高水平呼气末正压通气联合肺复张在肥胖患者全麻俯卧位手术中的应用研究

刘思淇,金立民,宋雪松

(吉林大学第一医院 麻醉科,吉林 长春130021)

随着社会经济的快速发展和居民生活方式的巨大改变,中国居民超重及肥胖患病率呈现快速增长趋势[1]。相比于常规体质量患者,肥胖患者的功能残气量(FRC)减少、胸肺顺应性降低、氧耗量和呼吸做功增加[2]。而俯卧位作为脊柱外科、泌尿外科以及部分神经外科手术的常用体位,会使患者腹部受压,膈肌抬高而导致腹内压和气道压升高,FRC和肺顺应性也将进一步降低,故此类患者更容易发生机械通气肺损伤(VILI)。已有系统评价指出[3],俯卧位手术中小潮气量、适宜水平的呼气末正压通气(PEEP)联合或不联合肺复张(RM)的肺保护性通气策略(LPVS)可以减少术后肺部并发症(PPCs)并改善氧合。由于肥胖患者术后肺不张的发生率更高,适当增加PEEP同时辅以RM可能更有利于打开肺泡并维持其开放状态。因此,本研究观察高水平PEEP联合肺复张在肥胖患者俯卧位手术中的应用价值,以期提供临床参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

经医院伦理委员会批准并与患者或其家属签署知情同意书,选择2019年1月至2020年6月在吉林大学第一医院拟行全麻下腰骶椎手术的肥胖患者60例为研究对象。(1)纳入标准:美国麻醉医师协会(ASA)分级Ⅱ～Ⅲ级;年龄18～65周岁;BMI≥28 kg·m-2;手术时长2～4 h。(2)排除标准:合并呼吸道感染、哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、支气管扩张等呼吸系统疾病;有心、肝、肾等重要器官疾病或功能不全;有严重过敏史、精神疾病或其他原因不能配合者;放、化疗病人;术后无法拔管或需要呼吸机支持者。(3)术中退出标准:术中气道压持续≥40 cmH2O;术中出现严重血流动力学波动(收缩压≤80 mmHg或平均动脉压≤50 mmHg);术中出现严重氧合障碍(SpO2≤90%)。将纳入的60名患者采用随机数字表法分为两组,每组30例。

1.2 分组与处理

将符合条件的60名拟行全麻下腰骶椎手术的肥胖患者采用随机数字表法分为两组,每组30例。在容量控制通气(VCV)模式下设置潮气量(Vt)=7 ml/kg 预测体重(PBW),吸入气中氧浓度分数(FiO2)=0.6,呼吸比(I∶E)=1∶2,呼吸频率12～15次/分。其中对照组(A组)设置PEEP为5 cmH2O,直至手术结束。实验组(B组)设置PEEP为10 cmH2O,改俯卧位后即刻行肺复张一次,然后每30 min行肺复张一次,拔管前行肺复张一次。

RM实施方法:采用潮气量递增法,将初始Vt设置为7 ml·kg-1(PBW),气道峰压(Ppeak)上限设置为45 cmH2O,呼吸频率(RR)6～8次/分,I∶E=1∶1,保持PEEP水平不变,Vt逐步增加4 ml·kg-1直至气道平台压(Pplat)升高至30～40 cmH2O,在Pplat30～40 cmH2O的基础上连续呼吸3次。此后除PEEP水平不变外,其余参数设置均恢复至肺复张之前。

