呼气末正压在腹腔镜手术中应用的研究进展*

何雨璇 曹浩然 综述 马海平 审校

(新疆医科大学第一附属医院麻醉科,乌鲁木齐 830011)

随着微创外科的发展,腹腔镜手术广泛应用,但CO2气腹及特殊体位要求,对患者呼吸和循环等方面造成影响。呼气末正压(positive end-expiratory pressure,PEEP)即在机械通气时呼气末气道压力不降为零而保持正压水平。个体化的PEEP是肺保护性通气策略的重要组成[1],其设定范围会影响血流动力学的稳定[2～4]。不同手术中应用不同水平PEEP所发挥的作用存在很大差异,因此,在腹腔镜手术中PEEP的应用仍有待探索。本文就PEEP在腹腔镜手术中的应用作一综述,为临床提供参考。

1 PEEP的确定

PEEP通过增加肺不张区域的气体交换、增加功能性残余容量、改善顺应性和提高动脉氧张力而带来益处。而不必要的PEEP可能导致已经开放的肺单位过度坚持,从而降低顺应性、过度膨胀并易导致肺泡破裂。同时,扩张的肺和升高的胸膜压力造成血管压迫,增加右心室后负荷,肺血流量重新分配,产生通气死区,并阻碍静脉回流[2]。Wang等[5]的meta分析比较腹腔镜手术中不同PEEP水平对呼吸力学和氧合的影响,结果显示5～15 cm H2O PEEP能够有效减少术中肺不张,改善呼吸力学和气体交换。然而,由于临床证据相对缺乏,腹腔镜手术中PEEP的标准水平仍未统一。腹部手术麻醉期间接受保护性通气者的最佳PEEP需求差异很大[6]。个体化PEEP在改善呼吸力学,降低肺不张发生率和严重程度方面优于固定PEEP[7]。

全麻后肺不张发生率高达90%[8]。在非腹部手术中单独使用PEEP即可有效改善术后肺不张[9],但使用低水平PEEP不仅不能防止肺不张,同时还会介导炎症因子释放[10],因此,应采用肺保护性通气策略以降低炎症水平。肺保护性通气策略中提倡应用个体化PEEP,能够改善术后肺部并发症(postoperative pulmonary complication,PPC)的发生。现有多种根据呼吸系统生理参数和可视化技术制定个体化PEEP的方法,如电阻抗断层成像(electrical impedance tomography,EIT),驱动压(ΔP),肺动态顺应性(Cdyn),食管压力(Poeso)等,但最佳个体化PEEP的实施方法仍不明确。

1.1 电阻抗断层成像(EIT)滴定法

EIT是一种无创、功能性成像技术,可以识别不同肺区域的非选择性、过度扩张和充分恢复的肺。一些EIT衍生的指标如通气中心(center of ventilation,COV)和整体不均匀性指数(global inhomogeneity index,GI)在临床用于进一步评估通气分布和量化图像。肺内气体和血液含量的周期性变化是阻抗的主要决定因素,因此,EIT不仅可以估算通气,还可以估算灌注。ribar等[4]通过EIT确定在0、5、10 cm H2O PEEP中,10 cm H2O PEEP改善侧卧位机械通气的肺泡气体交换,使左肺和右肺通气分布更对称,而不损害血流动力学稳定性。

He等[11]利用实时EIT指导PEEP,当背侧区域通气达到最大值、腹侧区域通气达到最小值时设置为“理想”PEEP,该方法滴定的PEEP可以最大限度地增加依赖性肺复张,减少非依赖性肺过度膨胀,避免损害氧合指数(PaO2/FiO2)并增加气腹开始时的分流,以更好地改善腹腔镜手术患者的通气和氧合,不会显著干扰其他呼吸或血流动力学参数。同样,Pereira等[6]观察到,在保护性低潮气量(VT=6 ml/kg)的前提下,EIT引导的PEEP在个体间差异明显(6～16 cm H2O,中位数12 cm H2O)。

