单肺通气时延长吸气时间对PetCO2与PaCO2的影响

蔡雪姣 黄飞



单肺通气时延长吸气时间对PetCO2与PaCO2的影响

蔡雪姣1,2黄飞1,2

目的 探讨胸科胸腔镜下手术单肺通气期间，延长吸气时间对PetCO2(呼气末二氧化碳分压)与PaCO2(动脉血二氧化碳分压)的影响。方法 选择46例同组医生手术的患者，年龄20-65周岁，ASAI-II级，全麻机械通气胸腔镜下行肺叶切除或食管癌根治术的患者，随机分为两组(n=23)，对照组(C组，I ∶E=1 ∶2)和实验组(E组，I ∶E=1 ∶1)。取平卧双肺通气后15min(t0)、侧卧单肺通气后30min(t1)、60min(t2)三个时间点，检测动脉血气并记录PetCO2监测值，比较两组各时段PetCO2和PaCO2之间的差异及相关性。结果 观察期间两组的PetCO2及PaCO2的监测值在t0、t1和t2三个时间点均无明显差异(P>0.05)。两组患者的PetCO2和PaCO2在TLV和OLV时均密切相关(P<0.01)，与双肺通气(t0)相比，两组患者在单肺通气期间(t1和t2)PetCO2和PaCO2的相关性均稍有下降，但仍具有良好的相关性(P<0.01)。E组在t1、t2两个时间点PetCO2和PaCO2的r值较C组略有下降，但无明显差异，仍具有良好的相关性(P<0.01)。随着单肺通气时间的延长，PetCO2与PaCO2的相关性下降。结论 单肺通气期间，延长吸气时间(I ∶E=1 ∶1),对PetCO2和PaCO2的相关性无明显影响，但两者相关性与单肺通气时间成反比，通气时间越长相关性越差。

单肺通气；吸呼比；动脉血二氧化碳分压；呼气末二氧化碳分压

单肺通气技术又称肺隔离技术，它是指在保证病人生命安全的前提下，让患侧肺萎陷，仅健侧肺通气换气以供应全身所需的氧气，这种技术由于能创造良好的手术视野，避免交叉污染，目前被广泛应用于胸科手术。但是单肺通气期间，患者受胸腔开放、体位及单侧肺通气的影响，患者肺容量减小、胸肺顺应性的降低、肺内分流增加及通气血流比值失调，常常会造成低氧血症。延长吸气时间是临床上改善急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者氧合的重要通气方式[1-2]。研究表明，延长通气时间不仅可降低气道压，提高肺顺应性，而且能增加氧合时间，提高通气量，从而改善系统氧合[3]。

PaCO2是呼气终端的PCO2，研究表明，正常情况下，PACO2≈PaCO2，而PetCO2反映了通气肺泡PCO2的均值，因此，PetCO2≈PACO2≈PaCO2[4]。大量研究已经证实PetCO2和PaCO2在双肺通气时有良好的相关性，但有研究表明单肺通气易导致动脉血二氧化碳分压(PaCO2)的持续增高和二氧化碳蓄积[5-6]。此外，单肺通气期间，通气血流比值失衡、肺内分流增加、CO2弥散障碍等因素，均会致使PetCO2和PaCO2之间产生一定的差值[7]。而单肺通气期间，延长吸气时间，虽可减少肺内分流，改善系统氧合，但是否会加剧单肺通气时二氧化碳蓄积？是否会影响PetCO2与PaCO2？临床上目前罕见相关报道。本实验拟观察单肺通气期间，采用I ∶E=1 ∶1与I ∶E=1 ∶2通气时，不同时间点PetCO2与PaCO2的变化，探讨单肺通气期间延长吸气时间对PetCO2和PaCO2的影响。

