围手术期肺保护策略的研究进展

王旭鹏 崔晓光

综 述

围手术期肺保护策略的研究进展

王旭鹏 崔晓光

围手术期的肺保护策略是麻醉学界十分重视的一个问题，麻醉管理的优劣对患者的肺损伤有直接影响，不适当的麻醉管理会诱发或加重患者的肺损伤，采取适当的肺保护策略非常重要。为了提高围手术期麻醉管理水平，减低术后肺部并发症的发生率，该文综述了近年来围手术期肺保护策略的研究进展以及特殊情况下(如单肺通气、体外循环等)所采取的肺保护策略。

机械通气；高碳酸血症；单肺通气；体外循环； 肺移植

急性肺损伤(ALI)是发病率和病死率很高的疾病，接受全身麻醉行机械通气后的患者的ALI发病率显著高于正常人。因此围手术期肺的保护策略(包括设置合理的机械通气参数、特殊手术中选择肺灌注液成分、应用肺表面活性物质等)的制定显得尤为重要[1]。但不恰当的肺保护策略会增加患者肺部并发症的发生率及病死率，增加医疗费用及延长住院时间。本文将近年来围手术期肺保护策略的研究进展进行综述，以供同行参考。

一、一般情况下的肺保护策略

1.肺保护性机械通气策略在肺保护中的应用

在应用呼吸机治疗时，不恰当的通气方式往往会引起包括肺气压伤、肺容积伤、肺萎陷伤等在内的多种肺损伤。在应用呼吸机进行机械通气时，除了保证必要的氧合外，尚需尽量避免肺损伤的发生，因此肺保护策略应运而生。以往大潮气量一直被麻醉医师所推崇，甚至有学者提出将潮气量设定在15 ml/kg预测体质量以防止术后发生肺不张[2]。但最近的研究表明，大潮气量是诱发ALI的主要因素。 Putensen等[3]报道，在ICU应用呼吸机2 d或以上的患者，ALI或ARDS的发病率为24%,其中应用大潮气量患者(>6 ml/kg预测体质量)的发病率是应用常规潮气量(6 ml/kg预测体质量)的1.3倍。一项前瞻性研究表明潮气量>700 ml,气道峰压>30 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)是诱发ARDS的独立危险因素[4]。还有研究表明无论是在单肺通气还是在双肺通气时，低潮气量复合呼气末正压通气(PEEP)时产生的炎症因子(IL-β、IL-6、IL-8)均少[5]。

但最新的动物实验表明，即使应用小潮气量，PEEP等肺保护策略依然能引起肺损伤的发生，Wolthuis等[6]制作呼吸机相关性肺损伤大鼠模型时发现，即使用小的潮气量也能引起肺部组织学及生理学的改变，最终导致肺损伤。Ng等[7]的研究也表明无原发肺疾病的啮齿动物在经历90 min的机械通气后参与免疫反应的基因显著表达。由此我们应认识到:不符合生理的通气模式(例如大潮气量)能诱发ALI；肺保护性通气模式也可能诱发亚临床的呼吸机相关性肺损伤(VILI)。

麻醉下的机械通气是肺损伤潜在的危险因素。如何在最大程度地发挥呼吸机的临床治疗价值的同时减少其带来的不利影响？一项回顾性队列研究给了我们一些提示，进行这项研究的学者回顾了2005～2009年1 100例接受过肺保护策略治疗患者的动脉血气分析(单肺通气及体外循环患者除外)，结果表明，较合适的潮气量为8.6～9.1 ml/kg预测体质量，PEEP为2.5～5.5 cm H2O[8]。尽管此研究具有一定的局限性，但近5年的肺保护策略的趋势仍是小潮气量，低气道峰压，较高的PEEP。还有一点值得强调的是，设置通气参数时以预测体质量为标准优于实际体质量，这已达成了共识。

2.麻醉药物在肺保护中的作用

在临床工作中，尤其是体外循环中，挥发性麻醉药物在缺血再灌注损伤之前或之后都起到了免疫调节作用[9]。一项研究表明，将用异氟烷预处理过的大鼠制作为ALI模型，其炎症因子及毛细血管的蛋白质渗漏现象较少出现[10]。一项有关丙泊酚与七氟烷对单肺通气期间非通气侧肺影响的前瞻性对比研究显示，七氟烷较丙泊酚更能降低炎症因子的产生，且使用七氟烷术后并发症发生率更低[11]。一项关于地氟醚与丙泊酚对单肺通气的通气侧肺的影响的研究表明，地氟醚能明显减少炎症因子的产生[12]。这些结果均表明挥发性麻醉药物在肺保护策略中有重要的地位。

