不同吸气末停顿及吸呼比对胸科手术单肺通气患者呼吸功能的影响*

赵衍硕，谢丽萍，殷姜文，葛明月，陈平，王胜，魏育涛，代志刚

（石河子大学医学院第一附属医院 1.麻醉科，2.心胸外科，新疆 石河子 832000）

随着单肺通气（one-lung ventilation, OLV）的广泛应用，以小潮气量为核心的肺保护性通气策略迅速发展。在小潮气量条件下，胸科手术OLV患者低氧血症及二氧化碳CO2蓄积的发生率时有增高[1]。目前，相应措施有提高呼吸频率或更换过滤器等[2-3]。大多数肺保护性通气策略研究忽略一个重要方面，即在整个呼吸循环中，吸气过程中提供气体弥散交换的时间也至关重要[4]。这个时间就是平均弥散时间（the mean distribution time, MDT）。影响MDT的2个主要因素就是吸气时间和吸气末停顿（end-inspiration pause, EIP）。在机械通气时，这2个因素对应的调节参数即为吸呼比和吸气间隙时间与吸气时间之比（inspiratory time,tIP）。在动物实验、患有急性呼吸窘迫综合征及健康患者的临床试验中，延长MDT有助于减少死腔量，并在一定程度上促进CO2排出[5-9]。本研究将探讨不同EIP和吸呼比对胸科手术OLV患者呼吸功能的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年11月-2017年6月该院择期行胸科手术需OLV患者60例。其中，男性38例，女性22例；年龄38～65岁；美国麻醉医师协会分级Ⅰ、Ⅱ级；体重指数（body mass index, BMI）20～28 kg/m2；食管癌患者8例，肺叶切除患者52例；术中左肺通气44例，右肺通气16例。随机将患者分为吸呼比为1∶2组（A组）和吸呼比为1∶1组（B组），每组30例。将两组根据吸气末停顿设置的不同分别随机分为2个亚组，即OLV后吸呼比1∶2，tIP/tI为0%、10%、20%先后通气30 min组（A1组），tIP/tI为0%、20%、10%先后通气30 min组（A2组）；OLV后吸呼比为1∶1，tIP/tI为0%、10%、20%先后通气30 min组（B1组），tIP/tI为0%、20%、10%先后通气30 min组（B2组）。排除有阻塞型、限制型通气功能障碍性肺疾病及严重循环系统疾病的患者。本研究经中国临床试验注册中心注册并通过医院伦理委员会批准，患者术前签署知情同意书。

1.2 样本量计算方法

通过进行预实验得到吸呼比为1∶2与1∶1时气道压峰值的均数分别为23.5、21.5，总体标准差为2.0；EIP为0%与20%时血二氧化碳分压（arterial partial pressure of carbon dioxide, PaCO2）的均数分别为40.275、37.663，总体标准差为2.720。将上述数据分别带入公式：

式中n1和n2分别为两样本所需含量，为两总体均数之差值，是总体标准差（α=0.05，β=0.10）。经计算得出不同吸呼比每组需22例，共44例；不同EIP每组需24例，共48例。故本实验最低样本量为48例，结合医院手术量、实验设计及尽可能增加样本量提高试验结果可信度，最后将样本量定为60例。

1.3 麻醉方法

所有患者麻醉前常规禁食8 h，禁饮4 h。入室后，行基本生命体征监测，选择右颈内静脉穿刺置管监测中心静脉压和非手术侧桡动脉穿刺置管监测有创动脉压。两组均采用全凭静脉麻醉，术前给予盐酸戊乙奎醚0.01 mg/kg。麻醉诱导方案：静脉注射咪达唑仑0.05 mg/kg，枸橼酸舒芬太尼0.6 μg/kg，苯磺酸顺式阿曲库铵0.2 mg/kg，丙泊酚1.5～2.0 mg/kg。麻醉维持方案：静脉以丙泊酚4～12 mg/（kg·h）、盐酸瑞芬太尼12～30 μg/（kg·h）以及苯磺酸顺式阿曲库铵0.1～0.2 mg/（kg·h）持续泵入。根据患者性别及身高选择35～39 F双腔支气管导管，经口明视下行双腔支气管插管。随后听诊双肺呼吸音判断左右肺分隔好，纤维支气管镜检查双腔管位置，确定对位良好后固定导管。接麻醉机行容量控制模式控制通气。两组双肺通气时呼吸参数均为潮气量（tidal volume,VT）8 ml/kg、呼吸频率（respiratory rate, RR）10～12次/min，吸呼比为1∶2，吸入氧浓度（fraction of inspire oxygen, FiO2）为100%，氧流量2 L/min，控制呼气末二氧化碳分压（end tidal carbon dioxide tension, PETCO2）30～40 mmHg。侧卧位后再次应用纤支镜定位双腔支气管导管的位置，然后进行OLV，将VT调至6 ml/kg，RR调至12～14次/min。A组维持吸呼比为1∶2，B组调整吸呼比为1∶1。其中A1组先后将tIP/tI调整为0%、10%、20%各通气30 min，A2组先后将tIP/tI调整为0%、20%、10%各通气30 min；B1组tIP/tI同A1组，B2组同A2组，余参数不变。若患者发生需患侧肺使用持续正压通气或双肺通气纠正的低氧血症（PaO2＜60 mmHg，SpO2＜90%），则排除该病例。

