PCV中吸氣流速對OLV患者呼吸功能及炎癥因子的影響

秦新磊 殷姜文 樊世文 張成超 張 鈺 代志剛

石河子大學醫學院第一附屬醫院麻醉科(石河子 832008)

單肺通氣(one lung ventilation，OLV)技術常用于胸科手術，便于術者的操作、有效實施雙肺隔離[1]。大量臨床研究均證實單肺通氣是誘發圍術期急性肺損傷(acute lung injury，ALI)、急性呼吸窘迫(acute respiratory distress syndrome，ARDS)的危險因素[2- 3]。近年來，壓力控制通氣(pressure-controlled ventilation,PCV)被證實較容量控制通氣(volume-controlled ventilation,VCV)更利于單肺通氣下的肺保護[4- 5]。本研究擬進一步探索在壓力控制通氣模式下，調節吸氣流速，觀察對單肺通氣患者呼吸功能及炎癥因子的影響，為臨床麻醉中吸氣流速的設置及優化提供參考與依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究方案通過石河子大學醫學院第一附屬醫院倫理委員會批準(審批號：2018- 109- 01)并通過中國臨床試驗中心注冊(注冊號：ChiCTR 1800018051)。充分告知患者及其家屬研究目的情況下，簽署知情同意書。本研究樣本選擇2018年9 月—2019 年8 月于我院擇期行單側肺病損切除術的單肺通氣全麻患者75 例。納入標準：性別不限，年齡29～65歲。ASA Ⅰ或Ⅱ級，1830 mmHg)及肝腎功能不全；外傷性顱內血腫、顱內占位性病變；異常白細胞患者(<4.0×109/L 或>10.0×109/L)；系統性紅斑狼瘡等免疫系統、糖尿病及其他內分泌系統疾病 ；近3個月接受免疫抑制劑治療者；術中不能維持正常氧合，需行持續正壓通氣者。

1.2 分組、隨機、盲法

分組：將患者隨機分為三組，吸氣流速30 L/min (A組，n=25)；吸氣流速50 L/min (B組，n=25)；吸氣流速70 L/min (C組，n= 25)。隨機方法: 采用隨機數字表法。盲法：麻醉分組，麻醉實施、數據記錄、術后隨訪均有獨立的研究員負責。

1.3 通氣方法

入室后監測BP、HR、SPO2、ECG、BIS。行右側頸內靜脈穿刺置管建立中心靜脈壓監測，局麻下橈動脈穿刺置管建立有創動脈血壓監測及供動脈采血。通過外周靜脈給予咪達唑侖0.03 mg/kg，枸櫞酸舒芬太尼0.5 μg/kg，苯磺順阿曲庫銨0.2 mg/kg，丙泊酚1.5 mg/kg 麻醉誘導。根據患者性別以及身高體質量選擇Fr35～39雙腔支氣管導管，經口明視下行雙腔支氣管插管。經纖維支氣管鏡檢查雙腔管位置，定位良好后固定導管。接麻醉機行控制機械通氣，PCV模式。呼吸參數：按照潮氣量(VT)=8 mL/kg調整壓力值，潮氣量計算使用預測體質量，男性為50+0.91(身高cm- 152.4)，女性為45.5+0.91(身高cm- 152.4)，呼吸頻率(RR)12～14次/min，吸呼比值(I:E)=1:2，吸入氧濃度(FiO2)為100%，氧流量2 L/min，呼氣末正壓通氣(PEEP)=0 cmH2O，控制呼氣末二氧化碳分壓(PETCO2)30～45 mmHg。側臥位后再次應用纖支鏡定位雙腔支氣管導管的位置。單肺通氣后，先行容量控制通氣，按照VT=6 mL/kg記錄氣道平臺壓(Pplat)，以此壓力值為基礎設置PCV中的Ppinsp，A組調整吸氣流速為30 L/min,B組調整吸氣流速為50 L/min,C組調整吸氣流速為70 L/min,RR 12～14次/min，其余參數保持不變。麻醉維持給予丙泊酚4～12 mg/(kg·h-1)、鹽酸瑞芬太尼0.1～0.3 μg/(kg·h-1)和苯磺順阿曲庫銨0.1～0.15 mg/(kg·h-1)靜脈泵注。術中維持血流動力學穩定，麻醉深度監測BIS值維持在40～60之間。關胸前恢復雙肺通氣，縫皮前停用瑞芬太尼。術畢符合拔管指征后拔除氣管導管，并予自控靜脈鎮痛。

