肢體缺血預處理對單肺通氣的肺功能保護作用研究*

高峰，趙春明，孫玉榮，溫秋婷，于秀文，張曉杰，王顯艷，張文華

（1.齊齊哈爾醫學院第三附屬醫院麻醉科，黑龍江齊齊哈爾161099；2.齊齊哈爾醫學院病理學院，黑龍江齊齊哈爾161006）

·臨床論著·

肢體缺血預處理對單肺通氣的肺功能保護作用研究*

高峰1，趙春明2，孫玉榮2，溫秋婷2，于秀文2，張曉杰2，王顯艷2，張文華1

（1.齊齊哈爾醫學院第三附屬醫院麻醉科，黑龍江齊齊哈爾161099；2.齊齊哈爾醫學院病理學院，黑龍江齊齊哈爾161006）

目的探討肢體缺血預處理對單肺通氣（OLV）時肺功能的保護作用。方法選取該院2013～2014年行食管癌根治術患者30例，隨機分為缺血預處理組和對照組，每組15例。實驗組行遠端缺血預處理，對照組不行缺血預處理。分別在各時間抽取動脈血、靜脈血及記錄機械通氣指標。結果T0時間實驗組與對照組的各指標比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；OLV開始后，T1和T2時間，實驗組與對照組的氧合指數（OI）顯著降低，但實驗組仍高于對照組（P＜0.05）；對照組的肺泡-動脈氧分壓差（PA-aDO2）在T1時間明顯升高（P＜0.05），而實驗組各時間比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。兩組患者T1、T2時間的血漿白細胞介素-1（IL-1）、白細胞介素-6（IL-6）及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）水平顯著升高（P＜0.05），且對照組高于實驗組（P＜0.05）；T3時間實驗組的IL-1、IL-6及TNF-ɑ基本恢復至T0時的水平（P＞0.05），而對照組高于T0（P＜0.05）。結論肢體缺血預處理可抑制OLV時因肺組織缺血/再灌注損傷所引起的炎癥反應，降低肺損傷程度，加快肺功能恢復。

缺血預處理；單肺通氣；肺功能；食管癌

單肺通氣（one-lung ventilation，OLV）是胸外科手術常用的通氣方法。OLV技術滿足胸外科手術的要求，但也引發肺內分流、通氣血流比例失調、肺缺血再灌注損傷等生理紊亂，誘發肺部及全身的炎癥及應激反應，是胸科患者圍術期并發癥的重要原因[1-3]。缺血預處理是指經過四肢的短暫缺血，使心、腦、腎等遠隔器官對較長時間缺血損傷的耐受性增加[4-5]。本試驗擬對食管癌切除術中實施長時間OLV的患者行股動脈的多次短暫缺血再灌注，探討肢體缺血預處理對長時間處于缺氧狀態肺組織的保護作用，為臨床尋找減輕OLV肺損傷的有效方法。

1 資料與方法

1.1一般資料

1.1.1 研究對象選取2013年6月-2014年12月在本院行左側開胸食管癌根除術的患者。

1.1.2 納入標準①美國麻醉醫師協會（American Society of Anesthesiologists，ASA）分級為Ⅰ、Ⅱ級；②簽署知情同意書；③研究方案經醫院倫理委員會審批通過。

1.1.3 排除標準①有高血壓、糖尿病、冠心病病史；②有哮喘、結核、慢性支氣管炎等肺部疾病；③合并呼吸道感染；④術前經放療或化療，或有皮質素、抗生素使用史；⑤術中出血量＞15％體重或術中輸血。

1.1.4 分組將符合標準的30例患者隨機分為缺血預處理組（實驗組）和非缺血預處理組（對照組），每組15例。實驗組年齡43～74歲，平均（62.8±6.7）歲；對照組年齡40～71歲，平均（61.5±6.2）歲。