1.4 观察指标

分别观察记录患者OLV前（T1），OLV后30 min（T2）、60 min（T3）、90 min（T4）记录患者血流动力学指标、呼吸力学指标并采集动脉及中心静脉血进行血气分析，计算呼吸功能指标。

1.4.1 血流动力学指标 包括心率（heart rate, HR）、收缩压（systolic blood pressure, SBP）、舒张压（diastole pressure, DBP）、平均动脉压（mean arterial pressure，MAP）及中心静脉压（central venous pressure, CVP）。

1.4.2 呼吸力学指标 包括气道峰压（Ppeak）、气道平台压（Pplat）及呼气末正压（positive end-expiratory pressure, PEEP）。

1.4.3 血气分析指标 包括血氧分压（partial pressure of oxygen, PO2）、PaCO2、血氧饱和度（saturation oxygen,SO2）及血红蛋白含量（hemoglobin, Hb）。

1.4.4 呼吸功能指标 包括通气功能和换气功能监测指标[PETCO2、肺动态肺顺应性（pulmonary dynamic compliance, Cdyn）、死腔率（VD/VT）、氧合指数（PaO2/FiO2）及分流率（Qs/Qt）]。

1.5 统计学方法

数据分析采用SPSS 22.0统计软件，计量资料以均数±标准差（±s）表示，组内比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验；组间比较采用两样本t检验，计数资料以构成比（%）表示，行χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

通过两组各自亚组间统计分析比较发现，tIP/tI的设置顺序对其结果产生的差异无统计学意义（P＞0.05），说明设置顺序的不同对结果没有影响，故将各亚组数据合并分析。

2.1 两组一般情况比较

两组性别、年龄、BMI、一秒用力呼气容积（forced expiratory volume in one second, FEV1）/预计值、FEV1/用力肺活量（forced vital capacity, FVC）、最大通气量（maximal voluntary ventilation, MVV）及左右肺通气例数比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

2.2 两组血流动力学指标比较

两组HR、SBP、DBP、MAP及CVP比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

2.3 两组血气分析指标比较

两组在联合tIP/tI比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。为20%时的PaCO2较0%、10%降低；与OLV前比较，两组OLV时PaO2、SaO2、ScvO2降低。见表3。

2.4 两组呼吸动力学指标比较

两组在联合tIP/tI比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。为20%时的Ppeak、PEEP较0%、10%升高，B组在联合tIP/tI为10%、20%时的Pplat均较A组降低（t=4.520和3.717，P=0.000和0.001），B组在联合tIP/tI为0%、10%、20%时的Ppeak均较A组降低（t=4.377、4.166和 3.468，P=0.000、0.000和 0.001），而 PEEP增高（t=-6.102、-6.042、-5.362，均P=0.000）；与OLV前比较，两组OLV时Ppeak、PEEP升高。见表4。

表1 两组一般情况比较 （n =30）

2.5 两组呼吸功能指标比较

2.5.1 通气功能 两组通气功能联合tIP/tI比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。B组在联合tIP/tI为0%、10%、20%时的Cdyn较A组增大（t=-2.820、-2.718和-2.417，P=0.008、0.010和0.021）；两组在联合tIP/tI为20%时的VD/VT较0%、10%降低；与OLV前比较，两组OLV时VD/VT增大，Cdyn降低。

2.5.2 换气功能 两组PaO2/FiO2、Qs/Qt比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；与OLV前比较，两组OLV时PaO2/FiO2降低，Qs/Qt增大。见表5。

