)險評分（ARISCAT）風(fēng)險分級、美國麻醉醫(yī)師協(xié)會（ASA）分級差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；PSM后，兩組各有30例病人，基線資料相比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。與非并發(fā)癥組相比，并發(fā)癥組有更高的機械功率和更長的住院時長。ROC曲線顯示，機械功率預(yù)測PPCs的臨界值為7.56 J/min，曲線下面積（AUC）為0.806［95%CI（0.738，0.873），P＜0.001］。結(jié)論：較高的通氣機械功率與2型糖尿病病人術(shù)后肺部并發(fā)癥具有相關(guān)性，可顯著延長病人住院時長。

關(guān)鍵詞 2型糖尿??；術(shù)后肺部并發(fā)癥；機械功率；傾向性評分匹配；機械通氣

doi：10.12102/j.issn.1672-1349.2024.20.029

基金項目 山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院院級基金項目（No.YJ161709）

作者單位 1.山西醫(yī)科大學(xué)麻醉學(xué)院（太原 030001）；2.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院（太原 030001）；3.南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院

通訊作者 聶麗霞，E-mail：firsthossx@126.com

引用信息 閆樂池，趙麗媚，劉亞楠，等.2型糖尿病病人全身麻醉期間機械功率與術(shù)后肺部并發(fā)癥的關(guān)系［J］.中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2024，22（20）：3796-3800.

術(shù)后肺部并發(fā)癥（postoperative pulmonary complications，PPCs）占手術(shù)和麻醉相關(guān)風(fēng)險的很大一部分，是術(shù)后死亡率升高和住院時間延長的主要危險因素之一^［1］。糖尿病是一種代謝失調(diào)的內(nèi)分泌疾病，研究表明，糖尿病病人在發(fā)病之前即存在肺功能損傷，表現(xiàn)在限制性通氣功能障礙和彌散功能障礙，相較于非糖尿病病人，PPCs的發(fā)生率更高^［2］。最近提出的一個機械通氣新概念機械功率（mechanical power，MP），將通氣頻率、潮氣量（Vt）、氣道峰壓、驅(qū)動壓整合在一起，以焦耳/分鐘（J/min）為單位來估算傳遞到呼吸系統(tǒng)和肺部的能量^［3］，可能是通氣與肺損傷關(guān)系中更重要的變量^［4］。研究表明，機械功率不僅可以作為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）病人院內(nèi)死亡率的預(yù)測指標(biāo)^［5］，還可以評估全身麻醉手術(shù)病人術(shù)后呼吸衰竭風(fēng)險^［6］。但是有關(guān)腹腔鏡結(jié)直腸切除手術(shù)2型糖尿病病人術(shù)中機械功率與PPCs之間的相關(guān)性證據(jù)還較少，因此，本研究擬通過一項巢氏病例對照研究探究機械功率與PPCs之間的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 研究對象

收集2022年11月1日—2023年5月31日在山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院接受擇期腹腔鏡結(jié)直腸手術(shù)且術(shù)前明確診斷為2型糖尿病病人的臨床資料。2型糖尿病的診斷標(biāo)準(zhǔn)參考《中國2型糖尿病防治指南（2020版）》^［7］。納入標(biāo)準(zhǔn)：1）美國麻醉醫(yī)師協(xié)會（American Society of Anesthesiologists，ASA）分級Ⅰ～Ⅲ級；2）年齡≥18歲，性別不限；3）肝、腎功能正常；4）近期無質(zhì)子泵抑制劑和類固醇使用史。排除標(biāo)準(zhǔn)：1）合并肺部基礎(chǔ)疾患及心血管系統(tǒng)疾?。?）合并嚴(yán)重神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科疾??；3）急性阻塞或穿孔的腫瘤；4）拒絕加入研究的病人；5）手術(shù)后12 h內(nèi)出院；6）近期安排其他手術(shù)和/或麻醉。退出標(biāo)準(zhǔn)：1）術(shù)中轉(zhuǎn)為開腹手術(shù)；2）術(shù)中大出血或輸注血制品。本研究已通過山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，審批號：2022-K181。