EIT引导的PEEP实现了肺塌陷和过度膨胀的最佳折中,改善腹腔镜手术患者的通气和氧合,血流动力学变化小。因此,EIT可作为术中滴定PEEP的可用措施。

1.2 驱动压(ΔP)滴定PEEP

肺驱动压(driving pressure,ΔP)定义为肺的平台压和PEEP的差值,或潮气量与呼吸系统静态顺应性的比值,反映在全麻期间接受通气的肺组织所承受的压力[12]。Neto等[13]的meta分析显示,无论术中ΔP升高的原因是什么,PPC都与ΔP有关(ΔP每增加一个单位OR=1.16,95%CI:1.13～1.19,P<0.0001),而与潮气量无关(OR=1.05,95%CI:0.98～1.13,P=0.179)。因此,术中应防止ΔP升高。

个体化PEEP滴定已被证明可以防止气腹期间经肺和呼吸系统ΔP升高[14～16],原因是其抵消膈肌向头部偏移引起的肺不张。当PEEP导致非依赖性肺部分过度扩张时,也可能导致ΔP升高[17]。此外,Park等[18]的双盲随机对照研究显示,与胸外科常规保护通气相比,在单肺通气中应用ΔP滴定个体化PEEP可减少PPC[5.5%(8/145)vs.12.2%(18/147),P=0.047]。Mazzinari等[19]的研究显示,腹腔镜手术中的ΔP与PPC的关系比开腹手术中更强[RR=1.11,95%CI:1.10～1.20,P<0.001 vs.RR=1.05,95%CI:1.05～1.05,P<0.001,风险差0.05,95%CI:0.04～0.06,P<0.001]。Mini等[20]对82例腹部大手术的随机对照研究显示,与固定PEEP(5 cm H2O)相比,ΔP滴定PEEP的PPC更低(绝对风险差17.1%,95%CI:32.5%～1.7%,P=0.034)。

然而,腹腔镜手术中的气腹影响胸壁顺应性,ΔP的使用受到限制。Xu等[21]对老年腹腔镜手术进行随机对照研究,17例采用ΔP滴定PEEP,16例采用固定PEEP(6 cm H2O),16例常规通气(PEEP为0),结果显示ΔP滴定PEEP组术后肺不张少于其他2组,术中所有时间点的肺静态顺应性均显著好于其他2组(P<0.05)。但本研究样本量很小。

因此,依靠ΔP个体化滴定PEEP可以改善通气及肺不张是值得肯定的,然而即使在所有条件保持不变的情况下,同一患者在手术不同阶段的最佳PEEP也可能不同。

1.3 肺动态顺应性(Cdyn)滴定PEEP

Cdyn为VT/(气道峰压-PEEP),能够实时监测肺泡变化,可随PEEP水平的变化产生相应改变[22]。Fernandez-Bustamante等[7]的随机对照研究显示,在37例腹部手术中,与对照组PEEP≤2 cm H2O、定期肺复张法相比,使用Cdyn指导的个体化PEEP术中ΔP较低[8(7～10)vs.12(10～15)cm H2O,P=0.006],肺静态顺应性较好[47.7(43.2～68.8)ml cm H2O vs.39.0(32.9～43.4)ml cm H2O,P=0.009],可以优化呼吸系统力学。基于Cdyn的PEEP滴定有递增滴定和递减滴定,即在手法肺复张后,从由高向低减少或由低向高增加PEEP,达到最佳肺Cdyn时的PEEP即为最佳PEEP。Spadaro等[23]对60例胸腔镜单肺通气的随机对照研究表明,递增滴定和递减滴定都能减少术中分流,但只有递减滴定能改善氧合[PaO2/FiO2从140(99～176)增加到186(152～243),P<0.001],并降低ΔP[8(7～11)vs.10(9～11)cm H2O,P=0.03]。苑昕等[24]在20例机器人辅助老年前列腺癌根治术中应用Cdyn指导个体化PEEP滴定,与20例不使用PEEP相比,Cdyn滴定的PEEP组反映肺毛细血管屏障受损的蛋白CC16、急性肺损伤标志物SP-D、炎症因子TNF-α及IL-6均较低(P<0.05),提示Cdyn引导的个体化PEEP使肺泡过度扩张和肺不张达到平衡,防止肺泡上皮细胞的完整性受损,减少炎症因子释放,从而减轻肺损伤。然而,Van Hecke等[25]对100例腹腔镜减重手术的肥胖患者进行的随机对照研究显示,与固定10 cm H2O的PEEP相比,Cdyn滴定PEEP术后前2天低氧血症发生率较高(2.1% vs.1.3%,P=0.0264)。