3.高碳酸血症在肺保护中的特殊意义

尽管以往学者认为高碳酸血症是由通气不足造成的不良结果，但目前学者们对高碳酸血症具有保护ALI和ARDS患者的作用已达成了共识。高碳酸血症在许多ALI动物模型中均具有保护作用，其作用机制为抑制中性粒细胞的趋化、降低肺部炎症因子的浓度，减少细胞因子及氧自由基的产生[13]。在动物模型中还发现，高碳酸血症能抑制内源性黄嘌呤氧化通路，从而阻止氧自由基的生成，并能防止早期肺部败血症的的发生[14-15]。虽然高碳酸血症对肺部具有一定的保护作用，但是能应用到临床的pH或PaCO2值的范围尚无定论，而且高碳酸血症在麻醉过程中还可能产生以下不利影响：①血流动力学的改变，脑血管流量增加，肺血管阻力增加等；②高碳酸血症与组织供氧的相矛盾性。待这些问题解决后，高碳酸血症策略能否应用于临床将拭目以待。

二、特殊情况下的肺保护策略

1.单肺通气

单肺通气是一种特殊的通气方式，常用于胸外科手术的麻醉。容量控制通气(VCV)模式被认为是经典的单肺通气模式。近些年，学者们发现压力控制通气(PCV)模式存在一些潜在的优势。Yang等[16]的研究表明，和传统的VCV相比，PCV术后氧合指数的比值较高，术后肺部并发症发生率较低，并且PCV组的气道峰压和平台压也较低。Montes等[17]的研究表明，与VCV相比，PCV降低了气道峰压，并维持了相似的血氧指数。但在单肺通气中，维持合适血氧分压的潮气量和PEEP的范围尚存在争议。Kim等[18]的研究表明，用较高的潮气量(10 ml/kg)对术前肺功能正常的患者进行单肺通气不会诱发肺损伤，与小潮气量通气联合或不联合PEEP比较，这种方式能更有效地预防低氧血症，而PEEP在改善动脉血氧分压方面的效果是不确定的。Hoflman等[19]的研究也表明，在胸外科手术中对通气侧肺应用5～10 cm H2O PEEP时，尽管患者的循环系统能够耐受，但其动脉血氧饱和度不一定能得到改善，只有少部分患者对术中PEEP出现反应，而且术前不能成功预测术中患者对PEEP的反应。然而Shorofsky等[20]的随机对照研究表明，对术前没有肺部疾病的患者采用小潮气量联合PEEP机械通气模式可以抑制其肺部炎症介质的产生。另外，潮气量<8 ml/kg预测体质量、压力控制通气模式、气道峰压<35 cm H2O、PEEP设置在4～10 cm H2O的保护性机械通气策略能明显减少患者发生ALI(0.9%～3.7%)、肺不张(5.0%～8.8%)以及入住ICU(2.5%～9.4%)的几率，并能减少住院时间[16]。学者们对于尽可能地降低吸入氧浓度、使用个体化的潮气量、增加功能残气量防止肺不张对单肺通气具有肺保护作用已达成了初步共识。

在单肺通气中，尤其要重视的是液体的管理。单肺通气肺损伤的另一个因素是液体过多。Kwon等[21]的研究表明，液体过多是引起支气管胸膜水肿的重要原因。一项有关806例接受肺部分切除术患者的回顾性研究表明，支气管胸膜水肿的术后发生率为2.5%，是引起患者死亡的最主要原因[22]。Bellone等[23]的研究显示，严格限制液体入量能减少支气管胸膜水肿，但不能避免ALI，这可能与肺部分切除术后引发的炎症级联反应有关，也可能与氧自由基的生成有关。

