不同吸入氧濃度對肺癌根治術患者單肺通氣后氧合及氧化應激的影響

周子瑜，李利平，劉瑤，翁瑩琪

（1.中南大學湘雅醫院 麻醉科，湖南 長沙 410008；2.湖南省長沙市婦幼保健院，湖南 長沙 410007）

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不同吸入氧濃度對肺癌根治術患者單肺通氣后氧合及氧化應激的影響

周子瑜1，李利平2，劉瑤1，翁瑩琪1

（1.中南大學湘雅醫院 麻醉科，湖南 長沙 410008；2.湖南省長沙市婦幼保健院，湖南 長沙 410007）

摘要：目的探討不同吸入氧濃度對肺癌根治術患者單肺通氣（OLV）后氧合和氧化應激的影響。方法選擇60例開胸單葉肺切除術的肺癌患者，隨機分為A、B兩組（每組30例），OLV后吸入氧濃度（FiO2）A組為100%，B組為50%。分別于側臥位單肺通氣前（T0）、OLV 30min（T1）、OLV結束前（T2）、關胸后（T3）及術后2h （T4）抽取橈動脈血和右心房血行血氣分析，計算氧合指數（PaO2/FiO2）、呼吸指數（R I）和肺內分流率（Qs/Qt）。同時抽橈動脈血測定氧化應激指標超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）。結果兩組各時間PaO2/FiO2比較，差異無統計學意義（P>0.05）。T1～T4時B組R I低于A組（P<0.05），Qs/Qt也低于A組（P<0.05）。T4時B 組MDA值低于A組（P<0.05），SOD值高于A組（P<0.05）。結論OLV后50%吸入氧濃度可降低Qs/Qt和氧化應激反應，改善氧合。

關鍵詞：單肺通氣；肺內分流；氧合；吸入氧濃度；氧化應激

全身麻醉誘導和維持期間吸入純氧可引起急性肺萎陷，導致術后呼吸功能恢復延遲[1-3]。胸科手術單肺通氣（one-lung ventilation，OLV）期間的吸入氧濃度（fraction of inspired oxygen，FiO2）尚無定論，臨床上傳統應用純氧（100%FiO2），但長時間吸入100%氧可引起單肺通氣相關性肺損害[4-5]。國外文獻綜述單肺通氣期間的吸入氧濃度為40%～100%[6]。筆者在臨床工作中發現，單肺通氣期間吸入40%的氧濃度極易發生低氧血癥，特別是患者循環發生抑制時（如出血和過敏性休克）更易發生。本研究旨在通過觀察50%和100%吸入氧濃度對氧合和氧化應激反應的影響，為臨床胸科手術單肺通氣患者尋找合適的吸入氧濃度。

1　資料與方法

1.1一般資料

本研究經中南大學湘雅醫院倫理委員會批準，并與患者或其家屬簽署知情同意書。選取擇期行開胸單葉肺切除術的肺癌患者60例。其中，男性47例，女性13例；年齡39～73歲；體重指數19.1～28 kg/m2。美國麻醉協會（American Society of Anesthesiologists，ASA）Ⅱ、Ⅲ級，排除中、重度阻塞性及限制性通氣障礙，無肺部或呼吸道感染、心臟疾病、糖尿病及其他嚴重器官功能障礙。患者隨機分為A、B兩組，每組30例。

1.2麻醉方法

麻醉前30min行苯巴比妥鈉1mg、阿托品0.5mg肌內注射。入室開放外周靜脈及常規監護心電圖、無創血壓、心率（heart rate，HR）、血氧飽和度（blood oxy gen saturation，SpO2），行橈動脈穿刺置管監測有創動脈血壓。麻醉誘導采用面罩預給氧（FiO2為50%），依次靜脈注射咪達唑侖0.1 mg/kg、舒芬太尼0.5～1.0μg/kg、維庫溴銨 0.10～0.12 mg/kg、依托咪酯0.15～0.30mg/kg，誘導后置入雙腔支氣管導管，在纖維支氣管鏡下定位。另行右側頸內靜脈穿刺置管，導管前端置于右心房位置（B超下定位），用于測定右心房壓（right atrial pressure，RAP）和抽取右心房血。側臥位后在纖維支氣管鏡直視下重新檢查和調整雙腔支氣管導管位置。行雙肺通氣，A、B兩組FiO2維持50%，潮氣量（volume of tidal，VT）8～10 ml/kg，呼吸頻率（respiratory rate，RR）10～12次/min，呼氣末正壓（positive end expiratory pressure，PEEP）為0，改行單肺通氣后調節呼吸參數A組FiO2為100%，B組FiO2為50%，VT為8 ml/kg，RR為14次/min，其他參數不變。術畢換單腔氣管導管回胸外ICU，繼續機械通氣至術后2 h或患者拔除氣管導管（A組FiO2100%，B組FiO250%）。排除標準：①術中出現SpO2<90%或血氧分壓（partial pressure of oxygen，PaO2）<75 mmHg；②術中出現嚴重心律失常，術中使用過擴血管活性藥物；③術中出現難以維持氣道峰壓<30cmH2O。

