肺保護性通氣對膝關節置換術中氧合功能及肺順應性影響

李 娟,張 維,陳 宇,田 冶,呂 浩

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肺保護性通氣對膝關節置換術中氧合功能及肺順應性影響

李 娟1,張 維2,陳 宇1,田 冶1,呂 浩1

目的 探討術中使用肺保護性通氣對膝關節置換術中氧合功能及肺順應性的影響。方法 擇期行單膝關節置換術患者40例，隨機分為兩組，保護性通氣組(V組)和常規機械通氣組(C組)，每組20例。麻醉誘導后兩組患者的通氣模式均為容量控制模式，氧濃度70%，氧流量2 L/min，吸呼比1∶2。V組誘導后全程采用肺保護性通氣：潮氣量(VT)=6 ml/kg，呼吸頻率(RR)=16次/min，呼氣末正壓(PEEP)為5 cmH2O, 每30 min給予1次手法肺復張(氣道壓維持在30 cmH2O，持續30 s)；C組采用常規模式進行通氣：VT=10 ml/kg，RR=10次/min。分別于麻醉誘導后5 min(T0)、手術開始時(T1)、骨水泥置入后5 min(T2)、手術結束即刻(T3)、手術拔管后15 min(T4)5個時間點記錄患者的吸氣平臺壓(Pplat)，并在上述五個時間點采集患者橈動脈血，進行動脈血氣分析，計算肺泡氧合指數(OI)和肺順應性(CL)。結果 與T0時刻比較，C組Pplat在T2～T3時刻明顯升高(P<0.05)，OI值C組在T2～T4時較T0時刻明顯降低(P<0.05)，而V組僅在T4時較T0時刻明顯降低(P<0.05)；C組CL值在T2～T4時明顯降低(P<0.05)。兩組間比較，V組Pplat在T2～T3時明顯低于C組，而OI值在T2～T4時，CL值在T2、T3時均明顯高于C組(P<0.05)。結論 與常規機械通氣相比，肺保護性通氣能明顯改善患者氧合功能，提高患者的肺順應性，減輕膝關節置換手術中患者的肺損傷，具有一定的肺保護作用。

肺保護性通氣；膝關節置換術；氧合功能；肺順應性

肺功能損傷是膝關節置換手術麻醉中常見的并發癥之一[1,2]。因此，如何保護膝關節置換術患者肺功能顯得尤為重要。常規容量控制機械通氣模式由于肺泡容積過大，氣道壓過高，易導致肺泡-毛細血管屏障損傷，引起機械通氣相關性肺損傷[3,4]。有研究顯示，肺保護性通氣不但可以使萎陷肺泡復張，還可以增強肺免疫系統，減少炎性反應因子的釋放，減輕炎性反應性肺損傷[5]。本研究通過分析肺保護性通氣對膝關節置換手術患者術中氧合及肺順應性的影響，探討其對膝關節置換手術患者的肺保護性作用。

1 對象與方法

1.1 對象 選擇2013-04至2016-04在海軍總醫院行全麻下膝關節置換手術的患者40例，入選標準：(1)ASA分級Ⅰ～Ⅱ級；(2)年齡25～61歲；(3)體質指數(BMI)18～25。排除標準：(1)合并嚴重的心血管疾病、呼吸系統疾病、肝腎功能障礙者；(2)合并糖尿病及免疫疾病史者。采用隨機數字表法隨機分為兩組，每組20例。本研究經醫學倫理委員會批準，并與患者或家屬簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 麻醉前準備 入室后開放外周靜脈，按4 ml/(kg·min)的速率于外周靜脈通路輸注復方氯化鈉注射液。入室后常規監測心電圖、心率、血壓、脈搏氧飽和度、呼吸末二氧化碳分壓及腦電雙頻指數(bispectralindex, BIS)數據。

1.2.2 麻醉誘導及麻醉維持 兩組患者麻醉誘導均給予咪達唑侖0.05 mg/kg，依托咪酯0.2 mg/kg，芬太尼3 μg/kg，愛可松0.6 mg/kg，靜脈快速誘導、氣管內插管后，連接呼吸機，機械通氣模式均為容量控制機械通氣模式，氧濃度70%，氧流量2 L/min，吸呼比1∶2。V組誘導后全程采用肺保護性通氣：潮氣量(tidal volume, VT)=6 ml/kg，呼吸頻率(respiratoryrate, RR)=16次/min，呼氣末正壓(endexpiratory positive pressure,PEEP)為5 cmH2O, 每30 min給予1次手法肺復張(氣道壓維持在30 cmH2O，持續30 s)；C組采用常規機械通氣模式：VT=10 ml/kg，RR=10次/min。兩組均采用靜吸復合麻醉，維持BIS值40～60，即吸入1%七氟醚，微量輸注泵持續靜脈輸注異丙酚50～100 μg/(kg·min)，瑞芬太尼0.1～0.2 μg/(kg·min)，并根據BIS監測值調控輸注速度。

