高水平呼氣末正壓通氣聯合肺復張在肥胖患者全麻俯臥位手術中的應用研究

劉思淇,金立民,宋雪松

(吉林大學第一醫院 麻醉科,吉林 長春130021)

隨著社會經濟的快速發展和居民生活方式的巨大改變,中國居民超重及肥胖患病率呈現快速增長趨勢[1]。相比于常規體質量患者,肥胖患者的功能殘氣量(FRC)減少、胸肺順應性降低、氧耗量和呼吸做功增加[2]。而俯臥位作為脊柱外科、泌尿外科以及部分神經外科手術的常用體位,會使患者腹部受壓,膈肌抬高而導致腹內壓和氣道壓升高,FRC和肺順應性也將進一步降低,故此類患者更容易發生機械通氣肺損傷(VILI)。已有系統評價指出[3],俯臥位手術中小潮氣量、適宜水平的呼氣末正壓通氣(PEEP)聯合或不聯合肺復張(RM)的肺保護性通氣策略(LPVS)可以減少術后肺部并發癥(PPCs)并改善氧合。由于肥胖患者術后肺不張的發生率更高,適當增加PEEP同時輔以RM可能更有利于打開肺泡并維持其開放狀態。因此,本研究觀察高水平PEEP聯合肺復張在肥胖患者俯臥位手術中的應用價值,以期提供臨床參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

經醫院倫理委員會批準并與患者或其家屬簽署知情同意書,選擇2019年1月至2020年6月在吉林大學第一醫院擬行全麻下腰骶椎手術的肥胖患者60例為研究對象。(1)納入標準:美國麻醉醫師協會(ASA)分級Ⅱ～Ⅲ級;年齡18～65周歲;BMI≥28 kg·m-2;手術時長2～4 h。(2)排除標準:合并呼吸道感染、哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、支氣管擴張等呼吸系統疾病;有心、肝、腎等重要器官疾病或功能不全;有嚴重過敏史、精神疾病或其他原因不能配合者;放、化療病人;術后無法拔管或需要呼吸機支持者。(3)術中退出標準:術中氣道壓持續≥40 cmH2O;術中出現嚴重血流動力學波動(收縮壓≤80 mmHg或平均動脈壓≤50 mmHg);術中出現嚴重氧合障礙(SpO2≤90%)。將納入的60名患者采用隨機數字表法分為兩組,每組30例。

1.2 分組與處理

將符合條件的60名擬行全麻下腰骶椎手術的肥胖患者采用隨機數字表法分為兩組,每組30例。在容量控制通氣(VCV)模式下設置潮氣量(Vt)=7 ml/kg 預測體重(PBW),吸入氣中氧濃度分數(FiO2)=0.6,呼吸比(I∶E)=1∶2,呼吸頻率12～15次/分。其中對照組(A組)設置PEEP為5 cmH2O,直至手術結束。實驗組(B組)設置PEEP為10 cmH2O,改俯臥位后即刻行肺復張一次,然后每30 min行肺復張一次,拔管前行肺復張一次。

RM實施方法:采用潮氣量遞增法,將初始Vt設置為7 ml·kg-1(PBW),氣道峰壓(Ppeak)上限設置為45 cmH2O,呼吸頻率(RR)6～8次/分,I∶E=1∶1,保持PEEP水平不變,Vt逐步增加4 ml·kg-1直至氣道平臺壓(Pplat)升高至30～40 cmH2O,在Pplat30～40 cmH2O的基礎上連續呼吸3次。此后除PEEP水平不變外,其余參數設置均恢復至肺復張之前。