全身麻醉期间利用Cdyn滴定PEEP简便易行,但其局限性与ΔP滴定法类似,存在较大个体差异。

1.4 食管压力(Poeso)指导下的PEEP

Talmor等[26]对61例急性肺损伤或急性呼吸窘迫综合征患者进行机械通气的随机对照研究显示,与根据急性呼吸窘迫综合征网络护理标准调整PEEP相比,根据Poeso调整PEEP在氧合指数、肺顺应性以及可能的死亡率方面具有显著益处。根据该方法设置PEEP,跨肺压[即气道压与胸腔内压(用Poeso表示)之差]在呼气期间始终保持为正,有助于防止肺不张的形成,补充塌陷的肺泡,从而改善氧合。

Piriyapatsom等[27]将44例预计手术时间>2 h的妇科腹腔镜手术随机分为根据Poeso设置PEEP组(干预组)和PEEP恒定为5 cm H2O组(对照组),结果显示,干预组气腹期间PEEP显著高于对照组(气腹开始15 min,12.5±1.9 vs.5.0±0.0 cm H2O,气腹开始60 min,12.4±1.9 vs.5.0±0.0 cm H2O,均P<0.001),干预组气腹期间肺顺应性、ΔP和跨肺压更好,但2组气腹期间氧分压差异无显著性。

因此,Poeso滴定PEEP在临床上是可行的,且方法相对简便,不需要复杂的设备。

2 PEEP在不同体位腹腔镜手术中的应用

2.1 反Trendelenburg位

反Trendelenburg位主要为肝胆手术、减重手术等上腹部腹腔镜手术的体位。PEEP除了可以克服气腹过程中发生的呼吸力学变化,还可以增加中心静脉压(CVP),抑制眼内血管的血液外排,从而增加眼压[28],并通过阻碍脑脊液流出和脑静脉引流增加颅内压[29]。D’Antini等[16]对20例腹腔镜胆囊切除术在肺复张操作后立即通过递减法滴定PEEP,当达到呼吸系统最高肺顺应性时为最佳PEEP,该组最佳PEEP滴定为6～10(8.1±1.3)cm H2O,使用滴定PEEP后氧合改善[PaO2/FiO2从气腹建立后的(299±125)mm Hg升高至(406±101)mm Hg(P=0.04)]。Kemerci等[30]在44例腹腔镜胆囊切除术中用2个设备(INVOS和FORESIGHT)监测脑氧饱和度变化,其中22例不用PEEP,22例PEEP设置为10 cm H2O,结果显示PEEP开始后心率增快,FORESIGHT监测显示脑氧饱和度高于不用PEEP组,但INVOS显示2组脑氧饱和度差异无显著性。Yanatma等[31]观察腹腔镜胆囊切除术中应用10 cm H2O PEEP对颅内压的影响,用超声测量视神经鞘直径间接反映颅内压,结果显示,与不应用PEEP的对照组相比,PEEP组应用PEEP时Cdyn均显著高于对照组(P=0.001),所有时点2组视神经鞘直径差异均无显著性(P>0.05)。

