肺功能檢查在小兒外科術前評估中的應用研究進展

周夢雪 綜述 羅 健 審校

從上世紀起，肺功能受損就被認為是胸部及上腹部手術術后肺炎、肺不張、肺水腫、呼吸衰竭等肺部并發癥(postoperative pulmonary complications,PPCs)的危險因素[1]。但近20年來，隨著研究的不斷深入，有證據表明，術前肺功能檢查(pulmonary function testing,PFT)對不同手術PPCs的預測價值不盡相同。例如，研究者普遍認為肺癌患者的術前肺功能指標能較好地預測PPCs的發生[2]；然而對于腹部手術及脊柱側彎矯形術,既有學者認為該檢查能夠有效識別術后肺部并發癥高危患者，也有學者得出截然相反的結論。不僅如此，日本學者調查了超過1 400家醫療機構，發現有71.8%的全身麻醉下低風險手術常規應用了PFT進行術前風險評估，而在加拿大，該比例不到8%，國內尚無類似統計[3，4]。由此可見，各地區術前使用PFT的比例也存在較大差異，此現象與人們對術前肺功能檢測缺乏統一認識不無關系。本文借鑒成人外科相關經驗，著眼于常見的胸腹部手術，描述兒童術前PFT的臨床意義及其與成人外科的差距和區別。

一、肺功能檢查簡述

肺功能檢查是運用呼吸生理知識和現代檢查技術探索人體呼吸系統功能狀態的檢查。該技術自古羅馬時代開始，經歷了無數學者的改進，并得益于上個世紀計算機的迅速發展，如今已成為無可替代的檢查手段，并在成人外科術前評估中得到了廣泛應用。

兒童肺功能檢查技術緊跟成人領域的發展，為兒科醫療做出重要貢獻。2016年中華醫學會兒科分會發表的《兒童肺功能系列指南》對肺功能檢測方式、肺功能室的場地要求、預計值的選取及不同年齡段的質量控制等做了詳細說明，使國內不同地區醫療機構的檢測結果更為可靠[5]。

3歲以上兒童目前以肺通氣功能檢查為主，主要指標包括肺活量(vital capacity,VC)、用力呼氣量(forced vital capacity,FVC)、一秒用力呼吸容積(forced expiratory volume in one second，FEV1)、最大呼氣流量(peak expiratory flow,PEF)，它們從不同角度評估呼吸系統的功能狀態。其中， VC反映肺最大擴張和收縮的幅度，其與性別、年齡、身高、體質量、胸廓和肺的彈性、呼吸肌肌力等因素均有關。FVC是指最大吸氣后用最大努力，最快速度呼出全部氣體的總量，上述過程在1 s內呼出的氣量又稱FEV1，兩者均用于判斷阻塞性通氣功能障礙的程度。PEF則描述了用力快速呼氣時產生的最大瞬時流量，是反應氣道通暢性及呼吸肌力量的指標，與FEV1有較高的相關性。

潮氣呼吸、阻斷、胸腹腔擠壓、嬰兒體描儀、六氟化硫測功能殘氣等檢查方法則適用于嬰幼兒。潮氣呼吸檢測法是在嬰幼兒平靜呼吸下，通過面罩的流量傳感器獲取流量信號及容積信號,以描繪出流量-容積曲線，臨床上常用該曲線環的形態初步了解通氣功能受損的情況，再結合具體指標綜合判斷，例如達峰時間比[time to peak tidal expiratory flow as a proportion of expiratory time,TPTEF/TE(%)]被定義為達峰時間(從呼氣開始到達到呼氣峰流量的時間)與呼氣時間的比值，達峰容積比[volume to peak expiratory flow as a proportion of exhaled volume，VPEF/VE(%)] 與之相似，它是達峰容積與呼氣容積的比值，氣道阻塞越重，上述兩個比值越低。

進行檢查之前需將實驗室溫度、濕度及大氣壓調整至合適范圍，現代醫療設備可以輕易而準確地達成。流量、容積的校準可借助精確的定標筒完成，患者只需穿著寬松，取直立位，鼻夾夾住鼻翼，含住咬嘴根據操作員的指令吸氣或呼氣，由測量儀自動記錄并根據各年齡通氣功能預計值得出結論。部分儀器還配備動畫輔助程序可提高兒童的配合度。由此可見，與當前常用的計算機斷層掃描、磁共振檢查、各類評估量表等術前評估方式相比，PTF具有經濟、快速、操作簡單、避免報告者主觀判斷等優點。然而，目前肺功能在小兒外科中的應用，仍主要集中在對漏斗胸、脊柱側彎等患者術后矯正效果的隨訪，以及探索不同手術、麻醉方式對肺功能的影響等方面。至于術前風險評估，小兒外科醫生們似乎低估了肺功能的價值。

