单腔气管插管二氧化碳人工气胸对行胸腹腔镜食管癌根治术患者的肺保护作用

申帅辉，王 玲，郝 文，毛英杰

(1.新乡医学院，河南 新乡 453003；2.中国人民解放军第150中心医院麻醉科，河南 洛阳 471031)

随着腔镜技术的发展，胸腹腔镜下食管癌根治术广泛应用于临床，胸腹腔镜下食管癌根治术中的麻醉通气主要采用双腔气管插管单肺通气和单腔气管插管人工气胸2种方式。由于双腔支气管插管操作复杂，技术要求高，插管时间相对较长，且可能因为判断错误或左右颠倒而延长操作时间，增加气道损伤及肺部并发症[1]，因此，单腔气管插管辅助二氧化碳人工气胸逐渐应用于临床。有研究显示，单腔气管插管辅助二氧化碳人工气胸可在满足手术要求的同时有效减少肺部缺血再灌注损伤，降低肺损伤的风险[2]。本研究通过观察择期全身麻醉下行胸腹腔镜食管癌根治术患者颈内静脉血血清炎性因子水平变化、血气分析指标及术后肺部并发症的发生情况，评价单腔气管插管人工气胸的肺保护效果。

1 资料与方法

1.1一般资料选择2016年12月至2017年6月中国人民解放军第150中心医院心胸外科收治的择期行胸腹腔镜食管癌根治术患者60例为研究对象，男43例，女17例，年龄45～70(60.7±6.8)岁，体质量50～75(62.5±5.9)kg；美国麻醉医师协会(American Society of Anesthesiology，ASA)分级：Ⅰ级14例，Ⅱ级46例。患者术前均未接受化学治疗、未服用抗生素类药物，无明显心血管、肝、肾等重要脏器疾病，无呼吸系统炎症，肺功能、血常规、肝肾功能、血液生物化学指标、凝血功能、尿常规、血气分析等大致正常。60例患者采用随机数字表法分为对照组和观察组，每组30例。对照组：男21例，女9例；年龄48～70(60.8±6.1)岁；体质量52～73(62.9±6.1)kg；ASA分级：Ⅰ级6例，Ⅱ级24例。观察组：男22例，女8例；年龄47～70(60.6±7.5)岁；体质量54～74(62.2±5.8)kg；ASA分级：Ⅰ级8例，Ⅱ级22例。2组患者的年龄、性别、体质量、ASA分级等比较差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究获得医院伦理委员会批准，且全部患者及家属对本研究知情同意，并签署知情同意书。

1.2方法2组患者均充分完善术前准备，常规禁食、水8 h，入手术室后监测心电图、脉搏血氧饱和度(pulse oxygen saturation，SpO2)、平均动脉压。局部麻醉下行左侧桡动脉穿刺置管及右侧颈内静脉穿刺置管术。2组患者均采用全凭静脉麻醉，依次静脉注入咪达唑仑(江苏恩华药业股份有限公司，国药准字H10980025)0.05 mg·kg-1、依托咪酯(江苏恩华药业股份有限公司，国药准字H20020511)0.15～0.30 mg·kg-1、舒芬太尼(宜昌人福药业有限责任公司，国药准字H20054171)0.5 g·kg-1、注射用苯磺顺阿曲库铵[东英(江苏)药业有限公司，国药准字H20123332]0.2 mg·kg-1。2组患者均在可视喉镜辅助下进行气管插管。观察组患者插入7.0～7.5号单腔气管导管(河南驼人医疗器械集团有限公司)，听诊双肺，确定导管位置，连接麻醉机机械通气，呼吸机参数：潮气量6～8 mL·kg-1，吸入氧浓度为100%，吸呼比12，呼吸频率12～16次·min-1，维持呼气末二氧化碳分压 35～45 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)；患者取左侧俯卧位，向前倾斜约 30°，手术开始后，在腋中线第7肋间或第8肋间处密闭戳卡打孔，长为10 mm，通过二氧化碳气腹机(德国爱克曼公司)经密闭戳卡向胸腔内注入二氧化碳气体，以2～3 L·min-1低速充气，维持胸膜腔压力 6～8 mmHg，双肺始终小潮气量通气，根据血气分析结果调整呼吸参数，保证每分通气量恒定，胸腔操作结束后，恢复双肺正常通气。对照组患者插入Fr35-Fr37双腔气管导管(河南驼人医疗器械集团有限公司)，听诊双肺，调整导管位置，对位良好，连接麻醉机机械通气，呼吸机参数：潮气量 6～8 mL·kg-1，吸入氧浓度100%，吸呼比12，呼吸频率12～16次·min-1，维持呼气末二氧化碳分压 35～45 mmHg；患者取左侧俯卧位，向前倾斜约 30°，手术开始后，断开术侧肺通气，行非术侧肺单肺通气，根据血气分析结果调整呼吸参数，保证每分通气量恒定，胸腔操作完成后，恢复双侧肺正常通气，再次调整呼吸参数。手术过程中全凭静脉麻醉维持：恒速泵入丙泊酚(广东嘉博制药有限公司，国药准字H20051843)4～8 mg·kg-1·h-1，瑞芬太尼(宜昌人福药业有限责任公司，国药准字H20030197)0.1～0.2 μg·kg-1·min-1，注射用苯磺顺阿曲库铵0.10～0.15 mg·kg-1·h-1，手术结束时追加 0.15 μg·kg-1舒芬太尼，送入心胸外科监护室。

