李衛(wèi)霞 ,劉鯤鵬 ,李 昭 ,宋 潔 ,曹妍婷 ,王 穩(wěn) ,劉德若 ,郭永慶 ,李成輝 ?
(1.中日友好醫(yī)院 麻醉科;2.胸外科,北京 100029)
單肺通氣(one-lung ventilation,OLV)是胸科手術(shù)中最常采用的一種通氣方式。在OLV時(shí),部分肺動(dòng)脈血流經(jīng)非通氣側(cè)肺而未經(jīng)氧合,可能導(dǎo)致潛在性低氧血癥[1],目前臨床上關(guān)于OLV期間氧合狀況和肺血流灌注變化情況的相關(guān)資料仍較為有限[2,3]。此外,OLV期間由于一側(cè)肺萎陷和反復(fù)復(fù)張、通氣側(cè)肺潮氣量及氣道壓增高和潛在性低氧血癥等,均可導(dǎo)致機(jī)體炎性反應(yīng)的發(fā)生[4,5]。促炎因子和炎癥抑制因子的相互平衡在維持機(jī)體正常穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用,但既往研究對(duì)于OLV期間促炎因子和炎癥抑制因子水平的變化情況仍存在諸多爭(zhēng)議[6~9]。本研究擬對(duì)在全身麻醉下實(shí)施側(cè)臥位單肺通氣的胸科手術(shù)患者進(jìn)行研究,觀察在OLV期間患者氧合狀況、肺內(nèi)分流率和炎性因子的變化,旨在進(jìn)一步明確OLV對(duì)肺內(nèi)分流率和炎性因子的影響,為改進(jìn)OLV期間的呼吸策略、降低炎性反應(yīng)和改善患者預(yù)后提供理論基礎(chǔ)。
本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),并由患者簽署麻醉知情同意書。擬在全身麻醉下實(shí)施側(cè)臥位OLV的胸科手術(shù)患者25例,男14例、女11例;年齡 39~81 歲,體重 69.6±12.8 kg(48~105kg),身高 165.2±8.6 cm(152~180cm)。 手術(shù)包括:肺楔形切除術(shù)4例、肺葉切除術(shù)11例、全肺切除術(shù)2例、食管癌根治術(shù)6例、縱膈腫物切除術(shù)2例、開胸手術(shù)10例、胸腔鏡手術(shù)15例。排除標(biāo)準(zhǔn):ASAⅣ或Ⅴ級(jí)患者、心功能NYHA分級(jí)Ⅲ級(jí)或Ⅳ級(jí)患者、第一秒用力呼氣量 (FEV1)占預(yù)計(jì)值<80%且FEV1/用力肺活量(FVC)<0.7者、術(shù)前服用免疫抑制藥物患者、合并全身或肺部感染臨床征象的患者。
所有患者均未應(yīng)用術(shù)前藥物。入室后建立靜脈輸液通路,并于局麻下行橈動(dòng)脈穿刺置管建立有創(chuàng)測(cè)壓通路,連接Detax-Omeda多功能監(jiān)護(hù)儀連續(xù)監(jiān)測(cè)有創(chuàng)收縮壓和舒張壓 (SBP和DBP)、心率(HR)、心電(ECG)及指尖血氧飽和度(SpO2),取穩(wěn)定5min后的數(shù)值作為麻醉誘導(dǎo)前的基礎(chǔ)值。靜脈注射咪唑安定0.05mg/kg,芬太尼2~4μg/kg,異丙酚2~2.5mg/kg,羅庫(kù)溴銨0.6mg/kg行麻醉誘導(dǎo),同時(shí)應(yīng)用面罩進(jìn)行純氧通氣。靜脈注射羅庫(kù)溴銨2min后開始進(jìn)行雙腔氣管插管操作OLV,并用纖支鏡確定雙腔管位置正確,定位成功后行右側(cè)頸內(nèi)靜脈穿刺并放置雙腔深靜脈導(dǎo)管。將患者擺放合適的側(cè)臥位手術(shù)體位后再次纖支鏡定位。雙肺通氣(TLV)期間通氣模式為間歇正壓通氣,F(xiàn)iO2為100%,潮氣量6~8ml/kg,調(diào)整呼吸頻率9~12次/min, 使呼氣末 CO2分壓在 35~45mmHg,手術(shù)醫(yī)生切皮時(shí)開始實(shí)施OLV,呼吸參數(shù)不變。術(shù)中持續(xù)輸注異丙酚4~6mg/kg/h,瑞芬太尼0.3~0.5μg/kg/min進(jìn)行麻醉維持,間斷追加羅庫(kù)溴銨維持肌松。采用多功能腦電監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)腦電雙頻指數(shù) (BIS),調(diào)節(jié)麻醉深度維持BIS在40~60之間。