1.2 PPCs診斷標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)2015年歐洲圍術(shù)期臨床結(jié)局定義^［8］診斷PPCs，1）呼吸道感染：病人因疑似呼吸道感染接受抗生素治療，并滿足以下1項或多項標(biāo)準(zhǔn)，新痰或改變痰、新痰或改變肺混濁、發(fā)熱、白細(xì)胞計數(shù)＞12×10⁹/L；2）呼吸衰竭：術(shù)后動脈血氧分壓（PaO）＜8 kPa（60 mmHg），氧合指數(shù)（PaO/FiO）＜40kPa（300 mmHg或動脈血紅蛋白飽和度＜90%，需要氧療；3）胸腔積液：胸片顯示上膈角變鈍，同側(cè)半膈直立位置輪廓清晰，相鄰解剖結(jié)構(gòu)移位或（仰臥位）一半胸模糊混濁，保留血管陰影；4）肺不張：肺混濁，縱隔、肺門或半膈向受累區(qū)移位，以及鄰近非肺不張性肺的代償性過度膨脹；5）氣胸：胸膜腔內(nèi)有空氣，內(nèi)臟胸膜周圍無血管床；6）支氣管痙攣：新發(fā)現(xiàn)的用支氣管擴張劑治療的呼氣性喘息；7）吸入性肺炎：吸入反流胃內(nèi)容物后的急性肺損傷。當(dāng)這些標(biāo)準(zhǔn)中的1個或多個在術(shù)后7 d內(nèi)任何時候出現(xiàn)時，診斷為 PPCs，而隨訪結(jié)束前出院且無任何PPCs的病人被視為無PPCs。

1.3 研究方法

1.3.1 數(shù)據(jù)收集

篩選符合納入標(biāo)準(zhǔn)的病人，簽署術(shù)前知情同意書，收集基線參數(shù)，如年齡、性別、體質(zhì)指數(shù)（BMI）、1個月內(nèi)吸煙史、術(shù)前空腹血糖、清蛋白、尿素、肌酐、術(shù)前血紅蛋白。在全身麻醉誘導(dǎo)插管并機控通氣后，記錄設(shè)定的Vt、呼吸頻率（RR）、吸入氧濃度（FiO），以及通氣過程中最高呼氣末正壓（PEEP）、平臺壓（Plat）、吸氣峰值壓力（Peak），直至手術(shù)結(jié)束病人恢復(fù)自主呼吸。術(shù)后收集加泰羅尼亞外科病人呼吸風(fēng)險評分（ARISCAT）、手術(shù)時長、麻醉時長、術(shù)中順式阿曲庫銨用量、術(shù)中補充晶體液、膠體液、尿量等。

1.3.2 暴露因素

主要暴露因素為機械功率，通過全身麻醉機械通氣期間Vt、RR、PEEP、Plat和Peak中位數(shù)計算得出：機械功率（J/min）＝0.098×RR×Vt×［PEEP＋1/2（Plat－PEEP）＋（Peak－Plat）］，參考國內(nèi)外研究以及臨床經(jīng)驗考慮了術(shù)中最高的Peak以及設(shè)定的RR、Vt進行計算。

1.3.3 終點指標(biāo)

主要終點指標(biāo)為術(shù)后第7天肺部并發(fā)癥的發(fā)生率。在病人術(shù)后第7天通過查閱電子病歷進行隨訪，包括查看術(shù)后血氣分析報告、胸片、胸部CT等。次要終點指標(biāo)為病人的住院時長。住院時長為病人手術(shù)當(dāng)日至出院的總時間。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

根據(jù)以往的國內(nèi)外研究以及預(yù)試驗的結(jié)果，將機械功率相對危險度（RR）以及術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生率引入PASS軟件，設(shè)定檢驗水準(zhǔn)α＝0.05和檢驗效能1－β＝0.9，計算得164例，考慮到10%的失訪率，最終樣本量估計為180 例。

采用Excel整理數(shù)據(jù)，采用SPSS 25.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。根據(jù)有無發(fā)生PPCs分為并發(fā)癥組和非并發(fā)癥組。采用傾向性評分匹配（propensity score matching，PSM）法分析病人年齡、性別、BMI、吸煙史、術(shù)前空腹血糖、清蛋白、尿素、肌酐、術(shù)前血紅蛋白等基線資料，采用近鄰法對并發(fā)癥組以及非并發(fā)癥組進行1∶1配對，χ²值為0.02。PSM后對兩組各30例病人進行分析。定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）或中位數(shù)（四分位數(shù)）［M（P，P）］表示，定性資料以例數(shù)、百分比（%）表示。對符合正態(tài)分布的定量資料采用兩獨立樣本t檢驗；不符合正態(tài)分布的定量資料及無序多分類資料采用Mann-Whitney U檢驗，定性資料比較采用χ²檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。采用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線的最大約登指數(shù)（敏感度＋特異度－1）計算預(yù)測因子的界值，并通過曲線下面積（area under curve，AUC）評估機械功率的預(yù)測效能。

