全麻术中机械通气压力对心率变异性影响的临床研究

张文敬 ，房 怿 ，申 岱 ，刘 刚

（1.天津医科大学口腔医院麻醉科，天津 300070；2.天津医科大学总医院麻醉科，天津 300052）

机械通气常用作ICU及术中患者的呼吸支持。大量研究表明，机械通气时气道压力的改变对自主神经系统（autonomic nervous system,ANS）产生一定影响[1]。ANS对脏器功能的调节发挥重要作用，其功能障碍可严重影响术中脏器功能的稳定及术后恢复[2-3]。本研究通过心率变异性（heart rate variability,HRV）分析方法，探讨择期全麻手术中不同的机械通气压力对自主神经的影响。

1 材料与方法

1.1 临床资料 病例选取于天津医科大学总医院行骨科手术患者32例，ASA分级Ⅰ～Ⅱ级；年龄40～65 岁，平均（55±3）岁；BMI（24±3）kg/m2；手术时间（156±42）min。排除患有心律失常、神经系统疾病及近期服用心血管药物者。患者均签署知情同意书。

1.2 方法 术前常规禁饮、食，无术前用药。入室后连接监护仪（型号BeneView T5，深圳迈瑞）监测心电图、无创血压、BIS、SpO2及体温。建立上肢静脉通路，行桡动脉穿刺置管监测有创动脉压，同时以Prince 180D心电信号采集系统（深圳市科瑞康实业有限公司）行连续心电信号采集。麻醉诱导：咪达唑仑 0.05 mg/kg，舒芬太尼 0.5 μg/kg，丙泊酚 2 mg/kg，罗库溴铵0.6 mg/kg，面罩通气4 min后于可视喉镜下行气管内插管，连接麻醉机（型号WATO EX-65，深圳迈瑞）控制呼吸，呼吸频率14次/min，吸呼比I：E=1:2，以呼气末二氧化碳分压（end-tidal carbon dioxide pressure，PETCO2）维持在 40 mmHg 左右对潮气量（tidal volume，Vt）进行设置。麻醉维持：静脉持续泵注丙泊酚6 mg/（kg·h）、瑞芬太尼0.1 μg/（kg·min），根据麻醉深度调整输注速度，1.0MAC七氟烷持续吸入，维持BIS在40～60，术中间断静脉注射罗库溴铵0.15 mg/kg维持肌松。在术中平稳阶段，待PETCO2、麻醉深度及患者生命体征稳定后，将机械通气按通气压力大小先后调节为：（1）低气道压模式：调节PETCO2大小在45 mmHg左右，PETCO2稳定后维持20 min，记录第15 min时的Vt、气道峰压（peak inflation pressure，PIP）、平均气道压（mean airway pressure,Pm），同时记录 HR、MAP；（2）高气道压模式：调节PETCO2大小在35 mmHg左右，PETCO2稳定后持续 20 min，记录第 15 min时的 Vt、PIP、Pm，同时记录 HR、MAP。

1.3 监测指标 从采集的连续心电信号中分别截取入室后5 min、手术开始后30 min、两种通气模式下15 min之后的5 min时段心电信号进行HRV分析，即全麻诱导前（T0）、术中平稳阶段（T1）、低气道压模式（T2）、高气道压模式（T3）。经 MatlabR2010a软件程序处理并计算HRV指标包括时域指标：SDNN（正常RR间期的标准差）、RMSSD（相邻RR间期差值的均方根）；频域指标：TP（总功率）、HF（高频功率）、LF（低频功率）；非线性指标：Poincare散点图短轴SD1及长轴SD2；相位整序信号平均（phase rectified signal averaging，PRSA）分析指标心率减速力（deceleration capacity,DC）[4]，对应时间点的 HR、MAP、BIS、Vt、PIP、Pm 和 PETCO2同步记录。比较术中不同时点和不同通气压力下血流动力学及HRV指标的变化。

1.4 统计学方法 采用SPSS22.0软件进行数据处理。计量资料以x±s表示，频域指标TP、LF、HF数据较离散，在行统计分析前作对数变换。数据进行比较前均采用Kolmogorov-Smirov法行正态性检验，Levene法行方差齐性检验。不同时点的比较采用配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 本研究排除术中使用心血管活性药物及心电信号记录不完整的患者，共纳入病例32例。

2.2 血流动力学指标及BIS值

2.2.1 血流动力学指标 与T0时比较，T1、T2、T3时 HR、MAP 均明显降低（P＜0.05）。T1、T2、T3时的HR、MAP 均无显著差异（P＞0.05）。见表 1。

2.2.2 BIS值 与 T0时比较，T1、T2、T3时 BIS值均明显降低（P＜0.05）；T1、T2、T3时的 BIS值无显著差异（P＞0.05）。见表 1。

表1 各时间点血流动力学指标与BIS值（n=32，x±s）Tab 1 Hemodynamic index and BIS value at each time point(n=32,x±s)

2.3 机械通气相关参数 与T1时比较，T2时VT、PIP、Pm 明显降低 （P＜0.05），PETCO2则显著升高（P＜0.05）；T3 时 Vt、PIP 显著升高（P＜0.05），PETCO2明显降低（P＜0.05）。T3时的Pm与T1时相比无明显差异（P＞0.05）。与 T2相比，T3 时 Vt、PIP、Pm 均显著升高（P＜0.05），PETCO2则明显降低（P＜0.05）。见表2。

