窒息氧合技術在胸腔鏡肺段切除術中的應用

柴 旋，王忠慧，汪亞宏，劉光順，呂振超，邵世豪

（云南省腫瘤醫院/昆明醫科大學第三附屬醫院麻醉手術科，云南 昆明 650118）

隨著低劑量計算機斷層掃描（lower dose helical computed tomography，LDCT）廣泛應用于肺癌的篩查，早期肺癌的檢出率明顯提高。而對于相對早期的肺癌，外科治療提供了良好的結果。肺段切除作為精準外科手術的代表術式，可在最大限度切除病灶的同時盡可能保留健康肺組織。段間平面的辨認是肺段切除術的關鍵之一，也是困難環節。良好的段間平面呈現可以為精確肺段段間裁剪提供指引[1]。改良膨脹-萎陷法由于其簡單易行且安全有效等獨特優勢廣泛應用于臨床[2]。但由于該方法段間平面顯示慢，不僅延長了外科醫生等待時間，增加了單肺通氣時間，還增加了患者圍術期通氣血流比值失調風險及其所導致的系列并發癥[3]。因此，縮短段間平面顯示時間對于優化胸腔鏡肺段切除術具有重要臨床意義。本研究旨在觀察不同流量窒息氧合技術對段間平面顯示速率、術中氧代謝指標及HIF-1α 的影響，為縮短理想段間平面出現時間提供新的方法，同時為該技術合理安全應用于臨床提供證據。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本研究為前瞻性隨機雙盲對照研究，已取得昆明醫科大學第三附屬醫院倫理委員會批準（倫理審查編號：KYLX2022014），每位患者在隨機分組前簽署書面知情同意書。選擇2021 年12 月至2022 年12 月擇期擬行胸腔鏡肺段切除術患者75 例。其中男性25 例，女性50 例，ASA I～II級；NYHA 評分I 級；年齡22～65 歲，BMI 16.89～27.05 kg/m2。采用隨機數字表法按1∶1∶1 比例隨機分成3 組：單肺機械通氣組（C 組）、經雙腔氣管導管通氣側給氧3 L/min 行窒息氧合組（T1組）、經雙腔氣管導管通氣側給氧7 L/min 行窒息氧合組（T2組）。

1.2 納入及排除標準

納入標準：（1）ASAI～II 級；（2）符合美國國立綜合癌癥網絡（NCCN）指南肺段手術適應癥[4]；（3）年齡18～65 歲；（4）術前肺功能及動脈血氣正常的患者。

排除標準：（1）術中段間平面顯示不清晰的患者；（2）術前中重度貧血（Hb <90 g/L）；（3）術中因失血量多予輸血治療者；（4）術前甲狀腺功能異常的患者；（5）單肺通氣期間SpO2<90%；（6）段間平面未顯示而SpO2<95%；（7）患者拒絕或不愿意納入研究。

1.3 研究方法

1.3.1 麻醉方法所有患者禁飲4 h、禁食8 h，入室后行心電監測，局麻下行右側頸內靜脈穿刺置管術、健側橈動脈穿刺置管術并連接FloTrac/Vigileo 系統HR、MAP、SPO2、CO、CI、SV 等指標監測。為避免信息偏倚，連接FloTrac/Vigileo后，將儀器屏幕遮擋，由麻醉護士定時記錄上述監測指標。3 組患者均使用相同麻醉藥物及方法，麻醉誘導后行健側雙腔支氣管插管，插管及改變體位后均使用小兒纖維支氣管鏡定位。麻醉后機械通氣參數設置：FiO2=1.0，采用容量控制模式，雙肺通氣時潮氣量為6～8 mL/kg、吸呼比為1∶1.5；單肺通氣時潮氣量為4～6 mL/kg，呼吸頻率則依據PETCO2進行調整。3 組患者術中均采用目標導向性液體治療作為液體管理策略，即以FloTrac/Vigileo 系統監測為基礎，以目標SVV 值8%～10%，CI >2.5 L/（min·m2）為導向進行液體管理，術中維持血壓波動于±20%內。