2 結(jié) 果

2.1 PPCs發(fā)生情況

本研究共180例病人入組，16例失訪，最終納入164例，其中，36例（21.95%）發(fā)生PPCs（并發(fā)癥組），包括呼吸道感染14例，肺不張25例，胸腔積液30例，呼吸衰竭1例，無氣胸、支氣管痙攣、吸入性肺炎。

2.2 PSM前后兩組基線資料比較

PSM前兩組性別、年齡、BMI、1個月內(nèi)吸煙史、有無高血壓、術(shù)前SpO、術(shù)前空腹血糖、清蛋白、尿素、肌酐、術(shù)前血紅蛋白、吸氧濃度、手術(shù)時長、麻醉時長、術(shù)中順式阿曲庫銨用量、術(shù)中補充晶體液、膠體液、尿量等比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。兩組ARISCAT評分、ASA分級比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。PSM后共30對病人配對成功，兩組基線資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。詳見表1。

2.3 PSM后兩組病人機械功率和住院時長比較

PSM后兩組機械功率比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。并發(fā)癥組住院時間長于非并發(fā)癥組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。詳見表2。

2.4 ROC曲線分析

ROC曲線顯示，機械功率的預(yù)測效能［AUC＝0.806，95%CI（0.738，0.873），P＜0.001］優(yōu)于ARISCAT評分［AUC＝0.631，95%CI（0.539，0.723），P＝0.016］。機械功率的界值為7.56 J/min（敏感度86.1%，特異度69.5%），ARISCAT評分的界值為21分（敏感度94.4%，特異度30.5%）。詳見圖1。

3 討 論

盡管肺保護性通氣策略的應(yīng)用能最大限度地保護病人的肺功能，減少機械通氣對肺部的損傷，降低了手術(shù)病人術(shù)后肺部并發(fā)癥發(fā)生率以及病死率，但發(fā)生術(shù)后肺部并發(fā)癥的病人恢復(fù)和住院時間延長，嚴(yán)重影響病人預(yù)后^［9］。本研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病病人術(shù)后肺部并發(fā)癥與全身麻醉機械通氣期間較高的機械通氣呼吸功有關(guān)，且這種并發(fā)癥會顯著延長病人的住院時長。通過傾向性評分匹配后，機械通氣呼吸功率與肺部并發(fā)癥的關(guān)聯(lián)仍然顯著。ROC曲線分析表明，機械通氣呼吸功率對術(shù)后肺部并發(fā)癥具有較好的預(yù)測價值。因此，建議在2型糖尿病病人腹腔鏡結(jié)直腸切除手術(shù)中，應(yīng)注意監(jiān)測和控制機械通氣參數(shù)，以降低術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生率，縮短病人的住院時長。

在危重癥或圍術(shù)期病人中，機械通氣是改善氧合和維持通氣的重要支持性治療^［10］。機械通氣時，呼吸機產(chǎn)生的機械力對呼吸系統(tǒng)做功，主要能量表現(xiàn)形式為機械能，呼吸系統(tǒng)的機械功率代表單位時間內(nèi)幾個呼吸周期累積的總能量負(fù)荷，通常表示為呼吸系統(tǒng)的機械能與呼吸頻率的乘積，單位為J/min^［5］。2020年Chiumello等^［11］驗證了一個簡化公式，即：機械功率＝0.098×RR×Vt×（PEEP＋1/2［Plat－PEEP］＋［Peak－Plat］），同時適用于容積控制和壓力控制通氣時。Collino等^［12］研究發(fā)現(xiàn)，在逐步增加PEEP從而選擇性地升高機械功率過程中，必然伴隨其他一些呼吸參數(shù)的變化。全身麻醉機械通氣期間機械動力是一個統(tǒng)一的工具，通過調(diào)整呼吸參數(shù)降低呼吸機相關(guān)性肺損傷的發(fā)生率時，應(yīng)該考慮其所有參數(shù)變化。這也是本研究將術(shù)中呼吸機參數(shù)視作一個整體并整合成單一的機械功率，作為PPCs的一個危險因素來統(tǒng)計驗證的原因。

