单肺通气期间延长吸气时间对患者肺损伤的影响*

蔡雪姣，杜 敏，杜伯祥*

(江苏省南通市第一人民医院，南通大学第二附属医院麻醉科，南通 226014)

近年来，由于肺癌发病率及死亡率呈逐年上升趋势[1]，胸腔镜微创手术被广泛应用于临床[2]。但术中长时间的单肺通气会诱导机体产生氧化应激反应[3]，导致肺组织的上皮细胞凋亡[4]；而且还会诱发肺部的氧化应激反应和炎症反应，严重时可导致急性肺损伤的发生，增加术后不良反应的发生率[5-6]。

TNF-α 是炎症启动因子，可通过激活中性粒细胞释放炎性介质参与炎症反应。IL-6 是反映组织早期损伤的炎症指标；IL-10 是重要的抗炎因子，可抑制某些促炎因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8 等的产生[7]，减轻相关炎症反应。肺表面活性蛋白(surfactant protein,SP)-A 及SP-D，可调节磷脂的分泌及摄取，具有一定的免疫功能[8]。因为贴近肺实质，支气管肺泡的分泌液及渗出液几乎不受外界影响，支气管肺泡灌洗液可作为反映肺部病理变化的可靠指标[9]，其中SP-A 和SP-D 水平可反映肺泡上皮细胞和内皮细胞的损伤程度[10-11]。因此，本研究根据术中情况，选择灌洗右肺中叶B4 或B5 段(术中左肺通气)或左肺舌段(术中右肺通气)[12]。

目前研究[13-14]已经证实，单肺通气时延长通气时间不仅能增加氧合时间，提高通气量，改善肺顺应性，还可减少肺内分流并降低肺水含量，同时降低炎性细胞因子的表达。但其能否通过改善氧合减轻单肺通气期间肺损伤，目前临床少见相关报道。本研究旨在通过观察单肺通气期间延长吸气时间是否对患者肺部炎症反应产生影响来探讨其潜在的有益作用，并为临床上单肺通气方法的应用提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取年龄20～65 岁，ASAⅠ～Ⅱ级，BMI 为18～26 kg/m2，南通市第一人民医院于2020年9 月—2021 年9 月拟择期行胸腔镜下单侧肺叶切除术的患者共50 例，采用随机数表法将患者分为对照组(C 组)和观察组(E 组)，各25 例。排除既往有心肺相关病史以及血液、肝、肾病史，重度吸烟，重度肥胖患者。所有患者术前肺功能指标均在预计值的80%以上。本研究经南通市第一人民医院伦理委员会批准(批准号：2021K7002)，并征得患者及家属同意，已签署知情同意书。

1.2 麻醉方法 所有患者术前禁食、禁饮8 h，术前不使用药物，入手术室后常规监测患者血压、心率、SpO2，开放患者外周静脉，局麻下行桡动脉穿刺置管术，右颈内静脉穿刺置管术，并行椎旁神经阻滞(0.5%罗哌卡因共0.3 mL/kg)。两组患者均采用咪达唑仑0.1～0.4 mg/kg、依托咪酯0.2～0.4 mg/kg、舒芬太尼0.2～0.5 μg/kg、顺式阿曲库铵0.15～0.2 mg/kg 进行麻醉诱导，待患者意识消失肌松起效后插入左双腔支气管导管(男F37～39，女F35～37)，经纤支镜定位，确定导管位置后接麻醉机行间歇正压通气。固定导管后注意避免导管移位，体位改变前后均使用纤维支气管镜定位。两组双肺通气时参数：潮气量8 mL/kg，呼吸频率12 次/min，氧流量2 L/min，吸入氧浓度(fraction of inspiration O2,FiO2)为100%，呼气终末正压(positive end expiratory pressure,PEEP)=0。单肺通气参数：潮气量6 mL/kg，呼吸频率16 次/min，氧流量2 L/min，FiO2为60%，PEEP=0。单肺时C 组呼吸比(inspiratory-to-expiratory ratio,I∶E)=1∶2，E 组I∶E=1∶1。术中泵注丙泊酚、瑞芬太尼维持麻醉，顺式阿曲库铵间断推注维持肌松，确保脑电双频指数值维持在40～60 之间。术中维持患者血流动力学平稳，血压及心率的变化不超过术前基础值的20%，维持患者术中气道峰压peak≤30 mmHg，维持患者术中呼末二氧化碳分压波动于35～45 mmHg，术中补液按照晶体∶胶体=1∶1 进行输注。排除术中SpO2＜90%及出血＞500 mL 的患者。

1.3 观测指标 记录手术时间、单肺通气总时长、术中补液总量、尿量。分别在患者单肺通气后，手术切皮前(T0)、单肺通气后30 min(T1)、单肺通气后1 h(T2)采集动脉血2 mL 进行血气分析，采集中心静脉血5 mL，2 h 内及时离心制备血清待检。同时，在这3 个时间点对非通气侧肺进行支气管肺泡灌洗，将纤维支气管镜顶端紧密楔于右肺中叶B4 或B5 段(术中左肺通气)或左肺舌段(术中右肺通气)支气管开口处，经活检孔，分次快速注入37 ℃生理盐水，10～20 mL/次，共50 mL。注射完毕后，立即用50～100 mmHg 负压吸引回收，灌洗液回收率≥40%，回收的液体立即用双层无菌纱布过滤除去黏液，装入塑料离心管内，采集后2 h 内及时离心，4 ℃3 000 r/min 离心10 min，取上清液于-80 ℃储存待检。待标本收集完毕后，采用ELISA 法测定SP-A、SP-D 的含量。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0 统计软件进行数据分析，计量资料采用±s 表示。组内及组间比较采用独立样本t 检验，计数资料采用χ2检验，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较 两组患者在年龄、性别、BMI、手术时间、单肺通气时长、术中补液量及尿量方面差异均无统计学意义(均P＞0.05)，具有可比性，见表1。

