單肺通氣肺萎陷及肺復(fù)張的方法及進(jìn)展

陳雪姿(綜述),王 彬(審校)

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院麻醉科,重慶 400016)

目前胸外科大部分手術(shù)都是通過(guò)電視輔助胸腔鏡手術(shù)進(jìn)行的,與傳統(tǒng)的開胸手術(shù)相比,電視輔助胸腔鏡手術(shù)的操作空間更小,對(duì)視野暴露的要求更高,良好的肺萎陷顯得尤為重要。目前臨床上通過(guò)單肺通氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)了非通氣側(cè)肺的萎陷,但是自然萎陷需要的時(shí)間較長(zhǎng),因此如何加速肺萎陷是臨床關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。加快肺泡內(nèi)氣體的彌散速度、減少肺的通氣以及加速肺內(nèi)氣體吸收是臨床常用加速肺萎陷的方法。手術(shù)結(jié)束后,萎陷肺的充分復(fù)張對(duì)術(shù)后肺功能的恢復(fù)非常重要。現(xiàn)將就單肺通氣的肺萎陷及肺復(fù)張進(jìn)行綜述。

1 肺萎陷的方法

1.1自然萎陷法 自然萎陷是目前臨床上最常用的肺萎陷方式。自然萎陷是指患者在全身麻醉情況下改側(cè)臥位后,立即夾閉雙腔氣管導(dǎo)管中非通氣肺的管腔,直到胸膜打開后將管腔的遠(yuǎn)端端口與大氣相通。在吸入純氧的情況下,一個(gè)肺單位可在6 min內(nèi)萎陷。因此胸膜打開前至少用純氧進(jìn)行6 min單肺通氣[1]。但是,在胸腔向大氣開放前,隨著每一次正壓呼吸,通氣肺產(chǎn)生的壓力將傳遞到對(duì)側(cè)胸腔,導(dǎo)致平均每次有約134(65～265) mL氣體進(jìn)入非通氣肺,使非通氣側(cè)肺萎陷不良[2]。當(dāng)胸膜打開后,由于功能殘氣量和閉合容量之間的正常關(guān)系被破壞,胸腔內(nèi)肺容量將會(huì)顯著改變。閉合容量是肺的固有特性,而功能殘氣量則依賴于肺實(shí)質(zhì)向內(nèi)和胸壁向外的彈性回縮相互作用。全身麻醉誘導(dǎo)后功能殘氣量降低約40%,可導(dǎo)致部分肺泡萎陷,當(dāng)外科氣胸形成后,功能殘氣量消失,肺泡將繼續(xù)萎陷[3]。由于自然萎陷需要的時(shí)間較長(zhǎng),雙腔氣管導(dǎo)管達(dá)到最佳肺萎陷的平均時(shí)間為17 min,支氣管封堵器為19～26 min[4],因此,人們不斷探索影響肺萎陷的因素,以此嘗試使用不同方法加快肺萎陷的速度。

1.2混合氧化亞氮法 加快肺泡內(nèi)氣體吸收是加速肺萎陷的主要方法。目前的研究提示吸收性肺萎陷有兩種可能的機(jī)制,即低于臨界水平的通氣血流比和完全性氣道阻塞。通氣血流比的臨界水平是指肺泡內(nèi)的通氣速率與氣體吸收入血的速率平衡時(shí)的通氣血流比值。如果通氣血流比值進(jìn)一步降低,則肺泡內(nèi)氣體吸收速率加快,肺泡就會(huì)萎陷。當(dāng)肺泡停止通氣時(shí),肺泡內(nèi)氣體吸收入血的速率決定了吸收性肺萎陷的速率[5]。不同氣體在血液中的物理溶解度和化學(xué)親和力是不同的。當(dāng)吸入的氣體中含有不溶性惰性氣體如氮?dú)饣蚝鈺r(shí),氣體的吸收速率減慢,反之當(dāng)吸入的氣體中含有相對(duì)易溶的惰性氣體如氧化亞氮(N2O)時(shí),氣體的吸收速率加快[6]。N2O在血液中的溶解度是氮?dú)獾?4倍,N2O/O2混合氣體能夠通過(guò)“第二氣體”效應(yīng),促進(jìn)O2的吸收[7-8],而純氧通氣時(shí),氧氣的吸收速率則會(huì)受到血液分流和血紅蛋白的載氧能力的限制[6]。因此,在吸入氣體中混合N2O能加快肺泡內(nèi)氣體吸收,加快肺萎陷。研究[9]表明,在雙肺通氣過(guò)程中加入N2O可促進(jìn)胸膜打開后5 min和10 min的肺萎陷,即Ⅱ期肺萎陷。但并不會(huì)加快胸膜打開后1 min內(nèi)的肺萎陷,即Ⅰ期肺萎陷。這從另一個(gè)角度驗(yàn)證,N2O/O2混合氣體的作用是加快肺泡內(nèi)氣體吸收。在胸腔鏡手術(shù)中,采用左側(cè)雙腔氣管導(dǎo)管行單肺通氣時(shí),達(dá)到快速肺萎陷時(shí)吸入N2O的半最大效應(yīng)濃度為27.7%,能引起95%最大效應(yīng)的濃度為48.7%。且在此濃度范圍期間,N2O/O2混合氣體的吸入,臨床上未出現(xiàn)顯著的血氧飽和度下降[7]。因此,推薦在麻醉后雙肺通氣期間吸入27.7%～48.7%的N2O/O2混合氣體,加快肺萎陷速度。