1.3标本采集及处理分别于气管插管前(T0)、观察组建立人工气胸/对照组单肺通气30 min(T1)、观察组建立人工气胸/对照组单肺通气 60 min(T2)、观察组人工气胸结束后/对照组双肺通气30 min(T3)、手术结束时(T4)采集右侧颈内静脉血 5 mL 装入硅化处理瓶中，2 h内4 ℃、3 000 r·min-1离心10 min，取血清，-70 ℃保存；应用酶联免疫吸附试验法检测血清白细胞介素(interleukin，IL)-4、IL-6、IL-8、IL-10、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)水平。T0、T1、T2、T3、T4时采集左侧桡动脉血1.5 mL，使用GEM Premier 3000血气分析仪(美国实验仪器公司)检测SpO2、动脉血氧分压(arterial oxygen partial pressure，PaO2)、动脉血二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide，PaCO2)；并记录气道峰压(airway peak pressure，Ppeak)。

2 结果

2.12组患者不同时间点血清炎性因子水平比较结果见表1。T0时2组患者血清IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α水平比较差异均无统计学意义(P>0.05)。2组患者T1、T2、T3、T4时血清IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α水平均显著高于T0时，差异有统计学意义(P<0.05)。与对照组比较，观察组患者T1、T2、T3、T4时血清IL-6、IL-8、TNF-α水平显著降低，IL-4、IL-10水平显著升高，差异均有统计学意义(P<0.05)。

表12组患者不同时间点血清IL-4、IL-6、IL-8、IL-10及TNF-α水平比较

组别nIL-4/(ng·L-1) IL-6/(ng·L-1)IL-8/(ng·L-1)IL-10/(ng·L-1)TNF-α/(ng·L-1)对照组30 T011.2±3.512.4±2.018.8±3.518.5±5.29.4±1.8 T115.2±4.2a21.4±3.0a35.8±4.3a 24.5±5.0a19.4±2.8a T220.2±4.5a32.4±3.5a 50.8±4.6a 30.5±4.8a39.4±3.8a T326.2±4.3a42.4±3.4a 65.8±4.5a 38.5±5.3a 50.4±3.5a T434.2±3.7a52.4±3.6a 85.8±5.6a 45.5±5.8a60.4±3.7a观察组 30 T013.6±5.411.3±2.320.4±4.320.6±5.4 9.8±2.2 T126.4±5.2ab13.3±2.6ab 25.4±3.8a34.7±4.6ab12.3±2.5ab T240.6±4.6ab20.3±3.1ab 30.4±4.3ab45.8±4.4ab16.4±3.1a T352.6±5.5ab30.3±4.1ab 38.4±3.3ab60.6±4.9ab 28.7±2.9ab T466.6±5.8ab 36.3±3.3ab 45.4±4.2ab 75.6±6.6ab 32.8±3.5ab

