允許性高碳酸血癥策略在嬰兒單肺通氣中的肺保護作用

李永樂 羅輝 黃微 李海洋 蔡明陽 黎昆偉 胡祖榮 劉晶

廣東省婦幼保健院（廣州 510010）

單肺通氣（OLV）可以為術者提供更廣闊的操作空間，減少手術操作對患者的損傷，故為胸科手術中常用的麻醉技術，但其引起的機械通氣相關肺損傷一直是臨床關注的重點。然而，目前國內外探討嬰兒OLV時氧合和肺保護的相關研究鮮有報道。允許性高碳酸血癥（PHC）是一種肺保護性通氣策略，因其可降低由于過高壓力或過大潮氣量等所導致的機械通氣相關性肺損傷的發生而廣泛應用于臨床［1］。我們過去的研究已初步確定了PHC在嬰兒OLV中的可行性和安全性［2］，本研究擬進一步探討PHC在嬰兒OLV中的肺保護作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料本研究經廣東省婦幼保健院醫學倫理協會批準并與患者簽署知情同意書。選擇廣東省婦幼保健院2016年5月至2017年5月擇期胸腔鏡手術嬰兒64例，采用隨機數字法，分成正常碳酸血癥組（N組，n=32）和高碳酸血癥組（H組，n=32）。入選標準：年齡49～351 d，體質量4.1～12.1 kg，ASA分級Ⅰ～Ⅱ級，無先天性心臟畸形，無其他相關肺部疾病，術前一般檢查無明顯異常。排除標準：動脈穿刺置管未完成的患兒；術中出血量超過血容量20%；OLV時脈博血氧飽和度（SpO2）無法維持在90%以上或術中出現難以維持氣道峰壓低于30 cmH2O；OLV時間＜1 h或手術時間超過3 h；術中因手術需要轉開胸手術。

1.2 麻醉方案所有患兒術前靜脈注射長托寧0.01～0.02 mg/kg，入手術室后常規監測心率（HR）、心電圖（ECG）、平均動脈壓（MAP）、SpO2、呼吸末二氧化碳（EtCO2）等生命體征，采用全身麻醉行手術。靜脈注射咪唑安定0.1～0.2 mg/kg，舒芬太尼0.3～ 0.5 μg/kg，丙泊酚2 ～ 4 mg/kg，順阿曲庫銨0.1～0.2 mg/kg行麻醉誘導，充分給氧去氮后行氣管內插管。氣管內插管后行動脈穿刺置管術，隨后在纖支鏡引導下將氣管導管移至健側主支氣管內以實施OLV。改變體位后，通過聽診和纖支鏡檢查再次確認導管位置。術中采用靜吸復合麻醉，持續吸入1.5%～3%七氟醚，并根據術中情況間斷給予順阿曲庫銨0.1 mg/kg，舒芬太尼0.3 μg/kg以維持麻醉深度。手術完成后，先將氣管導管移回主氣管實施雙肺通氣（TLV），隨后再將患兒送至麻醉復蘇室行麻醉復蘇。

1.3 通氣策略所有患兒均采用壓力控制通氣模式。術中通過調節氣道壓力（Ppeak）和呼吸頻率（RR）確定不同的潮氣量（Vt）和分鐘通氣量（MVV），以調整患兒EtCO2。術前使兩組使EtCO2維持在正常水平（30～40 mmHg），FiO2為100%，以利于OLV時術側肺部萎陷。術中使N組EtCO2維持在正常水平（30～40 mmHg），H組EtCO2維持在較高水平（50～70 mmHg）。除此以外，所有患兒術中均采取下列呼吸參數：吸呼比，1∶1.5；新鮮期流量2 L/min；呼氣末正壓（PEEP）4～6 cmH2O；吸入氧濃度（FiO2），初始設為50%，并視術中氧合情況調整。所有患兒術中Ppeak應低于30 cmH2O，否則剔除實驗。

