不同潮氣末二氧化碳分壓對室間隔缺損嬰兒麻醉誘導期間局部腎氧飽和度的影響

謝芳 廖海燕 歐陽川 謝思遠 汪曉楠 劉晨 馬駿

心臟手術時并發急性腎損傷(cardiac surgeryassociated kidney injury，CS-AKI)比較常見，常導致不良后果，影響預后[1-2]。我們的前期研究發現，不同年齡室間隔缺損(ventricular septal defect，VSD)患兒，在麻醉誘導期間，隨著潮氣末二氧化碳分壓(end-tidal partial pressure of carbon dioxide，PETCO2)的變化，腦氧合和血流動力學反映良好[3]，但PETCO2對腎氧合的影響仍然未知。因此，本研究采用近紅外光譜儀[4]監測局部腎氧飽和度(regional renal oxygen saturation，rSkO2)和腦氧飽和度(regional cerebral oxygen saturation，rScO2)，采用MostCare-PRAM監測儀監測血流動力學[5]，探討患VSD嬰兒在麻醉誘導期間不同PETCO2的變化對rS-kO2和rScO2的影響。

資料與方法

1.病例來源 收集從2017年11月至2018年8月間，在北京安貞醫院擇期行VSD修補術嬰兒44例，所有患兒按美國麻醉醫師協會分級標準為Ⅱ～Ⅲ級，其中男性22例，女性22例，年齡1～10個月，體質量3.4～11 kg，身高52～80 cm，體表面積0.215～0.478 m2。排除標準：重度肺動脈高壓(平均肺動脈壓＞50 mmHg，1 mmHg＝0.133 kPa)、復雜型先天性心臟病、術前行透析和合并腎臟疾病等。

2.麻醉方法 患兒入室后常規監測心電圖和經皮脈搏氧飽和度。以6 L/min氧流量預充麻醉機(ohmeda advance)回路，呼出氣體濃度達1.5最低肺泡有效濃度(minimum alveolar effective concentration，MAC)以上時，面罩密閉吸入七氟烷，待患兒無反應時，吸入七氟烷濃度降至1.5 MAC，行橈動脈或股動脈穿刺置管連續監測動脈血壓，連接MostCare-PRAM 監測儀(Vygon，Vytech，Padova，Italy，核心技術為壓力記錄分析法)監測血流動力學。停止吸入七氟烷，同時依次給予哌庫溴銨0.2 mg/kg，咪達唑侖0.2 mg/kg和舒芬太尼1 ug/kg。氣管插管后行機械通氣，持續使用Fore-Sight近紅外光譜儀實時、連續監測rSkO2和rScO2。rSkO2和rScO2電極片分別置于患兒T10-L2水平右側豎脊肌外側緣和右側額部。

3.數據采集 麻醉誘導階段調節機械通氣參數，吸入氧濃度50%，潮氣量為10 mL/kg，通過調節呼吸頻率使PETCO2控制在30(P1)mmHg；降低潮氣量使PETCO2上升至35(P2)mmHg，若潮氣量降至8 mL/kg仍無法達到35 mmHg，則降低呼吸頻率直至達到35 mmHg；固定潮氣量為8 mL/kg，通過調節呼吸頻率使 PETCO2控制在 40(P3)和 45(P4)mmHg。 當 P1、P2、P3、P4狀態 PETCO2穩定 2 min 以上時，記錄 rSkO2、rScO2、HR、SBP、DBP、重脈壓(dicrotic pressure，Pdic)、重脈壓與舒張壓的差值(difference between dicrotic pressure and diastolic blood pressure，Pdic-a)、每搏量指數(stroke volume index，SVI)、心指數(cardiac index，CI)、體循環阻力指數(systemic vascular resistance index，SVRI)、最大壓力梯度(maximal slope of systolic upstroke，dp/dtmax)和脈壓變異度(pulse pressure variation，PPV)。

4.統計學方法 使用SPSS21.0統計軟件處理。正態分布計量資料采用均數±標準差表示，采用重復測量數據的方差分析，組間兩兩比較采用LSD檢驗。各指標間相關性分析采用Pearson相關分析。以P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.患兒一般資料 44例VSD患兒一般臨床資料見表1。所有患兒均順利通過麻醉誘導和手術，術中無與使用MostCare和Fore-Sight近紅外光譜儀相關的不良反應。

