THRIVE联合i-gel喉罩在经输尿管软镜碎石术中延长无通气氧合时间

张 晨，廖宏森，李浩甲，徐亚杰，张 桂，王晓亮，鲍红光

1南京医科大学附属南京医院（南京市第一医院）麻醉科，江苏 南京 210006；2南京医科大学附属脑科医院麻醉科，江苏 南京210029

我国是全球泌尿系结石的三大高发地区之一，总体发病率为1%～5%，且复发率较高［1］。输尿管软镜碎石术（RIRS）是一种经过泌尿系统自然腔道逆行至输尿管、肾盂、肾盏进行碎石取石的手术方式，具有创伤小，取石效果确切的优势，适用于直径小于2 cm的肾结石、输尿管上段结石及经皮肾镜术后残留的结石治疗，因此，RIRS为泌尿外科治疗结石最常见手术之一［2］。其顺利进行与麻醉方式关系密切［3,4］。自主呼吸或机械通气时，膈肌下移，进而引起肾脏及目标结石在显示器上大幅移动，干扰外科医生操作，增加了输尿管黏膜受损的风险［5］。为减少对手术的干扰，在碎石操作时常使用短暂性呼吸暂停，或应用高频小潮气量通气等通气策略，然而，这些方式不能很好地满足外科医生的需求，且存在低氧血症的风险［6-9］。有学者提出，椎管内麻醉下，患者可自行减慢呼吸进行配合，但效果仍不理想［10］。因此，亟须寻找一种满足手术需求，且保证患者围手术期氧合安全的给氧方式。快充式经鼻湿化高流量通气（THRIVE）通过提供高流量、高浓度氧气，减少患者解剖死腔，改善无通气期氧合［11-13］。课题组前期将THRIVE用于麻醉诱导，可延长老年患者插管期安全无通气时间至8 min以上，但THRIVE在RIRS无通气期间是否延长无通气氧合时间还未见报道［14-17］。鉴于THRIVE可在无自主呼吸状态下维持较长时间的氧合，本研究拟将THRIVE联合i-gel喉罩用于RIRS无通气期间，观察其是否提高泌尿系统结石手术的精准性及安全性。

1 资料和方法

1.1 研究对象

本研究已获得医院伦理委员会批准（伦理审查号：KY20201102-04），所有患者均取得知情同意并签署知情同意书，随机选择2021年8月～2022年8月在我院择期于喉罩全身麻醉下行输尿管软镜碎石术的患者139例，其中19例为序贯试验病例，120例为后续临床试验病例。患者年龄18～65岁，BMI<28 kg/m2，ASA I～II级，结石位置为单侧肾盂，数量1～3个，直径1～2 cm。排除标准：双侧结石的患者，有冠心病、严重心律失常等明显心脏疾病患者，入室吸空气血氧饱和度低于95%的患者，氧合指数小于400的患者，有明显肺部疾病的患者，困难气道，喉罩通气不佳（实际潮气量小于设定潮气量的80%），气道压大于20 mmHg的患者。剔除标准：手术时长超过1 h。

1.2 方法

1.2.1 分组 采用随机数字表法分为3 组：对照组（C组）、高频小潮气量组（H组）、THRIVE组（T组），每组40例。其中，T组THRIVE联合喉罩氧疗方式：将THRIVE装置鼻导管去除，改接一12Fr抽吸导管，将导管头端剪去后，置入喉罩通气管开口约10 cm（图1）。

图1 THRIVE联合喉罩氧疗方式Fig.1 Oxygen therapy of THRIVE combined with laryngeal mask(①THRIVE oxygen tube,②suction catheter).

1.2.2 序贯法选择氧流量 为了确定THRIVE联合喉罩氧疗的最佳氧流量，采用序贯法测定THRIVE联合喉罩用于输尿管镜碎石术时的95%有效氧流量作为后续临床试验中THRIVE组的氧气流量［18］。纳入排除标准及麻醉方式同后续临床试验部分。参照文献及前期预试验结果，首位患者氧流量设定为60 L/min，相邻流量梯度变化5L［19］。以30 min内患者SpO2≥92%，PaO2≥100 mmHg，PaCO2≤80 mmHg，且pH≥7.20为有效，反之为无效。若前一例患者有效，则下一例患者降低氧流量5 L/min；反之，则提高氧流量5 L/min，出现连续7个上下交叉波形即停止试验，本次序贯试验共纳入19例患者。