根據(jù)液體損失量和失血量補(bǔ)液和輸血,維持血壓上下波動(dòng)不超過基礎(chǔ)血壓的25%。術(shù)畢拔管指證:吸盡口、鼻、咽喉和氣管內(nèi)分泌物,肌力完全恢復(fù),咳嗽、吞咽反射活躍,自主呼吸恢復(fù)且呼吸頻率<30 次/min,潮氣量>300ml,SpO2正常。 充分吸氧后將患者轉(zhuǎn)運(yùn)至麻醉恢復(fù)室 (PACU)。患者出PACU指證:(1)神志清楚,定向力恢復(fù),能完成指令性動(dòng)作;(2)無(wú)相關(guān)并發(fā)癥如惡心嘔吐、疼痛;(3)能做深呼吸和有效咳嗽,呼吸頻率和幅度正常,PaCO2在正常范圍,面罩吸氧PaO2不低于70mmHg,SpO2不低于 95%;(4)BP、HR 改變不超過術(shù)前靜息值20%,且維持>30min。
患者入手術(shù)室后連續(xù)監(jiān)測(cè)BP、HR和SpO2,記錄麻醉誘導(dǎo)前平臥位吸空氣(T1),麻醉誘導(dǎo)后側(cè)臥位時(shí) OLV 前 (T2)、OLV 后 15min(T3)、OLV后 30min(T4)、OLV 結(jié)束時(shí)(T5)和保持側(cè)臥位恢復(fù) TLV 后15min(T6)患者的 BP、HR、SpO2。記錄麻醉時(shí)間、手術(shù)時(shí)間、OLV時(shí)間以及OLV期間SpO2<90%、臨時(shí)改雙肺通氣、通氣側(cè)肺加用PEEP等事件,記錄麻醉恢復(fù)室 (PACU)停留時(shí)間及PACU觀察期間出現(xiàn)SpO2<90%、再次氣管插管事件。
分別于麻醉誘導(dǎo)前平臥位吸空氣時(shí)(T1)、麻醉誘導(dǎo)后側(cè)臥位時(shí)OLV前 (T2)、OLV后15min(T3)、OLV 后 30min(T4)、OLV 結(jié)束時(shí)(T5)分別抽取橈動(dòng)脈血0.5ml行血?dú)夥治觯琓2、T3、T4和T5時(shí)間點(diǎn)經(jīng)頸內(nèi)靜脈抽取中心靜脈血0.5ml行血?dú)夥治觯ˋBL80 血?dú)夥治鰞x,Radiometer,丹麥),計(jì)算肺內(nèi)分流率:Qs/Qt=(CcO2-CaO2)/(CcO2-CvO2)×100%, 其中 CcO2=(Hb×1.39×%Sata)+(PAO2×0.0031);CaO2=(1.34 ×Hb ×%Sata)+(0.0031 ×PaO2);CvO2=(1.34×Hb×%Satv)+(0.0031×PvO2);SAO2為肺泡毛細(xì)血管血氧飽和度,近似認(rèn)為等于動(dòng)脈血氧飽和度;PAO2為肺泡氧分壓;PAO2=FiO2×(Pb-PH2O)-(PaCO2/0.8),F(xiàn)iO2為吸入氧濃度,Pb為大氣壓 (設(shè)為 760 mmHg),PH2O為 47 mmHg; 在吸入 100%氧氣時(shí),CcO2=(Hb×1.39×%Sata)+(713-PaCO2/0.8)×0.0031;Hb: 血紅蛋白含量,CcO2:肺毛細(xì)血管血氧含量 (ml O2/dl血液),CaO2:動(dòng)脈血氧含量(ml O2/dl血液),CvO2:混合靜脈血氧含量(ml O2/dl血液),SaO2:動(dòng)脈血氧飽和度,PvO2:混合靜脈血氧分壓。近似認(rèn)為混合靜脈血氧飽和度與中心靜脈血氧飽和度相等,動(dòng)脈血均為橈動(dòng)脈。
在T2、T4、T5時(shí)間點(diǎn)用一次性真空血清采血管取中心靜脈血3~4ml,待血樣完全凝固后低溫(4℃)保存送檢。采用3000g×10min進(jìn)行低溫離心(KUBOTA 5922型,北京東迅天地醫(yī)療儀器有限公司),血清分離后保存在-70℃。采用酶聯(lián)免疫吸附 法 (Enzyme Linked Immunosorbent Assay,ELISA)(Multiskan MK3 型酶標(biāo)儀,Thermo公司,美國(guó))測(cè)定炎性因子腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)、IL-8、IL-10 的濃度。
研究中止的條件:OLV持續(xù)時(shí)間<30min的手術(shù)患者、OLV期間雙腔氣管插管位置變動(dòng)影響氧合或氣道峰壓需重新調(diào)整的患者被排除在本研究之外。

表1 患者的基本情況(x-±s)