2.不同PETCO2水平對rSkO2、rScO2和血流動力學的影響 隨著PETCO2升高，rScO2顯著升高(F＝47.721，P＜0.001)，而 rSkO2顯著下降(F＝43.896，P＜0.001)。DBP隨PETCO2升高而明顯下降(F＝35.624，P＜0.001)，且 DBP 在 P2、P3和 P4水平下顯著低于 P1時間點(P＝0.016，P＜0.001，P＜0.001)，在P3和P4水平下顯著低于P2時間點(P＝0.001，P＜0.001)。 Pdic隨 PETCO2升高而明顯下降(F＝35.638，P＜0.001)，且 Pdic在 P3和 P4水平下顯著低于 P1時間點(P＝0.016，P＝0.002)，在 P4水平下顯著低于P2時間點(P＝0.042)。HR隨PETCO2升高而明顯下降(F＝45.815，P＜0.001)，且 HR在P2、P3和P4水平下顯著低于P1水平(P＝0.009，P＜0.001，P＜0.001)，在 P3水平顯著低于 P2水平(P＝0.026)。PPV隨PETCO2升高而明顯下降(F＝10.800，P＜0.001)，且 PPV 在 P2、P3和 P4水平下顯著低于 P1水平(P＜0.001，P＜0.001，P＜0.001)，在P4水平顯著低于P2水平(P＝0.005)。SVI隨PETCO2升高而明顯升高(F＝8.767，P＜0.001)，且SVI在 P4水平下顯著高于 P1水平(P＜0.05)。SVRI隨 PETCO2升高而明顯下降(F＝5.576，P＜0.001)，且SVRI在P4水平下顯著低于P1和P3水平(P＝0.017，P＝0.027)，見表2。

表1 44例患兒一般臨床資料(±s)

表1 44例患兒一般臨床資料(±s)

項目 數值年齡/個月 5.34±2.12性別/(男/女) 22/22體質量/kg 6.17±1.38身高/cm 63.93±5.89 BSA/m2 0.317±0.050基礎 HGB/(g/L) 10.67±1.07基礎鼻咽溫/℃ 36.3±0.6

3.PETCO2、rSkO2、rScO2和血流動力學參數的相關性分析 PETCO2與 rSkO2呈明顯負相關(r＝-0.175，P ＝0.020)，與 rScO2呈明顯正相關(r＝0.598，P＜0.001)，與 DBP 呈明顯負相關(r＝-0.188，P＝0.013)，與 PPV 呈明顯負相關(r＝-0.308，P＜0.001)。 rScO2與 PPV 呈明顯負相關(r＝-0.216，P＝0.006)。 rSkO2與 CI呈明顯正相關(r＝0.196，P＝0.009)，與 SBP 呈明顯正相關(r＝0.198，P＝0.008)，與 DBP 呈明顯正相關(r＝0.289，P＜0.001)，與 Pdic呈明顯正相關(r＝0.217，P＝0.004)，與 HR 呈明顯正相關(r＝0.358，P＜0.001)，與 dp/dtmax呈明顯正相關(r＝0.185，P ＝0.014)。Pdic-a與PPV呈明顯負相關(r＝-0.295，P＜0.001)，見表 3及圖 1。

討 論

近年來，小兒先天性心臟病相關CS-AKI越來越來受到關注。CS-AKI的發生與先天性心臟病患兒術前心功能不全，血流動力學改變和腎功能儲備差等因素有關。VSD嬰兒腎發育不成熟、肺血增多和體循環灌注不足等病理生理特點，更易發生CSAKI，因此監測術中腎功能尤為重要。以往多項研究表明，VSD嬰兒PETCO2的變化與動脈血中PaCO2的變化顯著相關[6，8]，因此本研究采用機械通氣調控PETCO2的變化來調控血中PaCO2的變化。NIRS在監測＜10 kg的嬰兒的局部rSkO2和氧含量的關系中具有較高的敏感性和準確度[4，9，10]。本研究使用NIRS監測發現，PETCO2的升高而導致rScO2顯著增高，rSkO2顯著降低。

在麻醉誘導階段，患VSD嬰兒血流動力學易隨PETCO2的改變而變化。本研究發現，隨著PETCO2增高，HR和 SVRI下降，而 SVI在 PETCO2為 45 mmHg時顯著增加，可能是因血PaCO2增加引起肺血管阻力增加所導致心內左向右分流減少，外周血管擴張，體循環血量增加而引起。嬰兒HR減慢可能與高二氧化碳引起交感神經代償性調控作用減弱有關。SVI的增加和HR的下降保證了CI維持在相對穩定水平。PPV產生的主要機制為機械通氣時肺小血管及毛細血管受壓，影響回心血流量。肺循環充盈度越好，機械通氣在吸氣相和呼氣相脈壓變異度就越小，PPV就越低。本研究發現，隨著PETCO2的增加，PPV顯著下降，可能因血二氧化碳對肺血管的收縮作用使肺小血管充盈度增加，引起體肺循環血液重新分布。Pdic-a為重脈壓與舒張壓的差值，是心臟射血后主動脈瓣關閉，血管運動驅動血流的力量，反映血管泵功能和體循環外周血管的充盈狀況[11]。它受心功能，血管彈性和血容量三個因素的影響。本研究發現Pdic-a與PPV存在顯著負相關，表明隨著血PaCO2增加，嬰兒肺血管收縮，肺血管阻力增加導致肺血管充盈度的增加，心內左向右分流減少，肺循環血量減少而體循環血量明顯增加。

表2 44例VSD術患兒各個時間點氧飽和度和血流動力學參數的比較(±s)

表2 44例VSD術患兒各個時間點氧飽和度和血流動力學參數的比較(±s)

