吸入氧濃度對合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術肺損傷的影響

張亞陽，王建剛，李 婷，朱 健，岳隆基

現有流行病學和臨床研究表明，糖尿病患者的肺功能較健康人群有所降低，具體表現為限制性通氣功能障礙和彌散功能減退[1，2]。甄月巧等[3]研究表明，肺功能損害和糖尿病微血管病變程度密切相關。T2DM發展到合并微血管病變時，才會出現肺通氣功能的下降[4]。同樣地，全麻機械通氣手術過程中，術中高氧暴露引發的氧化應激和炎性反應也會導致肺部損傷[5]。因此，對于二型糖尿病合并微血管病變患者的麻醉，面臨這樣一個問題：肺功能障礙的存在使得過低的FiO2可能不足以維持糖尿病患者術中的氧供需求，而過高的FiO2又容易引起氧化應激和炎性反應進一步加重肺損傷。所以，二者間的平衡點正是本文的研究目的，對于這類患者，吸入氧濃度最適值是多少？本研究旨在探討吸入氧濃度對合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術肺損傷的影響。

1 對象與方法

1.1 對象 本研究經倫理委員會批準并與患者簽署知情同意書。選取2018-10至2020-05擇期行腔鏡胃癌根治術且合并糖尿病微血管病變的患者60例，采用隨機數字表法分為3組(n=20)：A組(FiO235%)、B組(FiO250%)、C組(FiO275%)。

1.2 納入排除及術中剔除標準 納入標準：(1)2型糖尿病合并微血管病變(糖尿病腎病或糖尿病視網膜病變)者；(2)血糖控制良好(空腹血糖<8.3 mmol/L，最高不超過11.1 mmol/L，或餐后血糖≤13.9 mmol/L，尿糖尿酮體陰性)且糖化血紅蛋白在7.5%～8.5%；(3)年齡40～70歲;(4)體重指數(BMI)在18～24 kg/m2；(5)ASA分級Ⅱ～Ⅲ級；(6)無吸煙及其他呼吸系統疾病(慢性阻塞性肺疾病、哮喘、近期呼吸系統感染等)；(7)無心腦血管疾病；(8)手術時長2～4 h。排除標準：(1)除腔鏡胃癌根治術外其他手術患者；(2)精神狀態不佳，無法配合者；(3)術前未做肺功能檢查的患者。術中剔除標準：(1)術中采用的通氣策略無法維持患者SpO2≥90%；(2)術中大出血搶救或中轉開腹；(3)維持腦電雙頻指數(BIS)值在40～60前提下，通過調節麻醉深度無法維持血壓、心率在±20%基礎值范圍內；(4)通過調節呼吸頻率無法維持呼氣末二氧化碳分壓(PetCO2)在35～45 mmHg；(5)術中出現難以維持氣道峰壓<30 cmH2O。

1.3 方法 患者入室后開放靜脈通路，監測心電圖(ECG)、無創血壓(NIBP)、脈搏血氧飽和度(SpO2)，腦電雙頻指數(BIS)，局麻下行橈動脈穿刺置管監測有創動脈血壓(ABP)。麻醉誘導使用舒芬太尼0.4 μg/kg，依托咪酯0.3 mg/kg，順式阿曲庫銨0.15 mg/kg順序誘導，肌松效果最佳時行氣管插管。插管后3組分別以35%(A組)、50%(B組)、75%(C組)的吸入氧濃度，潮氣量8～10 ml/kg，呼吸頻率10～12次/min，吸呼比1∶2維持機械通氣，人工氣腹(氣腹壓力12 mmHg)建立后將潮氣量調整為6～8 ml/kg，呼吸頻率調整于12～18次/min，維持SpO2≥90%，維持PetCO2在35～45 mmHg，機械通氣維持氣道峰壓<30 mmHg，平臺壓<25 mmHg，直至手術結束。術中靜脈泵注丙泊酚、瑞芬太尼維持麻醉深度，根據患者血流動力學情況以及BIS調整泵注劑量，維持心率、血壓波動幅度在基礎值的20%以內，持續泵注順式阿曲庫銨維持肌松，手術結束前給予托烷司瓊預防術后惡心嘔吐。在滿足拔管指征并拔管后送麻醉恢復室(PACU)觀察蘇醒。