1.3提高吸入氣體氧濃度法 完全性氣道阻塞是指通往肺部某一區(qū)域的氣道關(guān)閉或完全堵塞。氣道阻塞后殘余的氣體會(huì)形成密閉的氣體袋,袋內(nèi)氣體與周圍組織或血液的氣體會(huì)形成壓力差,這個(gè)壓差就是促進(jìn)氣體吸收的驅(qū)動(dòng)力。單肺通氣技術(shù)配合肌松藥的使用,使得肺泡通氣停止的同時(shí)肌松弛,致使功能殘氣量下降,肺容量降低會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)氣道關(guān)閉,進(jìn)而導(dǎo)致大量含氧氣體被封閉形成氣體袋。隨著氣體吸收,氣體袋的體積減小。袋內(nèi)氣體的含氧濃度越高,氣體的吸收速度就會(huì)越快[10]。研究[11]表示,在用吸入氣中的氧濃度分?jǐn)?shù)(fraction of inspiration O2,FiO2)為100%的預(yù)充氧在3 min誘導(dǎo)麻醉的患者中,平均有10%的患者出現(xiàn)肺萎陷,在相同時(shí)間內(nèi)用80% FiO2預(yù)充氧,出現(xiàn)肺萎陷的患者明顯減少,平均為2%。在預(yù)充氧期間將吸入氣氧濃度減少至60%時(shí)幾乎未見(jiàn)肺萎陷,而在30% FiO2預(yù)充氧時(shí)未出現(xiàn)肺萎陷現(xiàn)象。Ko等[12]也對(duì)比了雙肺通氣期間分別吸入純氧與40% FiO2后再進(jìn)行單肺通氣時(shí),不同研究時(shí)段的肺萎陷評(píng)分,結(jié)果表明雙肺通氣期間吸入氧濃度較低時(shí),單肺通氣期間肺萎陷速度更慢。因此總的來(lái)說(shuō),吸入氣體的氧濃度越高,肺泡內(nèi)氣體吸收的速度就越快,肺泡塌陷的速度就越快,肺萎陷就更快。FiO20.8被認(rèn)為是吸收性肺萎陷的重要臨界線[13]。