1.3.2 窒息氧合技術方法介紹C 組：外科醫生分離切斷靶段支氣管、動脈和靶段內靜脈后，充分吸痰隨即予恢復雙肺通氣，純氧膨肺，手動控制氣道壓維持在（15～20）cmH2O 至術側肺完全膨脹，隨后繼續予夾閉患側氣管支行健側單肺機械通氣，見圖1。

圖1 術中單肺機械通氣組（C 組）示意圖Fig.1 Schematic diagram of the single lung mechanical ventilation group（group C）during operation

T1組：分離切斷靶支氣管至術側肺完全膨脹的操作同C 組，隨后夾閉患側氣管支，藍色套囊充氣（1～2）mL，將麻醉機呼吸模式轉至手控模式，限壓閥（APL 閥）完全打開，將通氣導管（吸引管與吸痰管連接并封閉負壓口形成）一側連接麻醉機供氧端口，另一側置入健側支氣管導管內，小兒纖支鏡定位通氣導管尖端位于隆突上2 cm 后，將新鮮氣體流量調至3 L/min 予氣管導管內持續給氧（見圖2）。若窒息氧合時間 >20 min 段間平面仍未清晰顯示，則予復查動脈血氣分析，若PaCO2≥70 mmHg 或pH≤7.15，予恢復單肺機械通氣，若PaCO2<70 mmHg，則繼續予氣管內持續供氧直至達觀察終點。

圖2 術中窒息氧合組（T1、T2 組）示意圖Fig.2 Schematic diagram of intraoperative asphyxia oxygenation group（T1 and T2 groups）

T2組：基本操作同T1組，僅把新鮮氣體流量調整為7 L/min。

觀察終點：（1）SpO2降至95%；（2）PaO2≤80 mmHg；（3）pH≤7.15；（4）動脈血氣分析PaCO2≥70 mmHg；（5）中心靜脈血氧飽和度ScvO2≤70%；（6）血流動力學不穩定或嚴重心律失常；（7）窒息氧合時間達20 min；（8）段間平面出現。

1.3.3 段間平面顯示判定方法為了評估邊界清晰度的分布，筆者將邊界清晰度分為4 個等級：1 級：保留段塌陷不良，一半以上的邊界不清晰；2 級：保留段部分塌陷；3 級：保留段塌陷，一半以上的邊界幾乎清晰；4 級：保留段塌陷，與靶段形成清晰邊界。見圖3。

圖3 術中段間平面顯示4 級示例圖Fig.3 An example diagram showing the level 4 in the plane between the middle operations

由2 名外科醫生（術者和第一助手）對分組不知情，自行獨立評估，邊界清晰度為3 或4 級被認為是令人滿意和理想的。當確定為1 或2 級，且段間平面不會隨著時間的延長而改變時，外科醫生將靶段肺葉沿著段間靜脈分離開（視為改良膨脹萎餡法段間平面顯示不清晰，予以排除入組）。理想段間平面出現時間計時方法：段間平面清晰顯示所需時間計時起點為靶段結構離斷后所在肺葉完全肺復張，終點為靶段與緊鄰的正常肺組織之間形成明顯的交界面，并且隨著時間推移不再移位。

1.3.4 觀察指標（1）麻醉誘導前（T0）、雙肺通氣15 min（T1）、單肺通氣15 min（T2）、純氧雙肺復張后（T3）、段間平面顯示即刻（T4）、氣管拔管后15 min（T5）各時間點患者的SpO2、HR、MAP、CO、CI、SV、pH、Hb、PO2/FiO2、PaCO2、Lac、O2Hb、hHb、ScvO2、CvO2并用反向Fick 公式計算DO2、VO2及O2ER；（2）分別于術前、術后即刻、術后24 h 抽靜脈血3 mL，用ELISA 法檢測HIF-1α 水平（欣博盛生物科技有限公司）；（3）理想段間平面出現時間、單肺通氣時間、手術時間、術中輸液量、尿量、失血量；（4）術后蘇醒時間、拔管時間、術后住院天數及術后并發癥發生情況。

1.4 統計學處理

采用SPSS Statistics27.0 統計軟件進行數據分析。計量資料服從正態分布，以均數±標準差（）表示，不同時間點組間及組內比較采用重復測量方差分析，計數資料以頻數或百分率（%）表示，采用χ2檢驗，P<0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 術前一般資料比較

