允许性高碳酸血症策略在婴儿单肺通气中的肺保护作用

李永乐 罗辉 黄微 李海洋 蔡明阳 黎昆伟 胡祖荣 刘晶

广东省妇幼保健院（广州 510010）

单肺通气（OLV）可以为术者提供更广阔的操作空间，减少手术操作对患者的损伤，故为胸科手术中常用的麻醉技术，但其引起的机械通气相关肺损伤一直是临床关注的重点。然而，目前国内外探讨婴儿OLV时氧合和肺保护的相关研究鲜有报道。允许性高碳酸血症（PHC）是一种肺保护性通气策略，因其可降低由于过高压力或过大潮气量等所导致的机械通气相关性肺损伤的发生而广泛应用于临床［1］。我们过去的研究已初步确定了PHC在婴儿OLV中的可行性和安全性［2］，本研究拟进一步探讨PHC在婴儿OLV中的肺保护作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料本研究经广东省妇幼保健院医学伦理协会批准并与患者签署知情同意书。选择广东省妇幼保健院2016年5月至2017年5月择期胸腔镜手术婴儿64例，采用随机数字法，分成正常碳酸血症组（N组，n=32）和高碳酸血症组（H组，n=32）。入选标准：年龄49～351 d，体质量4.1～12.1 kg，ASA分级Ⅰ～Ⅱ级，无先天性心脏畸形，无其他相关肺部疾病，术前一般检查无明显异常。排除标准：动脉穿刺置管未完成的患儿；术中出血量超过血容量20%；OLV时脉博血氧饱和度（SpO2）无法维持在90%以上或术中出现难以维持气道峰压低于30 cmH2O；OLV时间＜1 h或手术时间超过3 h；术中因手术需要转开胸手术。

1.2 麻醉方案所有患儿术前静脉注射长托宁0.01～0.02 mg/kg，入手术室后常规监测心率（HR）、心电图（ECG）、平均动脉压（MAP）、SpO2、呼吸末二氧化碳（EtCO2）等生命体征，采用全身麻醉行手术。静脉注射咪唑安定0.1～0.2 mg/kg，舒芬太尼0.3～ 0.5 μg/kg，丙泊酚2 ～ 4 mg/kg，顺阿曲库铵0.1～0.2 mg/kg行麻醉诱导，充分给氧去氮后行气管内插管。气管内插管后行动脉穿刺置管术，随后在纤支镜引导下将气管导管移至健侧主支气管内以实施OLV。改变体位后，通过听诊和纤支镜检查再次确认导管位置。术中采用静吸复合麻醉，持续吸入1.5%～3%七氟醚，并根据术中情况间断给予顺阿曲库铵0.1 mg/kg，舒芬太尼0.3 μg/kg以维持麻醉深度。手术完成后，先将气管导管移回主气管实施双肺通气（TLV），随后再将患儿送至麻醉复苏室行麻醉复苏。

1.3 通气策略所有患儿均采用压力控制通气模式。术中通过调节气道压力（Ppeak）和呼吸频率（RR）确定不同的潮气量（Vt）和分钟通气量（MVV），以调整患儿EtCO2。术前使两组使EtCO2维持在正常水平（30～40 mmHg），FiO2为100%，以利于OLV时术侧肺部萎陷。术中使N组EtCO2维持在正常水平（30～40 mmHg），H组EtCO2维持在较高水平（50～70 mmHg）。除此以外，所有患儿术中均采取下列呼吸参数：吸呼比，1∶1.5；新鲜期流量2 L/min；呼气末正压（PEEP）4～6 cmH2O；吸入氧浓度（FiO2），初始设为50%，并视术中氧合情况调整。所有患儿术中Ppeak应低于30 cmH2O，否则剔除实验。