1.4斷流技術(shù) 肺斷流技術(shù)是通過(guò)斷開氣管導(dǎo)管與呼吸機(jī)的連接,使雙肺同時(shí)斷開通氣,從而加速肺萎陷的一種方法。斷流的時(shí)間節(jié)點(diǎn)不同以及斷開通氣的時(shí)長(zhǎng)不同,會(huì)導(dǎo)致肺萎陷的速度不同。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,在使用肺斷流技術(shù)時(shí),不論是使用雙腔氣管導(dǎo)管還是支氣管封堵器,斷流技術(shù)都可以促進(jìn)術(shù)中肺的萎陷,并且與未使用斷流技術(shù)的試驗(yàn)組相比,低氧血癥的發(fā)生率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[14-15]。已有研究[15]證明使用支氣管封堵器進(jìn)行自然萎陷時(shí),肺萎陷所需的時(shí)間比使用雙腔氣管導(dǎo)管更長(zhǎng),但當(dāng)支氣管封堵器與肺斷流技術(shù)同時(shí)運(yùn)用,肺萎陷速率與使用雙腔氣管導(dǎo)管進(jìn)行自然萎陷時(shí)基本相等。目前常用的斷流時(shí)間為15 s～2 min[1,14-16]。有試驗(yàn)者嘗試在切皮前先將雙腔支氣管導(dǎo)管與呼吸機(jī)斷開2 min,證實(shí)單肺通氣前2 min斷流技術(shù)可以加速非通氣肺的萎陷,且與未使用肺斷流技術(shù)相比不會(huì)導(dǎo)致低氧血癥發(fā)生率的增加[16]。也有研究[14]將斷開呼吸的時(shí)間點(diǎn)選擇為進(jìn)入胸膜腔的瞬間,根據(jù)肺I期萎陷時(shí)間為1 min,選擇斷開呼吸1 min后開始啟動(dòng)單肺通氣,此種方法可利用大氣壓對(duì)非通氣側(cè)肺的擠壓作用來(lái)加速肺萎陷。

1.5非通氣肺吸引法 非通氣側(cè)肺吸引技術(shù)可使肺順應(yīng)性急劇下降,當(dāng)氣管導(dǎo)管大部分或完全被吸引管阻塞時(shí),會(huì)在肺中形成較大的負(fù)壓,加快肺萎陷,縮短胸腔鏡下解剖節(jié)段切除時(shí)的等待時(shí)間,且良好的肺萎陷能讓外科醫(yī)生更好地處理節(jié)段間邊界,縮短手術(shù)時(shí)長(zhǎng)[17]。但是,采用非通氣側(cè)肺吸引技術(shù)時(shí),吸引力的大小、吸引管的尺寸、吸引的時(shí)長(zhǎng)以及臨床醫(yī)生操作水平的高低,都會(huì)對(duì)肺萎陷的質(zhì)量產(chǎn)生影響。El-Tahan等[18]研究顯示,在使用支氣管封堵器的情況下,較弱的吸力如10～20 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)對(duì)加快肺萎陷無(wú)效,而較強(qiáng)的吸力如40 cmH2O則可能會(huì)損傷氣道黏膜,導(dǎo)致嚴(yán)重的低氧血癥和肺部水腫,甚至危及生命,而當(dāng)吸引壓力為30 cmH2O時(shí),通過(guò)支氣管封堵器的吸引口進(jìn)行吸引,可縮短完全肺萎陷的時(shí)間,并且與單純的肺斷流技術(shù)相比,非通氣側(cè)肺吸引技術(shù)可縮短53.1%的時(shí)間實(shí)現(xiàn)完全肺萎陷,且不會(huì)引起氣道并發(fā)癥。但在相同的壓力下使用雙腔氣管導(dǎo)管時(shí),卻不會(huì)在臨床上顯著促進(jìn)肺萎陷。因此,采用非通氣側(cè)肺吸引技術(shù)時(shí),使用支氣管封堵器,且吸引壓力為30 cmH2O時(shí),可有效且安全的加快肺萎陷速率。

2 肺復(fù)張

2.1肺復(fù)張的方法 手術(shù)結(jié)束后,萎陷肺的良好復(fù)張是保證肺功能的前提,以此減少術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生,改善患者預(yù)后。超聲引導(dǎo)下的肺復(fù)張法證明,手控膨肺明顯有助于兒童和老人在麻醉期間萎陷肺的復(fù)張[19-21]。手控膨肺通過(guò)短暫提高氣道壓力,打開肺泡,可增加動(dòng)脈氧合,降低機(jī)械通氣時(shí)的呼吸阻力,恢復(fù)肺的順應(yīng)性[22]。手控膨肺時(shí)若潮氣量較小或氣道壓力較低,萎陷的肺泡將難以復(fù)張。Rothen等[23]采用電子計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography,CT)觀察萎陷肺的復(fù)張,并且用多種惰性氣體法研究膨肺對(duì)通氣血流比值的影響,顯示在手動(dòng)膨肺氣道壓力(airway pressure,Paw)=40 cmH2O并持續(xù)15 s后,20 min和40 min的平均肺分流由麻醉誘導(dǎo)后的7.5%分別下降至1.0%和2.8%。然而由于氣道閉合導(dǎo)致低通氣血流比區(qū)域從之前的3.7%增加至10.6%和7.8%。但總的效應(yīng)是平均肺泡動(dòng)脈氧分壓差由14.3 kPa降低至11.1 kPa,說(shuō)明此種膨肺方法可以改善氣體交換。因此,若采用持續(xù)恒定壓力手控膨肺時(shí),潮氣量達(dá)到肺活量,且Paw=40 cmH2O并持續(xù)15 s以上,可以使萎陷的肺泡幾乎完全復(fù)張[24]。