應(yīng)用SPSS15.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。血流動(dòng)力學(xué)資料的組內(nèi)比較采用單因素方差分析和t檢驗(yàn),參數(shù)的相關(guān)分析采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析。
患者基本情況見表1。術(shù)中未出現(xiàn)SpO2<90%、臨時(shí)改雙肺通氣、通氣側(cè)肺加用PEEP等情況。手術(shù)結(jié)束后在恢復(fù)室停留時(shí)間為81.7±54.0min,其中有 6 例(24%)患者出現(xiàn) SpO2<90%,無(wú)一例患者需要再次行氣管插管,研究中無(wú)病例排除現(xiàn)象。
與T1相比,T2~6時(shí)SBP、DBP和 HR顯著降低(均 P<0.05);與 T2相比,T3和 T4時(shí) HR 顯著升高,T5、T6時(shí)HR變化無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,見表2。與麻醉前平臥位吸空氣的基礎(chǔ)值相比,OLV前、OLV期間、恢復(fù)TLV后各時(shí)間點(diǎn)SpO2均顯著升高。與OLV前相比,實(shí)施OLV 90min內(nèi)SpO2均降低,且在OLV 30min達(dá)到最低,其中OLV 10min和30min的 SpO2變化有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P<0.05);OLV 90min至恢復(fù)TLV 15min期間SpO2高于OLV前,其中OLV 120min、恢復(fù) TLV后 15min時(shí)SpO2變化有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與恢復(fù)TLV后15min相比,OLV后60min之內(nèi)SpO2有顯著降低,OLV 90min及之后SpO2變化無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,見圖1。
與T1相比,T2~5時(shí)間點(diǎn)pH值顯著降低,PaO2顯著增加;與T2相比,T3、T4和T5的PaO2顯著降低,T5時(shí) PaO2顯著高于 T3和 T4,T3、T4之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;與T2相比,T3、T4的 Qs/Qt顯著增加,T5時(shí) Qs/Qt顯著低于T3和T4。術(shù)中動(dòng)脈血?dú)鈾z查結(jié)果和Qs/Qt變化情況見表2。

表3 術(shù)中炎性因子測(cè)量結(jié)果

表 2 術(shù)中動(dòng)脈血?dú)?pH、PaO2、SaO2、肺內(nèi)分流率變化(x-±s)
與OLV期間SpO2<90%、臨時(shí)改雙肺通氣、通氣側(cè)肺加用PEEP等事件T2相比,T4時(shí)IL-6和IL-10的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,T5時(shí)IL-6和IL-10顯著升高;IL-8在T2、T4和T5三個(gè)時(shí)間點(diǎn)依次有升高趨勢(shì),但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;所有血清樣本的TNF-α均低于最低檢測(cè)水平,術(shù)中炎性因子變化情況見表3。
OLV結(jié)束時(shí)炎性因子水平與OLV時(shí)間相關(guān)性分析結(jié)果顯示,IL-6、IL-10水平與OLV時(shí)間長(zhǎng)短成正相關(guān),相關(guān)系數(shù)(r)分別為0.456和0.454(均 P<0.05)。