然而肝脏手术通常需要控制性低中心静脉压以减少出血,不建议使用PEEP。祁涛等[32]将46例腹腔镜肝切除术随机分为8 cm H2O PEEP组和无PEEP组,结果显示气腹后平卧位和气腹后反Trendelenberg位时PEEP组中心静脉压均明显高于无PEEP组,且术中硝酸甘油用量也大于无PEEP组。这是由于气腹增加胸内压及下腔静脉压力,而PEEP增加胸内血管外压力,使进入右心室和肺的血流受阻,导致中心静脉压随PEEP水平的升高而升高,增加术中出血风险。然而Sand等[33]观察10例肝切除手术,无论在平卧位、头低位亦或头高位,将PEEP从5 cm H2O升高至10 cm H2O,CVP只增加约1 mm Hg[(11±3)vs.(12±3)mm Hg,(15±3)vs.(16±3)mm Hg,(6±4)vs.(7±3)mm Hg]。

肥胖者肺容量受到腹部脂肪的限制,功能残气量和呼气储备容量减少。Deng等[34]的meta分析纳入34项随机对照研究5273例患者,结果显示,与常规机械通气相比,使用低潮气量(≤8 ml/kg)和中～高PEEP(≥5 cm H2O)可降低PPC风险。然而,使用更高水平的PEEP会产生不良影响,包括过度扩张性肺损伤,肺内分流、肺血管阻力和炎症反应增加,血流动力学受损,肺淋巴管引流减少[35～38]。PEEP在个体之间差异明显,肥胖者更适合应用个体化PEEP。Wang等[39]在腹腔镜减重手术中使用EIT滴定PEEP,与单独EIT滴定PEEP组(31例)相比,EIT滴定PEEP联合常规肺复张(29例)组气腹后1 h(P=0.024)和手术结束时(P=0.035)PaO2/FiO2较高,术中Cydn较高(P<0.001),但不会减少PPC(1/29 vs.2/31)。一项对肥胖者的大型随机对照试验[40]显示,与较低水平PEEP(4 cm H2O)(987例)相比,较高水平PEEP(12 cm H2O)(989例)联合肺复张未能减少PPC的发生[21.3%(211/989)vs.23.6%(233/987),RR=0.93,P=0.23]。

因此,个体化PEEP的设定相对于恒定PEEP的益处显而易见,然而不同水平PEEP对PPC的影响仍有待研究。

2.2 侧卧位

侧卧位腔镜手术在泌尿外科使用广泛,除了腹腔镜的传统并发症,还有2个独特的问题:①泌尿生殖系统主要在腹膜后空间,其与胸部和皮下组织连通,直接暴露于吹入的CO2,皮下气肿可能性大;②手术时间长并且部分肺部受挤压,导致CO2蓄积,有酸中毒的风险。由于注入CO2、特殊的体位摆放和手术时间长,会导致腹腔内压和胸内压显著升高。Nakagawa等[41]报道一例77岁女性在全身麻醉下行机器人辅助腹腔镜肾部分切除术,肿瘤切除开始后5 min,气腹压力15 mm Hg,PEEP关闭,呼气末CO2分压和外周动脉血氧饱和度突然下降,诊断肺动脉气体栓塞,降低气腹压、恢复PEEP后这些指标恢复。Li等[42]报道1例腹腔镜肾部分切除术后CO2栓塞引起脑梗死。

当气腹压超过静脉压时,可能发生气体栓塞。在肾部分切除术期间,为了减少失血,通常会增加气腹压以控制出血。由于肾部分切除时切面有撕裂的血管暴露,CO2入血的风险增加。相反,如果气腹压低于静脉压,出血增加会使肾部分切除的难度增加。如果气腹压等于静脉压,不仅可以抑制出血,还可以防止气体栓塞的发展。静脉压通常为8～10 mm Hg,而最佳气腹压在不同情况下有所不同。气道压是影响静脉压的因素之一。随着呼吸机诱导的气道压升高,胸内压也会升高,从而增加中心静脉压。肥胖者静脉压较高,这是由于胸部顺应性降低导致气道压增加。Ela等[43]将86例泌尿外科腹腔镜手术随机分为2组,常规组潮气量10 ml/kg,PEEP为0,低潮气量PEEP组潮气量6 ml/kg,PEEP为5 cm H2O,结果显示,与常规组相比,低潮气量PEEP组在气腹前后具有较低的动脉血CO2分压(PaCO2)(P<0.001),术后动脉血氧分压(PaO2)较高[(156.81±47.78)vs.(183.50±43.22)mm Hg,P=0.014],pH值较高(7.31±0.04 vs.7.36±0.05,P<0.001),拔管时间较早[(118.60±21.44) vs.(81.57±18.96) min,P<0.01],认为5 cm H2O PEEP复合低潮气量可以预防长时间泌尿外科腹腔镜手术的高CO2水平,且氧合更好,缩短拔管时间。张雨涵等[44]将138例后腹腔镜肾癌根治术的老年患者随机分为2组,常规组潮气量为8 ml/kg,PEEP为0,个体化PEEP组利用Cdyn滴定最佳PEEP,联合低潮气量(6 ml/kg)及肺复张,结果显示,个体化PEEP组术后3天谵妄发生率降低[23.9%(16/67)vs.10.4%(7/67),P<0.05]。

