低潮氣量反比通氣聯(lián)合PEEP對單肺通氣患者肺功能的影響

任銘 張望平 祝勝美

低潮氣量反比通氣聯(lián)合PEEP對單肺通氣患者肺功能的影響

任銘 張望平 祝勝美

目的 探討低潮氣量反比通氣聯(lián)合PEEP對肺葉切除患者單肺通氣時肺功能及炎癥因子的影響。方法 將80例擇期行肺葉切除手術(shù)患者按隨機數(shù)字表法分為常規(guī)通氣組與反比通氣組，每組40例，支氣管插管全身麻醉后行機械通氣，反比通氣組吸呼比為2∶1，常規(guī)通氣組吸呼比為1∶2。記錄麻醉前（T0）、麻醉后5min（T1）、單肺通氣開始（T2）、單肺通氣45min（T3）及手術(shù)結(jié)束（T4）不同時點呼吸力學(xué)指標(biāo)，采集T0、T3時點的動脈血和中心靜脈血進(jìn)行血氣分析，計算氧合指數(shù)（OI）。用纖維支氣管鏡采集T1、T3時點支氣管肺泡灌洗液，用ELISA法檢測IL-6、IL-8及IL-1β水平變化。結(jié)果 與常規(guī)通氣組比較，反比通氣組動脈血氧分壓（PaO2）、平均氣道壓和肺的順應(yīng)性（CL）明顯增加，同時平臺壓降低，IL-6、IL-8及IL-1β釋放減少（P＜0.05）。結(jié)論 低潮氣量反比通氣聯(lián)合PEEP可改善通氣和低氧血癥，增加肺的順應(yīng)性，降低平臺壓，減少炎癥因子釋放。

反比通氣 單肺通氣 肺損傷 炎癥因子

低氧血癥是單肺通氣的常見并發(fā)癥，文獻(xiàn)報道發(fā)生率為5%～10%[1]。對于急性呼吸窘迫患者，反比通氣能保持較高的平均氣道壓，防止肺泡萎陷，改善氧合[2-4]，但其能否改善胸科手術(shù)單肺通氣中的低氧血癥，減輕肺損傷的相關(guān)研究尚少。筆者觀察了低潮氣量反比通氣聯(lián)合呼吸末正壓通氣（PEEP）對單肺通氣患者呼吸功能的影響，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選擇浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院2013 年11月至2015年6月?lián)衿谛虚_胸肺葉切除術(shù)單肺通氣的患者80例，男52例，女28例，ASAⅡ級，年齡37～65歲，BMI 21～29（24.1±3.7）kg/m2，最大通氣量＞70L/ min。其中中央型肺癌46例，外周型34例，左肺病變37例，右肺病變43例，手術(shù)時間＞60min。所有患者均無嚴(yán)重循環(huán)系統(tǒng)疾病，排除有氣道過敏及免疫治療史患者。按隨機數(shù)字表法將患者分為常規(guī)通氣組與反比通氣組，每組40例，反比通氣組吸呼比為2∶1，常規(guī)通氣組吸呼比1∶2。兩組患者性別、年齡、BMI、肺功能（最大通氣量）、單肺通氣時間及手術(shù)時間等比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05），詳見表1。本研究經(jīng)浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

