姚优修 综述 孟秀丽 审校
(北京大学第三医院麻醉科,北京 100191)
·文献综述·
全机器人不停跳冠状动脉旁路移植术的麻醉管理进展
姚优修 综述 孟秀丽*审校
(北京大学第三医院麻醉科,北京 100191)
全机器人不停跳冠状动脉旁路移植术创伤小,术后恢复快,是未来微创冠状动脉外科的趋势,对麻醉管理提出更高的要求,主要包括加压CO2气胸、单肺通气的应用、经食道超声心动图的监测、术中血流动力学的维持、体外循环及中转开胸手术的准备、室颤的处理等,要求麻醉医师对患者病理生理的调控及围术期的管理达到更精细化。
不停跳冠状动脉旁路移植术; 机器人; 单肺通气; 加压CO2气胸; 麻醉
机器人进行完全内镜下冠状动脉旁路移植是在闭合胸腔内完成冠状动脉血运重建的一项创新性手术,是目前心脏外科领域最前沿、最具创新性的技术[1,2],同时给手术团队带来了挑战,该手术需要准备远程体外循环灌注,使用经食道超声心动图(transesophageal echocardiography, TEE)、单肺通气(one lung ventilation, OLV)、加压CO2气胸,而且外科医生远离实际手术操作区。自2007年开始许多技术性问题已被新一代机器人系统解决,可以更安全可靠地在不停跳心脏上进行完全内镜下旁路移植[3]。机器人超微创不停跳旁路移植可能成为未来的趋势[4],但要求手术小组各成员之间拥有更紧密的沟通和团队合作。本文旨在对全机器人不停跳冠状动脉旁路移植术(totally endoscopic coronary artery bypass on beating heart, BH-TECAB)麻醉管理的具体问题和进展做一综述。
目前,达芬奇外科手术系统(Intuitive Surgical公司)是适用于TECAB的手术机器人。这是一个计算机控制的远程手术操作系统,是目前微创心脏外科学最前沿的技术,包括外科医生控制台、床旁机械臂车和视频系统,呈现可放大至10倍的三维高清晰度连续的手术视野图像。床旁机械臂车根据外科医生的动作,在远离患者的位置驱动胸腔手术器械,摄像头或胸腔镜经一个12 mm口插入,机械臂经8 mm的端口插入。机械臂有7个自由度,运动模仿人类的手腕。动态稳定器可用于跳动心脏TECAB,BH-TECAB采用机器人手术系统游离乳内动脉。
正如任何手术,患者的选择至关重要。对患者进行评估,一般要符合传统的开放式冠状动脉旁路移植术的标准。除此之外,TECAB术前应重点评估,以评估是否适合此手术方式[1],评估包括:①有无慢性阻塞性肺疾病、肺动脉高压,患者代谢当量最好>4 METs。②耐受OLV的能力:肺功能是TECAB的一项例行检查,还要进行胸部X线检查和动脉血气分析(吸空气),OLV不能耐受也有可能转为体外循环。③影响外周血管灌注的周围血管疾病和动脉粥样硬化等,及对施行此术式个人体质的适宜性和冠状动脉解剖的适合性。进行胸腹部和骨盆的CT扫描,以提供胸、腹主动脉以及髂血管和股血管的详细评估,检查有无动脉粥样硬化,以及无症状的动脉血管夹层,此详细检查可指导外周血管置管的策略以尽量减少与外周插管术相关的风险。另外,患者胸廓的解剖特征会影响TECAB手术操作时间,左乳内动脉与左前降支的吻合时间与胸壁到心脏的距离呈明显负相关 (r=-0.241,P=0.016),总手术时间亦与此距离负相关(r=-0.275,P=0.005)[5]。
组建一个专门的机器人手术团队对手术的成功至关重要。BH-TECAB中麻醉医师的重要性不言而喻,机器人BH-TECAB麻醉管理的特点包括:学习曲线初期长时间手术[6]麻醉;对麻醉技术的要求高,需要完善的镇痛,而且要确保绝对肌松;血流动力学的管理极严格;需要实施OLV以更好地暴露手术野;常规应用TEE监测。此外,麻醉机必须置于手术室中离手术台足够远的位置,以使机器人停靠时机械手臂不与麻醉机和其他结构相碰触,一旦机器人停靠,患者管理将受限,尤其是对气道的管理。
3.1 麻醉技术
