全麻術中機械通氣壓力對心率變異性影響的臨床研究

張文敬 ，房 懌 ，申 岱 ，劉 剛

（1.天津醫科大學口腔醫院麻醉科，天津 300070；2.天津醫科大學總醫院麻醉科，天津 300052）

機械通氣常用作ICU及術中患者的呼吸支持。大量研究表明，機械通氣時氣道壓力的改變對自主神經系統（autonomic nervous system,ANS）產生一定影響[1]。ANS對臟器功能的調節發揮重要作用，其功能障礙可嚴重影響術中臟器功能的穩定及術后恢復[2-3]。本研究通過心率變異性（heart rate variability,HRV）分析方法，探討擇期全麻手術中不同的機械通氣壓力對自主神經的影響。

1 材料與方法

1.1 臨床資料 病例選取于天津醫科大學總醫院行骨科手術患者32例，ASA分級Ⅰ～Ⅱ級；年齡40～65 歲，平均（55±3）歲；BMI（24±3）kg/m2；手術時間（156±42）min。排除患有心律失常、神經系統疾病及近期服用心血管藥物者。患者均簽署知情同意書。

1.2 方法 術前常規禁飲、食，無術前用藥。入室后連接監護儀（型號BeneView T5，深圳邁瑞）監測心電圖、無創血壓、BIS、SpO2及體溫。建立上肢靜脈通路，行橈動脈穿刺置管監測有創動脈壓，同時以Prince 180D心電信號采集系統（深圳市科瑞康實業有限公司）行連續心電信號采集。麻醉誘導：咪達唑侖 0.05 mg/kg，舒芬太尼 0.5 μg/kg，丙泊酚 2 mg/kg，羅庫溴銨0.6 mg/kg，面罩通氣4 min后于可視喉鏡下行氣管內插管，連接麻醉機（型號WATO EX-65，深圳邁瑞）控制呼吸，呼吸頻率14次/min，吸呼比I：E=1:2，以呼氣末二氧化碳分壓（end-tidal carbon dioxide pressure，PETCO2）維持在 40 mmHg 左右對潮氣量（tidal volume，Vt）進行設置。麻醉維持：靜脈持續泵注丙泊酚6 mg/（kg·h）、瑞芬太尼0.1 μg/（kg·min），根據麻醉深度調整輸注速度，1.0MAC七氟烷持續吸入，維持BIS在40～60，術中間斷靜脈注射羅庫溴銨0.15 mg/kg維持肌松。在術中平穩階段，待PETCO2、麻醉深度及患者生命體征穩定后，將機械通氣按通氣壓力大小先后調節為：（1）低氣道壓模式：調節PETCO2大小在45 mmHg左右，PETCO2穩定后維持20 min，記錄第15 min時的Vt、氣道峰壓（peak inflation pressure，PIP）、平均氣道壓（mean airway pressure,Pm），同時記錄 HR、MAP；（2）高氣道壓模式：調節PETCO2大小在35 mmHg左右，PETCO2穩定后持續 20 min，記錄第 15 min時的 Vt、PIP、Pm，同時記錄 HR、MAP。

1.3 監測指標 從采集的連續心電信號中分別截取入室后5 min、手術開始后30 min、兩種通氣模式下15 min之后的5 min時段心電信號進行HRV分析，即全麻誘導前（T0）、術中平穩階段（T1）、低氣道壓模式（T2）、高氣道壓模式（T3）。經 MatlabR2010a軟件程序處理并計算HRV指標包括時域指標：SDNN（正常RR間期的標準差）、RMSSD（相鄰RR間期差值的均方根）；頻域指標：TP（總功率）、HF（高頻功率）、LF（低頻功率）；非線性指標：Poincare散點圖短軸SD1及長軸SD2；相位整序信號平均（phase rectified signal averaging，PRSA）分析指標心率減速力（deceleration capacity,DC）[4]，對應時間點的 HR、MAP、BIS、Vt、PIP、Pm 和 PETCO2同步記錄。比較術中不同時點和不同通氣壓力下血流動力學及HRV指標的變化。

1.4 統計學方法 采用SPSS22.0軟件進行數據處理。計量資料以x±s表示，頻域指標TP、LF、HF數據較離散，在行統計分析前作對數變換。數據進行比較前均采用Kolmogorov-Smirov法行正態性檢驗，Levene法行方差齊性檢驗。不同時點的比較采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 本研究排除術中使用心血管活性藥物及心電信號記錄不完整的患者，共納入病例32例。

2.2 血流動力學指標及BIS值

2.2.1 血流動力學指標 與T0時比較，T1、T2、T3時 HR、MAP 均明顯降低（P＜0.05）。T1、T2、T3時的HR、MAP 均無顯著差異（P＞0.05）。見表 1。

2.2.2 BIS值 與 T0時比較，T1、T2、T3時 BIS值均明顯降低（P＜0.05）；T1、T2、T3時的 BIS值無顯著差異（P＞0.05）。見表 1。

表1 各時間點血流動力學指標與BIS值（n=32，x±s）Tab 1 Hemodynamic index and BIS value at each time point(n=32,x±s)

2.3 機械通氣相關參數 與T1時比較，T2時VT、PIP、Pm 明顯降低 （P＜0.05），PETCO2則顯著升高（P＜0.05）；T3 時 Vt、PIP 顯著升高（P＜0.05），PETCO2明顯降低（P＜0.05）。T3時的Pm與T1時相比無明顯差異（P＞0.05）。與 T2相比，T3 時 Vt、PIP、Pm 均顯著升高（P＜0.05），PETCO2則明顯降低（P＜0.05）。見表2。