1.3觀察指標

分別于側臥位單肺通氣前（T0）、單肺通氣30min （T1）、單肺通氣結束前（T2）、關胸后（T3）、術后2 h （T4）5個時間抽取動脈血、右心房血各1ml行血氣分析，記錄動脈血氧分壓，計算氧合指數（PaO2/FiO2）、呼吸指數（respiratory index，RI）和肺內分流率（QS/QT），RI=P（A-a）O2/PaO2，QS/QT=（CcO2-CaO2）/（CcO2-CvO2）。在本研究中，采用右心房靜脈血氧含量代替肺動脈混合靜脈血氧含量[7]。另分別在T0、T1、T2、T3、T45個時間抽取5 ml動脈血用于測定超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性，丙二醛（Malondialdehyde，MDA）濃度。

1.4統計學方法

采用SPSS 17.0統計軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差（x±s）表示，組間比較用重復測量的方差分析，若方差齊則兩兩比較用獨立樣本t檢驗，計數資料以率表示，用χ2檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1一般情況

兩組患者年齡（t=1.546，P=0.132）、體重指數（t=0.735，P=0.466），經t檢驗，差異無統計學意義；兩組性別、ASA分級比較，經χ2檢驗，差異無統計學意義（P>0.05）（見表1、2）。術前肺功能檢查的各項指標：第1秒用力呼氣量（forced vital capacity in the first second，FEV1）、第1秒用力呼氣量與用力肺活量之比（FEV1/FVC）、最大呼氣中期流量（maximal mid-expiratory flow，MMEF）、最大自主通氣量（maximal voluntary ventilation，MVV）、一氧化碳彌散量（carbon monoxide diffusion in the lung，DLco）比較，經t檢驗，差異無統計學意義（P>0.05）（見表3）。兩組患者麻醉時間、手術時間、單肺通氣時間、術中出血量、輸液量比較，經t檢驗，差異無統計學意義（見表4）。兩組切除肺葉的構成比，經χ2檢驗，差異無統計學意義（P>0.05）（見表5）。

兩組各時間HR、平均動脈壓（mean artery pressure，MAP）、RAP比較，經重復測量方差分析，差異無統計學意義。不同時間HR、MAP、RAP比較，差異無統計學意義（F=2.600、0.089和1.592，P=0.108、0.766和0.208）；兩組HR、MAP、RAP比較，差異無統計學意義（F=1.910、2.030和2.046，P=0.109、0.090 和0.102）；兩組的HR、MAP、RAP隨時間變化比較，差異無統計學意義（F=0.108、1.198和0.058，P=0.980、0.312和0.994）。見圖1和表6。

A、B兩組均有3例患者術中發生SpO2<90%。該6例患者被剔除出本研究。發生SpO2降低的原因為：1例出現抗生素過敏性休克，其余均為術中雙腔管移動錯位。

2.2血氣分析結果

2.2.1氧合指數A、B兩組的氧合指數在T0、T1、T2、T3和T4時進行比較，經重復測量方差分析結果：①不同時間氧合指數比較差異有統計學意義（F= 75.212，P=0.000）；②兩組的氧合指數比較差異有統計學意義（F=22.509，P=0.000），A、B兩組氧合指數變化趨勢比較差異有統計學意義（F=16.922，P= 0.000）。A、B兩組的氧合指數在T1、T2時與T0時進行比較差異有統計學意義，A、B兩組的氧合指數在T1、T2時低于T0時。見表7。