尚无研究支持TECAB时使用一种麻醉技术优于另一种。标准的全身麻醉技术是静脉诱导,吸入麻醉药维持,间断使用阿片类和肌肉松弛药。术中使用右美托咪定有助于术后疼痛控制,可能减少阿片类药物用量[7]。右美托咪定有更好的血流动力学稳定性:它是一种很好的麻醉辅助剂,并有止吐作用。当机器人手臂处于原位时,要保持绝对的肌松,因为患者移动可能导致心肌或大血管穿孔、移植物撕脱或其他结构的损伤。机器人端口和胸引流管的开口在手术结束时都要进行局部麻醉浸润。目前,未见报道在TECAB使用区域阻滞技术并进行全身肝素化,但硬膜外麻醉或椎旁阻滞已被成功地用于微创心脏不停跳手术,并且可以改善肺功能,缩短拔管时间,比如高位硬膜外减轻神经内分泌反应,阻滞胸交感反应(从而改善冠状动脉和乳内动脉灌注),保证血流动力学稳定和降低心肌耗氧量,改善心肌血流量,降低围术期心律失常和心肌缺血的风险[8]。因此,区域麻醉是TECAB术后疼痛控制的合理选择,其中仅使用部分抗凝。需要注意的是,在施行区域阻滞前必须评估患者的术前抗凝状态,发生穿刺创伤事件后手术应推迟24 h[9]。同样重要的是,要调整术后药物治疗(尤其是抗凝治疗)与拔硬膜外导管的时间和监控整个术后新发的感觉和(或)运动障碍,直到硬膜外导管拔除后至少12 h。
3.2 BH-TECAB的血流动力学管理
术中血流动力学不稳定可能由于吻合时心肌缺血或暴露心脏后壁所需的心脏搬动和固定引起。大多数外科医生搭冠状动脉左前降支无须搬动心脏,在多支冠状动脉血运重建涉及回旋支和(或)后室间支(后降支)时,实现充分暴露冠状动脉只有在使用稳定器限制局部室壁运动才能实现(通过吸盘或通过机械压迫)。这些操作需要明显的固定和倾斜心脏。这样的心脏位置能够降低每搏量和动脉压,并增加中心静脉压和右心室舒张末压。在心脏发生倾斜时,血流动力学变化的机制是右心室游离壁的压缩,右室游离壁较薄,相对室间隔易变形,导致限制性的与右室流出道梗阻有关的舒张期充盈受损[10]。心脏搬动时导致血流动力学不稳定的另一种因素是心脏二尖瓣和三尖瓣环扭曲变形,导致反流(通常是在已有反流的瓣膜),同时心房与肺静脉扩大[11]。做好BH-TECAB的血流动力学管理需要注意:①实时关注手术进程,心脏位置的变动以及固定器对心脏的压迫,必要时提醒手术医生控制机器人暂时中止操作;②Trendelenburg体位头低20°可提高前负荷,增加心输出量;③使用强心和血管活性药物联合足够谨慎的液体管理将极有助于维持BH-TECAB的血流动力学稳定;④加压CO2气胸会影响血流动力学稳定,处理措施详见下文;⑤实时TEE监测以及时指导血流动力学管理。
BH-TECAB应用OLV需要一个肺萎陷(通常左肺)。OLV可以更好地暴露术野和促进手术进程。OLV通过萎陷的左肺和向左侧的胸腔吹入CO2造成气胸,大大增加手术的操作空间。OLV可通过常规方法(双腔支气管导管、支气管阻塞、Univent管)来实现。当使用常规技术无法实现肺隔离时,单腔气管内插管时高频喷射通气已成功使用[12]。
4.1 加压CO2气胸
在左半侧胸加压CO2气胸(10~12 mm Hg)为外科医生创建足够的术野。这一操作可能对血流动力学和呼吸有不利影响。超过10 mm Hg的胸腔内压可增加中心静脉压、肺动脉压、肺毛细血管楔压、气道峰压。Byhahn 等[13]报道22例TECAB,CO2吹入压力10~12 mm Hg,动脉血氧分压下降,吸气峰压增加,中心静脉压和心率显著增加,但平均动脉压无显著变化,动脉血二氧化碳分压在单侧吹入时达到(44.6±5.9)mm Hg,双侧吹入时达到(55.7±14.6)mm Hg。患者预先存在低血容量和左心室功能障碍(射血分数<30%)时,更可能表现出血流动力学不稳定,甚至可能在更低的吹入压力时出现[14]。因此,充气是手术的关键程序,特别是手术和麻醉团队之间的密切沟通非常重要。
吹入CO2可能导致低血压,原因是胸内压增加,导致静脉回流减少,心排出量降低。处理和预防措施有:①吹入CO2之前快速输入液体直到中心静脉压10 mm Hg,尤其是在低血容量和左心功能差时,必要时应用血管活性药物;②低血容量和左心功能差时(射血分数<30%),以较低的压力吹入CO2,每5~10 min增加2 mm Hg;③严重低血压对上述处理方法无效时,要求外科医生降低吹入压力;④左心功能差时使用主动脉球囊反搏或正性肌力药物。
4.2 OLV时低氧血症的处理
OLV时如果发生低氧血症,必须在同一时间使用2种策略[15]:首先,低氧血症必须得到有效和及时治疗;第二,低氧血症的原因应及时被发现,并尽可能纠正。OLV期间低氧血症可通过增加氧浓度或由非通气侧肺使用持续气道正压对症治疗。OLV期间低氧血症可通过纠正双腔管的位置,从肺通气的主支气管清除分泌物,可以使用光纤支气管镜检查立即处理。然而,如果双腔支气管导管没有移位且未发现堵塞,则应重新评估通气策略。