表2 两组血流动力学指标比较 （n =30，±s）

表2 两组血流动力学指标比较 （n =30，±s）

组别 HR/（次/min） SBP/mmHg DBP/mmHg MAP/mmHg CVP/cmH2O A组OLV 前 70.6±7.8 122.9±15.4 74.1±10.8 90.9±11.0 7.3±1.5 tIP/tI 0% 75.3±7.5 121.3±16.1 68.9±8.2 86.3±9.0 7.6±1.7 tIP/tI 10% 71.6±6.3 120.6±14.9 73.0±5.5 87.9±5.4 7.9±1.7 tIP/tI 20% 73.0±8.4 119.5±13.6 69.5±8.3 86.2±9.0 7.3±1.8 F值 1.042 0.126 1.339 0.517 0.575 P值 0.382 0.944 0.272 0.672 0.633 B组OLV 前 68.4±9.6 117.2±12.6 69.3±8.8 85.2±9.7 7.1±1.6 TIP ∶ TI（0%） 74.2±13.6 116.9±11.2 67.4±5.9 83.9±6.6 7.0±1.8 tIP/tI 10% 71.2±10.9 113.9±12.0 69.3±8.5 84.1±8.8 7.5±1.6 tIP/tI 20% 70.4±11.5 117.1±10.8 69.9±7.5 85.6±7.6 7.4±1.6 F值 0.823 0.342 0.379 0.186 0.319 P值 0.485 0.795 0.768 0.906 0.812

表3 两组血气分析指标比较 （n =30，±s）

注：1）tIP/tI 0%比较，P ＜0.05；2）与OLV前比较，P ＜0.05

组别 PaCO2/mmHg PaO2/mmHg SaO2/% Hb/（g/dl） ScvO2/%A组OLV 前 40.5±2.7 375.6±42.5 99.9±0.1 11.9±1.2 69.5±3.0 tIP/tI 0% 40.9±2.5 94.1±19.02） 96.0±2.32） 11.5±1.4 64.4±4.02）tIP/tI 10% 40.7±2.4 99.5±25.62） 96.3±2.32） 11.3±1.6 63.8±4.52）tIP/tI 20% 38.7±2.81）2） 105.2±27.92） 96.8±2.22） 11.3±1.5 64.5±4.62）F值 3.024 423.278 17.305 0.886 8.594 P值 0.035 0.000 0.000 0.453 0.000 B组OLV 前 41.6±2.6 383.8±53.1 99.9±0.1 11.5±1.3 68.4±3.6 tIP/tI 0% 42.3±2.8 103.4±34.92） 96.4±2.92） 11.3±1.3 64.2±4.42）tIP/tI 10% 41.7±2.4 107.2±33.52） 97.0±2.42） 11.2±1.3 64.4±4.62）tIP/tI 20% 39.0±2.81）2） 112.3±35.32） 97.3±2.42） 11.2±1.3 64.6±4.32）F值 6.041 238.201 10.168 0.334 4.616 P值 0.001 0.000 0.000 0.801 0.005

表4 两组呼吸动力学指标比较 （n =30，cmH2O，±s）

表4 两组呼吸动力学指标比较 （n =30，cmH2O，±s）

注：1）与OLV前比较，P ＜0.05；2）与A组比较，P ＜0.05；3）与tIP/tI 0%比较，P ＜0.05

组别 Ppeak Pplat PEEP A组OLV 前 13.9±1.5 20.2±1.3 1.9±0.4 tIP/tI 0% 22.9±1.61） 19.6±1.1 2.1±0.31）tIP/tI 10% 22.9±1.51） 3.079 2.2±0.41）tIP/tI 20% 23.9±1.41）3） 0.087 2.5±0.51）3）组别 Ppeak Pplat PEEP B组OLV前 13.8±1.2 1.9±0.3 tIP/tI 0% 20.7±1.61）2） 2.8±0.41）2）tIP/tI 10% 20.9±1.51）2） 18.2±1.52） 2.9±0.41）2）tIP/tI 20% 22.0±1.81）2）3） 18.0±1.52） 3.4±0.51）2）3）F值 190.868 9.154 P值 0.000 0.000 F值 117.579 0.102 45.747 P值 0.000 0.752 0.000