表1 兩組患者一般資料的比較

1.2 方法 兩組患者麻醉前30min肌肉注射阿托品0.5mg、苯巴比妥鈉0.1g。入手術(shù)室后建立靜脈通路，監(jiān)護(hù)生命體征。應(yīng)用心電監(jiān)測儀（美國GE公司生產(chǎn)）監(jiān)測心電圖（ECG）、血壓（BP）、心率（HR）、脈搏血氧飽和度（SpO2）、呼氣末二氧化碳分壓（PETCO2）、中心靜脈壓（CVP）等指標(biāo)。兩組患者均采用支氣管插管（杭州坦帕公司生產(chǎn)，雙腔支氣管管徑35～39F）全身麻醉（DATEXOHMEDA Aspire麻醉機），全麻誘導(dǎo)：咪達(dá)唑侖0.03mg/ kg、芬太尼5μg/kg、丙泊酚2mg/kg、順阿曲庫銨0.15mg/ kg，用微量泵注射順阿曲庫銨0.08～0.1mg/（kg·h），丙泊酚復(fù)合瑞芬太尼[（0.1～0.5μg/（kg·min）]靜脈維持，采用BIS監(jiān)測儀（美國Aspect A2000）使麻醉深度維持在BIS 值40～55，采用四個成串刺激（TOF）監(jiān)測肌松。支氣管插管順利，用纖維支氣管鏡準(zhǔn)確定位后接麻醉機控制呼吸，雙肺通氣時潮氣量（VT）為8ml/kg，呼吸頻率（RR）12 次/min，PEEP=0cmH2O，吸入純氧，氧流量1L/min；單肺通氣時實際潮氣量（VT）7ml/kg，PEEP=5cmH2O，反比通氣組吸呼比為2∶1，常規(guī)通氣組吸呼比為1∶2，兩組其它呼吸機參數(shù)一致。手術(shù)開始時單肺通氣，非通氣側(cè)與大氣相通，肺殘端縫合完畢或關(guān)胸后雙肺通氣。若發(fā)生低氧血癥（PaO2＜60mmHg或SpO2＜92%）時改為雙肺通氣，維持PETCO2在35～45mmHg。術(shù)中患者取側(cè)臥位，頭低10°。術(shù)后轉(zhuǎn)入麻醉恢復(fù)室，待患者意識恢復(fù)，TOF＞90%時拔出氣管導(dǎo)管。記錄手術(shù)時間、單肺通氣時間和氣管拔管時間及術(shù)后并發(fā)癥（如低氧血癥、術(shù)后肺不張、住院時間等）。

1.3 觀察指標(biāo) 記錄麻醉前（T0）、麻醉后5min（T1）、單肺通氣開始（T2）、單肺通氣45 min（T3）及手術(shù)結(jié)束（T4）不同時刻的血流動力學(xué)參數(shù)和氣道峰壓（Ppeak）、呼吸道平臺壓（Pplat）、平均氣道壓（Pmean）、總PEEP值和動態(tài)順應(yīng)性（CL）。采集T0、T3時點動脈血和中心靜脈血進(jìn)行血氣分析（丹麥ABL8000型血氣分析儀），計算氧合指數(shù)（OI=PaO2/FiO2）（FiO2=1）。用纖維支氣管鏡（日本奧林巴斯公司生產(chǎn)）進(jìn)行通氣側(cè)支氣管灌洗（20ml 0.9%氯化鈉溶液沖洗,回收4～5ml）,然后取樣。4℃（3 000r/min，r= 16cm）離心10 min，取上清液保存待測。ELISA法檢測IL-6、IL-8和IL-1β水平，采用美國Hyperion MRⅢ型酶標(biāo)儀測定，具體操作按說明書進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 13.0軟件，計量資料以表示，組間比較采用t檢驗，計數(shù)資料組間比較采用χ2檢驗。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者不同時點血氣分析結(jié)果的比較 反比通氣組PaO2、OI明顯提高，兩組差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；兩組pH、PaCO2、HCO3-、SaO2及中心靜脈血氧飽和度（ScvO2）比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。詳見表2。

表2 兩組患者不同時點血氣分析結(jié)果的比較

2.2 兩組患者呼吸力學(xué)參數(shù)的比較 反比通氣組Pplat明顯降低，Pmean增加，CL明顯改善，兩組間Pplat、Pmean、總PEEP及CL比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。詳見表3。

2.3 兩組患者IL-6、IL-8和IL-1β水平的比較 反比通氣組IL-6、IL-8和IL-1β水平均明顯低于常規(guī)通氣組（均P＜0.05）；與T1時點比較，兩組患者T3時點IL-6、IL-8和IL-1β水平比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），詳見表4。