1.4 數據與標本采集記錄患兒氣管插管后10 min（TLV，T1），人工氣胸后30 min（OLV，T2）和60 min（OLV，T3）以及術后30 min（TLV，T4）4個時間點的一般生命體征（包括HR、MAP、SpO2以及體溫）和呼吸通氣參數（包括Ppeak、Vt、RR、MVV、FiO2），并同時行動脈血氣分析。此外，于術前（支氣管插管后，Ta）和術后（氣管導管退至主氣管前，Tb）行支氣管灌洗，灌洗使用1 mL/kg的溫生理鹽水，支氣管灌洗液（BALF）通過負壓回收至一次性無菌硅化收集器收集。利用公式計算氧合指數（OI），OI=PaO2/FiO2。采用酶聯免疫吸附測定法（ELISA）檢測BALF中晚期糖基化終末產物受體（RAGE）的表達水平。

1.5 統計學方法采用SPSS 18.0統計軟件進行分析。所得計量資料數據以均數±標準差表示，組間比較采用t檢驗，組內比較采用重復測量方差分析，計數資料采用卡方檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料59例患兒最終入選本研究。其中，在N組有1例患兒術中改為開胸手術，1例患兒術中出現難以Ppeak維持低于30 cmH2O，以及1例患兒OLV通氣時間少于1 h；在H組有1例患兒出現難以維持SpO2于90%以上，以及1例患兒OLV時間少于1 h，兩組合計5例患兒剔除本研究。兩組患兒術前一般情況以及胸片示術后第2天常見并發癥發生率的比較差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 兩組患兒一般情況和術后恢復情況比較Tab.1 General conditions between groups±s

注：與N組比較，P＞0.05

組別年齡（d）體質量（kg）男性/女性（例）ASA分級（Ⅰ/Ⅱ級，例）OLV（右肺/左肺，例）失血量（mL/kg）尿量［mL/（kg·h）］OLV時間（min）手術時間（min）拔管時間（min）PACU停留時間（min）術后第2天X線（患側/健側，例）胸腔積液肺不張N組（n=29）201.1±70.3 7.4±2.1 15/14 16/13 15/14 1.2±0.20 1.6±0.5 98.4±11.4 126.1±10.3 33.6±5.7 111.2±12.2 H 組（n=30）198.1±62.6 7.3±2.2 16/14 17/13 16/14 1.1±0.17 1.5±0.4 94.4±9.5 121.2±13.8 35.7±6.4 116.0±11.8 2/0 1/0 1/0 1/0

2.2 一般生命體征和呼吸通氣參數兩組患兒不同時間點中RR均無統計學差異。于T1和T4時，兩組患兒間的一般生命體征及呼吸參數均無明顯差異。與T1相比，兩組患兒于T4時的一般生命體征及呼吸參數均無明顯差異，但于T2和T3時Ppeak均明顯升高。N組于T2和T3時MAP較T1時降低，H組于 T2和 T3時 HR 較 T1時升高，而 Ppeak、Vt以及 MVV均降低。與N組相比，兩組患兒于T1和T4時一般生命體征以呼吸參數均無明顯差異，但于T2和T3時，H組MAP以及HR均明顯升高，Ppeak、Vt以及MVV均明顯降低。見表2。

表2 兩組患兒不同時間點一般生命體征和呼吸參數的比較Tab.2 Hemodynamics and ventilatory parameters at different time points±s

表2 兩組患兒不同時間點一般生命體征和呼吸參數的比較Tab.2 Hemodynamics and ventilatory parameters at different time points±s