注：与T0比较aP<0.05；与对照组比较bP<0.05。

2.22组患者SpO2、PaO2、PaCO2及Ppeak比较结果见表2。T0时2组患者SpO2、PaO2、PaCO2比较差异均无统计学意义(P>0.05)。T1、T2、T3、T4时2组患者SpO2比较差异均无统计学意义(P>0.05)。T3、T4时2组患者PaO2、PaCO2比较差异均无统计学意义(P>0.05)。T1、T2时观察组患者PaO2、PaCO2显著高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。T1、T2、T3、T4时观察组患者Ppeak显著低于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)。

表22组患者不同时间点SpO2、PaO2、PaCO2及Ppeak比较

组别nSpO2/% PaO2/mmHg PaCO2/mmHg Ppeak/cmH2O对照组 30 T097.0±1.280.2±5.034.5±4.8- T197.9±1.1217.6±11.9a40.5±3.6a28.6±1.9 T297.9±1.2198.0±11.6a 42.1±3.8a 29.5±1.9 T398.4±1.4403.1±11.8a35.5±4.022.7±1.0 T4 98.9±0.7412.9±12.1a34.5±3.422.8±1.3观察组30 T097.0±1.1 80.0±5.0 33.2±3.4- T198.0±1.1356.9±17.18ab 50.2±4.6ab22.0±1.2b T297.9±1.2334.6±16.7ab 55.3±3.9ab 22.3±1.5b T398.1±1.4411.9±18.9a 34.2±4.413.6±1.6b T498.7±0.5 411.9±18.4a 35.2±4.5 13.3±1.0b

注：与T0比较aP<0.05；与对照组比较bP<0.05；1 mmHg=0.133 kPa；1 cmH2O=0.098 kPa；“-”表示无数据。

2.32组患者手术时间及术中出血量比较对照组患者手术时间、术中出血量分别为(248.6±9.8)min、(206.5±21.7)mL，观察组患者手术时间、术中出血量分别为(249.2±9.6)min、(203.5±22.8)mL，2组患者手术时间、术中出血量比较差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.42组患者术后肺部并发症发生率比较术后 3 d，对照组患者发生肺不张1例，肺部感染8例，低氧血症2例，并发症发生率为36.7%(11/30)；观察组患者发生肺不张1例，肺部感染3例，低氧血症1例，并发症发生率为16.7%(5/30)；观察组患者术后3 d并发症发生率显著低于对照组(χ2=7.040，P<0.05)。

3 讨论

胸腹腔镜食管癌根治术中胸腔操作时间久、创伤大，且老年患者常伴有心、肺等器官的基础疾病，导致其手术耐受性差，且术后肺部并发症的发生严重影响患者的恢复。目前，麻醉通气方式对胸腹腔镜食管癌根治术患者术后肺部并发症发生的影响尚无定论。以往普遍认为，双腔气管导管拔管后患者的肺部情况会得到改善并恢复正常，但长时间单肺通气过程中的肺萎缩、高气道压、氧化应激、肺复张的剪切力及缺血再灌注损伤均可能造成肺损伤，从而增加术后肺部并发症发生率。研究表明，单肺通气会引起急性肺损伤并导致术后肺部并发症的发生，其中炎性细胞因子是至关重要的因素[3]。参与急性肺损伤的炎性介质有促炎细胞因子TNF-α、IL-6、IL-8，其中 TNF-α具有触发进一步炎症反应的作用；抗炎细胞因子有IL-4、IL-10；这2类物质之间的平衡维持着机体的稳定[4]。因此，改变麻醉通气方式成为预防术后肺部并发症发生的热点问题。本研究通过比较术中2种不同麻醉通气方式下炎性细胞因子、SpO2、PaO2、PaCO2、Ppeak的变化及术后患者肺部并发症发生率，评价单腔气管插管人工气胸在肺保护方面的优势。