1.3 觀察指標 兩組分別于麻醉誘導后5 min(T0)、手術開始時(T1)、骨水泥置入后5 min(T2)、手術結束即刻(T3)、手術拔管后15 min吸空氣時(T4)5個時間點記錄患者的氣道平臺壓(palt pressure, Pplat)，并在上述5個時間點采集患者橈動脈血，進行動脈血氣分析，記錄患者各時間點動脈血氧分壓(arterialoxygenpressure,PaO2)及二氧化碳分壓(arterialcarbon dioxide pressure,PaCO2)。根據上述結果計算肺泡氧合指數(oxygenation index,OI)和肺順應性(lung compliance,CL)。氧合指數(OI)和肺順應性(CL)計算方法為：OI=PaO2/FiO2；CL=VT/(Pplat-PEEP)。

2 結 果

2.1 一般情況比較 兩組患者年齡、性別構成比、體重、身高、手術時間比較，差異無統計學意義 (P>0.05，表1)，具有可比性。

項目V組C組P年齡(歲)41.5±6.944.2±7.70.08體重(kg)63.1±3.562.0±5.20.12身高(cm)169.6±2.2168.2±4.80.17手術時間(min)189.0±3.7196.0±2.20.23

2.2 不同時點Pplat，PaO2，PaCO2，OI及CL值比較 與T0時刻比較，C組Pplat在T2～T3時刻明顯升高(P<0.05)，OI值C組在T2～T4時較T0時刻明顯降低(P<0.05)，而V組僅在T4時較T0時刻明顯降低(P<0.05)；C組CL值在T2～T4時顯著降低，差異有統計學意義(P<0.05)。兩組間比較，V組Pplat在T2和T3時刻明顯低于C組，而OI值在T2～T4時，CL值在T2、T3時均明顯高于C組，差異有統計學意義(P<0.05)。

組別T0T1T2T3T4Pplat(mmHg) V組13.2±2.214.3±2.214.8±2.7②15.5±3.2②/ C組13.9±1.714.2±3.319.7±3.9①19.9±2.7①/PaO2(mmHg) V組193.5±9.2188.3±2.2186.8±2.7②175.5±3.2②90.9±3.3② C組198.7±11.5190.2±3.3162.7±3.9①159.7±2.7①82.5±2.1PaCO2(mmHg) V組38.2±2.239.3±2.241.8±2.735.5±3.242.9±3.3 C組37.9±1.740.2±3.342.7±3.946.7±2.7②49.5±2.1②OI V組459.6±22.1446.7±23.4432.5±28.1②457.6±15.9②412.2±23.1①② C組453.7±18.9439.8±30.1405.1±13.2①398.7±12.9①386.5±20.1①CL(ml/cmH2O) V組11.9±1.710.2±3.310.7±3.9②9.7±2.7②/ C組11.2±2.210.3±2.26.8±2.7①5.5±3.2①/

注：麻醉誘導后5 min(T0)、手術開始時(T1)、骨水泥置入后5 min(T2)、手術結束即刻(T3)、手術拔管后15 min吸空氣時(T4)。與T0時刻比較，①P<0.05；與C組比較，②P<0.05