3 組患者在例數、年齡、性別構成比、體重、身高、體重指數、吸煙史比率、結節大小及位置方面，差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性，見表1。

表1 3 組患者臨床資料的比較[（ ）/ n（%），n=75]Tab.1 Comparison of clinical data among the three groups[（ ）/ n（%），n=75]

表1 3 組患者臨床資料的比較[（ ）/ n（%），n=75]Tab.1 Comparison of clinical data among the three groups[（ ）/ n（%），n=75]

2.2 術中一般資料比較

3 組患者單肺通氣時間、手術時間、失血量、尿量及輸液量，差異無統計學意義（P>0.05），見表2。

表2 術中一般資料的比較[（），n=75]Tab.2 Comparison of intraoperative general data [（），n=75]

表2 術中一般資料的比較[（），n=75]Tab.2 Comparison of intraoperative general data [（），n=75]

2.3 術中理想段間平面顯示時間比較

3 組患者段間平面顯示時間比較差異有統計學意義（P<0.05），進一步行LSD-t 檢驗兩兩比較示，C 組與T1組，C 組與T2組差異有統計學意義（P<0.05），T1組與T2組，差異無統計學意義（P>0.05），見圖4。

圖4 3 組患者段間平面顯示時間散點圖（min）Fig.4 Among three groups of patients section plane shows time scatter plot（min）

2.4 3 組患者不同時間點氧代謝率指標比較

2.4.1 氧供量（DO2）3 組患者不同時間點DO2隨時間的發展而變化，時間與組別之間不存在交互效應。3 組患者術中各時間DO2分別低于同組術前水平，差異有統計學意義（P<0.05），見表3。

表3 圍術期不同時間點DO2（mL/min/m2）的比較[（），n=75]Tab.3 Comparison of DO2（mL/min/m2）at different time points in perioperative period [（ ），n=75

表3 圍術期不同時間點DO2（mL/min/m2）的比較[（），n=75]Tab.3 Comparison of DO2（mL/min/m2）at different time points in perioperative period [（ ），n=75

與T0比較，#P <0.05。

2.4.2 氧耗量（VO2）3 組患者不同時間點VO2隨時間的發展而變化，時間與組別之間存在交互效應。3 組患者術中各時間VO2分別低于同組術前水平，差異有統計學意義（P<0.05）。與T0時刻比較，3 組患者其余各時間點VO2均較T0 時刻降低，差異有統計學意義（P<0.05）。T0、T1、T2、T3、T5時刻，3 組患者VO2差異無統計學意義（P>0.05）。在T4時刻，3 組患者VO2差異有統計學意義（P<0.05），進一步行多重比較發現T1、T2組VO2均低于C 組，差異有統計學意義（P<0.05），T1組與T2組比較，差異無統計學意義（P>0.05），見表4。

表4 圍術期不同時間點VO2（ml/min/m2）的比較[（），n=75]Tab.4 Comparison of VO2（mL/min/m2）at different time points in perioperative period [（ ），n=75]

表4 圍術期不同時間點VO2（ml/min/m2）的比較[（），n=75]Tab.4 Comparison of VO2（mL/min/m2）at different time points in perioperative period [（ ），n=75]

與C組比較，*P <0.05；與T0比較，#P <0.05。

2.4.3 氧攝取率（O2ER）3 組患者不同時間點O2ER 隨時間的發展而變化，時間與組別之間存在交互效應。3 組患者術中各時間O2ER 分別低于同組術前水平，差異有統計學意義（P<0.05）。T0、T1、T2、T3、T5時刻，3 組患者O2ER 差異無統計學意義（P>0.05）。在T4時刻，3 組患者O2ER 差異有統計學意義（P<0.05），進一步行多重比較發現T1、T2組O2ER 均低于C 組，差異有統計學意義（P<0.05），T1組T2組比較，差異無統計學意義（P>0.05），見表5、圖5。

表5 圍術期不同時間點O2ER（%）的比較[（），n=75]Tab.5 Comparison of O2ER（%）at different time points in perioperative period [（），n=75]