2.2.2呼吸指數A、B兩組的呼吸指數在T0、T1、T2、T3和T4時進行比較，經重復測量方差分析結果：①不同時間呼吸指數比較差異有統計學意義（F= 27.010，P=0.000），②兩組的呼吸指數比較差異有統計學意義（F=31.214，P=0.000），A、B兩組呼吸指數變化趨勢差異有統計學意義（F=38.637，P=0.000），T1、T2、T3和T4時B組RI值低于A組同時點值。B組T4時RI與T0時比較，低于T0時。見表7。

2.2.3肺內分流率A、B兩組的Qs/Qt在T0、T1、T2、T3和T4時進行比較，經重復測量方差分析結果：①不同時間Qs/Qt值比較差異有統計學意義（F=48.582，P=0.000）；②兩組的Qs/Qt值比較差異有統計學意義（F=41.910，P=0.000），A、B兩組Qs/Qt變化趨勢差異有統計學意義（F=31.422，P=0.000）。A組T1、T2時的Qs/Qt值與T0時比較，差異有統計學意義；在T1、T2、T3和T4時，B組Qs/Qt值低于A組同時點值。見表7和圖2。

表1　兩組患者一般資料比較 （n=27±s）

表1　兩組患者一般資料比較 （n=27±s）

體重指數/（kg/m2）A組　56.7±2.1　22.9±0.5 B組　55.1±2.5　22.8±0.5 t值　1.546　0.735 P值　0.132　0.466組別年齡/歲

表2　兩組患者一般資料比較 （n=27，例）

圖1　兩組不同時間MAP、RAP、HR變化趨勢

2.3氧化應激指標

2.3.1丙二醛兩組的MDA濃度在T0、T1、T2、T3和T4時進行比較，經重復測量方差分析結果：①不同時間MDA濃度比較，差異無統計學意義（F=0.715，P=0.582）；②兩組MDA濃度比較，差異有統計學意義（F=36.5，P=0.000），A、B兩組MDA濃度變化趨勢

表3　兩組術前肺功能參數比較 （n=27±s）

表3　兩組術前肺功能參數比較 （n=27±s）

DLco/ [ml/（min·mmHg）] A組　2.600±0.130　81.000±4.000　97.700±2.100　3.076±1.056　20.600±0.100 B組　2.500±0.250　79.000±5.000　98.500±2.300　3.123±1.009　19.700±0.300 t值　1.844　1.623　1.335　0.167　1.163 P值　0.071　0.111　0.188　0.868　0.204組別FEV1/ L FEV1/FVC/ % MVV/ L MMEF/ L

表4　兩組麻醉時間、手術時間及單肺通氣時間比較 （n=27±s）

表4　兩組麻醉時間、手術時間及單肺通氣時間比較 （n=27±s）

單肺通氣時間/ min A組　253.3±36.3　1126.7±84.7　208.5±10.3　154.2±7.7　97.5±6.7 B組　269.3±37.1　1168.7±82.3　214.0±11.2　159.1±10.7　101.4±8.8 t值　1.602　1.848　1.878　1.931　1.832 P值　0.115　0.070　0.066　0.059　0.073組別術中出血量/ ml術中輸液量/ml麻醉時間/min手術時間/min

表5　兩組切除肺葉的構成比　例

表6　兩組不同時間MAP、RAP、HR比較 （n=27±s）

表6　兩組不同時間MAP、RAP、HR比較 （n=27±s）

指標組別T0 T1 T2 T3 T4 MAP/mmHg A組85.30±7.70 89.20±8.50 92.90±10.90 91.70±10.70 90.90±7.50 B組　89.30±8.50　90.10±10.40　89.00±11.20　93.40±12.20　90.00±10.60 RAP/cmH2O A組7.33±0.82 7.45±0.91 7.67±0.98 7.93±1.16 8.13±1.12 B組　7.20±1.57　7.30±1.50　7.53±1.40　7.67±1.54　8.00±1.69 HR/（次/min）A組69.60±12.70 69.90±10.80 70.90±9.80 69.90±9.20 75.10±9.80 B組　72.90±10.4　72.50±10.10　72.50±10.30　71.70±11.00　76.00±9.40