表5 两组呼吸功能指标比较 （n =30，±s）

表5 两组呼吸功能指标比较 （n =30，±s）

注：1）与OLV前比较，P ＜0.05；2）与A组前比较，P ＜0.05；3）与tIP/tI 0%比较，P ＜0.05

组别 VD/VT/% Cdyn/（ml/cmH2O） PaO2/FiO2 Qs/Qt/%A组OLV 前 18.2±1.7 39.8±7.3 375.6±42.5 15.3±1.9 tIP/tI 0% 22.3±1.11） 17.2±3.01） 94.1±19.01） 26.4±0.71）tIP/tI 10% 22.2±1.41） 17.2±2.91） 99.5±25.61） 26.2±0.91）tIP/tI 20% 20.9±1.51）3） 16.8±2.91） 105.2±27.91） 26.1±1.01）F值 35.923 130.946 423.278 398.952 P值 0.000 0.000 0.000 0.000 B组OLV 前 18.6±2.6 39.7±5.6 383.8±53.1 14.9±2.5 tIP/tI 0% 22.0±1.91） 19.9±3.01）2） 103.4±34.91） 26.0±1.31）tIP/tI 10% 21.8±1.31） 19.7±2.91）2） 107.2±33.51） 25.9±1.21）tIP/tI 20% 20.6±1.61）3） 19.2±3.41）2） 112.3±35.31） 25.8±1.31）F值 13.577 134.812 238.201 224.440 P值 0.000 0.000 0.000 0.000

3 讨论

随着胸科手术的快速发展，OLV不仅应用于肺，在食管、胸壁及纵隔等胸科手术的应用也越来越普遍。OLV主要是给手术提供良好的操作环境，防止患侧肺的污染等[10]。由于肺萎陷、缺血缺氧、高气道压力、肺循环血流的重新分布、术中牵拉挤压及麻醉方法等因素的影响，OLV仍存在较高风险。由于大潮气量是机械通气性肺损伤的主要因素[11]，以小潮气量为核心的肺保护通气策略在机械通气中应用非常广泛[12-13]。在小潮气量背景下，患者低氧血症、CO2蓄积等发生率时有增高。因此，优化肺保护性通气通气策略也越来越重要。

在以往传统的机械通气呼吸参数设置中，根据人的正常生理情况，常将吸呼比默认为1∶2，tIP/tI默认为0%。在单肺通气中，患者的生理状态发生变化，而吸呼比和tIP/tI设置的调整并未引起大家重视。本研究通过调节吸呼比和tIP/tI来改变患者机械通气的吸气模式，延长MDT。其中吸呼比是绝对延长吸气时间，而tIP/tI是相对延长吸气时间。

EIP是指呼吸机在吸气相时产生正压，在吸气末和呼气前，压力仍保持在一定水平，然后再行呼气，从而使吸气末压力保持在一定水平的通气功能。调节tIP/tI即可调整EIP的时间，EIP期间没有气流继续进入，这个持续的压力会让气体进入不易扩张的肺泡中，减少机械通气期间的VD/VT，从而有利于气体的分布、弥散及CO2的交换，降低患者PaCO2[14-15]。有研究证实[16]，VD/VT的临界值在60%，超过临界值，患者往往会出现严重的肺损伤，病死率增加。由于吸气时间不变，调高tIP/tI必然会缩短麻醉机送气时间，气体流速增快，会增大Ppeak。本研究中tIP/tI为10%时较tIP/tI为0%时Ppeak无变化，tIP/tI为20%时Ppeak增加。

通过改变吸呼比，使整个呼吸循环的吸气时间延长，让麻醉机将潮气量在更长的时间内送入肺内，减慢流速，从而使Ppeak、Pplat降低，本研究结果与国外研究一致[17-18]，吸气时间延长使气体弥散更加均匀，提高肺的动态顺应性；呼气时间缩短引起患者PEEP升高，使部分塌陷的肺泡复张，有利于气体交换，但呼气时间缩短也会影响CO2排出，本研究发现吸呼比为1∶1时并未造成CO2的蓄积。

本研究吸呼比和tIP/tI设置对患者的PO2、SO2均无影响。理论上增长吸呼比和tIP/tI均有利于患者肺内气体分布，提高氧合。但在单肺通气状态下，无法从根本上解决肺循环血流重新分布的问题，且本研究未继续增大吸呼比、tIP/tI的数值，有待继续研究进行证实。本研究通过调节tIP/tI，为降低患者PaCO2提供实验依据，进而使之成为纠正患者高碳酸血症可参考的方法之一。其他实际意义可通过结合肺相关炎症因子及患者术后相关并发症发生率进行更多的研究与探讨。

综上所述，对胸科手术单肺通气患者，调整tIP/tI为20%可减少VD/VT、有利于CO2交换；调整吸呼比为1∶1可降低气道压，提高Cdyn。这两者联合使用可使患者术中机械通气过程Ppeak、Pplat及PaCO2更趋于正常，且对患者血流动力学稳定无影响。

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