1.2.2 麻醉方法 3组患者入室后建立静脉通路，常规心电、脉氧、无创血压及BIS监护，局麻下右侧桡动脉穿刺置管。常规面罩吸氧10 L/min。依次静脉注射咪达唑仑0.05 mg/kg、丙泊酚2 mg/kg、顺式阿曲库铵0.2 mg/kg和舒芬太尼0.4 μg/kg，5 min后经口置入3～4号i-gel喉罩，连接呼吸机采用APPV模式辅助通气，潮气量8 mL/kg，呼吸频率12bpf，氧浓度50%。采用瑞芬太尼0.1μg/（kg·min），丙泊酚4 mg/（kg·h）维持麻醉，控制BIS于40～60。

1.2.3 通气模式设置 待输尿管软镜进入肾盂寻找到结石后，C组保持原有通气模式，H组切换为小潮气量高呼吸频率模式，潮气量为3 mL/kg，呼吸频率20 b/min；T组断开呼吸机，改用THRIVE 联合喉罩氧疗，氧浓度为100%，流量根据序贯法结果设置为57 L/min。当H组及T组出现SpO2<92%，PCO2>80 mmHg，或者pH<7.2的情况时，改为原有通气模式。术后患者拔除喉罩后于PACU继续观察。

1.2.4 观察指标 主要指标：3组患者碎石操作所用时间及外科医生满意度（5分非常满意，4分满意，3分一般，2分对手术操作造成了不利影响，1分难以顺利完成手术）、膈肌动度、输尿管黏膜损伤次数（以引起黏膜颜色改变为判断标准）；3组患者入室、置入喉罩即刻、碎石开始、碎石开始10、20、30 min、出PACU各时刻的SpO2、PaO2、PaCO2和pH值、患者PACU滞留时间等。

次要指标：3组患者入室、置入喉罩即刻、碎石开始、碎石开始10、20、30 min、出PACU各时刻的动脉血压，心率等。

膈肌动度评估方法如下：C组于碎石开始后1 min进行评估，H组及T组患者于切换呼吸模式后1 min进行评估。将超声探头置于腋前线和锁骨中线间低位肋骨下缘，使超声束与膈肌后部垂直，右侧以肝脏作为膈肌透声窗，左侧以脾脏作为透声窗，启动解剖M型超声，使取样线垂直于膈肌，M型超声可显示取样线上膈肌随着呼吸的运动轨迹：吸气时膈肌下移靠近探头，M型超声轨迹向上；呼气时膈肌上移远离探头，M型超声轨迹向下，观察2到3个呼气周期后，冻结图像，以吸气相初为起点，吸气相末为峰点，测量两点间的垂直距离，即膈肌运动幅度［20］。

1.2.5 样本量计算 本研究采用PASS 15.0进行样本量计算，根据预实验中手术时长的均数及标准差，采用单侧检验方法，拟定检验效能为0.8，P=0.05，样本量比例为1∶1∶1，预计失访率为20%的情况下，分别计算所需样本量，选择最大值作为本研究所需样本量，最后计算出本研究所需要样本量至少为120例，其中C组、H组及T组各40例。

1.2.6 统计学方法 该研究采用SPSS12.0统计软件进行统计处理。采用Probit 概率回归法计算THRIVE联合喉罩通气时的95%有效流量。具有正态分布性质的计量资料采用均数±标准差的形式进行表示，组间比较采用单因素方差分析，组内比较采用重复测量的方差分析，事后检验采用Turkey法。等级资料采用Kruskal-Wallis检验。P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 氧流量的选择

序贯法试验共完成19 例患者，其中有效例数12例，无效例数7 例（图2）。Probit 概率回归法计算得THRIVE 联合喉罩用于输尿管镜碎石术时的95%有效氧流量为56.544 L/min，95%可信区间为53.152～97.654 L/min。根据序贯法结果，后续试验采用57 L/min氧流量。

图2 THRIVE联合喉罩用于输尿管镜碎石术的序贯试验Fig.2 Up and down method for THRIVE combined with laryngeal mask in retrograde intrarenal surgery.