资料与方法

一、病例选择与分组

选择46例同组医生全麻下侧卧位行胸腔镜手术的患者，男33例，女13例，ASA(美国麻醉医师协会)分级：I-II级，年龄20-65周岁，体重45-80 kg。根据术中吸呼比设置随机分为两组(n=23)，对照组(C组，I ∶E=1 ∶2)和实验组(E组，I ∶E=1 ∶1)。既往循环系统病史及呼吸系统感染病史、血液病史、肝、肾病史以及重度吸烟、重度肥胖患者均不纳入本次实验。病人术前已完善肺功能检查，下列指标：FVC(%预计值)、FEV1(%预计值)、FEV1/FVC(%)、MVV(L/min) 均大致正常。本研究经北京大学深圳医院伦理委员会批准，并征得患者及家属同意，已签订知情同意书。

二、麻醉及通气方法

患者手术前均禁食、禁水8 h及以上，术前30min均予肌肉注射阿托平(Atropine)0.5mg，苯巴比妥0.1g(Phenobarbital)。进入手术室后常规监测患者II导联心电图、上臂无创血压、脉搏氧饱和度等生命体征。进行三方核对，确认无误后，开放患者上肢静脉通路。麻醉诱导：先面罩去氮吸氧3min，静脉注射舒芬太尼(Sufentanil)0.5μg/kg、丙泊酚(Propofol)TCI CES 2-5μg/mL、罗库溴铵0.6mg/kg，待患者意识消失肌松起效后插入左双腔支气管导管(男F37-39，女F35-37)，经纤支镜定位，确定导管位置后接麻醉机(primus 麻醉机，Drager Med-ical 公司，德国)行间歇正压通气。固定导管后注意避免导管移位，体位改变前后均使用纤维支气管镜定位。气管插管后，行桡动脉穿刺置管测压，并行右颈内静脉穿刺置管。麻醉维持采用全凭静脉方式：丙泊酚TCI CES 2.5-5μg/mL、雷米芬太尼持续泵注0.08-0.2μg/kg.min，罗库溴铵间断静注。

双肺通气时平卧位呼吸参数设置为：潮气量8ml/kg，呼吸频率12次/min，氧流量1L/min，吸入氧浓度(FiO2)60%，PEEP=0，C组吸呼比设置为I ∶E=1 ∶2，E组设置为I ∶E=1 ∶1。双肺通气15min后，改侧卧位单肺通气，潮气量设置为6mL/kg，呼吸频率设置为16次/分，其余参数设置氧浓度、氧流量、PEEP维持不变，手术过程中维持肺通气量不变。单肺通气期间，患侧肺与大气相通。术毕送麻醉后恢复室进行麻醉复苏，清醒后拔出双腔支气管导管，送回病房监护管理。

三、观测指标

观察并记录双肺通气后15min(t0)，单肺通气后30min(t1)，60min(t2)3个时间点心率(bpm)、血压(BP)、脉搏氧饱和度(SPO2)、呼气末二氧化碳分压(PetCO2)，同时在这3个时间点采集患者动脉血行血气分析(RADIOMETER，ABL80)，并记录动脉血二氧化碳分压(PaCO2)值。

四、统计学处理

实验数据采用SPSS Statistics 19.0统计软件进行分析检验，计量资料采用均数±标准差(`X±s)表示。组内比较采用重复测量方差分析，组间比较采用独立样本t检验，P<0.05代表差异有统计学意义。各时间点PetCO2与PaCO2相关性采用直线相关分析(Pearson相关系数)，P<0.05代表差异有统计学意义。

结 果

一、患者一般资料

两组病人一般情况、单肺通气时间、手术时间比较差异均无统计学意义，患者术中血压、脉搏、心率等血流动力学参数无统计学意义。所有患者麻醉及术中均维持血流动力学稳定，未发生低氧血症。