本研究結(jié)果顯示,與OLV前相比,SpO2在實(shí)施OLV 30min時(shí)達(dá)到最低,90min后逐漸升高至術(shù)前TLV水平。術(shù)中動(dòng)脈血?dú)饨Y(jié)果證實(shí)OLV后PaO2逐漸降低,Qs/Qt逐漸增加,在OLV30min達(dá)到峰值后氧合狀態(tài)逐漸好轉(zhuǎn)。該變化過程是由低氧性肺血管收縮(HPV)、重力作用和術(shù)中手術(shù)醫(yī)生的機(jī)械壓迫等多方面因素共同導(dǎo)致。HPV是人體對(duì)肺泡內(nèi)低氧的一種內(nèi)源性保護(hù)反射,在低氧狀態(tài)下5~10min可出現(xiàn)較強(qiáng)的肺動(dòng)脈收縮,隨之出現(xiàn)緩慢持續(xù)的收縮,30~40min后達(dá)峰值[10]。重力作用對(duì)肺血流分布亦發(fā)揮重要作用,在OLV過程中是影響氧合功能的獨(dú)立影響因素,側(cè)臥位OLV時(shí)10%的心排血量被重新分布至下方的通氣側(cè)肺,與平臥位相比可降低Qs/Qt,使氧分壓改善達(dá)90mmHg以上[11]。手術(shù)側(cè)肺向上的側(cè)臥位體位是胸科開胸手術(shù)的經(jīng)典且最常用體位,而本研究中所有患者均采用該體位。另外術(shù)中手術(shù)醫(yī)生對(duì)萎陷肺有意或無(wú)意的機(jī)械壓迫亦可改善氧合,Ishikawa等發(fā)現(xiàn)術(shù)中對(duì)手術(shù)側(cè)肺反復(fù)進(jìn)行機(jī)械性壓迫可使PaO2升高幅度近100mmHg[12]。本研究中,OLV期間氧合出現(xiàn)先降低后逐漸改善的變化趨勢(shì),與既往一些研究結(jié)果基本一致。Ishikawa[2]連續(xù)記錄6例患者OLV期間PaO2動(dòng)態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)在OLV后約27min降至最低,此后PaO2逐漸改善,85min左右升至OLV期間的最高值。不過,孫穎等[3]在實(shí)施OLV的胸科手術(shù)患者中觀察到,PaO2在OLV后15~30min達(dá)到最低點(diǎn),但在OLV后180min PaO2才升至OLV期間的最高值,這可能與手術(shù)種類和麻醉方式的不同有關(guān)。由于本研究中納入的患者肺功能均正常或輕度異常,所以麻醉過程中未發(fā)生SpO2<90%的嚴(yán)重低氧血癥;而對(duì)于肺功能異常的患者,在OLV期間尤其是OLV早期發(fā)生嚴(yán)重低氧血癥的風(fēng)險(xiǎn)完全存在。

圖1 患者術(shù)中血氧飽和度(SpO2)的變化
由于術(shù)中OLV的實(shí)施,開胸手術(shù)會(huì)引發(fā)較為嚴(yán)重的全身炎癥反應(yīng)。IL-6來(lái)源于單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞,在受到相應(yīng)損傷應(yīng)激后會(huì)快速釋放,從而促進(jìn)全身炎性反應(yīng)。本研究中OLV結(jié)束時(shí)血清IL-6明顯高于OLV前,與既往研究結(jié)果報(bào)道基本一致。Schilling等發(fā)現(xiàn),開胸手術(shù)患者隨著OLV時(shí)間的延長(zhǎng),IL-6水平有顯著的升高[8],Michelet等則指出,在OLV結(jié)束后食管癌手術(shù)患者循環(huán)中的IL-6水平出現(xiàn)明顯增加[13]。IL-8是肺泡中募集炎性細(xì)胞最重要的細(xì)胞因子之一,適量的IL-8有利于控制感染、促進(jìn)損傷愈合,但釋放過量會(huì)引起炎性細(xì)胞的過度聚集從而引起肺損傷[14]。本研究中OLV結(jié)束時(shí)血清IL-8水平輕度升高,但未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性差異。Atwell等對(duì)實(shí)施OLV的肺癌手術(shù)患者進(jìn)行了研究,指出OLV前、后IL-8水平無(wú)明顯改變[6],Schilling等亦發(fā)現(xiàn)開胸手術(shù)前、后血清IL-8無(wú)明顯變化[9]。但是,Kotani在動(dòng)物試驗(yàn)的研究中發(fā)現(xiàn),大潮氣量通氣4h后循環(huán)中IL-8明顯升高[15];Wrigge等指出,胸科手術(shù)患者中OLV后3h血漿中IL-8水平明顯增加[7]。上述研究結(jié)果不一致的可能原因有:IL-8是重要的趨化因子,主要作用在局部募集炎性細(xì)胞,故局部濃度顯著高于循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的濃度[8,9],而隨著損傷程度增大及損傷持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng),循環(huán)中IL-8亦隨之升高。如進(jìn)一步延長(zhǎng)本研究的觀察時(shí)間,則或許有可能發(fā)現(xiàn)血清IL-8水平有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的升高。
