保護性肺通氣策略在全身麻醉下俯臥位脊柱外科手術中的應用

肖鵬，姚立群，官永慶

機械通氣是臨床上最常用的臟器替代治療方法，也是全身麻醉手術中病人呼吸支持的主要手段。呼吸機相關性肺損傷(ventilator-induced lung injury，VILI)，是機械通氣過程中常見的嚴重并發癥。如何預防機械通氣相關的肺損傷，對于改善病人的臨床預后，降低治療成本具有重要意義[1-2]。保護性肺通氣策略包括使用小潮氣量聯合呼氣末正壓通氣，并允許機體出現一定程度的高碳酸血癥。已經證實，保護性肺通氣策略可以顯著改善急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)病人的預后，降低病人死亡率[3]。近年來的研究發現，保護性肺通氣策略對于實施全身麻醉的手術病人可能具有保護作用，但其實施策略仍然存在爭議[4-5]。本研究就保護性肺通氣策略在俯臥位脊柱外科手術中的應用進行了探討，現將結果報告如下。

1 資料與方法

1.1納入標準選擇2015年6月至2016年6月期間擬在海南省中醫院行全身麻醉下俯臥位脊柱外科手術的病人60例，應用隨機數字表法將病人隨機納入常規通氣組或保護性肺通氣組。納入研究的病人均為美國麻醉醫師協會(ASA)Ⅰ～Ⅱ級，既往無心肺肝腎等重要臟器功能障礙，未使用免疫抑制劑，近期未接受機械通氣治療或行全身麻醉下手術。本研究為單中心前瞻性隨機對照試驗，研究設計通過海南省中醫院倫理委員會審批，所有病人或其近親屬均簽署知情同意書。

1.2研究方法所有病人均行標準化的全身麻醉方案，麻醉誘導給予咪達唑侖2 mg(江蘇恩華藥業股份有限公司，批號20140730)，丙泊酚2mg/kg(英國阿斯利康公司，批號LW216)，舒芬太尼20 ug(宜昌人福藥業有限責任公司，批號1151210)，羅庫溴銨1mg/kg(荷蘭歐加農公司，批號610041)。氣管插管后，采用全憑靜脈麻醉維持，靜脈泵注丙泊酚4～10 mg·kg-1·h-1，瑞芬太尼0.2～0.5 ug·kg-1·min-1(宜昌人福藥業有限責任公司，批號6151103)，術中按需要間斷推注羅庫溴銨30 mg。手術開始前病人調整為俯臥位，機械通氣均采用容量控制模式，常規通氣組參數初始設置為：潮氣量10 mL/kg，呼吸頻率8～12次/分，PEEP=0；保護性肺通氣組參數初始設置為：潮氣量6 mL/kg，呼吸頻率12～18次/分，PEEP=5 cmH2O；每30分鐘給予手法肺復張1次，壓力設置為30 cmH2O，持續時間15 s。兩組吸呼比均為1∶2，氣道壓力控制在32 cmH2O以內，吸氧濃度為60%。常規行呼氣末CO2濃度監測，通過調整呼吸頻率控制其波動在25～40 mmHg。病人常規行橈動脈穿刺置管，術中每間隔1 h進行血氣分析。本研究中的分組對外科醫生，病人，標本及數據處理相關人員設盲。詳細記錄麻醉時間，手術時間，失血量，補液量，輸血，尿量，氣道壓力，呼吸末CO2，術后肺部并發癥，切口感染，住院時間等。潮氣量計算均使用理想體質量，其計算公式為：男性50±0.91(身高-152.4)，女性45.5±0.91(身高-152.4)[6]。

分別于麻醉誘導前，手術結束前，術后6 h和術后24 h采集病人外周血，離心后收集上清，采用酶聯免疫吸附試驗(ELISA)檢測血漿中的IL-6，TNF-α，IL-8和IL-1β的濃度。ElISA試劑盒購自美國ebioscience公司，所有操作步驟嚴格按照說明書實施。