炎症反应水平可反映机体组织的损伤程度，人体内细胞因子表达水平的变化可直接反映术后患者的炎症反应状态。IL-6、IL-8、TNF-α属促炎细胞因子，可调控T淋巴细胞增殖，诱导超敏C反应蛋白及T淋巴细胞表达，其表达水平与组织损伤程度呈正相关。而IL-4、IL-10可抑制巨噬细胞活化和抗原呈递，对免疫应答主要起抑制作用，机体受损后IL-4、IL-10水平升高是一种自我保护机制[5]。手术过程中塌陷肺缺血、缺氧引起促炎细胞因子大量释放，而手术操作进一步加重了炎症反应，从而引起肺泡细胞内皮损伤、渗出增加，影响肺泡的气体交换，造成肺换气功能障碍，导致术后肺部并发症的发生。单腔气管插管辅助人工气胸是在维持小潮气量双肺通气的前提下使用气胸压力迫使手术侧肺轻度塌陷，为术者提供良好视野，并避免术侧肺完全长时间的塌陷，是一种安全可行的麻醉通气方案，李廷坤等[6]观点支持本研究。本研究结果显示，T1、T2、T3、T4时2组患者血清IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α水平显著高于T0时；而相同时间点比较，观察组患者血清IL-6、IL-8、TNF-α等促炎细胞因子水平均显著低于对照组，而IL-4、IL-10等抗炎细胞因子水平显著高于对照组，说明单腔气管插管二氧化碳人工气胸可改善行胸腹腔镜食管癌根治术患者肺部缺血、缺氧情况，有效减轻其炎症反应；提示单腔气管插管人工气胸通过采用小潮气量双肺通气，可避免大面积的肺组织缺血再灌注损伤，降低中性粒细胞、巨噬细胞释放促炎性细胞因子水平，保持相对良好的通透性，减少炎性物质渗出，有利于减少肺水肿的发生，降低术后肺部并发症发生的风险。

在血气分析方面，本研究结果显示，2组患者各个时间点SpO2水平比较差异无统计学意义，2组患者术中PaO2、PaCO2均高于术前，当术中单肺塌陷时，观察组患者PaO2、PaCO2均高于对照组，而在观察组人工气胸结束后/对照组双肺通气30 min后，PaO2、PaCO2基本恢复正常。观察组患者二氧化碳人工气胸使术侧肺塌陷，可造成肺组织顺应性下降、通气功能障碍，引起PaO2、SpO2下降，但本研究中观察组患者PaO2反而较术前升高，SpO2则无明显改变，这可能与及时调整呼吸参数和提高氧浓度有关。观察组患者术中人工气胸可导致二氧化碳蓄积，造成高碳酸血症及酸中毒。刘文捷等[7]认为，允许性高碳酸血症在保持良好氧合的情况下起到肺保护作用。胡华琨等[8]认为，允许性高碳酸血症对机体有一定的容许性和耐受性，对机体气道有一定的保护作用，常取的PaCO2范围为45～60 mmHg，pH≥7.2。而本研究中观察组患者PaCO2均位于允许范围内，在术中起到了一定的肺保护作用。

观察组患者手术全程Ppeak均低于对照组。研究表明，气道高压、肺组织过度牵张与萎陷可以诱发急性肺损伤[9]。Ppeak升高可能与潮气量有关，而过大的潮气量引起肺泡过度扩张和反复伸展，导致肺组织受损，肺泡壁通透性增加，较少的肺表面活性物质在肺泡表面分布，阻止肺泡回弹，引起肺功能障碍。闫丽娟等[10]认为，较高的Ppeak是胸科手术发生急性肺损伤的一个重要危险因素，而Ppeak超过40 cmH2O则与急性肺损伤密切相关。本研究全程使用较小潮气量维持相对较低的Ppeak，减少了对肺组织的机械压力，降低了急性肺损伤发生率。

在术后肺部并发症方面，观察组患者肺不张、肺部感染、低氧血症等并发症发生率明显低于对照组。这可能与术中术侧肺长时间塌陷及气道高压力有密切关系。而术侧肺长期塌陷及气道高压造成健侧肺血流增多，血管阻力增大而通气量未变，通气血流比例严重失调，从而导致肺内分流增多，引起肺部并发症。刘梦虓等[11]通过对人工气胸下单肺或双肺肺内分流率及氧合指数的对比发现，单腔气管插管人工气胸可明显降低肺内分流率，氧合更好，加快术后肺功能恢复，降低术后肺部并发症发生率。

综上所述，与双腔气管插管单肺通气相比，单腔气管插管二氧化碳人工气胸用于胸腹腔镜食管癌根治术对患者肺的损伤更小，肺部并发症更少，具有更好的肺保护效果。但本研究样本量较小，有待继续进行大样本观察，以便为人工气胸在胸腹腔镜食管癌根治术中肺保护方面的研究提供参考。