表3 兩組患者呼吸力學(xué)參數(shù)比較

表4 兩組患者IL-6、IL-8和IL-1β水平比較（ng/ml）

2.4 兩組患者住院時間、拔管時間和術(shù)后并發(fā)癥的比較 術(shù)中低氧血癥常規(guī)通氣組3例（7.5%），反比通氣組1例（2.5%），低氧血癥發(fā)生率下降，但兩組患者低氧血癥發(fā)生率無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。住院時間、拔管時間及術(shù)后并發(fā)癥如蘇醒延遲、低氧血癥等發(fā)生率比較均無統(tǒng)計學(xué)差異（均P＞0.05），詳見表5。

表5 兩組患者住院時間、拔管時間和術(shù)后并發(fā)癥的比較

3 討論

單肺通氣是胸科手術(shù)中常用的通氣方式，既能使患側(cè)肺處于萎陷靜止?fàn)顟B(tài)，利于手術(shù)操作，又能防止患側(cè)分泌物進(jìn)入健側(cè)肺內(nèi)，保護(hù)健側(cè)肺免受污染。但單肺通氣時，術(shù)側(cè)肺萎陷導(dǎo)致肺內(nèi)分流增加、缺氧，健側(cè)肺高氣道壓，會造成機械通氣性肺損傷。高潮氣量和高平臺壓是肺損傷的主要危險因素[5]。反比通氣常用于急性肺損傷或者呼吸衰竭患者機械通氣改善氧合，而單肺通氣容易導(dǎo)致低氧血癥，因此本研究將低潮氣量反比通氣聯(lián)合PEEP應(yīng)用于胸科手術(shù)單肺通氣患者。

單肺通氣時，由于采用側(cè)臥位，受身體重力的作用及膈肌上移影響，胸腔容積減小；加之通氣側(cè)肺胸廓活動受限，使通氣側(cè)肺受壓，導(dǎo)致功能性殘氣量（FRV）減少。反比通氣由于延長了吸氣時間，潮氣量以較低速度進(jìn)入肺，故其峰壓較低[6]。萎陷的肺泡需持續(xù)擴張才能張開，延長吸氣時間可使其充分充氣，使氣體在較低Ppeak的情況下在肺內(nèi)分布更廣，更均勻，從而使一部分已萎陷的肺泡復(fù)張，提高功能殘氣量（FRC），促進(jìn)氧合。反比通氣延長吸氣時間，可以在增加Pmean而不增加Pplat的情況下改善氧合，其機制為：（1）Pmean增加使萎陷的肺泡開放和肺復(fù)張；（2）持續(xù)的吸氣壓力可以使充氣不良或不張的肺單位擴張，更有利于氣體交換；（3）也有文獻(xiàn)表明IRV對改善氧合的作用更可能是由于產(chǎn)生內(nèi)源性PEEP的改變引起，而不是IRV本身引起的。反比通氣延長吸氣時間可以使肺充氣膨脹時間延長，平均氣道壓增高，呼氣時間的相對縮短導(dǎo)致功能殘氣量增加和內(nèi)源性PEEP的產(chǎn)生[7]，PEEP有助于改善CL及氧合功能，能有效防止肺泡萎陷及不張，保持呼氣末肺泡相對開放，同時也使已經(jīng)塌陷的肺泡重新擴張[8]。整個研究期間無高PETCO2（高于45mmHg）發(fā)生，因此二氧化碳排除不受影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，IL-6、IL-8和IL-1β水平在機械通氣45min明顯升高，隨著通氣時間的增加，兩組患者IL-6、IL-8和IL-1β水平逐漸升高，但是常規(guī)通氣組升高更為明顯，機械通氣引發(fā)了肺泡炎癥反應(yīng)。炎癥因子在應(yīng)激反應(yīng)中起重要作用，其中IL-6、IL-8和IL-1β是重要的炎性因子。在損傷性機械通氣引起的肺部炎癥介質(zhì)釋放中，IL-6是最重要的一種，其水平與肺功能的損傷程度呈正相關(guān)[9]。研究提示反比通氣可能通過降低Pplat及氣道阻力，增加Pmeam，減輕機械通氣時的肺內(nèi)分流，改善氧合，增加CL等來減輕機械通氣對肺泡的刺激，減少炎性因子釋放。