1.3 麻醉方法

患者禁食禁飲,入手術室后監測心電圖、血壓和血氧飽和度。利多卡因局部麻醉后行橈動脈穿刺并置管。血氣采集完畢后常規給予患者吸氧。所有患者均在頭高30°體位下進行麻醉誘導:靜脈給予咪達唑侖0.03 mg·kg-1、舒芬太尼0.4 μg·kg-1、依托咪酯0.3 mg·kg-1、順式阿曲庫銨0.15 mg·kg-1,待肌松藥物完全起效后經可視喉鏡插入加強型氣管導管(男性7.5#、女性7.0#)。氣管插管完成后連接麻醉機。采用靜吸復合的方式維持麻醉:靜脈持續泵注丙泊酚2～3 mg·kg-1·h-1復合吸入1%～2%七氟醚以維持適宜的麻醉深度,同時靜脈持續泵注瑞芬太尼0.1～0.2 μg·kg-1·min-1保證術中鎮痛效果,另外依據手術情況按需間斷追加順式阿曲庫銨。術畢停用所有藥物,給予氟比洛芬酯50 mg、曲馬多100 mg、昂丹司瓊4 mg作為患者術后鎮痛及止吐藥物。待患者完全蘇醒,肌力恢復達到拔管條件后拔除氣管導管。觀察生命體征平穩后送至麻醉蘇醒室繼續監護。所有患者術后均采用一次性靜脈自控鎮痛泵鎮痛,使用視覺模擬評分法(VAS)進行疼痛評分。術中潮氣量和麻醉維持藥物的劑量均按照患者的PBW計算,其中PBW的計算公式為:男(kg)=50+0.91×[身高(cm)-152.4];女(kg)=45.5+0.91×[身高(cm)-152.4]。

1.4 觀察指標

觀察麻醉前(T0)、氣管插管后仰臥位機械通氣10 min(T1)、氣管插管后俯臥位機械通氣10 min(T2)、俯臥位機械通氣1 h(T3)和氣管拔管后脫氧30 min(T4)時刻的心率(HR)、平均動脈壓(MAP)、動脈血氧分壓(PaO2)、動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)、肺泡動脈氧分壓差(A-aDO2)、氧合指數(OI);記錄T1-T3時刻的Vt、Ppeak、Pplat、驅動壓(ΔP)、肺動態順應性(Cdyn);在T0、T4和術后1 d(T5)時用超聲檢查患者肺不張情況,記錄肺部超聲評分(LUS)總分(肺超聲評分標準見表1);記錄術后5 d內呼吸系統相關并發癥的發生情況。

表1 肺超聲評分標準

相關指標計算公式:(1)Cdyn=Vt/(Ppeak-PEEP);(2)A-aDO2=(駐地海拔高度大氣壓-水蒸氣壓)×FiO2-PaCO2÷呼吸商-PaO2(其中駐地海拔高度大氣壓為760 mmHg,水蒸氣壓為47 mmHg,呼吸商為0.8);(3)OI=PaO2/FiO2;(4)ΔP=Pplat-PEEP。

1.5 統計學處理

2 結果

2.1 兩組患者一般資料的比較

兩組患者性別、年齡、BMI、手術時間、機械通氣時間、輸液量以及失血量等一般資料比較差異均無統計學意義(表2)。

表2 兩組患者一般資料比較(n=30)

2.2 兩組患者HR、MAP的比較

在T1-T3時刻,兩組患者的HR和MAP均低于T0時刻,差異有統計學意義(P<0.05),兩組間各時間點比較差異無統計學意義(表3)。

表3 兩組患者HR、MAP比較

2.3 兩組患者OI、A-aDO2的比較

兩組患者的OI在T4時刻均低于T0時刻(P<0.05),而B組在T4時刻的A-aDO2與T0時刻比較差異并不明顯。B組在改俯臥位后T2-T4時刻的OI均高于A組,A-aDO2均低于A組,差異具有統計學意義(P<0.05)(表4)。

表4 兩組患者OI、A-aDO2比較

2.4 兩組患者呼吸力學指標的比較

與T1時刻相比,改俯臥位后的T2、T3時刻,兩組患者的Ppeak和ΔP呈上升趨勢,Cdyn呈下降趨勢(P<0.05)。組間比較發現,B組三個時刻的Ppeak、Cdyn相比于A組明顯升高,而ΔP均低于A組(P<0.05)(表5)。

表5 兩組患者Ppeak、Cdyn、ΔP比較

2.5 兩組患者LUS的比較

在T4和T5時刻,兩組患者LUS均高于T0時刻,且在T4時刻評分最高(P<0.05)。兩組之間比較發現,B組評分在T4和T5時刻低于A組(P<0.05)(表6)。