1.4 觀察指標 每組分別在麻醉誘導前(T0)、氣腹后30 min(T1)、氣腹后60 min(T2)、關腹后10 min(T3)采動脈血行血氣分析，并采動脈血檢測各因子：采用ELISA 法測量血清中腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素6(IL-6)、超氧化物歧化酶(SOD)、Clara細胞分泌蛋白(CC16)的水平，觀察各組術后達拔管指征時間。

2 結 果

2.1 一般情況比較 3組患者年齡、體重指數(BMI)、術前糖化血紅蛋白(HbA1c)、ASA分級、手術時長比較，差異無統計學意義(表1)。與C組比較，A、B 組術后達拔管指征時間明顯縮短，差異有統計學意義(P<0.05)，A、B組比較差異無統計學意義(表1)。

表1 3組合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術一般情況比較

2.2 術前肺功能比較 3組患者術前肺活量(VC)、用力肺活量(FVC)、1秒率(FEV1/FVC)、一氧化碳彌散量(DLCO)比較，差異無統計學意義(表2)。

表2 3組合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術術前肺功能比較

2.3 術中各時間點生命體征的比較 3組患者不同時間點的心率(HR)、收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)比較，差異無統計學意義；在脈搏氧飽和度(SpO2)方面，3組在T0時比較差異無統計學意義，A組在T1、T2、T3時間點均較C組明顯降低(P<0.05)，B組在各時間點與C組比較差異無統計學意義(表3)。

表3 3組合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術不同時間HR、SBP、DBP、SpO2比較

2.4 各組炎性因子水平比較 在TNF-α、IL-6水平上，時間和分組存在交互作用(P<0.05)，且主效應均顯著，差異有統計學意義(P<0.01)。與 A 組相比，在T2、T3時間點，C 組 TNF-α和IL-6 水平顯著升高，差異有統計學意義(P<0.05)，B 組 TNF-α，IL-6 水平升高但差異無統計學意義；與C組相比, B組在T3時間點 TNF-α水平明顯低于C組，差異有統計學意義(P<0.05，表4)。

2.5 各組氧化應激與肺損傷指標比較 在SOD，CC16水平上，時間和分組也存在交互作用(P<0.05)。麻醉后各組SOD呈逐漸下降趨勢，CC16則相反。與A組相比，C組在T2、T3時間點SOD顯著降低且CC16顯著升高，差異有統計學意義(P<0.05)，B組T2、T3時間點 SOD和CC16的濃度變化，差異無統計學意義；與C組相比，B組在T3時間點SOD顯著升高且CC16顯著降低，差異有統計學意義(P<0.05，表4)。

表4 3組合并微血管病變的糖尿病患者行腔鏡胃癌根治術不同時間TNF-α、IL-6、SOD、CC16的比較

3 討 論

T2DM作為一種全身性慢性代謝障礙性疾病，除了累及腎臟、視網膜外，肺臟也是糖尿病患者微血管病變的靶器官之一，但由于肺微血管床有著巨大的儲備功能，肺功能損害往往呈現亞臨床型[6]。隨著病情進展，肺功能障礙隨著微血管病變程度的加重愈加明顯。高糖氧化應激和肺部慢性炎性反應參與了糖尿病肺部并發癥的發生過程[7-9]。有研究認為：對肺功能正常的胃腸道腫瘤患者，機械通氣過程中吸入35%氧濃度對動脈血氧分壓及炎性介質的影響較小，可能是較合適的氧濃度[10]。然而對于預行腹腔鏡手術且肺功能障礙的糖尿病患者，過低吸入氧濃度可能無法滿足其手術需求，而長時間FiO2>0.8可出現急性肺損傷[11]。所以本研究選用35%為最低吸入氧濃度，依次選用50%和75%作為分組。