2.2 三组患者一般情况比较

3 组患者一般情况比较，差异无统计学意义（P>0.05，表l）。

2.3 三组患者碎石操作时间及外科医生操作满意度的比较

3组患者碎石操作时间的差异具有统计学意义（F=30.601，P<0.001），事后分析表明，相较于C 组（33.7±5.4 min），H 组（31.0±5.6 min,P=0.015）及T 组（25.2±3.6 min,P<0.001）碎石操作时间显著缩短；与H组相比，T组碎石操作时间显著缩短（P<0.001）。3 组外科医生满意度存在统计学差异（Hc=51.238,P<0.001），相较于C组，H组（P=0.040）与T组（P<0.001）满意度显著提高，且T组满意度显著高于H组（P<0.001，表2）。

表1 患者一般资料比较Tab.1 General information of the patients in the 3 group(Mean±SD)

表2 三组外科医生满意度的比较Tab.2 Comparison of surgeons'satisfaction among the 3 groups(n)

2.4 三组患者膈肌动度及黏膜损伤次数的比较

3 组患者膈肌动度的差异具有统计学意义（F=748.411，P<0.001），事后分析表明，相较于C组（13.4±1.4 mm），H 组（10.7±2.0 mm,P<0.001）及T 组（0.7±1.1 mm,P<0.001）患者膈肌动度显著减小，且T组患者膈肌动度显著小于H组（P<0.001，图3A、C～E）。3组患者黏膜损伤次数差异具有统计学意义（F=206.390，P<0.001），事后分析表明，相较于C组（11.9±2.4次），H组（8.1±2.2次，P<0.001）及T组（2.8±1.3次，P<0.001）患者黏膜损伤次数显著减少，且T组患者损伤次数小于H组（P<0.001，图3B）。

图3 三组患者膈肌动度及黏膜损伤次数的比较Fig.3 Comparison of diaphragm mobility and frequency of mucosal injury among the 3 groups.A: Diaphragm mobility.B:frequency of mucosal injury.***P<0.001,###P<0.001.C-E: Ultrasonography showing diaphragm muscle movement in the control group,group H,and THRIVE group,respectively.

2.5 三组患者氧合情况的比较

2.5.1 3组患者SpO2的比较 与碎石开始时相比，3组患者碎石10 min、20 min、30 min及40 min各时间点SpO2无显著差异，且3组患者之间各时点SpO2同样无显著差异（图4A）。

图4 3组患者氧合情况Fig.4 Arterial blood SpO2 (A),PaO2 (B),PaCO2 (C),and pH (D) of the patients at different time points in the 3 groups.**P<0.01,***P<0.001 vs group C.

2.5.2 三组患者PaO2的比较 3组患者PaO2水平时间与分组之间的交互效应具有显著性（F=3.086，P=0.021）。与碎石开始时相比，C组碎石10～30 min各时间点PaO2均无显著改变；H组碎石20 min（P=0.006）、30 min（P<0.001）时间点PaO2有所下降；T组碎石20 min（P<0.001）、30 min（P<0.001）各时间点PaO2同样下降。碎石20～30 min 时间点，三组患者PaO2具有显著差异（20 min时间点F=9.655，P<0.001；30 min 时间点F=37.195，P<0.001），事后分析表明，H组（P<0.001）和T组（20 min，P=0.007；30 min，P<0.001）PaO2均低于C组。然而，H组及T组患者碎石10～40 min各时间点PaO2均显著高于入室的基线水平（P<0.001，图4B）。

2.5.3 三组患者PaCO2的比较 3组患者PaCO2水平时间与分组之间的交互效应具有显著性（F=21.822，P<0.001）。与碎石开始时相比，C组及H组碎石10～30 min各时间点PaCO2均无显著改变；T 组碎石10 min（P<0.001）、20 min（P<0.001）及30 min（P<0.001）各时间点PaCO2均显著升高。碎石10～30 min各时间点，三组患者PaCO2具有显著差异（10 min 时间点F=90.092，P<0.001；20 min时间点F=421.406，P<0.001；30 min时间点F=57.363，P<0.001），事后分析表明，T组PaCO2均显著高于C组及H组（P<0.001，图4C）。

2.5.4 三组患者pH的比较 3组患者pH水平时间与分组之间的交互效应具有显著性（F=20.990，P<0.001）。与碎石开始时相比，C组及H组碎石10～30 min各时间点pH均无显著改变；T组碎石10 min（P<0.001）、20 min（P<0.001）及30 min（P<0.001）各时间点pH 均显著降低。碎石10～30 min各时间点，3组患者pH具有显著差异（10 min 时间点F=132.703，P<0.001；20 min 时间点F=319.691，P<0.001；30 min时间点F=54.169，P<0.001），事后分析表明，T组pH均显著低于C组及H组（P<0.001，图4D）。

2.6 3组患者术后氧合情况及PACU停留时间的比较

出PACU时，3组患者SpO2、PaO2、PaCO2和pH值均无显著差异，麻醉复苏室（PACU）停留时间无显著差异（P>0.05，表3）。

表3 3组患者术后氧合情况及PACU停留时间的比较Tab.3 Comparison of postoperative oxygenation and PACU stay time among the 3 groups