注：與 P1相比，aP＜0.05；與 P2相比，bP＜0.05；與 P3相比，cP＜0.05

項目 P1 P2 P3 P4 F值 P值rSkO2/% 70.68±6.33 69.73±6.15a 68.84±6.42ab 67.58±6.93abc 43.896 0.000 rScO2/% 70.02±3.95 73.15±4.54a 75.78±4.42ab 78.60±4.21abc 47.721 0.000 CI/(L·min-1·m-2) 2.72±0.40 2.75±0.39 2.66±0.42 2.76±0.43 1.357 0.259 SBP/mmHg 82.86±13.04 82.57±12.40 81.43±12.47 81.49±13.87 1.218 0.306 DBP/mmHg 39.52±6.62 38.48±6.32a 37.02±5.92ab 36.42±6.52ab 35.624 0.000 Pdic/mmHg 54.50±10.27 53.70±10.19 52.84±10.01a 52.30±10.24ab 35.638 0.000 Pdic-a/mmHg 14.98±5.87 15.23±5.80 15.82±5.81 15.52±5.94 0.736 0.532 HR/(次/min) 113.16±13.05 111.27±11.58a 109.66±11.63ab 109.88±11.86a 45.815 0.000 SVI/(mL/m2) 23.84±4.30 24.39±4.40 24.09±4.00 24.88±4.49a 8.767 0.000 dp/dtmax/(mmHg/ms) 0.949±0.238 0.951±0.199 0.940±0.191 0.940±0.170 0.134 0.940 SVRI/(dyne·s·m2·cm-5) 1370.6±236.6 1334.7±204.0 1362.4±482.4 1264.8±183.3ac 5.576 0.000 PPV/% 13.65±7.69 10.32±5.06a 9.62±5.39a 8.40±3.94ab 10.800 0.000

圖1 PETCO2與rScO2、rSkO2和PPV及Pdic-a與PPV相關性分析

表3 44例VSD術患兒PETCO2及氧飽和度與血流動力學參數的相關性分析結果

在麻醉誘導階段，患VSD嬰兒隨著血PaCO2的增加，rScO2顯著增加，可能與體肺循環血液重新分布和血中高PaCO2對腦血管的直接擴張有關。一方面，本研究發現隨著血中PaCO2的增加，肺血管阻力增加，引起嬰兒心內左向右分流量減少，肺循環血量減少而體循環血量明顯增加，腦灌注增加。本研究中嬰兒腦氧合變化與PPV變化成負相關，進一步證明了rScO2的增加與體肺循環重新分布有相關性。另一方面，以往研究發現，Glenn術后血中PaCO2的增加可直接引起腦血管阻力降低和腦血流量的增加[12]。有學者也發現，體外循環期間血PaCO2對rScO2有直接影響[13]。由于腦血管擴張，體循環增加的血流經由頭臂干進入腦循環的血液顯著增加，腦氧合進一步增加。本研究和以往研究[14]均發現嬰兒PETCO2變化與rScO2變化成正相關，在正常低機械通氣狀態下，PETCO2升高有利于rScO2維護。本研究還發現，rScO2與除PPV以外的血流動力學參數并不存在明顯相關性，表明rScO2的增加更主要由于血PaCO2增高對腦血管的直接擴張作用。

在麻醉誘導階段，隨著患VSD嬰兒血PaCO2的增加，rSkO2顯著降低可能與血流動力學參數改變和體循環血液重新分布有關。我們首先發現血中PaCO2的增高顯著改變血流動力學參數，增加SVI而降低PPV和SVRI，可能增加腎臟灌注。本研究發現 rSkO2與 CI、SBP、DBP、Pdic 和 dp/dtmax呈顯著正相關，進一步說明血流動力學的改變有利于腎臟灌注。我們沒有觀察到腎血流量的顯著增加，rSkO2反而有所降低。實際上，隨著VSD嬰兒血PaCO2的增加，心內左向右分流量減少后，體循環增加的血流量使血流動力學改善的同時，體循環血液也發生了重新分布。有研究表明，嬰兒體循環血的分布易受PaCO2的影響[12]。本組嬰兒腎氧合的降低可能因血PaCO2增高，體循環血大部分分流入頭臂干，而分布到腎的血量減少。有學者研究發現，體外循環前腎臟亞缺血狀態具有保護效應，可減少術后腎損傷[15，16]。另外，也有研究表明，體外循環前正常值范圍內的低腎氧飽和度和低腎小球濾過率是CSAKI低發生率的預測因子[15]。體外循環前，臨床腎亞缺血狀態可限制腎暴露于游離HGB和游離鐵元素中，減少腎小管氧自由基的產生，從而減輕腎組織損傷。本研究中，隨著PETCO2的增加，rSkO2有所降低，表明正常機械通氣下產生的臨床允許性高碳酸血癥通氣(permissive hypercapnia，PHY)不僅可減少心內左向右分流，而且能減少腎臟代謝率和耗氧量，也可能具有腎臟保護效應。

綜上所述，VSD嬰兒麻醉誘導階段，隨著PETCO2的增加，rScO2顯著增加，rSkO2下降，但能滿足腎臟灌注。在血流動力學正常狀態下，rScO2受血PaCO2變化的影響，rSkO2受血流動力學變化的影響。