注：與N組比較，#P＜0.05；與T1比較，△P＜0.05

指標MAP（mmHg）T1 T2 T3 T4 HR（次/min）Ppeak（cmH2O）Vt（mL/kg）RR（次/min）MVV（mL/kg）組別N組H組N組H組N組H組N組H組N組H組N組H組51.9±5.3 52.7±5.0 120.4±12.0 119.7±10.6 12.8±2.5 13.0±2.4 8.2±1.2 8.1±1.1 24.3±2.7 23.7±3.1 194.4±32.9 185.8±33.5 43.8± 4.4△54.6±5.3＃114.9±11.6 136.2± 10.5＃△25.1± 2.4△22.2± 1.4＃△8.3±1.1 6.1± 0.6＃△26.2±4.4 27.9±4.2 211.7±58.2 151.5± 37.6＃△42.5±4.6△55.4±4.2＃113.4±11.7 136.7± 10.3＃△25.2±2.2△21.4± 2.0＃△8.1±1.2 6.3± 0.5＃△26.8±4.6 28.6±5.1 221.0±61.1 155.3± 39.9＃△50.1±4.9 52.0±4.3 116.6±12.0 119.4±11.5 13.8±2.2 13.7±2.1 7.8±1.1 8.1±1.3 23.4±2.2 25.5±2.3 206.8±31.1 198.7±30.4

2.3 動脈血氣分析兩組患兒于不同時間點時體溫和OI均無明顯差異。于T1和T4時，兩組患兒間的一般生命體征及呼吸參數均無明顯差異。與T1相比，兩組患兒于T4時各項指標均無明顯差異，但于T2和T3時PaO2明顯下降。H組于T2和T3時Pa?CO2較T1明顯升高，而pH值以及Lac則明顯降低。與N組相比，兩組患兒于T2和T3時PaO2無明顯差異，但H組PaCO2明顯升高，pH值以及Lac明顯降低。見表3。

表3 兩組患兒不同時間點動脈血氣分析的比較Tab.3 Arterial blood gas analysis at different time points±s

表3 兩組患兒不同時間點動脈血氣分析的比較Tab.3 Arterial blood gas analysis at different time points±s

注：與N組比較，#P＜0.05；與T1比較，△P＜0.05

指標pH值T1 T2 T3 T4 PaO2（mmHg）PaCO2（mmHg）乳酸（Lac，mmol/L）體溫（℃）氧合指數（OI）組別N組H組N組H組N組H組N組H組N組H組N組H組7.38±0.04 7.38±0.03 417.6±72.2 419.8±82.7 39.3±3.6 38.3±3.1 0.70±0.17 0.71±0.17 36.6±0.2 36.5±0.2 417.6±72.2 419.8±82.7 7.36±0.04 7.20± 0.02＃△124.4±38.2△123.8±37.7△40.8±2.8 65.8± 6.3＃△0.72±0.18 0.47± 0.20＃△36.5±0.2 36.6±0.2 173.4±47.1△182.6±43.7△7.36±0.05 7.21± 0.02＃△125.4± 36.6△124.5± 38.3△40.9±3.0 66.6± 8.1＃△0.72±0.21 0.49± 0.17＃△36.5±0.2 36.5±0.2 178.2± 50.2△176.1± 49.2△7.37±0.04 7.38±0.04 343.9±74.7 340.9±73.0 40.7±3.0 41.6±3.1 0.70±0.21 0.69±0.22 36.6±0.2 36.5±0.2 382.9±64.6 374.7±61.3

2.4 RAGE表達水平兩組患兒術前RAGE表達水平并無差異（P＞0.05），且兩組術后RAGE較術前明顯增高。與N組相比，H組RAGE表達水平較低。見表4。

3 討論

維持機體氧供氧耗平衡是實行OLV時首要解決的問題。然而，由于嬰兒有效肺容量小，胸廓支持力量較弱，加之人工氣胸下通氣側肺順應性下降，以及側臥位下肺內分流導致的通氣/血流比值進一步失衡等因素，嬰兒在胸腔鏡手術中實行OLV時，更為容易出現缺氧和高碳酸血癥等并發癥［3］。根據過往的經驗，實行OLV時常用較大Vt以保證足夠的通氣量，來維持患者的PaO2和PaCO2盡量接近于正常水平。然而，越來越多的研究提示，過量的Vt或Ppeak是引起機械通氣相關性肺損傷的主要危險因素［4-5］。由此，我們擬探討PHC在嬰兒OLV中應用時的氧合以及肺保護效果。

表4 兩組患兒術前和術后RAGE表達水平的比較Tab.4 Concentration of RAGE in BALF between groups x ± s，pg/mL