2 結果

2.1一般資料本研究共納入60例病人，其中男性32例，女性28例，年齡范圍(53.6±8.2)歲。兩組病人之間的性別、年齡、手術時間、麻醉時間、失血量、補液量、輸血量、尿量等均差異無統計學意義(見表1)。

表1 病人一般資料及術中數據的比較

2.2病人主要通氣參數和氧合指標的比較如表2所示，保護性肺通氣組潮氣量顯著低于常規通氣組[(410±68) mL比(620±74) mL，P<0.001]，而呼吸頻率顯著高于常規通氣組[(9.0±1.2)次/分比(14.2±2.5)次/分，P<0.001]。保護性肺通氣組呼氣末CO2顯著高于常規通氣組[(35±3.6) mmHg比(29.0±4.2) mmHg，P<0.001]，兩組之間的氣道峰壓差異無統計學意義[(25.0±3.2) cmH2O比(23.0±4.5) cmH2O，P=0.052]。

表2 脊柱外科手術病人術中主要通氣參數和氧合指標的比較/±s

血氣分析結果顯示，保護性肺通氣組動脈血CO2分壓高于常規通氣組[(39.0±5.4) mmHg比(34.0±5.6) mmHg，P<0.001]，而pH值低于常規通氣組[(7.36±0.04)比(7.43±0.05)，P<0.001]，兩組之間氧分壓差異無統計學意義[(192.0±24.6) mmHg比(185.0±31.5) mmHg，P=0.34)]。

2.3兩組病人血漿細胞因子水平的比較與基礎值比較，病人手術結束前，術后6 h，術后24 h時的各種細胞因子濃度均明顯升高。與常規通氣組相比，保護性肺通氣組各時間點的細胞因子水平差異無統計學意義 (均P>0.05)，見圖1。

注：CV為常規通氣組；PV為保護性肺通氣組圖1 兩組病人外周血炎癥因子表達水平的比較:a為IL-1β;b為IL-6;c為IL-α;d為IL-8

2.4其他結局指標保護性肺通氣組行手法肺復張時，有3例病人出現血壓下降(平均動脈壓低于60 mmHg)，停止操作后血壓恢復至正常水平。兩組病人住院期間均未發生嚴重的心血管不良事件。

兩組均未發現機械通氣相關的肺損傷；保護性肺通氣組發生肺部感染1例，切口感染2例；常規通氣組肺部感染和切口感染均為1例；兩組病人的住院時間差異無統計學意義[16.5±5.3)d比(15.4±6.6)d，P=0.48]。

3 討論

機械通氣相關性肺損傷的機制尚未完全明確。普遍認為，機械通氣可以導致肺組織結構性損傷，肺泡過度擴張，終末肺單位反復開放和關閉產生剪切力，從而誘發嚴重的炎性反應。機械通氣中使用過大的潮氣量，引起氣道壓升高是造成肺損傷的主要因素。此外，機械通氣時，肺泡在氣壓的作用下張開，而在呼氣相，肺泡再次閉陷，這種周期性的肺泡反復張開 與閉陷，可以產生造成肺損傷的剪切力，剪切力的大小與氣道內的壓力具有一定的相關性。機械通氣和手術刺激均可以促進炎性細胞的活化，肺內產生的炎性介質進一步募集中性粒細胞和單核細胞等。肺內活化的炎性反應使屏障功能破壞，血管通透性增加，引起肺水腫[7-8]。