4.2.1 增加吸入氧浓度(fraction of inspired oxygen,FiO2) 在OLV低氧血症时增加FiO2是有效的治疗,虽然在分流率40%以上时增加FiO2不能提高氧合,但这是OLV期间很少的情况。OLV分流率通常在20%~30%,所以增加FiO2还是有效的。当FiO2从0.3~0.5上升到1.0时,氧合增加和低氧血症发生率下降,在OLV期间FiO2一直使用1.0是可行的,但可能增加肺不张[16]的危险,此外,在临床实践中,FiO2在0.5左右时氧饱和度可作为早期预警,麻醉医师应立即增加到1.0,从而改善氧合,并为找到氧合减少的原因争取时间。这种早期预警避免立即改为双肺通气的必要性,以免干扰手术过程。
4.2.2 非通气侧肺的再复张 如果在低氧血症期间增加FiO2未改善氧合,应告知外科医生并应用纯氧性双肺通气。如取乳内动脉时在不干扰外科视野的情况下间断再膨胀左肺。尽管在非通气侧肺每3~5 min以纯氧进行反复手控通气就足够,通过复张非通气侧肺和保持其膨胀,在3~10 cm H2O的范围内应用持续气道正压可能是改善氧合更有效的方式。非通气侧肺的高频喷射通气是治疗低氧血症的另一种方法[12],由于高呼吸频率和小潮气量,非通气侧肺在喷射通气期间几乎不动,且不会干扰手术。然而,昂贵的设备、专业知识和气压伤的危险阻碍了该技术的广泛使用。
TEE是现代心脏外科重点监测技术,TEE监测在BH-TECAB中具有举足轻重的地位,可提供关于左、右心室功能的详细信息,如局部室壁运动,瓣膜的功能和整体心脏功能。完整的TEE检查应该在手术开始时建立一个基线基础标准[17]。TEE可以在低血压的管理中评价某些操作的有效性(如Trendelenburg体位的效果评价),在心脏搬动时,心电图显示振幅减低,麻醉医师难以评估心肌缺血,新的节段性室壁运动异常是术中心肌缺血最敏感的指标[17]。TEE对微创心脏不停跳旁路移植手术的施行和安全是至关重要的。除监测心脏功能和缺血外,TEE 还可在BH-TECAB术中指导液体管理,为各种导丝和套管的安全准确定位提供重要指导,比如可指导漂浮导管的定位。
TEE可用于在CO2吹入造成气胸时监测右室功能,微创心脏不停跳旁路移植手术中局部靶目标血管闭塞时监测局部室壁运动异常,再血管化后评估心功能,在已有局部室壁运动异常的情况下评价有无改善。在TECAB心肌再血管化之前发现可逆的双心室节段性室壁运动异常,无血流动力学损害,这些发现之前已被归于与CO2气胸时的医源性张力,与纵隔移位、静脉回流减少、右心室被直接压缩有关;27%(8/30)的TECAB患者有显著的右室壁运动异常,在BH-TECAB靶血管闭塞时左室壁运动异常也可发生[18]。在TECAB中通过TEE监测可发现局部室壁运动异常,采用分流栓可能会解决缺血的问题。
TEE可用于心肌缺血再灌注和TECAB术后的评价。吻合时观察到的心电图缺血性改变倾向于在再灌注后消失。血运重建后,体表心电图常显示显著T波倒置。TEE显示新的室壁运动异常可能与再灌注损伤和心肌顿抑有关。持续严重新发的局部室壁运动异常对术后心脏并发症具有重要预后价值[19]。
6.1 心室纤颤(室颤)管理及体外循环准备
BH-TECAB时内部除颤是不可行的,机器人在原位时行胸部按压非常困难和危险。放置外部除颤器垫,避开手术侧的胸部,并在必要时转为正中开胸手术。然而,在此配置除颤电极对整个心脏轴传导来说可能不是最佳位置,除颤有效性可能会降低。CO2气胸也可能会造成除颤电流和心脏的绝缘。此外,机器人在原位试图除颤时有肋骨骨折和胸腔受伤的风险,其中包括心脏穿孔。因此,试图体外除颤前,可使用抗心律失常的药物。如果室颤仍存在,外部除颤是必要的。在此种情况下,所有的机器人仪器从胸部取出,医源性气胸被抽空,恢复双侧肺通气[20]。
BH-TECAB可以不用或用体外循环的支持。患者解剖结构的因素,使手术的可视化困难(如胸内空间不足、心脏扩大),可能需要使用体外循环创建手术工作区。术中血流动力学不稳定,发生室性心律失常,或患者不能耐受单肺通气时使用体外循环也是必要的。
BH-TECAB时没有直接接触心脏,因此,预防性远程动静脉插管是重要的安全措施,应对接受BH-TECAB的所有患者施行。这种方法提供了重要的安全网,尤其是BH-TECAB在充满挑战的情况下出现的事件(如移植出血、心肌穿孔、室颤、血流动力学不稳定、心肌缺血等),需要快速转换到体外循环。
6.2 中转开胸手术
麻醉及手术团队必须为中转开胸手术做好准备。当出现严重的并发症或技术难度大,早期转为开胸手术可能是救命的,特别是TECAB团队相对经验不足时[21]。Srivastava等[22]报道迄今为止最大系列的BH-TECAB, 241例中有214例完全在内镜下完成,共296根动脉移植血管。2/3的患者接受单根血管移植,约1/3接受2根血管移植和7例接受3根血管。双支血管旁路移植手术中转开胸率(5%)比单支血管旁路移植更高。目前,尚无围手术期心肌梗死或手术死亡发生。随访 239个移植物中,只有1例发现移植物闭塞(0.4%),而3例(1.4%)在17个月时需要再次干预。