3 討 論

膝關節置換手術圍術期易引發肺功能損傷，發生率可達15%～40%[5]，尤其是術前伴有肺功能不全的患者有一半以上發生肺功能損傷。此外，雙膝關節置換術后肺功能損傷的發生率遠高于單膝關節置換[2]。因此，如何對肺功能進行保護，一直是膝關節置換手術麻醉中研究的重點問題。CL是指單位壓力改變時所引起的肺容積改變，即CL=VT/(Pplat-PEEP)，其與氧合指數(OI)是評價臨床上術中評估肺功能的重要指標[6，7]。本研究結果顯示，與麻醉后5 min時比較，在骨水泥置入后5 min至手術結束期間C組Pplat明顯升高而CL值明顯降低，而OI值在骨水泥置入后5 min至拔管后15 min也明顯降低；而V組僅在拔管后15 minCL值較麻醉后5 min時刻明顯降低。這說明在手術過程中，應用常規機械通氣的C組患者在骨水泥致入后至術畢患者的氧合及肺順應性較術前水平均有明顯下降，手術因素會造成患者明顯的肺損傷；而應用保護性肺通氣的V組僅在拔管后15 min出現肺順應性的下降，說明應用肺保護通氣可以大大降低術中肺的損傷程度。兩組間比較，在骨水泥置入后5 min至手術結束期間V組Pplat明顯低于C組，CL值明顯高于C組。 OI值在骨水泥置入后5 min至拔管后15 min期間V組均高于C組，說明肺保護性通氣策略氧合及肺順應性的改善明顯優于常規機械通氣，肺保護性通氣策略對于膝關節置換術的患者肺功能具有一定的保護作用，可以降低術中低氧血癥及肺不張的風險。

膝關節置換術由于其術中操作、長時間使用止血帶導致血液停滯、手術刺激引起血管內皮損傷等原因，會加速TNF-α、IL-6和IL-8炎性反應因子的釋放，甚至產生微小栓子造成肺微小動脈栓塞，繼而對患者術中全麻下肺功能造成影響[8，9]。傳統的機械通氣模式可能導致患者術后部分肺泡不張，降低肺的免疫功能，減弱自身抗炎作用，本身易引起機械通氣相關性肺損傷[10-11]。相關文獻[12-14]表明，術中應用肺保護性通氣可以明顯改善肺順應性和肺功能，尤其是急性肺損傷(ALI)和急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的患者。肺保護性通氣策略包括：中小潮氣量、低氣道壓力、較低的呼氣末正壓及間斷地手法肺復張，其核心環節是通過低PEEP(一般≤5 cmH2O)和手法肺復張使萎陷的肺泡復張[15]，這些措施可以使肺泡在機械通氣過程中維持開放狀態，可以有效防止肺損傷及改善患者氧合，這也與本研究結果一致。

綜上所述，肺保護性通氣策略可以提高膝關節置換術中患者的肺順應性，改善患者的氧合，減輕術中的肺損傷，對膝關節置換術中的肺功能具有一定的保護作用。下一步仍需不斷積累病例數量，進行更深入的研究。

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(2017-03-07收稿 2017-04-15修回)

(責任編輯 郭 青)

Effect of protective mechanical ventilation on lung compliance and oxygenation in patients undergoing total knee replacement surgery

LI Juan1, ZHANG Wei2, CHEN Yu1, TIAN Ye1, and LV Hao1.

1.Department of Anesthesiology, PLA Navy General Hospital, Beijing 100048, China;2.Department of Anesthesiology, Maternal and Child Care Centre of Miyun District, Beijing 101500, China

Objective To investigate the effect of protective mechanical ventilation on lung compliance and oxygenation in patients undergoing total knee replacement surgery.Methods Forty patients undergoing total knee replacement surgery were randomly divided into two groups: protective mechanical ventilation group (Group V) and conventional ventilation group (Group C). All the patients were subjected to intermittent positive ventilation at an oxygen concentration of 70%, oxygen flow rate of 2 L/min and inhalation and exhalation ratio of 1:2. After induction, patients in Group V

protective mechanical ventilation, while those in Group C were under conventional ventilation. Pplat was monitored at the following time points: 5 min after general anesthesia (T0), the start of surgery(T1), 5min after bone cement inplantation (T2), the end of surgery (T3), and 15 min after extubation (T4). Moreover, arterial blood samples were collected for the oxygenation index (OI) and compliance of the lung (CL) at these five time points.Results Compared with T0, Pplat at T2and T3increased (P<0.05), but OI decreased at T2to T4(P<0.05) in Group C. In Group V, OI decreased at T4only (P<0.05). Patients in Group V showed a lower Pplat at T2and T3, and a higher OI and CL between T2and T4than in Group C (P<0.05).Conclusions Protective mechanical ventilation may contribute to lung compliance and oxygenation, thus protecting lung function of patients undergoing total knee replacement surgery.

protective mechanical ventilation; total knee replacement surgery; oxygenation function; lung compliance

海軍總醫院創新培育基金(CXPY201523)

李 娟，本科學歷，醫師。

1.100048 北京，海軍總醫院麻醉科；2.101500，北京市密云區婦幼保健院麻醉科

呂 浩，E-mail：lhmousezhu@163.com

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