1.3 麻醉方法

患者禁食禁饮,入手术室后监测心电图、血压和血氧饱和度。利多卡因局部麻醉后行桡动脉穿刺并置管。血气采集完毕后常规给予患者吸氧。所有患者均在头高30°体位下进行麻醉诱导:静脉给予咪达唑仑0.03 mg·kg-1、舒芬太尼0.4 μg·kg-1、依托咪酯0.3 mg·kg-1、顺式阿曲库铵0.15 mg·kg-1,待肌松药物完全起效后经可视喉镜插入加强型气管导管(男性7.5#、女性7.0#)。气管插管完成后连接麻醉机。采用静吸复合的方式维持麻醉:静脉持续泵注丙泊酚2～3 mg·kg-1·h-1复合吸入1%～2%七氟醚以维持适宜的麻醉深度,同时静脉持续泵注瑞芬太尼0.1～0.2 μg·kg-1·min-1保证术中镇痛效果,另外依据手术情况按需间断追加顺式阿曲库铵。术毕停用所有药物,给予氟比洛芬酯50 mg、曲马多100 mg、昂丹司琼4 mg作为患者术后镇痛及止吐药物。待患者完全苏醒,肌力恢复达到拔管条件后拔除气管导管。观察生命体征平稳后送至麻醉苏醒室继续监护。所有患者术后均采用一次性静脉自控镇痛泵镇痛,使用视觉模拟评分法(VAS)进行疼痛评分。术中潮气量和麻醉维持药物的剂量均按照患者的PBW计算,其中PBW的计算公式为:男(kg)=50+0.91×[身高(cm)-152.4];女(kg)=45.5+0.91×[身高(cm)-152.4]。

1.4 观察指标

观察麻醉前(T0)、气管插管后仰卧位机械通气10 min(T1)、气管插管后俯卧位机械通气10 min(T2)、俯卧位机械通气1 h(T3)和气管拔管后脱氧30 min(T4)时刻的心率(HR)、平均动脉压(MAP)、动脉血氧分压(PaO2)、动脉血二氧化碳分压(PaCO2)、肺泡动脉氧分压差(A-aDO2)、氧合指数(OI);记录T1-T3时刻的Vt、Ppeak、Pplat、驱动压(ΔP)、肺动态顺应性(Cdyn);在T0、T4和术后1 d(T5)时用超声检查患者肺不张情况,记录肺部超声评分(LUS)总分(肺超声评分标准见表1);记录术后5 d内呼吸系统相关并发症的发生情况。

表1 肺超声评分标准

相关指标计算公式:(1)Cdyn=Vt/(Ppeak-PEEP);(2)A-aDO2=(驻地海拔高度大气压-水蒸气压)×FiO2-PaCO2÷呼吸商-PaO2(其中驻地海拔高度大气压为760 mmHg,水蒸气压为47 mmHg,呼吸商为0.8);(3)OI=PaO2/FiO2;(4)ΔP=Pplat-PEEP。

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 两组患者一般资料的比较

两组患者性别、年龄、BMI、手术时间、机械通气时间、输液量以及失血量等一般资料比较差异均无统计学意义(表2)。

表2 两组患者一般资料比较(n=30)

2.2 两组患者HR、MAP的比较

在T1-T3时刻,两组患者的HR和MAP均低于T0时刻,差异有统计学意义(P<0.05),两组间各时间点比较差异无统计学意义(表3)。

表3 两组患者HR、MAP比较

2.3 两组患者OI、A-aDO2的比较

两组患者的OI在T4时刻均低于T0时刻(P<0.05),而B组在T4时刻的A-aDO2与T0时刻比较差异并不明显。B组在改俯卧位后T2-T4时刻的OI均高于A组,A-aDO2均低于A组,差异具有统计学意义(P<0.05)(表4)。

表4 两组患者OI、A-aDO2比较

2.4 两组患者呼吸力学指标的比较

与T1时刻相比,改俯卧位后的T2、T3时刻,两组患者的Ppeak和ΔP呈上升趋势,Cdyn呈下降趋势(P<0.05)。组间比较发现,B组三个时刻的Ppeak、Cdyn相比于A组明显升高,而ΔP均低于A组(P<0.05)(表5)。

表5 两组患者Ppeak、Cdyn、ΔP比较

2.5 两组患者LUS的比较

在T4和T5时刻,两组患者LUS均高于T0时刻,且在T4时刻评分最高(P<0.05)。两组之间比较发现,B组评分在T4和T5时刻低于A组(P<0.05)(表6)。