機械通氣過程中暴露在高氧狀態下首先會刺激肺巨噬細胞分泌腫瘤壞死因子α(TNF-α)等早期炎性因子，TNF-α不僅能夠促進單核細胞和巨噬細胞的產生，還能夠誘導其他細胞因子的聚集與活化，以級聯放大形式引發炎性反應，同時釋放酶類與氧自由基等物質損傷肺內細胞[12-13]。白細胞介素6(IL-6)參與早期的炎性反應，是反映機體炎性反應程度和肺組織損傷程度的重要指標，與肺損傷及肺部并發癥的發生密切相關[14，15]。因此，選擇TNF-α和IL-6作為炎性反應指標。本研究發現，C組在T2、T3時間點TNF-α和IL-6水平相比A組顯著升高，差異具有統計學意義，而B組在T1、T2、T3時間點TNF-α、IL-6 水平相比于A組雖有升高但差異無統計學意義，在T3時間點 B組TNF-α水平明顯低于C組，說明隨著吸入氧濃度和手術時間的增加，機體出現不同程度的炎性反應。然而，A、B兩組未在在觀察期內出現明顯的炎性反應差異。這一點與常俊曉等[10]的研究有所差異，可能與實驗對象及時間點的選取不同有關。

高氧暴露會刺激機體產生的大量高活性氧自由基(ROS)破壞細胞蛋白質和酶、損傷核酸及膜脂質過氧化導致細胞破壞和死亡[16]。ROS的過量產生使得體內氧化和抗氧化劑失衡從而引起肺表皮細胞和毛細血管內皮細胞損傷[17]。超氧化物歧化酶(SOD)是體內清除氧自由基的關鍵物質，其活性可以反映機體對氧自由基的清除能力。因此，用SOD來間接反映氧化應激水平。本研究發現，抗氧化指標SOD在各組均呈現進行性下降，說明各組術中均觀測到氧化應激反應，而C組SOD濃度下降幅度明顯高于其余兩組且A、B兩組的差異并無統計學意義。

當肺泡毛細血管膜受損時，由肺Clara細胞分泌的CC16會透過肺泡毛細血管屏障被動擴散到血液循環中，是反映肺損傷的特異性標志[18]。本實驗中3組患者肺損傷指標CC16隨吸入氧濃度及手術時間的增加而升高，A、B兩組CC16的變化明顯低于C組，且在觀測期A、B兩組CC16的變化并無統計學差異，說明肺損傷程度與吸入氧濃度的大小相關，但在短期內無法觀測到低水平的吸入氧濃度(35%，50%)所造成的差異。

術后達拔管指征時間方面，A、B兩組無差異，且A、B組術后達拔管指征時間明顯短于C組，提示吸入高濃度氧影響術后拔管時間，可能與吸收性肺不張有關。在SpO2水平上，A組在T1、T2、T3時間點均較B、C組明顯降低，B組在各時間點與C組比較差異無統計學意義，提示75% FiO2相對過大。且試驗中發現，35%FiO2組在人工氣腹建立后雖然SpO2基本都能維持在90%以上，但是術中SpO2降低的發生率高于B、C組，且A組部分患者因術中SpO2<90%剔出本實驗，提示50% FiO2是相對安全且合適的。

綜上可得：與低水平吸入氧濃度(35%，50%)相比，75%的吸入氧濃度會使炎性因子以及氧化應激水平明顯增高，且肺損傷程度明顯高于前者，所以低水平吸入氧濃度可能是比較適宜的選擇。因35%的吸入氧濃度無法滿足所有患者行腹腔鏡手術術中氧供的需求，故對于合并微血管并發癥的糖尿病患者，50%的吸入氧濃度可能是最佳吸入氧濃度，該吸入氧濃度在保證氧供的前提下能最大程度減少氧化應激以及炎性反應引起的肺損傷。