1.4 数据与标本采集记录患儿气管插管后10 min（TLV，T1），人工气胸后30 min（OLV，T2）和60 min（OLV，T3）以及术后30 min（TLV，T4）4个时间点的一般生命体征（包括HR、MAP、SpO2以及体温）和呼吸通气参数（包括Ppeak、Vt、RR、MVV、FiO2），并同时行动脉血气分析。此外，于术前（支气管插管后，Ta）和术后（气管导管退至主气管前，Tb）行支气管灌洗，灌洗使用1 mL/kg的温生理盐水，支气管灌洗液（BALF）通过负压回收至一次性无菌硅化收集器收集。利用公式计算氧合指数（OI），OI=PaO2/FiO2。采用酶联免疫吸附测定法（ELISA）检测BALF中晚期糖基化终末产物受体（RAGE）的表达水平。

1.5 统计学方法采用SPSS 18.0统计软件进行分析。所得计量资料数据以均数±标准差表示，组间比较采用t检验，组内比较采用重复测量方差分析，计数资料采用卡方检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料59例患儿最终入选本研究。其中，在N组有1例患儿术中改为开胸手术，1例患儿术中出现难以Ppeak维持低于30 cmH2O，以及1例患儿OLV通气时间少于1 h；在H组有1例患儿出现难以维持SpO2于90%以上，以及1例患儿OLV时间少于1 h，两组合计5例患儿剔除本研究。两组患儿术前一般情况以及胸片示术后第2天常见并发症发生率的比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组患儿一般情况和术后恢复情况比较Tab.1 General conditions between groups±s

注：与N组比较，P＞0.05

组别年龄（d）体质量（kg）男性/女性（例）ASA分级（Ⅰ/Ⅱ级，例）OLV（右肺/左肺，例）失血量（mL/kg）尿量［mL/（kg·h）］OLV时间（min）手术时间（min）拔管时间（min）PACU停留时间（min）术后第2天X线（患侧/健侧，例）胸腔积液肺不张N组（n=29）201.1±70.3 7.4±2.1 15/14 16/13 15/14 1.2±0.20 1.6±0.5 98.4±11.4 126.1±10.3 33.6±5.7 111.2±12.2 H 组（n=30）198.1±62.6 7.3±2.2 16/14 17/13 16/14 1.1±0.17 1.5±0.4 94.4±9.5 121.2±13.8 35.7±6.4 116.0±11.8 2/0 1/0 1/0 1/0

2.2 一般生命体征和呼吸通气参数两组患儿不同时间点中RR均无统计学差异。于T1和T4时，两组患儿间的一般生命体征及呼吸参数均无明显差异。与T1相比，两组患儿于T4时的一般生命体征及呼吸参数均无明显差异，但于T2和T3时Ppeak均明显升高。N组于T2和T3时MAP较T1时降低，H组于 T2和 T3时 HR 较 T1时升高，而 Ppeak、Vt以及 MVV均降低。与N组相比，两组患儿于T1和T4时一般生命体征以呼吸参数均无明显差异，但于T2和T3时，H组MAP以及HR均明显升高，Ppeak、Vt以及MVV均明显降低。见表2。

表2 两组患儿不同时间点一般生命体征和呼吸参数的比较Tab.2 Hemodynamics and ventilatory parameters at different time points±s

表2 两组患儿不同时间点一般生命体征和呼吸参数的比较Tab.2 Hemodynamics and ventilatory parameters at different time points±s

注：与N组比较，#P＜0.05；与T1比较，△P＜0.05

指标MAP（mmHg）T1 T2 T3 T4 HR（次/min）Ppeak（cmH2O）Vt（mL/kg）RR（次/min）MVV（mL/kg）组别N组H组N组H组N组H组N组H组N组H组N组H组51.9±5.3 52.7±5.0 120.4±12.0 119.7±10.6 12.8±2.5 13.0±2.4 8.2±1.2 8.1±1.1 24.3±2.7 23.7±3.1 194.4±32.9 185.8±33.5 43.8± 4.4△54.6±5.3＃114.9±11.6 136.2± 10.5＃△25.1± 2.4△22.2± 1.4＃△8.3±1.1 6.1± 0.6＃△26.2±4.4 27.9±4.2 211.7±58.2 151.5± 37.6＃△42.5±4.6△55.4±4.2＃113.4±11.7 136.7± 10.3＃△25.2±2.2△21.4± 2.0＃△8.1±1.2 6.3± 0.5＃△26.8±4.6 28.6±5.1 221.0±61.1 155.3± 39.9＃△50.1±4.9 52.0±4.3 116.6±12.0 119.4±11.5 13.8±2.2 13.7±2.1 7.8±1.1 8.1±1.3 23.4±2.2 25.5±2.3 206.8±31.1 198.7±30.4