表1 两组患者一般资料比较

2.2 动脉血气指标比较 与T0相比，两组患者动脉血氧分压(arterial partial pressure of oxygen,PaO2)及氧合指数在T1、T2时均明显下降；与C 组相比，E 组患者在T1、T2时，PaO2及氧合指数明显较高(P＜0.05)，见表2。

表2 两组患者动脉血气比较

2.3 血清炎症指标比较 与T0相比，两组患者的TNF-α 在T2时明显升高，血清IL-6 在T1、T2时均明显升高。与T1相比，两组患者的TNF-α、IL-6 在T2时明显升高。与C 组相比，E 组的TNF-α、IL-6 在T2时明显下降，IL-10 在T2时明显升高(P＜0.05)，见表3。

表3 两组患者炎症指标比较pg/mL

2.4 支气管肺泡灌洗液SP-A、SP-D 水平比较 与T0相比，两组患者支气管肺泡灌洗液中的SP-A 水平在T1、T2时明显升高，SP-D 水平在T2时明显升高；E 组患者的SP-A 及SP-D 在T2时明显较C 组降低(P＜0.05)，见表4。

表4 两组支气管肺泡灌洗液SP-A 和SP-D 水平比较 ng/L

3 讨论

单肺通气是胸科手术最常应用的通气方式，但单肺通气本身就是急性肺损伤的一个危险因素。低氧血症，高气道压以及肺泡塌陷是单肺通气期间常见的不良反应。气道压过高压迫肺泡血管，肺循环阻力增加加重肺内血液分流，造成单肺通气期间的低氧血症，这些机制共同作用引发肺部炎症反应，最终导致肺损伤。

动物研究[15-16]表明，家兔在单肺通气后，其肺组织中的多种炎症因子包括TNF-α 的表达明显升高，并发现通过抑制NF-κB 的激活，可有效减少TNF-α 和细胞间黏附分子1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)的表达，从而减轻肺损伤。有研究[17]也证明在肺叶切除之后，患者支气管肺泡灌洗液中的IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α 等炎症因子均显著升高。

SP-A 是呼吸系统中促炎/抗炎平衡的重要调节因子[18]，而SP-D 可以抑制肺部炎症反应[19-20]，它们都是由肺泡Ⅱ型上皮细胞在肺内合成分泌的。对于肺部肺泡-毛细血管膜屏障功能完善的患者，SP-A 和SP-D 很少在肺外表达，因此具有很高的特异性。支气管肺泡灌洗液中的SP-A、SP-D 水平可用来反映肺泡上皮细胞和内皮细胞的损伤情况。

本研究结果显示，单肺通气期间，延长吸气时间可有效改善患者氧合，E 组患者PaO2在T1、T2时明显高于C 组。此外，E 组患者在T1、T2时TNF-α、IL-6均较C 组明显下降，而抗炎因子IL-6 在T2时明显升高，表明单肺时延长吸气可有效抑制肺部炎症反应，减轻肺损伤。有研究[17]指出肺叶切除术后，支气管肺泡灌洗液中IL-1、IL-2、IL-6、TNF-α 等显著升高。这与本研究结果相符合，单肺通气确实可以激活NF-κB 信号转导通路从而上调sICAM-1、TNF-α、IL-6、IL-10 的表达。可是，当恢复双肺通气，大量的sICAM-1、TNF-α、IL-6 产生和释放，IL-10 增加却不明显，这表明机体的促炎-抗炎失调，而本研究提示延长患者吸气时间可增加肺内氧合时间，对改善患侧肺的氧化应激反应有积极的效果，从而抑制NF-κB 的激活，减少TNF-α、sICAM-1、IL-6 的释放，促进IL-10 的产生，一定程度上缓解炎症反应。

本研究还发现，在T0时两组SP-A、SP-D 比较差异无统计学意义。两组肺泡灌洗液中SP-A、SP-D在T1、T2时显著升高且C 组SP-A、SP-D 在T2时显著高于T0，这表明单肺通气确实会导致肺损伤，而且随着单肺通气时间的延长，肺损伤继续加重。与C 组对比，E 组的SP-A、SP-D 在T2时明显较低，提示单肺期间延长吸气时间，确实可以有效缓解肺损伤程度。患侧肺损伤主要是由缺氧/缺血性损伤、缺血再灌注损伤及外科手术操作所致。肺泡低氧诱导炎症反应，改善氧合，理论上可减轻肺损伤[21]。延长吸气时间后，促进气体交换并减少单肺通气期间的肺内分流，减轻该侧肺的缺氧/缺血性损伤，也一定程度上缓解了该侧肺复张造成的缺血再灌注损伤。此外，延长吸气时间降低了气道压，减轻通气侧肺的肺泡损伤，从而减轻通气侧肺的炎症反应，或许进而部分减轻机体炎症和氧化应激反应。

综上所述，与传统的单肺通气相比，单肺通气期间可延长患者吸气时间，有效降低气道压，提高肺顺应性，减轻肺内分流，改善患者氧合，减轻非通气侧肺的炎症反应和氧化应激，对肺有保护作用，而且操作简单易行，可作为全麻单肺通气期间的一种通气方案，但其具体的分子机制有待进一步的研究阐释。