2.体外循环

随着医疗技术的进步，体外循环机的不断更新换代，体外循环术后的病死率明显下降。虽然心脏术后由体外循环直接导致的ARDS的发生率较低(<2%)，但病死率却很高(>50%)。体外循环期间，肺会暂时停止其呼吸作用，肺泡萎陷，此时的状态会激活多种炎性因子，这将直接导致患者术后发生肺不张以及ALI[24]。多数学者认为体外循环术中间断性或持续性机械通气能减少并发症的发生率，改善术后肺功能。然而，有学者的研究结果与此观点相悖，Zupancich等[25]发现，虽然机械通气能显著减少患者的炎症因子，改善临床指标，但患者血清中黏附分子的表达并无减少，且患者肺组织中性粒细胞仍被激活。Cho等[26]进行的一项随机对照试验表明，实验组患者应用3 ml/kg预测体质量的潮气量进行持续机械通气，其与对照组在平均肺动脉压、氧合指数、拔管时间、肺顺应性、住院时间等多项临床指标上无明显差异。此外，诱发体外循环术后肺损伤的因素还有体温过低、肺缺血再灌注损伤、血液制品的输注等,邹宗望等[27]认为联合应用乌司他丁与抑肽酶于肺灌注液能降低肺损伤的发生率。体外循环期间其它肺保护策略总结于表1。

表1 体外循环下的肺保护策略

3.肺移植

肺移植作为治疗终末期肺实质病和肺血管病的有效方法已获重大成就，但缺血再灌注诱发的肺损伤仍是患者术后早期死亡的重要原因[28-31]。供肺保护是肺移植中十分重要的环节，供肺保护效果的优劣与发生缺血再灌注肺损伤的严重程度直接相关[28]。因此近10年来，学者们把肺移植中的肺保护策略的重点放在了供肺保护技术上。

为减轻缺血再灌注损伤，采取4℃低温肺保护液对肺组织进行灌注获取供肺是传统经典的“深低温肺保护液静态保存法”[28]。但此法存在明显不足：深低温过程中缺血性损伤仍然存在且呈进行性，这将导致炎症因子的释放和内皮细胞氧化应激反应，形成活性氧化物，破坏细胞成分，导致细胞通透性增加或细胞溶解。而且低温环境会导致钠泵失活、钾外流、氯化物内流，细胞内钠蓄积导致细胞肿胀，低温还会导致微循环血栓形成。以上缺点决定了供肺在深低温肺保护液中的保存时间仅为4～8 h，这使得供肺的转运、手术安排、手术操作均受到严重限制，成为肺移植发展的严重障碍。保护液中加入活性成分是肺移植过程中供肺保护的主要方法，现将添加成分及其作用总结于表2[32-34]。

此外，缺血预处理对心、肺和肝脏等重要器官的保护作用已经得到了证实，但其明确的的作用机制尚未清楚。最新的实验表明，缺血预处理的作用机制可能与核因子κB的信号转导等有关[34]。Conway等于2014年报道，缺血预处理5 min能减少炎症因子的释放，降低肺上皮细胞TNF的合成，改善肺的通透性、再灌注后肺的顺应性及其氧合能力。

表2 肺保护液添加活性成分及作用

三、展望

未来可能的肺保护策略及展望如下：除了以上提到的肺保护策略，尚有其他几种肺保护策略可能会应用到未来的麻醉管理中，例如使用硫化氢，其可作为肺脏的保护气体减少炎症因子的产生；雾化吸入激活的蛋白质C可增加氧合；使用β受体激动剂可增加肺泡液体间隙、减少炎症反应等。随着新技术的应用以及肺保护策略的不断完善，相信在不久的将来，术后肺部并发症的发生率将会不断下降。

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Researchprogressinlungprotectivestrategyinperioperativeperiod

WangXupeng，CuiXiaoguang.

DepartmentofAnesthesiology,theSecondAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity;HeilongjiangKeylaboratoryofAnesthesiologyandIntensiveCareReseach;KeyLaboratoryforBasicTheoryandApplicationofAnesthesiologyoftheHeilongjiangHigherEducationInstiution,Harbin150086,China

Lung protective strategy in perioperative period is a very important issue in the field of anesthesiology. Anaesthesia management directly affects lung injuries of patients. Inappropriate anaesthesia management may induce or aggravate lung injuries, thus appropriate lung protective strategy is very important. In order to improve the level of anaesthesia management in perioperative period and reduce postoperative pulmonary complications, the research progression in lung protective strategy in recent years and lung protective strategy used under special clinical situations (such as single lung ventilation, extracorporeal circulation etc.) are reviewed in this paper.

Mechanical ventilation; Hypercapnia; Single lung ventilation; Extracorporeal circulation; Lung transplantation

10.3969/g.issn.0253-9802.2015.08.002

150086 哈尔滨，哈尔滨医科大学附属第二医院麻醉科(黑龙江省麻醉与危重病重点实验室，黑龙江省普通高等学校麻醉理论基础与应用研究重点实验室)

2015-04-03) (本文编辑：洪悦民)