1.2方法

對患者進行麻醉前評估，常規禁食、禁飲8 h。開放右上肢靜脈通道，依次注射咪達挫企0.08～0.12 mg/kg、舒芬太尼0.1～1.0μg/kg、依托咪脂0.2～0.6 mg/kg和苯橫酸阿曲庫銨0.15 mg/kg，行快速麻醉誘導。實驗組在OLV前給予下肢止血帶充氣加壓，將14 cm寬的止血帶系于左大腿，下緣距膝關節4～5 cm，充氣至600 mmHg，至患者足背變白，無法觸及動脈為準。持續5 min，再完全放氣5 min，重復3個周期。對照組在相同位置放置止血帶，但不充氣加壓。OLV的吸入氧濃度（fraction of inspiration O2，FIO2）為60％～80％，氧流量1.0～1.5 L/min。見圖1。

圖1 研究路線

1.3檢測時間及指標

1.3.1 檢測時間分別于氣管插管后5 min（T0）、OLV后60 min（T1）、恢復雙肺通氣后10 min（T2）及手術結束時（T3）記錄檢測指標。

1.3.2 免疫學指標取靜脈血，酶聯免疫吸附測定（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）白細胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）、白細胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）。

1.3.3 血氣指標取動脈血測定血氧分壓（partial pressure of oxygen，PaO2）、血氧分壓（partial pressure of oxygen，PAO2）、吸入氧分壓（partial pressure of inspiratory oxygen，PIO2）和血二氧化碳分壓（partial pressure of carbon dioxide，PaCO2）。按照公式計算肺泡-動脈氧分壓差（alveolar arterial oxygen partial pressure difference，PA-aDO2），其中R=0.8～1.0，大氣壓（barometric pressure，PB）=760 mmHg，水蒸氣壓（water vapor pressure，PH2O）=47 mmHg[6-7]。

計算氧合指數（index of oxygenation，OI），OI=PaO2/FIO2[6]。

1.3.4 呼吸動力學指標記錄氣道峰壓（airway peak pressure，Ppeak）、呼氣末正壓（positive end expiratory pressure，PEEP）、潮氣量（tidal volum，Vt）及呼氣末二氧化碳分壓（the end tidal carbon dioxide pressure，PETCO2）。

1.4統計學方法

采用SPSS 15.0統計軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差（±s）表示，用獨立樣本t檢驗，計數資料以率表示，行χ2檢驗，患者各時間點指標比較經方差齊性分析后行單因素方差分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1一般情況

兩組患者在年齡、性別、體重、OLV時間及手術時間比較，差異無統計學意義，有可比性。見表1。

2.1血氣指標比較

表1 兩組患者一般情況

表2 兩組各時間的血氣指標比較（mmHg±s）

表2 兩組各時間的血氣指標比較（mmHg±s）

注：?與T0時間比較，P＜0.05

組別T0T1T2T3PPaO2/mmHg實驗組85.582±3.826117.275±23.144?105.862±13.48297.526±4.463＜0.05對照組84.285±4.624265.837±31.720?169.516±15.769?111.038±23.199?＜0.05t值0.842-1.674-1.977-2.012P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05 PaCO2實驗組38.210±2.63437.592±2.23337.611±2.09437.325±2.143＞0.05對照組38.539±2.41036.8±2.437.427±2.14938.620±2.837＞0.05t值0.2430.2240.3570.851P＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05 PA-aDO2實驗組419.338±65.729493.391±22.012473.541±52.179438.590±62.902＞0.05對照組401.505±77.271571.324±57.611?350.5±42.2324.523±67.173＜0.05t值0.522-2.188-2.327-1.099P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05 OI實驗組504.164±81.683410.127±52.378?430.838±67.236?464.715±68.342＜0.05對照組499.525±77.983331.314±57.462?370.529±52.545?445.516±67.138＜0.05t值-0.610-3.192-2.3310.537P＞0.05＜0.05＜0.05＞0.05

T0時，兩組PaO2、PaCO2、PA-aDO2及OI比較，差異無統計學意義。T1、T2和T3時間，兩組PaCO2比較差異無統計學意義；且兩組組內各時間點比較，差異無統計學意義。而T2、T3時間，兩組PaO2、PA-aDO2和OI比較，差異有統計學意義，對照組PaO2高于實驗組，OI低于實驗組。對照組PaO2、PA-aDO2、OI水平隨時間延長變化顯著（P＜0.05）；T1時間PaO2和PA-aDO2升高，OI降低。而實驗組PA-aDO2水平無明顯變化（P＞0.05）。見表2。