表7　兩組氧合指數、呼吸指數和肺內分流率的變化 （n=27±s）

表7　兩組氧合指數、呼吸指數和肺內分流率的變化 （n=27±s）

注：1）與T0比較，P=0.000；2）與A組比較，P=0.000

指標組別T0 T1 T2 T3 T4 PaO2/FiO2/mmHg A組382.00±13.80 261.20±21.201）265.90±21.501）368.70±28.30 406.30±13.20 B組　379.90±14.50　300.90±10.901）　305.20±33.701）　420.00±25.20　454.00±14.70 RI A組0.67±0.07 1.81±0.261）1.71±0.251）1.09±0.28 0.68±0.06 B組　0.72±0.06　1.22±0.191）2）　1.15±0.151）2）　0.67±0.082）　0.35±0.061）2）Qs/Qt A組20.80±1.20 30.40±0.401）29.70±1.701）25.40±1.90 20.30±2.00 B組　20.60±2.20　18.20±8.202）　17.80±1.902）　15.80±1.502）　11.70±1.501）2）

差異有統計學意義（F=18.091，P=0.000）。T4時B組MDA濃度與T0和A組同時點值比較，差異有統計學意義（P<0.05），B組低于A組。見表8和圖3。

圖2　兩組PaO2/FiO2、RI和Qs/Qt值變化趨勢

2.3.2超氧化物歧化酶兩組SOD值在T0、T1、T2、T3和T4時進行比較，經重復測量方差分析結果：①不同時間SOD值比較差異無統計學意義（F=0.715，P= 0.582）；②兩組SOD值比較差異有統計學意義（F= 36.5，P=0.000）；A、B兩組SOD值變化趨勢比較差異有統計學意義（F=18.091，P=0.000）。B組T4時間點的SOD值與A組進行比較，B組高于A組。見表9和圖4。

表8　兩組MDA濃度變化 （n=27，μg/ml±s）

表8　兩組MDA濃度變化 （n=27，μg/ml±s）

注：1）與T0比較，P<0.05；2）與A組比較，P<0.05

組別T0 T1 T2 T3 T4 A組　11.6±2.0　12.6±1.5　12.9±1.5　12.9±1.8　13.3±1.0 B組　12.1±1.0　11.7±1.0　11.8±0.9　11.9±1.5 10.7±1.01）2）

圖3　兩組MDA濃度變化趨勢

表9　兩組SOD值變化 （n=27，pg/ml±s）

表9　兩組SOD值變化 （n=27，pg/ml±s）

注：?與A組比較，P=0.000

組別T0 T1 T2 T3 T4 A組　466.1±31.1 440.5±20.9 439.5±21.7 412.4±29.9 390.3±16.8 B組　476.2±29.3 478.6±18.2 479.6±17.9 475.8±32.5 511.7±27.1?

圖4　兩組SOD值變化趨勢

3　討論

全身麻醉患者吸入純氧可引起吸收性肺萎陷，甚至在全身麻醉誘導期吸入幾分鐘純氧即可產生肺萎陷[1-3]。有文獻報道，腹部手術全身麻醉雙肺通氣患者可吸入30%FiO2[8]，國外文獻報道，單肺通氣期間最低吸入氧濃度可達40%[6]。筆者在預實驗中發現，單肺通氣期間40%FiO2患者其低氧血癥發生率明顯高于100%FiO2患者，尤其是循環發生急驟改變如大出血或過敏性休克時更易發生。筆者發現，在確保通氣側各肺葉支氣管開口通暢（即雙腔支氣管導管正確到位）的前提下，吸入50%FiO2時其低氧血癥發生率與100%FiO2時差異無統計學意義。因此本研究在誘導期選用50%FiO2，以防單肺通氣前發生肺萎陷，單肺通氣后選擇50%FiO2組和100%FiO2組進行比較。

本研究發現，單肺通氣期間A組（100%FiO2組）Qs/Qt值明顯增加，其主要原因可能為：①非通氣側缺氧性肺動脈收縮和側臥位下重力作用使通氣側肺血流量增加；②側臥位下通氣側肺和膈肌順應性差，通氣減少；③100%FiO2可加劇通氣側肺萎陷。因氧氣容易被吸收入血，當肺泡內氧濃度高時吸收入血的氧氣增加，導致肺萎陷[9]，使通氣側肺通氣量進一步減少。所以單肺通氣期間通氣側血流量增加，通氣減少，未氧合血量增加，PaO2降低，PaO2/FiO2值也降低。本研究同時還發現B組（50%FiO2組）在單肺通氣后至術后2h Qs/Qt、SOD值明顯低于A組。其主要機理之一可能是B組患者肺泡內氮氣濃度高，氮氣不易吸收入血，故可預防肺泡萎陷[9]。