表2 機械通氣相關參數比較（n=32，x±s）Tab 2 Comparison of mechanical ventilation parameters(n=32,x±s)

2.4 HRV指標

2.4.1 HRV快變化指標 與T0相比，T1、T2、T3時快變化指標 RMSSD、LgHF、SD1、DC 均明顯降低（P＜0.05）。與T2時相比，T3時快變化指標均無明顯變化（P＞0.05）。見表3。

2.4.2 HRV慢變化指標 與T0相比，T1、T2、T3時點慢變化指標 SDNN、LgTP、LgLF、SD2均明顯降低（P＜0.05）。與T2時相比，T3時慢指標均無明顯變化（P＞0.05）。見表 3。

表3 各時間段HRV分析指標（n=32，x±s）Tab 3 HRV analysis indicators at each time period(n=32,x±s)

3 討論

機械通氣常用于ICU及術中患者的呼吸支持，其應用造成的生物損傷可增加患者圍術期肺部并發癥的發生率[5]。近些年提出的保護性肺通氣策略從調節Vt、PEEP等方面對機械通氣策略進行了優化，有利于改善預后，符合快速康復外科的理念[6]。生理狀態下，胸膜腔內呈負壓，對調節心肺功能具有重要意義。大量研究表明，機械通氣可使胸腔內生理性負壓減小或消失，對血流動力學及ANS均衡性產生影響[7]。

本研究結果顯示，術中兩種通氣模式下BIS值無明顯差異，提示本研究設定的兩種通氣狀態是在麻醉深度相同的前提下比較的。對不同通氣模式的控制是通過潮氣量的設定來完成的，潮氣量的大小造成氣道壓力的改變，并形成相應的PETCO2數值，為了排除PETCO2對ANS活動性的影響，本研究將其維持在正常范圍。高氣道壓模式下PETCO2降低至正常范圍的下限，Vt、PIP、Pm等各項通氣指標較低氣道壓時明顯增加，說明本研究設定的兩種通氣狀態具有明確的統計學差異。

機械通氣時胸腔內壓力（internal thoracic pressure,ITP）增大，使循環中的壓力梯度降低，同時心室舒張末期容積減小，減少機體的回心血量并降低動脈血壓，影響血流動力學的穩定性[8]。本研究術中患者HR、MAP較基礎狀態時降低，是全麻藥對中樞神經系統及循環系統的抑制作用所致；增加氣道壓時，血流動力學指標無明顯變化，說明在一定的麻醉深度下并維持PETCO2于正常范圍內時，氣道壓力的改變對循環系統無明顯影響。由于本研究納入的研究對象均為ASAⅠ～Ⅱ級患者，由氣道壓力導致ITP變化所引起的血流動力學改變尚處于機體循環系統的調控范圍內，因此血流動力學指標無明顯差異。

ANS的主要功能是調節臟器功能的穩定，其均衡性是保障正常生命活動的基礎，迷走活動性的降低和（或）交感活動性的增強與多種疾病的發生發展有關[9]，HRV分析是目前公認的無創性ANS功能評價的最佳方法。HRV快變化指標主要反映迷走神經活動性，是調控臟器功能的基礎。本研究顯示，術中快變化指標均較基礎狀態時明顯減小，說明術中迷走神經活動性較清醒狀態時降低，這是由于全麻藥物及手術創傷對迷走神經的抑制作用所致。兩種通氣模式下的快變化指標均無明顯差異，表明在本研究中的臨床條件下，通過改變氣道壓使ITP增加時，未對迷走神經活動性造成明顯影響。HRV慢變化指標主要反映交感神經活動性，本研究術中各時段慢變化指標均明顯減小，這是由于全麻誘導后機體受全麻藥物的抑制作用，交感神經活動性明顯降低。與HRV快變化指標一致，兩種通氣模式下的慢變化指標均無明顯差異，表明在本研究設定的條件下，高氣道壓所致的ITP增加對交感神經活動性無明顯影響。

Glos等[10]在研究正壓通氣改善睡眠呼吸暫停綜合征患者缺氧狀態時表明，ITP越接近生理狀態，ANS功能越好。此外，有研究表明機械通氣壓力越大，ANS活動越趨向于交感增強為主，此時ITP由生理性負壓變為正壓，且通氣壓力越大，其偏離生理性ITP的程度越大，可嚴重破壞ANS的均衡性，影響臟器功能的調節[11]。由于本研究基于全麻狀態，此時機體ANS受麻醉藥的抑制作用反應性降低；此外，本研究納入的研究對象ASA均為Ⅰ～Ⅱ級，以正常范圍的PETCO2為界限來調節通氣壓力時，ITP增加帶來的影響仍在其ANS調控能力范圍，因而未表現出HRV的顯著改變。

本研究的局限性在于氣道壓力的調節以PETCO2維持在正常范圍為前提，使氣道壓力及ITP的可變范圍受限，同時全身麻醉對機體代謝的抑制也致通氣量減少，這些均與本研究呈陰性結果有關，但通過HRV分析方法從ANS的角度對機械通氣的研究在未來可能具有重要的臨床價值。

理想的機械通氣應獲得最佳的呼吸及ANS的均衡[1]。非生理狀態的ITP增加到一定程度可嚴重影響ANS均衡性，干擾臟器功能的穩定[2]。本研究表明，在術中平穩階段，當維持麻醉深度一定并保持PETCO2在正常范圍內時，增加通氣壓力對機體的ANS活動性無明顯影響，不影響術中臟器功能的穩定。然而，若病人基礎狀況差或ANS調控能力較低，過高的氣道壓力可能就會導致負面作用。因此，從ANS的角度探討機械通氣對機體的影響仍應得到臨床關注，以保證患者術中的平穩及術后的快速康復。