然而,相比于传统通气策略,低潮气量为中心联合PEEP通气策略是否有利于泌尿外科腹腔镜手术患者预后尚未得出统一结论,但个体化PEEP能够改善氧合、提高呼吸系统顺应性的效果是值得肯定的。

2.3 Trendelenburg位

妇科腹腔镜手术、下腹部肠道手术和前列腺手术体位通常为Trendelenburg位。CO2气腹和Trendelenburg体位会导致心血管和呼吸系统病理生理变化,增加PPC发生率[45],使麻醉管理变得复杂。CO2气腹和Trendelenburg体位导致胸内压增加,气道峰压增加,肺顺应性降低[46]。改善腹腔镜手术患者呼吸状况的策略之一是使用PEEP。Li等[47]对120例Trendelenburg体位腹腔镜手术的随机对照研究表明,在全麻中应用压力控制容量保证通气模式(pressure-controlled ventilation-volume guaranteed mode,PCV-VG)联合个体化PEEP的通气策略可以改善PaO2/FiO2,并且具有较低的肺泡动脉氧分压差(A-aDO2)、肺内分流量(QS/QT)和死腔/潮气量(VD/VT),Trendelenburg位腹腔镜手术的最佳PEEP水平为8 cm H2O,这与Haliloglu等[48]的研究结果一致。然而,Liu等[49]对87例腹腔镜全子宫切除术的双盲随机对照研究显示,个体化PEEP与传统通气模式在术中各时点炎症因子IL-8和CC16均无显著性差异(P>0.05)。Shono等[50]将48例机器人辅助腹腔镜前列腺切除术随机分为常规PEEP(5 cm H2O)和高PEEP(15 cm H2O)组,结果显示,高PEEP组在气腹和Trendelenburg体位期间最背侧区域的局部通气分数显著较高(P=0.004),然而尽管术中通气更均匀,但2组术后肺功能无差异。Wang等[51]将60例Trendelenburg位腹腔镜手术随机分为PEEP 0、4、8和12 cm H2O组,比较不同时点Cdyn、VD/VT和QS/QT,建议使用8 cm H2O的中等PEEP来改善肺通气。徐明霞等[52]将40例Trendelenburg位腹腔镜直肠癌根治术的超重患者(24≤BMI<28)随机分为2组,对照组PEEP为0,干预组于麻醉诱导后给予5 cm H2O恒定PEEP,结果显示5 cm H2O PEEP在气腹后60 min及术毕时的PaO2及PaO2/FiO2更好(P<0.05),促进肺功能恢复。

3 小结

最佳PEEP尚无统一定论,即使对于同一手术类型,不同的滴定方法设定的PEEP水平因个体特征(如胸壁大小和形状、腹部内容物、肺重量和胸膜压)而存在差异。无论如何,个体化PEEP在腹腔镜手术中既避免肺泡过度扩张,又发挥PEEP改善氧合、通气/血流比,减少肺不张的作用,对围术期肺保护是值得肯定的,同时在血流动力学、颅内压等生理状态方面影响甚微。在探索最佳PEEP的过程中,出现多种滴定PEEP的方式,究竟哪种方式在临床工作中最实用、最精确仍有待研究。