1.4 觀察指標

主要觀察指標：分別于插管后單肺通氣開始前(T0)、單肺通氣30 min(T1)、單肺通氣60 min(T2)、單肺通氣120 min(T3)，記錄心率(HR)、收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)、中心靜脈壓(CVP)、潮氣量(VT)、氣道峰壓(Ppeak)、氣道平臺壓(Pplat)、呼氣末二氧化碳分壓(PETCO2)并抽取動脈血及中心靜脈血行血氣分析，記錄動脈血氧飽和度(SaO2)、動脈血氧分壓(PaO2)、動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)、中心靜脈血氧分壓(PcvO2)、中心靜脈血氧飽和度(ScvO2)及血紅蛋白含量(HB)，最終計算潮氣量增加量(ΔVT，實測VT與6 mL/kg的VT差值)、肺動態順應性(Cdyn)、死腔率(VD/VT)、氧合指數(PaO2/FiO2)和肺內分流率(Qs/Qt)。

次要觀察指標：分別于T0、T1、T2、T3四個時刻抽取中心靜脈血5 mL， 2000 r/min 離心20 min，取1 mL血清于- 80 ℃冰箱保存待測。采用酶聯免疫吸附法(ELISA)檢測分析IL- 6、IL- 8、TNF-α和sICAM- 1。

1.5 術后肺部并發癥的發生情況

采用墨爾本評估量表觀察術后3天肺部并發癥的發生率。墨爾本評估量表總計8項觀察指標：胸片檢查示肺實變或肺不張；血液中白細胞升高(>11.2 × 106/mL)，并排除預防性使用抗感染藥物，術后額外給予抗感染藥物；體溫>38℃；痰液微生物學檢查顯示有感染表現；膿痰狀態不同于術前；無吸氧狀態下SPO2<90%；?？漆t生明確診斷患有肺炎；ICU停留時間延長(肺部及食管手術超過1或2天或再次送往ICU)。上述8項觀察指標中，出現 ≥ 4項為陽性者，可定義為發生了肺部并發癥。

根據柏林定義判定術后ARDS的發生情況；呼吸困難急性發作超過1周或更短；雙肺模糊不清與肺水腫一致；最低PEEP 5 cm H2O(或持續氣道正壓)條件下，動脈氧分壓與吸入氧分數(PaO2/FiO2)的比值小于300 mmHg；醫生通過獲得的信息進行的最佳評估，發現用心力衰竭或液體超負荷不能完全做出解釋。當患者滿足上述條件，則定義為發生了ARDS。

1.6 統計方法

采用SPSS 22.0 統計軟件進行數據分析。采用Kolmogorov- Smirnov檢驗進行數據正態性檢驗。計量資料呈正態性分布采用均數±標準差，非正態分布性資料采用中位數；分類變量采用數字和百分比表示。采用重復測量方差比較三組間不同時間點動脈血相關指標、呼吸功能相關指標的差異；采用χ2檢驗比較三組間分類資料的差異性(肺部并發癥、ARDS發生率)。P<0.05認為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 一般情況

共75例入組，A組25例，B組25例，C組25例，3組患者性別、年齡、身高、體質量、ASA分級、術前肺功能、手術時長、麻醉時間、單肺時間、丙泊酚用量、瑞芬太尼用量之間比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

2.2 血流動力學

三組患者的HR、SBP、DBP和CVP比較，差異無統計學意義(P>0.05)，見表2。

表1 三組患者術前一般資料、手術時間和單肺通氣時間、藥物使用

表2 三組患者各時點生命體征的比較

2.3 呼吸力學

與A組比較，B組、C組ΔVT均升高(P<0.05)，B組與C組差異無統計學意義；三組Ppeak差異無統計學意義；與A組比較，B組、C組PEEP均增大(P<0.05)，B組與C組差異無統計學意義(見表3)。

表3 三組患者各時點呼吸力學的比較

2.4 血氣分析

與A組比較，T1-T3時B組、C組PaCO2降低(P<0.05)，B組與C組差異無統計學意義；與T0時比較，T1-T3時三組PaO2、SVO2均降低(P<0.05)；三組PH、SO2和HB差異均無統計學意義(P>0.05)(見表4)。

表4 三組患者各時點血氣分析的比較

2.5 呼吸功能

與A組比較，T1-T3時B組、C組VD/VT減少(P>0.05)；與A組比較，T1-T3時B組、C組Cdyn增大(P<0.05)；與T0相比，T1-T3時三組Qs/Qt增加(P<0.05)；與T0相比，T1-T3時三組PaO2/FiO2降低(P<0.05)(表5)。

表5 三組患者各時點呼吸功能的比較

2.6 炎癥因子

與T0相比，T1-T3時三組IL- 6、IL- 8、TNF-α和sICAM- 1的濃度增多(P<0.05)，但A組、B組低于C組(P<0.05)(見表6)。

表6 三組患者各時點炎癥因子的比較

2.7 術中事件及術后并發癥

A組有3例(12%)患者出現肺部并發癥，2例(8%)患者發生ARDS；B組有2例(8%)患者出現肺部并發癥，3例(12%)患者發生ARDS；C組有4例(16%)患者出現肺部并發癥，4例(16%)患者發生ARDS，見表7。