二、肺功能在術前評估中的應用

(一)胸部手術

胸部手術因術中會對胸廓、肺部及呼吸肌造成直接損害，使術后肺部并發癥的發生率明顯高于其他部位的手術。大量研究發現術前肺功能與術后不良事件有關。例如，在食管癌術前評估中，FEV1、PEF及一氧化碳彌散量被認為對術后肺部感染有較高預測價值(ROC曲線下面積均>0.9)[6]；Choi等[7]發現術前肺功能與胸腺切除術后的肌無力危象密切相關。Matsumi等[8]認為該檢查能預測胃內鏡下黏膜剝離術后吸入性肺炎的發生；但以上結論均缺乏類似研究佐證，無法進行同類研究的對比分析，需進一步深入研究。以下主要闡述目前研究較多的脊柱側彎矯形術、心臟手術及肺葉切除術。

1. 脊柱側彎矯形術。脊柱側彎是發生在冠狀面(后前位X線片)上Cobb角大于10°的三維脊柱畸形，以兒童常見。嚴重的脊柱畸形會引起限制性肺疾病及心血管疾病，甚至造成患者早期死亡。近年來，外科技術發展迅速，脊柱側彎的手術治療取得了長足的進展，但仍有不少PPCs的報道，以肺炎、肺不張、胸腔積液及呼吸衰竭較常見[9]。

術前PFT對兒童脊柱側彎PPCs的預測作用尚存在爭議。Liang等[10]認為在后路脊柱融合術中，胸腔成形術是術后發生輔助呼吸時間延長、肺不張、氣胸、肺炎或低氧血癥的唯一獨立危險因素，術前用力肺活量等指標對上述情況的預測作用較小。一項較新的研究證明了術后插管或重癥監護病房入住率與術前PFT結果沒有相關性[11]。Yin等[12]提出FEV1和FVC與先天性脊柱側彎后路融合術后肺部并發癥有關，但不是其獨立危險因素。

與之相對的，更多研究者支持術前PFT可以用來預測脊柱側彎矯形術PPCs的發生。日本學者Kang等[13]分析了74例接受矯形術的神經肌肉型脊柱側彎患者的臨床資料，有37例出現胸腔積液、氣胸、血胸、肺炎或肺不張的情況，發現FEV1%(FVC/FVC預測值)<40% (P=0.007)和FVC%<39.5%(P=0.005)是上述肺部并發癥發生的獨立危險因素。與此同時，Lao等[14]認為在極重度脊柱側彎患者中，FVC%<65%的患者術后更易發生胸腔積液、呼吸衰竭、肺不張、血胸等PPCs。也有研究報道術前肺功能評估和手術入路選擇對明確脊柱側凸患者氣管拔管時機有重要參考價值。葡萄牙學者曾報道青少年特發性脊柱側凸患者可以通過術前呼吸肌力量訓練來降低術后肺部并發癥的風險[15]。

肺功能應用于脊柱側彎術前評估的價值眾說紛紜，其原因可能如下：一方面，肺部并發癥的定義及發生率難以統一，研究者的主觀意識可能對試驗結果造成較大偏倚；另一方面，一些研究設計欠完備，未對脊柱側彎的嚴重程度、類型及年齡進行分層分析，導致結果不一致甚至相反。此外，術前常規肺功能檢查可能對部分嚴重脊柱側彎或合并神經肌肉疾病的患者不適用。相當部分的患者得出無意義結果，對完成度較低的結果缺乏嚴格的篩選標準。綜上，肺功能在脊柱側彎術前評估中的價值還需大樣本、多中心、更為嚴謹的前瞻性研究證實。

2. 心臟手術。成人患者的術前PFT已被認為是影響心臟病術后短期預后的關鍵指標之一。Risom等[16-18]分別在三項前瞻性隊列研究中，對接受心臟手術的患者進行術前肺活量測定，發現多種肺功能指標的降低是術后發生死亡、住院時間延長、機械通氣時間延長、需要氣管切開、急性呼吸窘迫綜合征等并發癥的預測因子。故有學者建議，將肺活量測定納入心臟外科患者的常規篩查項目中，以提高術前風險預測能力和高危患者的識別率。