表6 兩組患者LUS比較

2.6 兩組患者5 d內呼吸系統并發癥發生率的比較

5 d內A組患者發生肺部感染2例、呼吸衰竭1例、胸腔積液1例、支氣管痙攣1例,呼吸系統并發癥的發生概率為16.7%;B組患者發生肺部感染1例、胸腔積液1例,支氣管痙攣1例,未發生呼吸衰竭,呼吸系統并發癥的發生概率為10%。

3 討論

接受全麻機械通氣的患者中,肺不張的發生率約為90%[4],是引起患者低氧血癥的重要原因之一。肥胖患者的胸壁增厚,腹部脂肪堆積,加之俯臥位時胸部擴張受限,肺順應性進一步下降,使其較正常體重患者更容易形成肺不張,增加PPCs發生率。肺保護性通氣策略中,在小Vt的基礎上,RM和PEEP的應用能夠有效預防肺不張,前者可使肺泡打開,后者則可維持肺泡的開放狀態。肺保護策略國際專家共識中建議[5],初始呼吸參數應設置為Vt≤6～8 ml/kg(PBW),同時PEEP=5 H2O。然而由于肥胖患者的遠端氣道阻力增加,其內源性PEEP常高于正常體重患者,故所需的外源性PEEP可能更高[6]。TALAB等[7]在一項納入了66例腹腔鏡胃減容手術患者的研究中發現,RM復合10 cm H2O的PEEP相比于RM復合5 cm H2O的PEEP能夠明顯改善術中和術后氧合,縮短在PACU停留的時間并減少PPCs。而最近一項大型國際研究則認為[8],高水平PEEP聯合RM與低水平PEEP不聯合RM相比雖然可以改善術中肺功能,但并沒有降低肥胖患者PPCs的發生率。

本研究結果發現,高水平PEEP聯合RM與低水平PEEP比較能夠明顯改善患者的肺順應性以及術中和拔管后脫氧30 min的氧合狀態。分析原因可能為低水平的PEEP不足以維持肥胖患者呼氣相肺泡的開放狀態,而高水平的PEEP能夠更好的維持終末肺單位的開放,使肺泡的通氣功能得到最大程度的改善[9]。同時聯合RM可以使塌陷的肺泡復張,并最大限度地減少因肺泡反復開放和關閉而引起的肺損傷,從而增加呼氣末肺容積和肺順應性,改善氧合。TUSMAN等[10]的研究發現,若PEEP聯合RM,即便高濃度吸氧也可明顯降低肺不張的發生率,同時在沒有肺損傷的情況下,在實施PEEP之前先進行肺復張,復張壓力需達到40～50 cmH2O以上才能最有效的保護肥胖患者的呼吸功能。然而,由于高水平的PEEP和手法肺復張可使胸腔內壓力增高,血液回流受阻,通常會導致術中低血壓的發生[11]。HEMMES等[12]的研究也認為,高水平PEEP可導致血管活性藥物用量和輸液量的增加。然而本研究并未發現兩組輸液量和血管活性藥物使用例數存在明顯差異,患者術中也均未出現劇烈的循環波動。分析原因可能是本研究納入的患者較為年輕,血流動力學穩定性及調節能力較強。另外本研究所采用的潮氣量遞增法肺復張有別于擠壓呼吸囊式的手法肺復張,能夠避免胸腔內壓力驟然升高而導致的血壓大幅下降。

驅動壓是指潮氣量/呼吸系統順應性,也可用Pplat-PEEP表示[6]。肺驅動壓反映了肺泡組織在通氣過程中實際收到的牽拉力量,與肺損傷程度密切相關[13]。雖然研究結果發現高水平PEEP聯合RM組的Ppeak和Pplat仍明顯高于低水平PEEP組,但ΔP較低水平PEEP組有所下降。NETO等[14]的meta分析顯示,ΔP是PPCs發生的惟一強相關因素,除非PEEP水平導致了ΔP的增加,否則并不影響PPCs的發生率。AMATO等[15]的研究也發現,PEEP與小Vt的應用只有在能使ΔP降低的情況下,才會起到肺保護作用。本研究結果發現,高水平PEEP聯合RM雖然使Ppeak和Pplat較低水平PEEP組更高,但卻能夠有效降低術中ΔP。然而與以往研究結果不同的是,兩組術后5 d內呼吸系統并發癥的發生率并無明顯不同,分析原因可能為以往研究的患者人群異質性較大,而本研究屬于單中心隨機對照試驗,納入的樣本量較少。