二、PetCO2和PaCO2差异及二者的相关性

观察期间两组的PetCO2及PaCO2的监测值在t0、t1和t2三个时间点均无明显差异，P>0.05(见表1、2)。两组患者的PetCO2和PaCO2在TLV和OLV时均密切相关(P<0.01)，与双肺通气(t0)相比，两组患者在单肺通气期间(t1和t2)PetCO2和PaCO2的相关性均稍有下降，但仍具有良好的相关性(P<0.01)。E组在t1、t2两个时间点PetCO2和PaCO2的r值较C组略有下降，但无明显差异，仍具有良好的相关性(P<0.01)。随着单肺通气时间的延长，PetCO2与PaCO2的相关性下降，(见表3)。

表1 不同通气时间PaCO2在吸呼比1 ∶1 和1 ∶2两种模式下的比较(±s,n=23)

表2 不同通气时间PetCO2在吸呼比1 ∶1和1 ∶2两种模式下的比较(±s,n=23)

表3 不同时间PetCO2和PaCO2相关性比较(±s，n=23)

讨 论

影响PaCO2和PetCO2相关性的因素有很多，患者的年龄、疾病、麻醉及通气方式、甚至CO2监护仪以及CO2弥散障碍，右～左分流等病理情况均可影响PaCO2与PetCO2的相关性。而单肺通气虽显著改善了胸科手术条件，但强烈地干扰了病人正常的生理机能，导致患者气道压升高、肺顺应性下降、肺内分流增加，通气血流比值失调，可造成低氧血症。此外，单肺通气时，健侧肺通气量降低，肺内气体交换减少，二氧化碳潴留蓄积，易导致高碳酸血症。且单肺通气期间，气道压较双肺通气明显升高，气道压和肺泡内压升高会造成健侧肺血管阻力升高，致使血流向患侧肺移动，肺内分流增加而加重二氧化碳蓄积[8]。而PaCO2随通气改变，这些均会使动脉血二氧化碳分压与呼气末二氧化碳分压间的差值增大，使PaCO2和PetCO2的相关性下降。

死腔通气量和肺内分流率是PaCO2和PetCO2相关性的重要影响因素。有研究表明，单肺通气期间，肺泡死腔稀释了真正的肺泡气，引起PetCO2和PaCO2之间的第一个梯度，而肺内分流导致动静脉血液混杂，形成了第二个PaCO2和PetCO2的梯度[8]。而合适的肺通气血流比值是完成CO2交换的基本条件，正常的肺通气/血流约为0.8，不论其过大过小都会影响肺泡的换气功能。单肺通气时肺内分流增加，肺泡死腔量扩大，通气血流比值失调，易造成二氧化碳蓄积，PetCO2将减少，Pa-etCO2增大[9]。且当Qs/Qt(肺动静脉分流率)=0.1 时，对Pa-etCO2的影响为17%-20%,Qs/Qt=0.3 时，可增加至50%-58%,超过每分肺泡通气量与潮气量比值对PetCO2的影响[9-11]。因此，麻醉手术期间，对于心肺功能正常的患者，单肺通气时延长吸气时间，只要能不使肺泡死腔量增大并维持血流动力学平稳，则PetCO2与PaCO2密切相关[12]。

通常采用I ∶E=1 ∶1，改变了人体正常的呼吸生理，在延长了吸气时间的同时，也明显缩短了呼气时间，呼气时间缩短会导致CO2排出量减少，致使CO2蓄积。但本研究表明，采用I ∶E=1 ∶1和I ∶E=1 ∶2，其各个时间点PaCO2和PetCO2的均数并无明显差异，P>0.05,差异无统计学意义,表明延长吸气时间并不会引起二氧化碳蓄积。E组和C组患者的PaCO2和PetCO2在双肺通气时的r值分别为0.796和0.819，在单肺通气期间(t1和t2)E组的r值分别为0.699和0.677，C组的r值分别为0.742和0.730，表明两组PetCO2和PaCO2在TLV和OLV均密切相关。且两组相关系数较为接近，无明显差异，仍具有良好的相关性。