表5 圍術期不同時間點O2ER（%）的比較[（），n=75]Tab.5 Comparison of O2ER（%）at different time points in perioperative period [（），n=75]

與C組比較，*P <0.05；與T0比較，#P <0.05。

圖5 3 組患者不同時間點氧代謝率變化趨勢Fig.5 Variation trend of oxygen metabolic rate of patients in three groups at different time points

2.5 乳酸（Lac）

3 組患者不同時間點Lac 值比較差異無統計學意義（P>0.05），Lac 不隨時間的發展而變化，且時間與組別之間不存在交互效應（P>0.05），見表6。

表6 圍術期不同時間點Lac（mmol/L）的比較[（），n=75]Tab.6 Comparison of Lac（mmol/L）at different time points in perioperative period [（），n=75]

表6 圍術期不同時間點Lac（mmol/L）的比較[（），n=75]Tab.6 Comparison of Lac（mmol/L）at different time points in perioperative period [（），n=75]

2.6 3 組患者不同時間點血流動力學指標比較

3 組患者T0、T1、T2、T3、T4、T5時刻血流動力學指標心率（HR）、平均動脈壓（MAP）、每搏量變異度（SVV）、心輸出量（CO）、每搏量（SV）、心臟指數（CI）組間比較差異無統計學意義（P>0.05），各血流動力學指標不隨時間的發展而變化（P>0.05），且時間與組別之間不存在交互效應（P>0.05）。

2.7 血清低氧誘導因子1α（HIF-1α）水平

3 組患者術后即刻及術后24 h 血清HIF-1α水平均高于術前，差異有統計學意義（P<0.05）。術后24 h 血清HIF-1α 水平較術后即刻稍降低，但差異無統計學意義（P>0.05），見表7。

表7 3 組患者術前、術后即刻及術后24h 血清HIF-1α 水平比較[（），n=75]Tab.7 Comparison of serum hypoxia inducible factor 1α levels before，immediately after and 24h after surgery among the three groups [（），n=75]

表7 3 組患者術前、術后即刻及術后24h 血清HIF-1α 水平比較[（），n=75]Tab.7 Comparison of serum hypoxia inducible factor 1α levels before，immediately after and 24h after surgery among the three groups [（），n=75]

與術前比較，*P <0.05。

2.8 術后指標比較

3 組患者在蘇醒時間、拔管時間、術后住院時間天數、術后病理診斷及術后3 月內心腦血管并發癥比較，差異無統計學意義（P>0.05），見表8。

表8 術后一般資料分析[（）/n（%），n=75]Tab.8 Analysis of postoperative general data[（）/n（%），n=75]

表8 術后一般資料分析[（）/n（%），n=75]Tab.8 Analysis of postoperative general data[（）/n（%），n=75]

3 討論

改良膨脹萎餡法是目前臨床最常用于識別段間平面的方法，但存在等待期長、干擾手術視野等缺點[5]。許多研究中提出了優化措施，如靶肺段萎餡法[6]、肺循環單向阻斷法[7]、聯合應用一氧化氮[8]或借助三維成像技術[9?10]、腔鏡超聲[11]等設備。但這些方法安全性及有效性尚不明確，可能增加患者費用且需額外設備，不具備較好的普適性。一項回顧性研究表明，影響段間平面因素主要包括年齡、術前肺功能、靶段肺容積與肺總容積、術中動脈血氧分壓。進一步研究發現，術中PaO2低的患者段間平面顯示速率更快[12]。因此，本研究以PaO2影響段間平面顯示速率為切入點，將窒息氧合技術應用于胸腔鏡肺段切除術中。目前經氣管內給氧行窒息氧合的最佳流量尚不明確。既往動物研究中表明，1 L/（kg·min）為經氣管內給氧的標準化流量[13]。但若將此流量標準應用于臨床，會導致較高的流速，極大地增加了氣壓傷風險及呼吸道并發癥。Jung DM 等[14]研究發現，經氣管導管非通氣側持續給氧5 L/min可有效改善單肺通氣期間氧合。結合生理情況下，成人分鐘通氣量約為5 L/min，故以此流量為標準，2 L/min 為梯度，分別設置低流量組（3 L/min）與高流量組（7 L/min）作為實驗組，與傳統機械通氣模式對比，在探索優化手術方式措施的同時深入驗證該技術的安全性及有效性，并為窒息氧合技術的臨床應用中氧流量設定標準提供參考。