表6 两组患者LUS比较

2.6 两组患者5 d内呼吸系统并发症发生率的比较

5 d内A组患者发生肺部感染2例、呼吸衰竭1例、胸腔积液1例、支气管痉挛1例,呼吸系统并发症的发生概率为16.7%;B组患者发生肺部感染1例、胸腔积液1例,支气管痉挛1例,未发生呼吸衰竭,呼吸系统并发症的发生概率为10%。

3 讨论

接受全麻机械通气的患者中,肺不张的发生率约为90%[4],是引起患者低氧血症的重要原因之一。肥胖患者的胸壁增厚,腹部脂肪堆积,加之俯卧位时胸部扩张受限,肺顺应性进一步下降,使其较正常体重患者更容易形成肺不张,增加PPCs发生率。肺保护性通气策略中,在小Vt的基础上,RM和PEEP的应用能够有效预防肺不张,前者可使肺泡打开,后者则可维持肺泡的开放状态。肺保护策略国际专家共识中建议[5],初始呼吸参数应设置为Vt≤6～8 ml/kg(PBW),同时PEEP=5 H2O。然而由于肥胖患者的远端气道阻力增加,其内源性PEEP常高于正常体重患者,故所需的外源性PEEP可能更高[6]。TALAB等[7]在一项纳入了66例腹腔镜胃减容手术患者的研究中发现,RM复合10 cm H2O的PEEP相比于RM复合5 cm H2O的PEEP能够明显改善术中和术后氧合,缩短在PACU停留的时间并减少PPCs。而最近一项大型国际研究则认为[8],高水平PEEP联合RM与低水平PEEP不联合RM相比虽然可以改善术中肺功能,但并没有降低肥胖患者PPCs的发生率。

本研究结果发现,高水平PEEP联合RM与低水平PEEP比较能够明显改善患者的肺顺应性以及术中和拔管后脱氧30 min的氧合状态。分析原因可能为低水平的PEEP不足以维持肥胖患者呼气相肺泡的开放状态,而高水平的PEEP能够更好的维持终末肺单位的开放,使肺泡的通气功能得到最大程度的改善[9]。同时联合RM可以使塌陷的肺泡复张,并最大限度地减少因肺泡反复开放和关闭而引起的肺损伤,从而增加呼气末肺容积和肺顺应性,改善氧合。TUSMAN等[10]的研究发现,若PEEP联合RM,即便高浓度吸氧也可明显降低肺不张的发生率,同时在没有肺损伤的情况下,在实施PEEP之前先进行肺复张,复张压力需达到40～50 cmH2O以上才能最有效的保护肥胖患者的呼吸功能。然而,由于高水平的PEEP和手法肺复张可使胸腔内压力增高,血液回流受阻,通常会导致术中低血压的发生[11]。HEMMES等[12]的研究也认为,高水平PEEP可导致血管活性药物用量和输液量的增加。然而本研究并未发现两组输液量和血管活性药物使用例数存在明显差异,患者术中也均未出现剧烈的循环波动。分析原因可能是本研究纳入的患者较为年轻,血流动力学稳定性及调节能力较强。另外本研究所采用的潮气量递增法肺复张有别于挤压呼吸囊式的手法肺复张,能够避免胸腔内压力骤然升高而导致的血压大幅下降。

驱动压是指潮气量/呼吸系统顺应性,也可用Pplat-PEEP表示[6]。肺驱动压反映了肺泡组织在通气过程中实际收到的牵拉力量,与肺损伤程度密切相关[13]。虽然研究结果发现高水平PEEP联合RM组的Ppeak和Pplat仍明显高于低水平PEEP组,但ΔP较低水平PEEP组有所下降。NETO等[14]的meta分析显示,ΔP是PPCs发生的惟一强相关因素,除非PEEP水平导致了ΔP的增加,否则并不影响PPCs的发生率。AMATO等[15]的研究也发现,PEEP与小Vt的应用只有在能使ΔP降低的情况下,才会起到肺保护作用。本研究结果发现,高水平PEEP联合RM虽然使Ppeak和Pplat较低水平PEEP组更高,但却能够有效降低术中ΔP。然而与以往研究结果不同的是,两组术后5 d内呼吸系统并发症的发生率并无明显不同,分析原因可能为以往研究的患者人群异质性较大,而本研究属于单中心随机对照试验,纳入的样本量较少。