呼吸指數是反映肺彌散功能的重要指標，可較準確地反映肺損傷的程度，其數值越高，肺損傷越嚴重[10]。本研究結果表明，T1、T2時A、B兩組氧合指數低，而RI值高于T0時，提示單肺通氣期間肺彌散功能受到損害。B組RI在T1、T2、T3和T4時明顯低于A組同時點值，說明高吸入氧濃度比中度吸入氧濃度對肺彌散功能的損害更重，也說明B組50%FiO2可能對單肺通氣患者的肺彌散功能有保護作用。

MDA和SOD是臨床上常見的氧化和抗氧化指標。MDA是脂質過氧化生成的產物。SOD則是清除氧自由基的酶，可以保護細胞和組織不受氧化應激損傷。MDA和SOD可以間接反映氧化應激水平。長時間吸入高濃度氧，氧自由基產生增加，可引起肺微血管滲漏，甚至引起急性非心源性肺水腫[11-12]，使肺換氣功能降低。本實驗發現，B組T4時MDA明顯低于A組，而SOD水平明顯高于A組；同時在T4時，B 組RI值明顯低于A組，說明50%FiO2可以使自由基的產生減少，對肺泡膜損傷小，從而改善肺氧合功能。

動物實驗發現，單肺通氣后氧化應激反應增強，MDA增高[13]。而本研究發現，A組MDA值前后比較，差異無統計學意義。其原因可能為肺癌組織切除后，由癌組織產生的氧自由基減少[14]，抵消A組（100% FiO2組）高濃度氧引起的氧自由基增加。而B組吸入氧濃度低，氧自由基產生少，肺癌組織切除后（T4）MDA值明顯低于肺癌組織切除前，即單肺通氣前（T0）和A組同時點值。

綜上所述，A組吸收性肺萎陷和自由基對肺泡膜的損害導致肺內分流增加，氧合功能減退。而B組50%FiO2可預防肺泡萎陷和減少自由基產生，從而保護肺通氣和氧合功能。筆者認為，在維持正常動脈氧分壓和氧飽和度的前提下，單肺通氣患者可應用50%FiO2，并盡量避免長時間吸入純氧。

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（童穎丹編輯）

中圖分類號：R 614

文獻標識碼：B

DOI:10.3969/j.issn.1005-8982.2016.13.015

文章編號：1005-8982（2016）13-0079-06

收稿日期：2016-02-04

[通信作者]劉瑤，E-mail：gabrieler@163.com；Tel：13974926231

Effects of different inspired oxygen on oxygenation and oxidative stress after one-lung ventilation in lung cancer radical surgery patients

Zi-yu Zhou1，Li-ping Li2，Yao Liu1，Ying-qi Weng1
（1.Department of Anesthesiology，Xiangya Hospital，Central South University，Changsha，Hunan 410008，China；2.Hunan Provincial Maternal and Child Health Care Hospital，Changsha，Hunan 410007，China）

Abstract:Objective To investigate the effects of different inspired oxygen fraction（FiO2）on oxygenation and oxidative stress after one-lung ventilation（OLV）in lung cancer radical surgery patients.Methods Sixty patients of lung cancer scheduled for pulmonary lobectomy were randomly divided into two groups with 30 cases in each group.Different FiO2were given after starting OLV:FiO2in the group A was 100%，FiO2in the group B was 50%.The radial artery and right atrial blood of all the patients were taken to measure oxygenation index（PaO2/FiO2），respiratory index（RI）and intrapulmonary shunt fraction（Qs/Qt）before starting OLV in the lateral position（T0），30 min after one-lung ventilation（T1），before the end of one-lung ventilation（T2），after closure of thoracic cavity（T3）and 2 hours after operation（T4）.The radial artery blood was also used to measure plasma superoxide dismutase（SOD）and malondialdehyde（MDA）.Results From T1to T4，RI of the group B was lower than that of the group A（P＜0.05），Qs/Qt of the group B was also lower than that of the group A（P＜0.05）.At T4，MDA in the group B was lower than that in the group A，while SOD was higher than that in the group A（P＜0.05）.Conclusions After starting one-lung ventilation，50%FiO2can reduce Qs/Qt and oxidative stress，and improve oxygenation function.

Keywords:one-lung ventilation；intrapulmonary shunt；inspired oxygen concentration；oxygenation；oxidative stress