2.3 动脉血气分析两组患儿于不同时间点时体温和OI均无明显差异。于T1和T4时，两组患儿间的一般生命体征及呼吸参数均无明显差异。与T1相比，两组患儿于T4时各项指标均无明显差异，但于T2和T3时PaO2明显下降。H组于T2和T3时Pa⁃CO2较T1明显升高，而pH值以及Lac则明显降低。与N组相比，两组患儿于T2和T3时PaO2无明显差异，但H组PaCO2明显升高，pH值以及Lac明显降低。见表3。

表3 两组患儿不同时间点动脉血气分析的比较Tab.3 Arterial blood gas analysis at different time points±s

表3 两组患儿不同时间点动脉血气分析的比较Tab.3 Arterial blood gas analysis at different time points±s

注：与N组比较，#P＜0.05；与T1比较，△P＜0.05

指标pH值T1 T2 T3 T4 PaO2（mmHg）PaCO2（mmHg）乳酸（Lac，mmol/L）体温（℃）氧合指数（OI）组别N组H组N组H组N组H组N组H组N组H组N组H组7.38±0.04 7.38±0.03 417.6±72.2 419.8±82.7 39.3±3.6 38.3±3.1 0.70±0.17 0.71±0.17 36.6±0.2 36.5±0.2 417.6±72.2 419.8±82.7 7.36±0.04 7.20± 0.02＃△124.4±38.2△123.8±37.7△40.8±2.8 65.8± 6.3＃△0.72±0.18 0.47± 0.20＃△36.5±0.2 36.6±0.2 173.4±47.1△182.6±43.7△7.36±0.05 7.21± 0.02＃△125.4± 36.6△124.5± 38.3△40.9±3.0 66.6± 8.1＃△0.72±0.21 0.49± 0.17＃△36.5±0.2 36.5±0.2 178.2± 50.2△176.1± 49.2△7.37±0.04 7.38±0.04 343.9±74.7 340.9±73.0 40.7±3.0 41.6±3.1 0.70±0.21 0.69±0.22 36.6±0.2 36.5±0.2 382.9±64.6 374.7±61.3

2.4 RAGE表达水平两组患儿术前RAGE表达水平并无差异（P＞0.05），且两组术后RAGE较术前明显增高。与N组相比，H组RAGE表达水平较低。见表4。

3 讨论

维持机体氧供氧耗平衡是实行OLV时首要解决的问题。然而，由于婴儿有效肺容量小，胸廓支持力量较弱，加之人工气胸下通气侧肺顺应性下降，以及侧卧位下肺内分流导致的通气/血流比值进一步失衡等因素，婴儿在胸腔镜手术中实行OLV时，更为容易出现缺氧和高碳酸血症等并发症［3］。根据过往的经验，实行OLV时常用较大Vt以保证足够的通气量，来维持患者的PaO2和PaCO2尽量接近于正常水平。然而，越来越多的研究提示，过量的Vt或Ppeak是引起机械通气相关性肺损伤的主要危险因素［4-5］。由此，我们拟探讨PHC在婴儿OLV中应用时的氧合以及肺保护效果。

表4 两组患儿术前和术后RAGE表达水平的比较Tab.4 Concentration of RAGE in BALF between groups x ± s，pg/mL