保護性肺通氣策略主要應用于急性肺損傷的支持治療，其可以顯著降低機體炎性反應，改善肺組織氧合，降低病人的死亡風險。保護性肺通氣主要的策略是維持較小的潮氣量 和氣道壓，同時給予一定水平的呼氣末正壓(PEEP)，在改善肺順應性和氧合功能的同時，允許機體出現一定程度的高碳酸血癥。本研究中通過納入60例全身麻醉下行俯臥位脊柱外科手術的病人，比較常規通氣和保護性肺通氣對術中通氣氧合指標以及炎性因子表達的影響，結果發現保護性肺通氣組動脈血CO2水平明顯升高，但動脈血氧分壓和氣道峰壓差異無統計學意義，手術后血漿中的炎性因子表達水平顯著升高，但兩組之間差異并無統計學意義。上述結果提示，盡管常規通氣組潮氣量顯著高于保護性肺通氣組，但是氣道壓力并未顯著升高，常規通氣并不會增加潛在的氣道損傷。同時，聯合使用PEEP和肺復張手法并不能顯著改善脊柱外科手術病人的氧合水平。白細胞介素(IL-6)、腫瘤壞死因子(TNF-α)、IL-8和IL-1β是評價全身炎性反應狀態的常用指標，其表達水平與外科手術的時間和創傷的大小具有相關性[9-11]。此外，IL-6升高是提示機械通氣相關性肺損傷的可靠指標[12]。本研究發現保護性肺通氣策不能下調機體的炎性反應。值得注意的是，保護性肺通氣策略在臨床麻醉中的應用尚處于探索階段，其研究結果之間尚不統一。Futier等[13]在2012年開展了一項大規模的多中心臨床試驗(IMPROVE研究)，共納入400例高風險的腹部手術病人，其中200例病人接受保護性肺通氣策略(VT=6～8 mL/kg，PEEP=6～8 cmH2O，予肺復張/30 min 1次)，對照組接受常規通氣方案(VT=10～12 mL/kg，PEEP=0 cmH2O，無肺復張)。通過意向性分析發現，在術后7 d內保護性肺通氣組的呼吸衰竭發生率為5%，顯著低于常規通氣組大發生率(17%)。Michelet等[11]對52例食管癌病人行單肺通氣進行研究，發現應用保護性通氣方案(VT=5 mL/kg，PEEP=5 cm H2O)較傳統通氣策略(VT=9 mL/kg，PEEP=0 cm H2O)能提高動脈血氧飽和度，使病人更早的安全拔管。手術及單肺通氣可以引起血漿炎性因子IL-1，IL-6，IL-8和TNF-α的水平顯著升高，而保護性肺通氣方法可以顯著降低炎性因子的表達。最新的一項大規模臨床試驗(PROVHILO研究)共納入30個研究中心的900例病人，該研究則指出高PEEP和肺復張策略對腹部開放性手術的病人并無保護作用，合理的肺通氣策略應當使用較低的PEEP(2～3 cm H2O)但不主張使用肺復張手法[14]。綜上，在不同的臨床研究中，保護性肺通氣策略的作用不盡相同，這也提示手術方式、通氣策略和病人的基礎狀態均可能對研究的結果產生影響。

脊柱外科手術的麻醉管理相對復雜，而圍手術期的肺部并發癥發生率明顯高于一般手術[15]。此外，俯臥位通氣區別于常規通氣，其可以使功能殘氣量增加而跨肺壓分布更加均勻。在ARDS病人的研究中發現，俯臥位通氣可以減少肺內分流的發生，改善非重力依賴區的通氣血流比例，從而改善病人的氧合[16]。本研究發現，在俯臥位脊柱外科手術中，保護性肺通氣策略并不能顯著降低血漿中的炎性因子表達，兩組術后肺部并發癥的發生差異無統計學意義。其與腹部、胸科和心臟手術中的諸多研究結果并不相同，原因包括以下幾點：(1)俯臥位通氣可以更好的維持肺泡處于開放狀態，改善了病人的氧合，從而掩蓋了小潮氣量肺通氣的保護作用。(2)本研究中納入的病人均為ASA Ⅰ～Ⅱ級，病人的一般狀態較好，圍手術期的肺并發癥發生率較低。(3)本研究屬于單中心的臨床隨機對照試驗，納入的樣本量偏小。

4 結語

在俯臥位脊柱外科手術中，保護性肺通氣并不能降低全身的炎性反應和術后的相關并發癥。保護性肺通氣策略在全身麻醉中可能發揮保護作用，但研究結果尚不一致，其可能與外科術式和體位具有一定的相關性。