肺超聲檢查可在圍手術(shù)期通過(guò)半定量評(píng)分準(zhǔn)確評(píng)估肺的通氣損失程度,明確萎陷肺的面積,并有助于確認(rèn)手控膨肺后肺復(fù)張的效果。超聲引導(dǎo)下的遞進(jìn)壓力手控膨肺是指,將氣道壓力從10 cmH2O逐漸遞增,每次增加5 cmH2O,最大氣道壓力不超過(guò)40 cmH2O,潮氣量限制在20 mL/kg,FiO2為0.4,直至超聲成像下無(wú)明顯肺塌陷區(qū)域。該方法與持續(xù)恒定壓力的手控膨肺相比,遞進(jìn)壓力的手控膨肺聯(lián)合個(gè)體化呼氣末正壓可更好的實(shí)現(xiàn)麻醉后萎陷肺的復(fù)張,改善氧合[25]。

2.2個(gè)體化呼氣末正壓通氣(positiveend-expiratory pressure,PEEP) 單肺通氣后使用PEEP可以有效幫助萎陷肺復(fù)張,從而改善氧合。PEEP改善氧合的機(jī)制主要是保持肺泡開放[26], 防止呼氣末肺泡萎陷,在不增加機(jī)械張力的情況下減少肺損傷的風(fēng)險(xiǎn),但過(guò)度PEEP可引起肺泡過(guò)度膨脹,減少靜脈回流并增加右心室后負(fù)荷,引起血流動(dòng)力學(xué)損害,從而增加分流和惡化氧合[27]。因此,適當(dāng)?shù)腜EEP顯得尤為重要。單肺通氣后采用肺復(fù)張法重新開放塌陷的肺泡,然后應(yīng)用5 cmH2O的PEEP維持目前最常用于胸外科手術(shù)[28]。

但隨著進(jìn)一步的研究[29]顯示,固定的PEEP值可能不適用于所有患者。由于個(gè)體差異(如胸廓的大小和形狀、腹腔容量、肺容量和胸腔壓力等),導(dǎo)致個(gè)體對(duì)PEEP的需求也存在較大的差異。因此,個(gè)體化PEEP顯得尤為重要。

最佳PEEP是指能夠產(chǎn)生最大呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性的PEEP水平[30]。目前有幾種確定個(gè)體化PEEP的滴定方法,如肺順應(yīng)性指導(dǎo)法[31]、電阻抗斷層掃描法[27]、肺超聲法[32]、食管測(cè)壓法以及跨肺壓法等。個(gè)體化最佳PEEP的應(yīng)用,在血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的前提下,可以顯著提高肺的順應(yīng)性,降低驅(qū)動(dòng)壓,改善肺的氧合[29]。胸外科手術(shù)患者常因腫塊大小、部位或伴隨肺部疾病的不同,在呼吸順應(yīng)性方面存在差異[33]。因此對(duì)于不同的患者,設(shè)置相同的PEEP可能導(dǎo)致肺過(guò)度膨脹或肺通氣不足。在這種情況下,使用個(gè)體化水平的PEEP比標(biāo)準(zhǔn)水平的PEEP更能有效實(shí)現(xiàn)單肺通氣后肺的復(fù)張。有實(shí)驗(yàn)[29]顯示,在肺復(fù)張法后采用基于肺順應(yīng)性的PEEP遞減滴定法,得到的最佳個(gè)體化PEEP為(8.8±2.4)cmH2O,與常規(guī)設(shè)置的5 cmH2O固定PEEP差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,且最佳PEEP與身體質(zhì)量指數(shù)呈顯著正相關(guān)。個(gè)體化PEEP的應(yīng)用有利于萎陷肺更好的復(fù)張,可以改善患者的氧合,并傾向于在遞進(jìn)壓力手控膨肺法后持續(xù)使用。