Cdyn能夠反映通氣肺泡的數量,塌陷的肺泡越多,含氣肺組織越少,Cdyn越小[16]。本研究發現,俯臥位脊柱手術由于限制了胸廓運動,腹式呼吸阻力增加以及脊柱壓迫等原因,兩組患者的Cdyn均呈現下降趨勢,但高水平PEEP聯合RM組的Cdyn仍優于低水平PEEP組。另外,兩組患者的OI在改俯臥位后顯著上升,A-aDO2顯著下降。這可能是由于機體在俯臥位時能夠增加參與通氣的肺泡數量并使其均勻分布,從而使V/Q比值增加,改善氧合[17]。另外,當體位轉為俯臥時,心臟施加的壓力由肺組織轉移至胸骨從而解除了對肺部的壓迫[18],改善了肺組織的通氣。

近年來,依據患者個體特征選擇最佳PEEP值的“個體化PEEP”通氣策略備受關注,如Cdyn指導PEEP法、跨肺壓指導PEEP法以及ΔP指導 PEEP 法等。NESTLER等[19]的一項關于肥胖患者腹腔鏡手術的隨機對照試驗發現,個體化PEEP能夠降低ΔP,提高OI、呼氣末肺容積(EELV)以及呼吸系統順應性并改善肺通氣。最近一項納入40例胃減容患者的研究結果顯示[13],以Cdyn法指導個體化PEEP的滴定結果為(15.8±2.4)cmH2O,遠高于指南中推薦的5 cmH2O。然而,過高的PEEP會導致胸腔內壓力升高,血流動力學不穩定,造成術中低血壓[20]。目前對于怎樣實施個體化PEEP才能使肥胖患者獲益最大暫無定論。另外通過滴定法獲得最適宜PEEP的實際操作方法比較繁瑣復雜,且通常需要麻醉醫師根據患者術中情況變化不斷做出調節,因此很難在臨床上普遍應用。

LUS是一種安全可靠的床旁成像模式,與CT相比具有便攜、快速、無輻射、操作簡單等優點。有文章指出[21],LUS發現術后肺不張的特異度為92.1%,診斷準確度為90.8%,靈敏度為87.7%。且LUS能夠實時監測術中患者肺不張的形成,LUS下肺通氣狀態和LUS評分成正比[6]。本研究發現,拔管后脫氧30 min以及術后1 d時,高水平PEEP聯合RM組的LUS評分與低水平PEEP組相比顯著降低,表明高水平PEEP聯合RM的通氣策略至少在術后1 d內能夠有效預防肺不張的發生。

本研究存在如下不足之處:第一,本研究中患者BMI 最大為34.4 kg·m-2,沒有納入 BMI≥35 kg·m-2的肥胖患者進行亞組分析。第二,本研究中肺部超聲的檢查和評分過程應該由兩位或以上醫師分別進行,從而保證研究的嚴謹性以及數據沒有偏倚。第三,有研究認為[13]肥胖患者的最佳PEEP普遍大于10 cmH2O,提示即使不采用個體化PEEP術中通氣,也應適當增加肥胖患者的常規PEEP值。而本研究為單中心隨機對照實驗,樣本量較小,未能設置PEEP值更高的組別做進一步研究。

綜上所述,在小Vt的基礎上,高水平PEEP聯合RM能夠有效改善肥胖患者俯臥位手術術中及術后的氧合,提高肺順應性和氧的彌散能力,同時還能夠降低ΔP并減少至少在術后1天內肺不張的發生率,從而更有利于此類患者肺功能的恢復。另外,雖然本研究中高水平PEEP聯合RM未對患者血流動力學產生明顯影響,但對于已經存在循環不穩定的患者仍需謹慎使用。