Gao等[23]报道60例BH-TECAB,接受单支血管移植,仅2例中转开胸,1例需要再探查出血,平均随访12.7月,无死亡,所有患者在术后3、6、12个月接受移植物的血管造影评估,1根移植物的吻合处有50%的狭窄,1根有低密度影,但均无修复的必要,所有移植物均通畅。Srivastava等[24]报道164例BH-TECAB,无一例中转为体外循环或开胸手术,术后移植物通畅率达99.5%。 Seco等[25]的系统综述纳入880例BH-TECAB和360例停跳心脏TECAB,中转开胸率分别为5.6%、15.0%,术后短期的移植物通畅率分别为98.3%和96.4%。TECAB患者在术后1个月的生活质量显著高于常规手术,患者恢复户外活动的时间(包括步行和骑自行车),TECAB是1个月,而开胸术为2个月[26]。
在过去的10年里,TECAB已经发展成为一种成熟的技术,病死率和并发症发生率低[27],与开放冠状动脉旁路移植手术相比生活质量高[28]。然而,TECAB对麻醉医师提出更高的要求,尤其是关于OLV生理应激、特殊导管放置、诱发CO2气胸。BH-TECAB具有进一步减少并发症的优势[29,30],手术技术的演变促使麻醉新技术的发展和创新,预计这种手术会在冠状动脉旁路移植中越来越广泛地应用[31],但需要一支精锐的麻醉团队支持。麻醉医师和外科医生应通力合作,提供最佳的围术期策略,确保患者术后迅速恢复。
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(修回日期:2015-07-14)
(责任编辑:李贺琼)
Progress of Anesthetic Management of Robotic Totally Endoscopic Coronary Artery Bypass on Beating Heart
YaoYouxiu,MengXiuli.
DepartmentofAnesthesiology,PekingUniversityThirdHospital,Beijing100191,China
Correspondingauthor:MengXiuli,E-mail:meng_xiuli@163.com
【Summary】 Robotic totally endoscopic coronary artery bypass on beating heart (BH-TECAB), a minimally invasive surgical approach with rapid postoperative recovery, is becoming the future trend of minimally invasive coronary surgery, which demands a higher standard for anesthetic management. It comprises pressured pneumothorax, unilateral lung ventilation, transesophageal echocardiography monitoring, hemodynamics maintaining, preparation for cardiopulmonary bypass and conversion to sternotomy, and ventricular fibrillation treatment, which require anesthesiologists to achieve more refined perioperative management and pathophysiological regulation.
Off-pump coronary artery bypass grafting; Robot; Unilateral lung ventilation; Pressured pneumothorax; Anesthesia
R614.1
A
1009-6604(2015)08-0744-05
10.3969/j.issn.1009-6604.2015.08.022
2015-07-05)
* 通讯作者,E-mail: meng_xiuli@163.com