IL-10是具有廣譜免疫效應(yīng)的細(xì)胞因子,可干擾NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子,限制炎癥反應(yīng)[16]。在本研究中OLV期間IL-10有逐漸升高的趨勢(shì),在OLV結(jié)束時(shí)其血清濃度顯著高于OLV前。其可能的解釋為人體免疫系統(tǒng)是多種炎性細(xì)胞和細(xì)胞因子構(gòu)成的高度復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。在OLV期間各種損傷應(yīng)激,使促炎細(xì)胞因子大量產(chǎn)生,在激發(fā)炎癥反應(yīng)的同時(shí)也激活I(lǐng)L-10等抗炎細(xì)胞因子表達(dá)與釋放,以保護(hù)機(jī)體避免由于過度的炎癥反應(yīng)引起免疫損傷,維持機(jī)體正常的免疫平衡狀態(tài)。
TNF-α的主要生物效應(yīng)是導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞壞死,同時(shí)也具有抗感染及免疫調(diào)節(jié)作用。在本研究中所有時(shí)間點(diǎn),血清TNF-α水平均低于測(cè)量最低限,考慮其原因可能包括:(1)TNF-α在炎性刺激后達(dá)峰時(shí)間早,在體內(nèi)的半衰期短[17];(2)循環(huán)中TNF-α生物活性窗口窄,在標(biāo)本采樣送檢和保存過程中可能其生物活性已衰減或消失[18]。Pierre Michelet等人[13]在食管癌手術(shù)患者中進(jìn)行的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照研究也發(fā)現(xiàn)了類似的研究結(jié)果。
我們發(fā)現(xiàn)隨OLV時(shí)間延長(zhǎng),炎性因子水平逐漸升高,尤其是血清IL-6和IL-10的水平與OLV時(shí)間長(zhǎng)短成正相關(guān),因此在臨床中應(yīng)盡量減少OLV時(shí)間,而對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間實(shí)施OLV的手術(shù)需采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)性通氣策略。OLV期間小潮氣量加用適當(dāng)呼氣末正壓(PEEP)的保護(hù)性通氣策略可以減少TLV轉(zhuǎn)換成OLV后的剪切力和通氣側(cè)肺反復(fù)復(fù)張所造成的肺損傷[19],從而降低肺損傷引發(fā)的炎性反應(yīng)[5,13]。
本研究中有24%的患者在PACU出現(xiàn)嚴(yán)重的低氧血癥(SpO2<90%),遠(yuǎn)高于整體全身麻醉術(shù)后嚴(yán)重低氧血癥的發(fā)生率(4%)[20]。除麻醉藥物因素外,該情況還可能與單肺通氣期間造成的肺損傷有關(guān),由于本研究病例數(shù)較少,因此其確切機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。
總之,本研究表明OLV期間由于存在一側(cè)肺萎陷,患者氧合功能明顯降低,盡管此后在HPV、重力作用和機(jī)械性壓迫等因素的共同作用下,患者氧合狀況和肺內(nèi)分流率等指標(biāo)有可能在OLV 30min后逐漸獲得改善。而OLV期間多種炎性因子水平不同程度的升高,顯示肺炎性損傷存在的可能性。因此在臨床工作中應(yīng)盡量縮短OLV時(shí)間并采取保護(hù)性通氣策略以改善患者預(yù)后。
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