PHC是指在實行機械通氣時，在患者PaO2在可接受的前提下，使用較小的潮氣量，允許患者PaCO2在一定范圍內升高，從而避免過量的氣壓或容量相關的肺損傷。在本研究中，各組入選患兒的年齡、體質量、男女比例，ASA分級，左右肺OLV比例，OLV時間、手術時間、麻醉時間等一般情況差異無統計學意義，且均為擇期胸腔鏡下肺葉切除術，具有較好的可比性。根據過去的研究，小兒PHC策略一般是以通過合適的呼吸參數使小兒PaCO2逐漸上升在55 ～ 80 mmHg之間較為合適［6］。考慮EtCO2更易于監測且EtCO2和PaCO2在一般情況下相差約5～10 mmHg，我們選擇通過調整MMV的方式，使H組患兒術中EtCO2維持在50～70 mmHg之間。考慮壓力模式控制氣道壓更有利于減少患者血流動力學的波動，更適用于應用單肺通氣的胸科手術患者，故本研究采用壓力通氣模式［7］。

研究結果顯示，H組OLV時所需MVV明顯少于N組。此外，盡管H組OLV時PaCO2明顯高于N組，兩組OLV時的PaO2和OI卻無明顯差異，且H組Lac水平明顯低于N組。其中，Lac可反應組織的缺氧程度。綜上提示，PHC策略在較低的通氣量下，即可維持和傳統通氣策略相當的氧合水平，并且在改善組織氧合上可能更有優勢。這可能與下列因素相關［8-10］：（1）PHC策略可增加心排量，提高肺順應性，減少肺內分流，改善通氣/血流比失衡。（2）高碳酸血癥引起氧離曲線右移，促使氧釋放。（3）高碳酸血癥引起微血管擴張，組織灌流量增加，改善組織氧合。

由于PHC時所需MVV明顯減少，H組OLV時Ppeak和Vt較N組顯著降低。根據最近的一篇薈萃分析［11］，使用較大的Vt亦與患者TLV術后肺部并發癥的發生相關，提示大潮氣量通氣即便是在雙肺通氣中也需要謹慎應用。因此，不少研究建議機械通氣時采用較低的Vt（6 mL/kg或更低），以及盡量控制Ppeak低于35 cmH2O［12］。在本研究中，H組患者OLV時Vt維持在6 mL/kg左右，且Ppeak在22 cmH2O左右，這提示在嬰兒OLV時采用PHC策略在理論上應有更好的肺保護效果。為此，我們進一步地檢測兩組患兒術前術后的肺泡灌洗液中RAGE水平。RAGE主要表達于肺泡Ⅰ型細胞中，它的釋放與肺部急性損傷高度相關［13］。結果顯示，盡管兩組患兒術后RAGE水平較術前均明顯增高，H組術后RAGE水平仍較N組要低，說明PHC可在某程度上減輕肺部相關損傷。這除了與低潮氣量引起的機械通氣保護作用相關外，還可能與PHC策略引起的CO2水平升高有關。機械通氣引起的壓力牽拉可激活肺泡細胞內ASK?1?JNK/p38通路，介導細胞凋亡，而高水平CO2可有效地抑制該通道的激活，從而減輕肺損傷［14］。還有相關的研究報道，允許性高碳酸血癥能抑制胸腔鏡手術患者血漿TNF?α的產生，從而對肺組織有一定的保護作用［15-17］。此外，在嬰兒OLV時使用較大Vt的臨床意義并不大。具體來說，在胸腔鏡手術實行OLV時，通氣側肺均在下側。由于嬰兒個體較小且胸廓較軟，下側肺在受壓的情況下彈性形變能力受限。因此，采用過大Vt往往只能引起氣道壓的升高和肺順應性的降低，可以提高的通氣效率有限。由此，我們認為需要潮氣量更小的PHC策略更為適合在嬰兒OLV中應用。

最后，在血流動力學方面，H組OLV時HR、MAP更高，這可能與通氣Ppeak降低，回心血量及心搏出量增加，以及高碳酸血癥興奮交感神經作用相關。兩組患兒拔管時間和PACU停留時間差異無顯著性，且術后第2天X線顯示兩組患兒術后肺部并發癥發生率并無差異，提示兩種通氣策略安全性相當。考慮本研究中OLV通氣時間較短，我們認為這一結果未必能充分體現PHC策略在肺保護方面的優勢。

綜上所述，嬰兒實施OLV時采用PHC策略可在保證氧合的同時，有效改善組織氧合，并且有一定的肺保護意義，可在臨床上視情況選擇使用。

［1］BAUTISTA A F，AKCA O.Hypercapnia：is it protective in lung injury？［J］.Med Gas Res，2013，3（1）：23.