2.3肺復(fù)張的注意事項(xiàng) 麻醉狀態(tài)下,高FiO2常常與吸收性肺萎陷的發(fā)生有關(guān)。純氧的吸收性肺萎陷和自由基對(duì)肺泡膜的損害都會(huì)導(dǎo)致肺內(nèi)分流增加,氧合功能減退,暴露于高濃度氧的環(huán)境下對(duì)肺表面活性劑的性能有負(fù)面影響[13]。當(dāng)單肺通氣后萎陷肺需再次復(fù)張時(shí),如果使用低濃度的氧氣,可以延緩復(fù)張的肺再次塌陷的速度。臨床研究[10]表明,氣體吸收在麻醉相關(guān)肺萎陷的發(fā)生中起關(guān)鍵作用。當(dāng)氣道完全阻塞或通氣血流比低于臨界水平時(shí),會(huì)發(fā)生吸收性肺萎陷。在相同的膨肺壓力下,采用較低的FiO2可延長(zhǎng)氣道關(guān)閉后氣體滯留的時(shí)間,延緩復(fù)張肺泡的再次塌陷。有研究者在超聲引導(dǎo)下行肺復(fù)張術(shù),顯示在肺復(fù)張期間,使用高FiO21.0與使用低FiO20.4相比,高FiO2不僅不會(huì)產(chǎn)生更大的氧合效益,反而會(huì)加快復(fù)張肺泡再次塌陷的速度[34]。因此,空氧混合降低吸入氣的含氧濃度,可以延緩單肺通氣后,非通氣肺復(fù)張肺泡再次塌陷的速度,保證肺的通氣和氧合功能。FiO2低于0.6可減緩大多數(shù)肺泡再次發(fā)生塌陷的速度[35]。手法肺復(fù)張可以逆轉(zhuǎn)萎陷的肺泡,適當(dāng)?shù)腜EEP可以維持肺泡的開放,但目前手法肺復(fù)張的持續(xù)時(shí)間沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。有研究[36]表明,與持續(xù)時(shí)間為30 s的手法肺復(fù)張相比,連續(xù)三次持續(xù)時(shí)間為10 s的手法肺復(fù)張,可以減少?gòu)?fù)張期間循環(huán)的周期波動(dòng)。但與持續(xù)時(shí)間為15 s的手法肺復(fù)張相比,持續(xù)時(shí)間為30 s時(shí),持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的手法肺復(fù)張和緩慢的升高氣道壓力,可有效改善肺功能,同時(shí)最大限度地減少對(duì)肺部的生物學(xué)影響[37]。目前,手法肺復(fù)張的持續(xù)時(shí)間通常為15～40 s[38-40]。

3 總結(jié)與展望

綜上所述,單肺通氣前吸入高濃度氧氣或混合吸入27.7%～48.7%氧化亞氮,并配合使用肺斷流技術(shù),以及單肺通氣后行非通氣側(cè)肺吸引技術(shù),將有利于加速非通氣側(cè)肺萎陷。而單肺通氣后萎陷肺的復(fù)張,較低FiO2的復(fù)張氣體、適當(dāng)?shù)呐蚍螇毫σ约皞€(gè)體化PEEP是更好的選擇。

雖然目前大多數(shù)麻醉醫(yī)師使用雙腔支氣管導(dǎo)管作為手術(shù)肺萎陷的首選,但是隨著不斷研究,雙肺通氣聯(lián)合人工氣胸技術(shù)、非插管胸腔鏡手術(shù)(nonintubatedvideo-assisted thoracic surgery,NIVATS)等都正在逐漸開展。單腔氣管插管加人工氣胸行單肺通氣[41-42],可明顯提高胸腔鏡食管癌根治術(shù)中淋巴結(jié)清掃數(shù)量,減輕手術(shù)對(duì)患者血流動(dòng)力學(xué)及肺功能的影響,且術(shù)野暴露程度良好。NIVATS通常是在局部麻醉和靜脈鎮(zhèn)靜下對(duì)自主呼吸的患者進(jìn)行的,目前已安全應(yīng)用于小、中、大型胸外科手術(shù),如復(fù)發(fā)性氣胸胸膜切除術(shù)、胸膜造口術(shù)、肺氣腫手術(shù)、肺活檢等[43]。隨著麻醉與手術(shù)技術(shù)的進(jìn)步,這或許會(huì)為未來(lái)的發(fā)展提供新的方向。