分析原因可能有以下三点：① 延长吸气时间，在吸气初期可以降低气体为克服气道阻力而常产生的气道峰压，避免了局部肺泡过度充气而导致肺泡内压过高，减轻肺内分流，改善肺内血流通气比值，弥散面积增大，利于CO2的排出。② 延长吸气时间虽缩短了呼气时间，但可增加肺内气体分布时间，利于气体交换，且有研究表明肺内气体分布时间增加可加速CO2的排出[13]。③ 延长吸气时间可提高肺顺应性，减少肺内分流。肺顺应性提高可改善通气，而肺内分流率下降可减少患侧肺的静脉血流，减少了动静脉血掺杂，不仅减少了死腔通气量，而且可有效改善肺通气血流匹配，研究表明在肺通气血流灌注比值合适的情况下，PetCO2与PaCO2密切相关[14]。

同时，本实验发现，PetCO2与PaCO2的相关性与单肺通气的时间呈反比，E组和C组PetCO2与PaCO2的相关系数均随通气时间的延长而降低，与大部分研究结果相同。这是由于长时间患侧肺无气体交换，动静脉血掺杂，加重通气血流比值失调；且健侧肺气道压力相对高，压缩肺泡内小气管，加大通气侧肺的血管阻力，使右心血液分流至患侧肺，增加了肺内分流；而健侧肺由于长时间处于过高的气道压中，导致局部肺泡过度充气和局部肺不张，过度充气的肺泡压迫肺泡毛细血管，产生通气死腔，局部肺不张又减少了CO2弥散面积，导致健侧肺动静脉血掺杂，此时，肺通气血流比值下降，PetCO2低于PaCO2[15]。

目前，大量研究表明延长吸气时间可降低气道压力，提高肺顺应性，减少肺内分流，改善肺泡通气及机体系统氧合，具有显著临床意义。本研究发现在侧卧位胸科手术单肺通气时，适当延长吸气时间可明显提升患者氧合，而对PaCO2和PetCO2不产生明显影响，两者间仍存在良好的相关性，PetCO2依旧可以作为准确反映PaCO2的可靠指标。但随着通气时间的延长，肺通气血流比值降低，肺清除CO2的速度不足以代偿机体生成CO2的速度，肺泡内CO2含量降低，致使PetCO2随之下降，PaCO2和PetCO2两者相关性下降，故长时间单肺通气的患者需定时监测血气。

[1] Ronchi CF,Fioretto JR,Ferreira AL,et al.Biomarkers for oxidative stress in acute lung injury induced in rabbits submitted to different strategies of mechanical ventilation[J].J Appl Physiol,2012,112(7):1184-1190.

[2] Terragni PP，Del Sorbo L，Mascia L，et al. Tidal volume lower than 6 ml/kg enhances lung protection: role of extracorporeal carbon dioxide removal[J]. Anesthesiology，2009,111(4):826-835.

[3] Kim SH, Choi YS, Lee JG, Park IH, Oh YJ,et al. Effects of a 1:1 inspiratory to expiratory ratio on respiratory mechanics and oxygenation during one-lung ventilation in the lateral decubitus position[J].Anaesth Intensive Care,40(6):1016-1022.

[4] Khan FA, Khan M, Abbasi S. Arterial to end-tidal carbon dioxide difference in neurosurgical patients undergoing craniotomy: a review of practice[J].J Pak Med Assoc,2007,57(9):446-468.

[5] 马曙亮, 何建华, 顾连兵, 等.老年人单肺通气时呼气末二氧化碳监测的可信度[J]. 临床麻醉学杂志,2009,25(12):1057-1059.

[6] Hiller J, Silvers A, Mcilroy DR, et al. A retrospective observational study examining the admission arterial to end-tidal Carbon dioxide gradient in intubated major trauma patients[J]. Anaesth Intensive Care,2010,38(2):302-306.