Cdyn能够反映通气肺泡的数量,塌陷的肺泡越多,含气肺组织越少,Cdyn越小[16]。本研究发现,俯卧位脊柱手术由于限制了胸廓运动,腹式呼吸阻力增加以及脊柱压迫等原因,两组患者的Cdyn均呈现下降趋势,但高水平PEEP联合RM组的Cdyn仍优于低水平PEEP组。另外,两组患者的OI在改俯卧位后显著上升,A-aDO2显著下降。这可能是由于机体在俯卧位时能够增加参与通气的肺泡数量并使其均匀分布,从而使V/Q比值增加,改善氧合[17]。另外,当体位转为俯卧时,心脏施加的压力由肺组织转移至胸骨从而解除了对肺部的压迫[18],改善了肺组织的通气。

近年来,依据患者个体特征选择最佳PEEP值的“个体化PEEP”通气策略备受关注,如Cdyn指导PEEP法、跨肺压指导PEEP法以及ΔP指导 PEEP 法等。NESTLER等[19]的一项关于肥胖患者腹腔镜手术的随机对照试验发现,个体化PEEP能够降低ΔP,提高OI、呼气末肺容积(EELV)以及呼吸系统顺应性并改善肺通气。最近一项纳入40例胃减容患者的研究结果显示[13],以Cdyn法指导个体化PEEP的滴定结果为(15.8±2.4)cmH2O,远高于指南中推荐的5 cmH2O。然而,过高的PEEP会导致胸腔内压力升高,血流动力学不稳定,造成术中低血压[20]。目前对于怎样实施个体化PEEP才能使肥胖患者获益最大暂无定论。另外通过滴定法获得最适宜PEEP的实际操作方法比较繁琐复杂,且通常需要麻醉医师根据患者术中情况变化不断做出调节,因此很难在临床上普遍应用。

LUS是一种安全可靠的床旁成像模式,与CT相比具有便携、快速、无辐射、操作简单等优点。有文章指出[21],LUS发现术后肺不张的特异度为92.1%,诊断准确度为90.8%,灵敏度为87.7%。且LUS能够实时监测术中患者肺不张的形成,LUS下肺通气状态和LUS评分成正比[6]。本研究发现,拔管后脱氧30 min以及术后1 d时,高水平PEEP联合RM组的LUS评分与低水平PEEP组相比显著降低,表明高水平PEEP联合RM的通气策略至少在术后1 d内能够有效预防肺不张的发生。

本研究存在如下不足之处:第一,本研究中患者BMI 最大为34.4 kg·m-2,没有纳入 BMI≥35 kg·m-2的肥胖患者进行亚组分析。第二,本研究中肺部超声的检查和评分过程应该由两位或以上医师分别进行,从而保证研究的严谨性以及数据没有偏倚。第三,有研究认为[13]肥胖患者的最佳PEEP普遍大于10 cmH2O,提示即使不采用个体化PEEP术中通气,也应适当增加肥胖患者的常规PEEP值。而本研究为单中心随机对照实验,样本量较小,未能设置PEEP值更高的组别做进一步研究。

综上所述,在小Vt的基础上,高水平PEEP联合RM能够有效改善肥胖患者俯卧位手术术中及术后的氧合,提高肺顺应性和氧的弥散能力,同时还能够降低ΔP并减少至少在术后1天内肺不张的发生率,从而更有利于此类患者肺功能的恢复。另外,虽然本研究中高水平PEEP联合RM未对患者血流动力学产生明显影响,但对于已经存在循环不稳定的患者仍需谨慎使用。