PHC是指在实行机械通气时，在患者PaO2在可接受的前提下，使用较小的潮气量，允许患者PaCO2在一定范围内升高，从而避免过量的气压或容量相关的肺损伤。在本研究中，各组入选患儿的年龄、体质量、男女比例，ASA分级，左右肺OLV比例，OLV时间、手术时间、麻醉时间等一般情况差异无统计学意义，且均为择期胸腔镜下肺叶切除术，具有较好的可比性。根据过去的研究，小儿PHC策略一般是以通过合适的呼吸参数使小儿PaCO2逐渐上升在55 ～ 80 mmHg之间较为合适［6］。考虑EtCO2更易于监测且EtCO2和PaCO2在一般情况下相差约5～10 mmHg，我们选择通过调整MMV的方式，使H组患儿术中EtCO2维持在50～70 mmHg之间。考虑压力模式控制气道压更有利于减少患者血流动力学的波动，更适用于应用单肺通气的胸科手术患者，故本研究采用压力通气模式［7］。

研究结果显示，H组OLV时所需MVV明显少于N组。此外，尽管H组OLV时PaCO2明显高于N组，两组OLV时的PaO2和OI却无明显差异，且H组Lac水平明显低于N组。其中，Lac可反应组织的缺氧程度。综上提示，PHC策略在较低的通气量下，即可维持和传统通气策略相当的氧合水平，并且在改善组织氧合上可能更有优势。这可能与下列因素相关［8-10］：（1）PHC策略可增加心排量，提高肺顺应性，减少肺内分流，改善通气/血流比失衡。（2）高碳酸血症引起氧离曲线右移，促使氧释放。（3）高碳酸血症引起微血管扩张，组织灌流量增加，改善组织氧合。

由于PHC时所需MVV明显减少，H组OLV时Ppeak和Vt较N组显著降低。根据最近的一篇荟萃分析［11］，使用较大的Vt亦与患者TLV术后肺部并发症的发生相关，提示大潮气量通气即便是在双肺通气中也需要谨慎应用。因此，不少研究建议机械通气时采用较低的Vt（6 mL/kg或更低），以及尽量控制Ppeak低于35 cmH2O［12］。在本研究中，H组患者OLV时Vt维持在6 mL/kg左右，且Ppeak在22 cmH2O左右，这提示在婴儿OLV时采用PHC策略在理论上应有更好的肺保护效果。为此，我们进一步地检测两组患儿术前术后的肺泡灌洗液中RAGE水平。RAGE主要表达于肺泡Ⅰ型细胞中，它的释放与肺部急性损伤高度相关［13］。结果显示，尽管两组患儿术后RAGE水平较术前均明显增高，H组术后RAGE水平仍较N组要低，说明PHC可在某程度上减轻肺部相关损伤。这除了与低潮气量引起的机械通气保护作用相关外，还可能与PHC策略引起的CO2水平升高有关。机械通气引起的压力牵拉可激活肺泡细胞内ASK⁃1⁃JNK/p38通路，介导细胞凋亡，而高水平CO2可有效地抑制该通道的激活，从而减轻肺损伤［14］。还有相关的研究报道，允许性高碳酸血症能抑制胸腔镜手术患者血浆TNF⁃α的产生，从而对肺组织有一定的保护作用［15-17］。此外，在婴儿OLV时使用较大Vt的临床意义并不大。具体来说，在胸腔镜手术实行OLV时，通气侧肺均在下侧。由于婴儿个体较小且胸廓较软，下侧肺在受压的情况下弹性形变能力受限。因此，采用过大Vt往往只能引起气道压的升高和肺顺应性的降低，可以提高的通气效率有限。由此，我们认为需要潮气量更小的PHC策略更为适合在婴儿OLV中应用。

最后，在血流动力学方面，H组OLV时HR、MAP更高，这可能与通气Ppeak降低，回心血量及心搏出量增加，以及高碳酸血症兴奋交感神经作用相关。两组患儿拔管时间和PACU停留时间差异无显著性，且术后第2天X线显示两组患儿术后肺部并发症发生率并无差异，提示两种通气策略安全性相当。考虑本研究中OLV通气时间较短，我们认为这一结果未必能充分体现PHC策略在肺保护方面的优势。

综上所述，婴儿实施OLV时采用PHC策略可在保证氧合的同时，有效改善组织氧合，并且有一定的肺保护意义，可在临床上视情况选择使用。

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