[7] Cinnella G，Grasso S，Natale C，et al.Physiological effects of a lung-recruiting strategy applied during one-lung ventilation[J]．Acta Anaesthesiol Scand，2008，52(6):766-775.

[8] Galani V,Tatsaki E,Rai M,et al.The role of apoptesis in the pathophysiology of Acute Respiratory Distress Syndrome(ARDS):An upto-date cell-specific review[J].Pathol Res Pract,2010,206(3):145-150.

[9] Lucangelo U, Antonaglia V, Zin WA, et al. High-frequency percussive ventilation improves perioperatively clinical evolution in pulmonary resection[J]. Crit Care Med,2009,37(5):1663-1669.

[10] Huang CH, Wang YP, Wu PY, et al. Propofol infusion shortens and attenuates oxidative stress during one lung ventilation[J]. Acta Anaesthesiol Taiwan,2008,46(4):160-165.

[11] Grichnik KP, Shaw A. Update on one-lung ventilation:the use of continuous positive airway pressure ventilation and positive end-expiratory pressure ventilation clinical application[J]. Curr Opin Anaesthesiol, 2009,22(1):23-30.

[12] Colucci G, Domenighetti G, Della Bruna R, et al. Comparison of two non-bronchoscopic methods for evaluating inflammation in patients with acute hypoxaemic respiratory failure[J].Crit Care,2009,13(4):134.[13] Aghdaii N，Faritous SZ，Yazdanian F，et al．Acuter expiratory distress syndrome：Rapid and significant response to volume-controlled inverse ratio ventilation—a ease report[J]．Middle East J Anesthesiol，2009,20(3)：457-460.

[14] Unzueta MC, Casas JI, Moral MV. Pressure controlled versus volume controlled ventilation during one-lung ventilation for thoracic surgery[J]. Anesth Analg,2007,104(5):1029-1033.

[15] 司建洛,苏跃,宋绍团.低潮气量联合个体化呼气末正压用于胸科手术患者单肺通气效果观察[J].山东医药,2011,55(11):90-91.

Effect of prolonged inspiratory time on PetCO2and PaCO2during one lung ventilation

CAIXue-jiao,HUANGFei

theSecondAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei,Anhui230032,China

Objective To evaluate the effect of PetCO2and PaCO2by increasing the inspiratory time during one lung ventilation (OLV). Methods 46 ASA patients at stage ⅠorⅡ aging from 20 to 65 years old scheduled for selective thoracoscopic lobectomy under lateral decubitus position were randomly divided into two groups with 23 cases in each group. The group C (I ∶E=1 ∶2) and the group E (I ∶E=1 ∶1). Arterial blood gas analysis and PetCO2were determined 15 minutes after two lung ventilation (TLV) (t0), and 30min (t1) and 60min (t2) after OLV. The difference and correlation between PaCO2and PetCO2were compared between the two groups. Results There was no significant difference in PetCO2and PaCO2between the two groups at the three time points (P>0.05). PetCO2and PaCO2were closely correlated in TLV and OLV., and the correlation coefficient was stronger during TLV than OLV (P<0.01). The correlation coefficient r value in the E group was smaller than that of the C group (P>0.05), but PetCO2still had good relation to PaCO2. Either E group and C group, the correlation coefficient between PetCO2and PaCO2was getting smaller during OLV for a long time. Conclusion During OLV, prolonged inspiratory time (I:E=1:1) does not affect the discharge of CO2, and has no significant effect on the correlation between PetCO2and PaCO2. The correlation between PetCO2and PaCO2is inversely proportional to the duration of OLV.

one lung ventilation; inspiratory to expiratory ratio; PaCO2; PetCO2

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.03.037

1. 230032 安徽 合肥，安徽医科大学第二临床学院 2. 518035 广东 深圳，北京大学深圳医院麻醉科

黄飞，E-mail：534677979@qq.com

2016-08-22]