表7 術后3天并發癥 [n=25，n(%)]

3 討 論

在OLV期間，由于肺內異常分流，患者容易出現低氧血癥，發生率約為5%。VCV和PCV是OLV常使用的兩種通氣方式，VCV確保了穩定和精確的通氣量，但較高的Ppeak可能導致氣壓傷和不均勻的氣體分布。PCV可產生具有減速吸氣流速模式的方形壓力波形，導致吸入氣均勻的彌散分布于肺組織，可避免局部過度擴張，具有降低氣道壓和降低肺內分流的優點，從而減少VILI的發生風險[6- 7]。與VCV相比在同等的Ppeak下PCV可以增加VT，有研究表明，在腹部或胸部大手術期間，在正常肺中，高VT的機械通氣不會在3小時內增加肺部或全身的炎癥反應[8]。課題組在前期研究的基礎上，采取與VCV壓力相同的個體化PCV模式。

本研究發現，在OLV后增加吸氣流速后ΔVT量增加。我們分析原因：PCV模式受減速吸氣流速和吸氣時間的影響，增加吸氣流速后，壓力迅速達到預設壓力值，吸氣中后期，氣流仍持續進入，VT增加。

增加吸氣流速后降低了PaCO2，但對PH、PaO2、SO2、SVO2無明顯影響，增大了肺動態順應性，減少了死腔率，但對氧合和肺內分流改善不明顯，與Kim SH等[9]建議VT為10～12 mL/kg以防止OLV期間VT在8 mL/kg以下的肺不張，OLV期間的高VT可以改善氧合的結果一致。分析其原因，增加吸氣流速增加的部分潮氣量所增加的氣體交換的空間有限，CO2的彌散大于O2，因此氧合改善不明顯。

IL- 6廣泛被作為外科損傷和呼吸機致肺損傷的標志物[10- 11]，炎癥因子的激活及其在OLV過程中的級聯反應是導致肺損傷的主要機制，TNF-α由肺泡巨噬細胞產生，通過釋放炎癥因子促進炎癥反應[12]如IL- 6，導致肺組織損傷[13]。在機械通氣誘導的炎癥反應中，TNF-α和IL- 6的水平與肺損傷程度[13- 14]有關。sICAM- 1廣泛存在于氣管、支氣管上皮細胞、平滑肌黏膜下，正常情況下不表達，當組織受到刺激或損傷時sICAM- 1表達有不同程度的上調[15]。本研究表明，TNF-α、IL- 6、IL- 8和sICAM- 1水平與A組、B組相比，C組更高。我們分析原因：根據壓力波形圖觀察，C組達到預設壓力時間較A、B組更短，肺泡短時間快速增大，氣管及肺泡表面受到的氣流較大，多種因素的影響下，造成肺上皮與內皮間屏障的遭到破壞。據報道，根據墨爾本評估量至少出現四項所確定的術后肺部并發癥的發生率在胸外科中約為13%[16]到14.5%[17]。在本研究中A、B、C三組的術后肺部并發癥的發生率分別為12%、8%、16%；術后肺部并發癥或ARDS的發生率為20%、20%、32%；然而三組差異并無統計學意義。雖然上述數據表明C組炎癥因子增加，但其是否能造成術后肺部并發癥仍需進一步研究。

本研究仍存在一定的局限性。例如：樣本量相對較??；患者接受了多種類型的手術；在血樣中只檢查了一小部分炎癥因子，這可能構成系統偏倚?？蛇M一步研究支氣管肺泡灌洗液標本。三組的單肺通氣過程中使用了高FiO2。這可能會使患者受到氧化應激肺損傷。我們沒有納入在OLV期間可能出現的內源性PEEP(PEEPi)的影響。雖然在TLV期間不發生PEEPi，但在OLV[18]期間可以出現2～6 cm H2O PEEPi，并且這個范圍可以影響外部應用PEEP的效果。本研究是沒有通過調節外部的PEEP來改變驅動壓(ΔP)，在對ARDS患者的回顧性研究中，每個單位的ΔP(1 cm H2O)與主要發病率的風險增加3.4%[19]。

綜上所述，在PCV模式下通過增加吸氣流速能增加VT，減少死腔率，促進CO2的交換，并且改善肺動態順應性，但并不能很好的改善氧合及肺內分流。吸氣流速50 mL/L在較小炎癥反應的情況下達到上述改善呼吸功能和呼吸力學，可推薦應用于進行OLV患者。