表2 机械通气相关参数比较（n=32，x±s）Tab 2 Comparison of mechanical ventilation parameters(n=32,x±s)

2.4 HRV指标

2.4.1 HRV快变化指标 与T0相比，T1、T2、T3时快变化指标 RMSSD、LgHF、SD1、DC 均明显降低（P＜0.05）。与T2时相比，T3时快变化指标均无明显变化（P＞0.05）。见表3。

2.4.2 HRV慢变化指标 与T0相比，T1、T2、T3时点慢变化指标 SDNN、LgTP、LgLF、SD2均明显降低（P＜0.05）。与T2时相比，T3时慢指标均无明显变化（P＞0.05）。见表 3。

表3 各时间段HRV分析指标（n=32，x±s）Tab 3 HRV analysis indicators at each time period(n=32,x±s)

3 讨论

机械通气常用于ICU及术中患者的呼吸支持，其应用造成的生物损伤可增加患者围术期肺部并发症的发生率[5]。近些年提出的保护性肺通气策略从调节Vt、PEEP等方面对机械通气策略进行了优化，有利于改善预后，符合快速康复外科的理念[6]。生理状态下，胸膜腔内呈负压，对调节心肺功能具有重要意义。大量研究表明，机械通气可使胸腔内生理性负压减小或消失，对血流动力学及ANS均衡性产生影响[7]。

本研究结果显示，术中两种通气模式下BIS值无明显差异，提示本研究设定的两种通气状态是在麻醉深度相同的前提下比较的。对不同通气模式的控制是通过潮气量的设定来完成的，潮气量的大小造成气道压力的改变，并形成相应的PETCO2数值，为了排除PETCO2对ANS活动性的影响，本研究将其维持在正常范围。高气道压模式下PETCO2降低至正常范围的下限，Vt、PIP、Pm等各项通气指标较低气道压时明显增加，说明本研究设定的两种通气状态具有明确的统计学差异。

机械通气时胸腔内压力（internal thoracic pressure,ITP）增大，使循环中的压力梯度降低，同时心室舒张末期容积减小，减少机体的回心血量并降低动脉血压，影响血流动力学的稳定性[8]。本研究术中患者HR、MAP较基础状态时降低，是全麻药对中枢神经系统及循环系统的抑制作用所致；增加气道压时，血流动力学指标无明显变化，说明在一定的麻醉深度下并维持PETCO2于正常范围内时，气道压力的改变对循环系统无明显影响。由于本研究纳入的研究对象均为ASAⅠ～Ⅱ级患者，由气道压力导致ITP变化所引起的血流动力学改变尚处于机体循环系统的调控范围内，因此血流动力学指标无明显差异。

ANS的主要功能是调节脏器功能的稳定，其均衡性是保障正常生命活动的基础，迷走活动性的降低和（或）交感活动性的增强与多种疾病的发生发展有关[9]，HRV分析是目前公认的无创性ANS功能评价的最佳方法。HRV快变化指标主要反映迷走神经活动性，是调控脏器功能的基础。本研究显示，术中快变化指标均较基础状态时明显减小，说明术中迷走神经活动性较清醒状态时降低，这是由于全麻药物及手术创伤对迷走神经的抑制作用所致。两种通气模式下的快变化指标均无明显差异，表明在本研究中的临床条件下，通过改变气道压使ITP增加时，未对迷走神经活动性造成明显影响。HRV慢变化指标主要反映交感神经活动性，本研究术中各时段慢变化指标均明显减小，这是由于全麻诱导后机体受全麻药物的抑制作用，交感神经活动性明显降低。与HRV快变化指标一致，两种通气模式下的慢变化指标均无明显差异，表明在本研究设定的条件下，高气道压所致的ITP增加对交感神经活动性无明显影响。

Glos等[10]在研究正压通气改善睡眠呼吸暂停综合征患者缺氧状态时表明，ITP越接近生理状态，ANS功能越好。此外，有研究表明机械通气压力越大，ANS活动越趋向于交感增强为主，此时ITP由生理性负压变为正压，且通气压力越大，其偏离生理性ITP的程度越大，可严重破坏ANS的均衡性，影响脏器功能的调节[11]。由于本研究基于全麻状态，此时机体ANS受麻醉药的抑制作用反应性降低；此外，本研究纳入的研究对象ASA均为Ⅰ～Ⅱ级，以正常范围的PETCO2为界限来调节通气压力时，ITP增加带来的影响仍在其ANS调控能力范围，因而未表现出HRV的显著改变。

本研究的局限性在于气道压力的调节以PETCO2维持在正常范围为前提，使气道压力及ITP的可变范围受限，同时全身麻醉对机体代谢的抑制也致通气量减少，这些均与本研究呈阴性结果有关，但通过HRV分析方法从ANS的角度对机械通气的研究在未来可能具有重要的临床价值。

理想的机械通气应获得最佳的呼吸及ANS的均衡[1]。非生理状态的ITP增加到一定程度可严重影响ANS均衡性，干扰脏器功能的稳定[2]。本研究表明，在术中平稳阶段，当维持麻醉深度一定并保持PETCO2在正常范围内时，增加通气压力对机体的ANS活动性无明显影响，不影响术中脏器功能的稳定。然而，若病人基础状况差或ANS调控能力较低，过高的气道压力可能就会导致负面作用。因此，从ANS的角度探讨机械通气对机体的影响仍应得到临床关注，以保证患者术中的平稳及术后的快速康复。