2.2呼吸動力學指標比較

兩組各時間點的呼吸動力學指標比較，差異無統計學意義（P＞0.05），即隨時間延長兩組有相同的變化趨勢。Ppeak在T1、T2時高于T0（P＜0.05），而Vt與PETCO2隨時間延長無明顯變化（P＞0.05）。見表3。

表3 兩組各時間的呼吸動力學指標比較（±s）

表3 兩組各時間的呼吸動力學指標比較（±s）

注：?與T0時間比較，P＜0.05

組別T0T1T2T4PPpeak/cmH2O實驗組14.152±2.48417.311±3.151?16.873±2.493?15.052±2.033＜0.05對照組14.365±2.54417.812±3.475?16.394±2.178?15.264±2.698＜0.05t值0.2240.3780.5870.631P＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05 Vt/L實驗組0.447±0.0610.443±0.0690.432±0.0600.427±0.056＞0.05對照組0.425±0.0560.426±0.0670.447±0.0480.438±0.066＞0.05t值0.4240.3080.5630.621P＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05 PETCO2/mmHg實驗組37.379±3.61536.816±3.33736.900±3.12837.385±3.241＞0.05對照組36.708±3.29636.915±3.14535.317±2.54436.493±2.841＞0.05t值0.2980.1780.4770.549P＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05

表4 兩組各時間的免疫學指標比較（±s）

表4 兩組各時間的免疫學指標比較（±s）

注：?與T0時間比較，P＜0.05

組別T0T1T2T3PIL-1/（pg/L）實驗組32.834±2.51537.323±2.237?40.120±2.033?33.913±2.682＜0.05對照組33.427±2.14544.338±1.669?51.660±1.698?46.312±1.407?＜0.05t值1.211-2.373-4.537-3.211P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05 IL-6/（ng/L）實驗組78.911±21.46284.322±21.769?99.521±24.386?80.545±20.621＜0.05對照組82.810±28.518118.455±34.573?155.717±42.781?188.210±60.392?＜0.05t值0.393-4.18612.261-9.751P＞0.05＜0.05＜0.05＜0.05 INF-α/（ng/ml）實驗組93.272±16.458327.915±54.373?210.116±22.124?121.784±30.971＜0.05對照組90.465±19.997416.747±56.469?282.460±31.687?144.371±36.315?＜0.05t值0.438-3.188-5.977-0.886P＞0.05＜0.05＜0.05＞0.05

2.3免疫學指標比較

與T0比較，兩組患者T1、T2時間的血漿IL-1、IL-6及TNF-α顯著上升（P＜0.05），且對照組高于實驗組（P＜0.05）。T3時間實驗組的IL-1、IL-6及TNF-α基本恢復至T0時的水平，而對照組仍高于T0。見表4。

3 討論

OI是PaO2與FIO2的比值，反映肺部氧合功能和換氣功能的變化，對肺部通氣/血流比例失調或肺功能障礙患者，OI值降低[8-9]；PA-aDO2是反映肺彌散功能的重要指標，可準確地反映肺損傷程度，其值越高，肺功能越差[10]。本實驗中，T0時間，實驗組與對照組的上述指標比較差異無統計學意義；OLV開始后，T1、T2時間實驗組與對照組的OI顯著降低，但實驗組仍高于對照組（P＜0.05）；對照組PA-aDO2在T1時間明顯升高（P＜0.05），而實驗組各時間比較差異無統計學意義（P＞0.05）。結果表明，肢體缺血預處理可一定程度清除肺功能氧合功能障礙，防止肺功能彌散，但不可完全避免肺損傷。

IL-1、IL-6及TNF-α是炎癥細胞因子。其中IL-1是最早升高的促炎因子，在炎癥反應的啟動、加重過程中發揮重要作用[11]；IL-6是一種多樣性的前炎癥因子，對集體的免疫反應和造血調控起重要的調節作用；TNF-α是巨噬細胞或粒細胞刺激因子的強烈誘導劑[12]，應激反應時其是引發全身炎癥反應的重要介質，高濃度的TNF-α可能激發機體的炎癥連鎖反應。本組研究中，與T0時間比較，兩組患者T1、T2時間的血漿IL-1、IL-6及TNF-α水平明顯升高（P＜0.05），且對照組高于實驗組（P＜0.05）；T3時間實驗組的IL-1、IL-6及TNF-ɑ基本恢復至T0時的水平，而對照組仍高于T0。說明OLV會引發機體的炎癥反應，造成肺組織的缺血/再灌注損傷，而肢體缺血預處理則可以降低機體炎癥因子IL-1、IL-6及TNF-α水平，從而抑制炎癥反應，起保護肺功能的作用。