兒童心臟病以先天性心臟病為主，其中約25%的先天性心臟病患者在新生兒期或嬰兒期需要開胸手術或介入治療。然而，呼吸道感染或呼吸衰竭等術后肺部并發癥仍然很常見，已成為兒童心臟手術后延遲恢復的常見原因。

先天性心臟病患者術前PFT與PPCs的關系尚不十分清楚，且相關研究十分稀少。Liu等[19]分析了112例接受手術治療的先天性心臟病患者，發現在呼吸頻率、達峰時間比或達峰容積比異常或肺順應性降低的嬰兒中，PPCs的發生率明顯較高(P<0.01)。此處PPCs的診斷包括呼吸道感染(細支氣管炎和肺炎)、呼吸衰竭、肺不張、氣胸、低氧血癥、支氣管痙攣以及術后2周以后需在ICU接受術后呼吸支持的患者。由此，該研究建議兒科醫生在決定手術方式和范圍，以及麻醉方式和深度時，需考慮嬰幼兒的PFTs情況，可通過減少手術時間及促進氣道分泌物的引流保護肺功能，降低PPCs的發生率。

目前，先天性心臟病術前肺功能檢查并未引起兒科醫生的足夠重視，多數研究者在探索兒童先天性心臟病手術的危險因素時，似乎并未將其視為影響因素而納入分析[20，21]。肺功能作為一項低成本、操作簡便的檢查，已在成人心臟手術中證實了其術前評估價值，如何讓其助力小兒心臟手術的預后評估，將有待兒科醫生進一步探索。

3. 肺葉切除術。成人肺葉切除術主要應用于非小細胞肺癌的治療中。術后有效血氧交換面積減小，呼吸肌離斷、胸廓活動幅度減少，以及麻醉和手術創傷導致的呼吸道黏膜損傷及分泌物排出障礙，致使術后可能出現肺不張、肺炎和呼吸衰竭等并發癥，故準確的術前風險評估對患者術后恢復尤為重要。除計算機斷層掃描的和運動測試外，術前PFT亦是肺切除前的標準評估方法。

2009年，歐洲醫師協會/歐洲胸外醫師協會(European Medical Association/European Association of Thoracic Surgeons，ERS/ESTS)發布指南建議把一氧化碳彌散量(capacity carbon monoxide diffusing amount,DLCO)作為肺切除患者的術前常規檢查[22]。隨后，美國胸科醫師協會(American College of Chest Physicians,ACCP)于2013年在有關肺切除術術前評估指南中,建議用預計術后肺功能(predicted postoperative pulmonary function，PPOPE)作為PPCs的預測指標，認為PPO FEV1或PPO DLCO>60%時肺葉切除手術風險低；當PPO FEV1或PPO DLCO為30%～60%時，建議行簡易運動試驗；PPO FEV1或PPO DLCO<30%時，則建議行心肺運動試驗以評估手術風險[2]。Ferguson等[23]對800多個非小細胞肺癌患者的研究證實了PPO DLCO對肺葉切除術PPCs的的預測價值。Gao等[24]提出術前FVC是非小細胞肺癌切除術后近期并發癥和遠期生存率的預測因子，且首次發現肺功能多項指標與血清炎癥反應生物標志物有關，并嘗試以此解釋PTF與PPCs的關系。Benattia等[25]也認為術前FVC%是非小細胞肺癌術后發生肺炎、肺不張、呼吸衰竭等PPCs的獨立預測因素。基于上述結論，有學者研究證實了呼吸功能鍛煉可以改善肺功能，提高手術耐受力，減少術后肺部并發癥[26]。

兒童肺癌罕見，臨床中需肺葉切除的嚴重肺部病變主要包括囊性腺瘤樣畸形、隔離肺、大葉性肺氣腫、肺部占位等，上述疾病均非常罕見，病因的多樣性及相對較少的樣本量給研究帶來困難，致使兒童領域相關研究進展緩慢[27]。成人肺葉切除術前肺功能檢查及結果判讀已相當完備，給兒科醫生以寶貴的經驗及技術儲備。今后，希望通過更多嚴謹的臨床研究探尋術前肺功能檢測在兒童肺葉切除術中的價值，例如備受推崇的預計術后肺功能的算法是否適用于兒童，其價值同成人是否有區別，低年齡兒童適用的潮氣呼吸肺功能結果如何判讀等。我們相信，兒童術前肺功能評估將逐步規范和成熟，并逐漸降低術后肺部并發癥發生率及病死率。