機械通氣相關(guān)性肺損傷包括容量性、氣壓性、肺不張性、生物性損傷幾種形式[10]。采用小潮氣量反比通氣（潮氣量7ml/kg）由于吸氣時間延長，降低Ppeak，增加Pmean，防止肺泡萎陷，有利于氧合，避免了高容量性、氣壓性、肺不張性損傷，適當(dāng)?shù)腜EEP（PEEP=5cmH2O）也有利氧合。反比通氣不影響血流動力學(xué)，不影響拔管時間及不增加術(shù)后肺部并發(fā)癥。低潮氣量，低氣道峰壓加適當(dāng)?shù)腜EEP是臨床常見的保護(hù)性肺通氣策略，本研究與臨床保護(hù)性肺通氣策略一致。

反比通氣由于不同于正常生理通氣，可能存在一定的缺點或潛在風(fēng)險：吸氣時間過于延長（I∶E＞3）引起回心血量減少，影響循環(huán)功能，反比通氣會引起氣滯，導(dǎo)致內(nèi)源性PEEP產(chǎn)生，是否會引起二氧化碳蓄積或其它不利影響還有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，低潮氣量反比通氣聯(lián)合PEEP改善胸科單肺通氣患者的通氣，促進(jìn)氧合，糾正低氧血癥，增加肺順應(yīng)性，降低平臺壓，減少IL-6、IL-8和IL-1β炎癥因子的釋放，減輕肺炎性反應(yīng)。

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Effects of inverse ratio ventilation combined with PEEP on pulmonary function and inflammatory cytokine levels in patients undergoing pulmonary lobectomy during one-lung ventilation

REN Ming,ZHANG Wangping,ZHU Shengmei.Department of Anesthesiology，the First Affiliated Hospital of Zhejiang University School of Medicine，Hangzhou 310003,China

Inverse ratio ventilation One lung ventilation Lung injury Inflammatory cytokine

general anesthesia,and were ventilated with different modes．Patients in IRVgroup were ventilated with a actual tidal volume (VT)of 7 ml/kg,respiratory rate of 12 breaths/min,I∶E of2∶1,PEEP=5cmH20,in controlgroup the I∶E was 1∶2.Arterialblood was collected blood gas analysis．Meanwhile,respiratory mechanics were monitored and oxygenation index was calculated．The concentrations of IL-6,IL-8 and IL-1β in bronchoalveolar lavage fluid(BALF)were measured by enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA). Results During one-lung ventilation the PaO2was significantly higher in the IRVgroup than that in the control group(P＜0.05).Compared with the control group,the CL was significantly higher in the IRVgroup,while Pplat was lower(P＜0.05)．Additionally,levels of IL-6,IL-8 and IL-1β in BALF of IRVgroup were lower than those in control group(P＜0.05). Conclusion The inverse ratio ventilation(IRV) combined with PEEP can improve ventilation and hypoxemia and reduce the inflammatory cytokine levels in patients undergoing pulmonary lobectomy with one-lung ventilation.

2016-03-08）

（本文編輯：嚴(yán)瑋雯）

浙江省醫(yī)學(xué)會臨床科研基金（2015ZYC-A71）

310003 杭州，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院麻醉科（任銘現(xiàn)在在嘉興市婦幼保健院麻醉科工作）

張望平，E-mail：zhang650679@163.com

【 Abstract】 Objective To investigate the effects of inverse ratio ventilation(IRV)at a low tidal volume combined with combined positive end expiratory pressure (PEEP)on pulmonary function and inflammatory cytokine in patients undergoing pulmonary lobectomy during one-lung ventilation. Methods Eighty patients undergoing pulmonary lobectomy with one-lung ventilation were randomly divided into IRVgroup(n=40)and control group(n=40)．Patients