觀察各指標隨時間的變化可見，PaO2、PA-aDO2、OI、Ppeak、IL-1、IL-6及TNF-α隨OLV時間延長逐漸惡化，而后又逐漸好轉（如PaO2在T0時間明顯低于T1），且炎癥因子在恢復雙肺通氣后仍然維持在較高水平。說明OLV時，患者肺功能在經歷臨床功能的改變，即在一段時間內損傷嚴重，但隨著恢復雙肺通氣，肺功能有逐漸恢復的趨勢，其區別僅在于恢復肺功能所需的時間。實驗結果表明，實行肢體缺血預處理的實驗組，上述指標在恢復雙肺通氣的T2時間點即可恢復（與T0比較差異無統計學意義）；而對照組則在手術結束時方可恢復，或手術結束時仍未恢復。手術結束后是否能恢復至術前水平，則需進一步的研究。可見肢體缺血預處理可以加快肺功能缺血/再灌注損傷的恢復。

目前，缺血預處理對OLV時肺功能及抑制全身炎癥反應的作用機制是缺血預處理與受保護的肺組織間產生某種傳輸，可能通過全身性保護反應、體液信號或神經介質來實現[13]。本研究中，實驗組的炎癥反應明顯受抑制，進一步驗證該結論，即肢體遠端缺血預處理通過平衡全身抗炎反應與促炎反應，實現全身性的保護反應，達到保護肺功能的目的。

綜上所述，肢體缺血預處理可抑制OLV時因肺組織缺血/再灌注所引起的炎癥反應，降低肺損傷程度，加快肺功能的恢復。

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（申海菊 編輯）

Protective effect of limb ischemic preconditioning on lung function during one-lung ventilation*

Feng GAO1,Chun-ming ZHAO2,Yu-rong SUN2,Qiu-ting WEN2,Xiu-wen YU2,Xiao-jie ZHANG2,Xian-yan WANG2,Wen-hua ZHANG1
(1.Department of Anesthesiology,the Third Affiliated Hospital,Qiqihar Medical School,Qiqihar,Heilongjiang 161099,P.R.China;2.Department of Pathology,Qiqihar Medical University,Qiqihar,Heilongjiang 161006,P.R.China)

【Objective】To study the protective effect of limb ischemic preconditioning on lung function during one-lung ventilation.【Methods】Thirty patients receiving esophageal cancer resection in our hospital from 2012 to 2014 were randomly allocated to experimental group and control group.The patients in the experimental group all accepted distal ischemic preconditioning,while those in the control group did not.Breathing dynamics indicators,immunological parameters and blood indicators were recorded at 4 time points and compared.【Results】Oxygenation index(OI)at T1and T2was lower than that at T0in both groups,but OI of the experimental group was higher than that of the control group(P＜0.05).PA-aDO2of the control group was significantly higher at T1(P＜0.05),while that of the experimental group showed no significant change(P＞0.05).In both groups plasma IL-1,IL-6 and TNF-ɑ levels significantly increased at T1and T2(P＜0.05),and they were higher in the control group than in the experimental group(P＜0.05).At T3,IL-1,IL-6 and TNF-ɑ in the experimental group returned to the level of T0(P＞0.05),but those in the control group were still higher than T0levels(P＜0.05).【Conclusions】Limb ischemic preconditioning can inhibit the inflammatory response caused by ischemia-reperfusion injury of lung tissue,which helps to reduce lung injuryand accelerate the recovery of lung function.

ischemic preconditioning;one-lung ventilation;lung function;esophageal cancer

R655.3；R614

A

1005-8982（2015）35-0053-05

2015-04-16

黑龍江省教育廳科學技術研究面上項目（No：12531804）；齊齊哈爾市科學技術計劃項目（No：SFGG-201309）

王顯艷，E-mail：wangxyxw@163.com；張文華，E-mail：zwh-doctor@163.com