(二)腹部手術

有關腹部手術術前PFT的意義一直存在爭議，且可謂一波三折。多個前瞻性研究均提出FVC%和FEV1%是腹部手術PPCs的良好預測因子[28]。但Lawrence等[29]分析了22篇關于術前肺功能與腹部手術PPCs關系的文獻，這些文獻均認為術前PFT可以預測術后肺部并發癥，但是作者認為所有研究都存在方法學缺陷，其結果有待商榷。2006年美國醫師學會發布的第一個術前風險評估的臨床指南中，不建議術前常規行PFT以預測接受非心胸外科手術的患者發生PPCs的風險，因為系統回顧文獻并沒有顯示PFT在該問題上優于病史和體格檢查[30]。

然而，隨后的兩項大型回顧性研究表明，術前PFT與PPCs的發展存在相關性。有學者分別研究了1 053例接受胃癌根治術的患者和1 236例行結腸直腸癌切除術的患者，均發現VC%(VC/預計VC)<80%是發生PPCs的獨立危險因素[31，32]。韓國學者Tak在一項納入898例接受腹腔鏡手術的患者的回顧性研究中，發現術前FVC%降低的患者更容易發生PPCs。值得一提的是，該研究中肺炎、肺氣腫、胸腔積液、肺水腫等PPCs的診斷均較嚴格，PPCs由兩名麻醉科醫生、一名呼吸科醫生及一名影像科醫生共同判斷。術前PFT對腹部手術PPCs的預測價值同樣體現在減肥手術中。以Clavellina-Gaytán、Hamoui及van Huisstede為代表的3項不同國家的研究均證實了術前肺功能檢測可能有助于預測腹腔鏡減肥手術PPCs的風險[33-35]。近期在日本進行的一項前瞻性研究分析了676例接受腹部手術的患者，VC%亦被確定為術后發生呼吸衰竭、肺炎、肺不張、氣胸或胸腔積液的獨立危險因素，但有趣的是，當作者將VC%添加到包含其他3個預測因子(年齡、手術時間和輸血)的模型時，沒有顯著提高該模型預測PPCs的能力，說明術前PFT對預測PPCs沒有幫助[36]。

關于兒童上腹部手術PPCs與術前PFT關系的研究仍不多。一些對兒童腹部手術危險因素的研究均較少考慮到術前肺功能[37]。雖然腹部手術是否常規進行術前PFT尚存爭議，但成人外科大多承認術前肺功能與PPCs的關系，且兒童以腹式呼吸為主，更加依賴膈肌功能，有理由認為該項檢查在兒童腹部手術中的價值值得兒科醫生進一步探討。

三、展望

兒童肺功能檢查技術經過上百年的發展，其基礎檢查方法已經在國內各層醫院得到較廣泛的普及，也在成人外科的術前評估中做出重要貢獻。但小兒外科醫生顯然尚未重視該檢查對手術預后的預測價值，相關研究可謂匱乏。國外研究雖不少，暫不論能否直接指導國內臨床工作，單從脊柱側彎中的應用來說,尚有不少爭議。這樣的窘境直接導致國內醫療機構開展術前肺功能評估的情況差異較大，醫務工作者對兒童術前肺功能評估的價值尚無統一認識，一些醫療機構即使完善術前肺功能檢查亦未能充分體現其指導意義，甚至視之為不求甚解的常規術前檢查。

成人外科對術前PFT價值的體現讓我們有理由相信，兒童術前肺功能檢查的作用遠不止于現狀，未來希望能通過大樣本、多中心的前瞻性研究量化肺功能參數與術后PPCs風險的關系，探究預測術后肺部并發癥的敏感指標，制定適用于我國兒童的術前肺功能檢查方案，幫助指導外科手術的時機、方式、麻醉方案等，對肺功能不達標者予以延期手術或行術前肺功能鍛煉，望能一定程度預測術后肺部并發癥的發生率、機械通氣時間、住院時間及住院費用等，并促進良好醫患溝通及降低術后不良事件發生率。