窒息時CO2向肺泡內排出量為10 mL/min，而O2的消耗量為250 mL/min，肺泡內因此產生一個負壓差（-240 mL/min），負壓使口咽部的氣體移向肺泡，這就是窒息氧合現象。窒息氧合技術就是利用窒息氧合原理，使用高流量導管給氧使其在氣道內形成氣流，配合負壓的作用把更多的氧被動地帶到肺泡中[15]。既往研究發現窒息氧合技術在急診飽胃、肥胖、困難氣道、兒童、產婦等患者麻醉誘導中應用獲益明顯[16?18]。本實驗研究發現，兩種流量窒息氧合均能在段間平面等待期間維持較好的氧合，且2 組段間平面顯示時間無明顯差異，均較單肺機械通氣組縮短，具備較好的有效性。3 組患者術中各時間點生命體征、HIF-1α 水平及術后住院天數及并發癥發生率均無明顯差別。在T4時刻，與7 L/min 氧流量相比，3 L/min 組術中PaCO2升高、且pH 較7 L/min 降低，該差異在恢復機械通氣后短時間內消除，表明窒息氧合技術具備較好的安全性。但低流量窒息氧合可能會影響二氧化碳的清除，增加高碳酸血癥和呼吸性酸中毒風險。

肺萎陷主要包括2 個階段。第一階段是由于肺本身的彈性回縮力，肺內氣體通過氣道排出體外，在單肺通氣胸膜打開后立即發生。隨著小氣道關閉，這一過程通常在60 s 內結束。第二階段通過持續的肺循環實現氣體交換[19]。本研究中發現，窒息氧合組理想段間平面顯示時間較單肺通氣組明顯縮短。分析可能通過影響氧運輸、氧消耗及氧攝取過程，從而作用于肺萎陷第二階段，影響肺內氣體交換以加快段間平面顯示速率。與對照組相比，窒息氧合組PaO2降低。O2Hb 迅速解離為Hb 與O2，使PaO2維持在正常水平內，完成組織供氧。同時，解離形成的Hb 再次參與到氧攝入過程中，將肺泡內氧氣攜帶至血液以O2Hb 存在。而肺泡中氧濃度則迅速降低，肺泡-動脈血氧分壓差（PA-aO2）隨之降低或保持不變，一定程度上也增加了肺換氣功能。研究中窒息氧合組O2Hb 及PA-aO2較對照組降低，而hHb 較對照組升高也印證了上述觀點。此外，研究中發現，與機械通氣組相比，窒息氧合組在氧供量不變的基礎上，降低了機體氧耗量。窒息氧合過程中，肺組織處于“靜息狀態”[20]。在減少肺膨脹、過度拉伸、變形和潛在組織損傷的同時，減少能量耗散，降低呼吸做功，并將氣壓創傷的風險降至最低。在滿足機體氧供的同時，將術中氧合維持在偏低水平，還可預防高氧性肺損傷，減少活性氧的產生，降低氧化應激反應及其對細胞內蛋白質、細胞膜造成的損傷[21]。在生物性因素和能量損傷因素中發揮保護性作用，降低急性肺損傷風險。因此，窒息氧合技術的合理應用可使圍術期肺損傷最小化。目前臨床常用ScvO2間接反應機體氧輸送情況。早期發現潛在組織缺氧，可用于指導圍術期液體治療監測和評估機體氧供需平衡、組織氧合的變化情況[22]。本研究中發現，窒息氧合組ScvO2升高，推測可能與呼吸暫停期間氧耗量減少，O2ER 降低相關。研究中窒息氧合組乳酸水平未見明顯升高，也印證了機體處于氧供需平衡狀態。

綜上所述，在胸腔鏡肺段切除術中，窒息氧合技術可保證術中充足的氧供量，對機體氧供需平衡及細胞內氧環境無明顯影響，在細胞、組織及器官水平均具有較好的安全性。此外，可有效加快段間平面顯示速率，為外科醫生精準切除肺段提供必要條件。