3 讨论

THRIVE是一种通过鼻导管持续为患者提供高浓度（100%）、高流量（0～70 L/min），且具有一定温度（31～37 ℃）的氧气的氧疗方式。THRIVE通过较高气体流量的冲刷以减少生理无效腔，保持气道正压，维持呼吸道纤毛清除系统的能力以及降低上气道呼吸阻力，进而改善患者的氧合，延长无通气氧合时间［21-23］。本课题组前期将THRIVE应用于肥胖病人的麻醉诱导及双腔支气管插管中，结果发现，在无自主呼吸状态下，THRIVE可减慢氧分压的下降，延长安全无通气时间，与既往Patel等研究结果类似［14,15,24］。在此基础上，本研究探究了THRIVE联合i-gel喉罩用于RIRS碎石期间延长无通气氧合时间的安全性及其对于手术条件的改善情况。

一般情况下，THRIVE采用鼻导管进行供氧。然而，在置入喉罩的情况下，采用THRIVE鼻导管供氧则通气可能受到一定的阻碍。因此，本研究对THRIVE装置进行系列改良，将THRIVE装置鼻导管去除，改接一12Fr抽吸导管，将导管头端剪去后，置入喉罩通气管开口约10 cm，通过喉罩通气口进行供氧。抽吸导管置入喉罩通气口后未进行封闭处理，形成一定程度上的气体泄漏，避免了肺过度膨胀，并且有利于体内CO2的弥散排出，使高碳酸血症维持在可允许的范围内。本研究中，T组患者PaCO2于碎石开始20 min后基本维持在65.2±4.5 mmHg水平。

本研究所采用的THRIVE联合喉罩氧疗方式与常规鼻导管不同，因此需确定该状态下的最适氧流量，以避免氧流量过低造成低氧血症或过高造成气道损伤。本研究采用序贯法评估了该状态下95%有效氧流量，为后续实验的氧流量选择提供了依据。在该氧流量（57 L/min）下，所有受试者均顺利完成手术，未出现严重低氧或严重二氧化碳蓄积等不良反应。

本研究结果显示，THRIVE可明显提高RIRS手术的精准性及安全性，提高手术医生满意度。相较于传统机械通气及高频小潮气量通气，THRIVE通气时，膈肌运动幅度显著降低，甚至接近于静止，显示器中目标结石移动大幅减少，因此对于手术操作者干扰减小，碎石更加精准，操作时间明显缩短，输尿管黏膜损伤减少，提高手术者满意度。

在保证手术精准性及安全性的同时，THRIVE可以极大地提高患者的无通气氧合时间，保证患者氧合［25］。肺部未见明显异常的ASA分级1～2级的患者在20分钟的无通气状态下可以维持PaO2于295.0±28.2 mmHg，SpO2于（99.3±1.3）%，这一结果与前期Gustafsson等［19］将THRIIVE用于短小喉部无通气手术的结果类似。这可能是由于THRIVE装置高速流动的气体冲击肺泡，可以在肺内维持一定的PEEP，保证肺泡的开放，进而保证患者对氧合的需求［26］。

THRIVE在无通气状况下存在CO2蓄积的问题［27,28］。在本研究中，T组患者PaCO2在呼吸暂停20 min内存在明显的上升，但20 min后上升幅度开始减慢，维持在65.2±4.5mmHg的水平，这可能是由于升高的肺泡内CO2浓度增加了扩散速度，导致二氧化碳产生与排放相对平衡。其具体原理有待进一步研究。同时，动脉血pH值在呼吸暂停20 min后为7.23±0.02，维持了一个对机体可以接受的范围。因此，在允许性高碳酸血症存在的情况下，使用THRIVE的无通气氧合技术可以满足一定时间内维持机体氧合及内环境相对稳定的要求［29,30］。

PACU观察发现，T组患者的恢复室滞留时间与其余两组无显著差异，且在转出PACU 时，三组患者的SpO2、PaO2和PaCO2均无明显差异，表明T组患者可以通过短时间的机体自身调整，改善高碳酸血症的影响，恢复机体内环境的稳定。

本研究存在一定的局限性。该研究未涉及老年、肥胖、肺功能不全等特殊泌尿系统结石患者，THRIVE在这类患者手术中的应用还有待进一步研究。同时，本研究为单中心小样本研究，还需要大样本临床研究加以验证。

综上所述，本研究验证了THRIVE联合i-gel喉罩用于RIRS延长无通气氧合时间的安全性，并且具有提高外科医生满意度、碎石操作安全性的优势，为RIRS术中通气管理提供了新的理论依据。