既往的研究主要來自重癥監(jiān)護室病人的有創(chuàng)機械通氣期間。多項回顧性研究表明，機械功率與ARDS病人死亡率相關(guān)^［13-15］。24 h機械功率變異率與危重癥病人的死亡率相關(guān)，機械功率的早期降低可能為這一人群提供預(yù)后益處^［16-17］。為了解機械功率在無肺損傷病人呼吸衰竭發(fā)展中的作用以及來自ARDS病人的證據(jù)是否適用于全身麻醉的病人，一個多中心回顧性隊列研究發(fā)現(xiàn)術(shù)中機械通氣期間應(yīng)用較高的機械功率與術(shù)后呼吸衰竭風(fēng)險相關(guān)^［6］。一項研究對兩項國際多中心隨機臨床試驗進行了后續(xù)分析，在接受開腹手術(shù)的高危病人中，暴露于較高的機械功率與術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生獨立相關(guān)^［18］。

糖尿病是一種糖代謝失調(diào)的內(nèi)分泌疾病，已被證明是術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率和死亡率的危險因素^［19］。研究表明，糖尿病發(fā)病之前即存在肺功能損傷，主要表現(xiàn)為限制性通氣功能障礙和彌散功能障礙^［2］。糖尿病病人具有更低的用力肺活量、第1秒用力呼氣容積、肺總量、肺活量、最高呼氣流量、最大吸氣壓力和最大自主通氣量，并且肺功能損害程度與血糖控制水平和糖尿病嚴(yán)重程度相關(guān)^［20］。盡管小Vt量、高頻率的保護性機械通氣策略適用于糖尿病，但糖尿病仍可增加小鼠的炎癥反應(yīng)和相關(guān)的肺損傷^［21］。一項前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病病人全身麻醉時圍術(shù)期出現(xiàn)吸肺順應(yīng)性下降、氣道峰壓升高、氧合指數(shù)降低、呼吸指數(shù)降低、肺泡-動脈氧分壓差降低，總體肺功能減低，術(shù)后肺部炎癥反應(yīng)較非糖尿病病人明顯^［22］。全身麻醉機械通氣期間較高的機械功率與腹腔鏡手術(shù)糖尿病病人PPCs的發(fā)生是否相關(guān)還有待研究證實。

本研究結(jié)果表明，較高的機械功率與PPCs發(fā)生率相關(guān)（P＜0.05），ROC曲線結(jié)果表明，機械功率7.56 J/min是預(yù)測PPCs發(fā)生的閾值。較高的機械功率更易導(dǎo)致PPCs發(fā)生的可能原因為：1）機械通氣與能量的大量耗散有關(guān)，即機械力產(chǎn)生的動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)換，動能轉(zhuǎn)化為存儲在肺和胸壁等彈性組織中的勢能，或在克服阻力時轉(zhuǎn)化為熱能，可能導(dǎo)致肺組織損傷，從而導(dǎo)致呼吸機誘導(dǎo)的肺損傷^{［2，23］}。2）呼吸機產(chǎn)生的機械力直接作用于肺骨骼，即細(xì)胞外基質(zhì)，使錨定在其上面的上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞變形，從而被激活引起炎癥反應(yīng)^［24］。一項動物實驗發(fā)現(xiàn)，低機械功率組的肺內(nèi)炎性因子水平明顯低于高機械功率組^［25］，可見機械力不只直接通過機械運動損傷肺組織，也與肺部炎癥密切相關(guān)^［26］。機械功率的概念不僅有助于理解呼吸機誘導(dǎo)肺損傷的機制，還能提示麻醉醫(yī)生評估機械通氣和病人的肺狀態(tài)，識別病人發(fā)生PPCs的風(fēng)險。

本研究存在一定的局限性。首先，本研究為單中心隊列研究，研究對象存在偏倚，結(jié)論存在局限性，不能代表其他研究中心及人群的特點。其次，機械功率最佳目標(biāo)范圍尚未確定，未來需擴大手術(shù)類型及病人人群，針對各類病人術(shù)中機械功率水平開展多中心高質(zhì)量前瞻性研究，以深入探討發(fā)生PPCs的病人術(shù)中機械功率的閾值。最后，本研究不能證明術(shù)中機械功率和術(shù)后肺部并發(fā)癥的因果關(guān)系，尚缺乏有效的隨機對照試驗對術(shù)中機械通氣干預(yù)或限制以觀察是否影響病人的預(yù)后。

綜上所述，術(shù)中較高的機械功率與腹腔鏡結(jié)直腸切除手術(shù)2型糖尿病病人發(fā)生術(shù)后肺部并發(fā)癥的風(fēng)險增加相關(guān)，發(fā)生術(shù)后肺部并發(fā)癥的手術(shù)病人住院時間延長。

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（收稿日期：2024-05-29）

（本文編輯 王麗）