［2］LIU J，LIAO X，LI Y，et al.Effect of low tidal volume with PEEP on respiratory function in infants undergoing one?lung ventilation［J］.Anaesthesist，2017，9（66）：667?671.

［3］MCHONEY M，MACKINLAY G，MUNRO F，et al.Effect of patient weight and anesthetic technique on CO2 excretion dur?ing thoracoscopy in children assessed by end?tidal CO2［J］.J Laparoendosc Adv Surg Tech A，2008，18（1）：147?151.

［4］GU W J，WANG F，LIU J C.Effect of lung?protective ventila?tion with lower tidal volumes on clinical outcomes among pa?tients undergoing surgery：a meta?analysis of randomized con?trolled trials［J］.CMAJ，2015，187（3）：E101?E109.

［5］CURLEY G F，LAFFEY J G，ZHANG H，et al.Biotrauma and Ventilator?Induced Lung Injury：Clinical Implications［J］.Chest，2016，150（5）：1109?1117.

［6］胡華琨，李強，鐘惠真，等.胸腔鏡下新生兒先天性食道閉鎖手術的麻醉處理［J］.江西醫藥，2015（3）：259?262.

［7］黃德輝，劉襯云，陳惠英，等.容量控制與壓力控制單肺通氣對胸科手術患者血流動力學影響的比較［J］.廣東醫學，2016，37（4）：539?541.

［8］AKCA O，DOUFAS A G，MORIOKA N，et al.Hypercapnia improves tissue oxygenation［J］.Anesthesiology，2002，97（4）：801?806.

［9］HAGER H，REDDY D，MANDADI G，et al.Hypercapnia im?proves tissue oxygenation in morbidly obese surgical patients［J］.Anesth Analg，2006，103（3）：677?681.

［10］SINCLAIR S E，KREGENOW D A，STARR I，et al.Therapeu?tic hypercapnia and ventilation?perfusion matching in acute lung injury： low minute ventilation vs inspired CO2［J］.Chest，2006，130（1）：85?92.

［11］HEMMES S N，SERPA N A，SCHULTZ M J.Intraoperative ventilatory strategies to prevent postoperative pulmonary compli?cations：a meta?analysis［J］.Curr Opin Anaesthesiol，2013，26（2）：126?133.

［12］PETRUCCI N，De FEO C.Lung protective ventilation strategy for the acute respiratory distress syndrome［J］.Cochrane Data?base Syst Rev，2013（2）：D3844.

［13］CROSS L J，MATTHAY M A.Biomarkers in acute lung injury：insights into the pathogenesis of acute lung injury［J］.Crit Care Clin，2011，27（2）：355?377.

［14］劉海軍.支氣管哮喘急性發作患者應用多索茶堿治療效果觀察［J］.醫藥前沿，2017，7（8）：37?38.

［15］YANG W C，SONG C Y，WANG N，et al.Hypercapnic acido?sis confers antioxidant and anti?apoptosis effects against ventila?tor?induced lung injury［J］.Lab Invest，2013，93（12）：1339?1349.

［16］黃重峰，焦豐，陳華敏，等.圍手術期利多卡因干預對老年胸科手術患者炎癥因子及術后認知功能的影響［J］.現代醫院，2017，17（3）：418?420，424.

［17］劉文捷，李玉成.容許性高碳酸血癥對胸腔鏡手術患者血漿腫瘤壞死因子?α的影響［J］.實用醫學雜志，2009，25（6）：926?928.