不同潮气末二氧化碳分压对室间隔缺损婴儿麻醉诱导期间局部肾氧饱和度的影响

谢芳 廖海燕 欧阳川 谢思远 汪晓楠 刘晨 马骏

心脏手术时并发急性肾损伤(cardiac surgeryassociated kidney injury，CS-AKI)比较常见，常导致不良后果，影响预后[1-2]。我们的前期研究发现，不同年龄室间隔缺损(ventricular septal defect，VSD)患儿，在麻醉诱导期间，随着潮气末二氧化碳分压(end-tidal partial pressure of carbon dioxide，PETCO2)的变化，脑氧合和血流动力学反映良好[3]，但PETCO2对肾氧合的影响仍然未知。因此，本研究采用近红外光谱仪[4]监测局部肾氧饱和度(regional renal oxygen saturation，rSkO2)和脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation，rScO2)，采用MostCare-PRAM监测仪监测血流动力学[5]，探讨患VSD婴儿在麻醉诱导期间不同PETCO2的变化对rS-kO2和rScO2的影响。

资料与方法

1.病例来源 收集从2017年11月至2018年8月间，在北京安贞医院择期行VSD修补术婴儿44例，所有患儿按美国麻醉医师协会分级标准为Ⅱ～Ⅲ级，其中男性22例，女性22例，年龄1～10个月，体质量3.4～11 kg，身高52～80 cm，体表面积0.215～0.478 m2。排除标准：重度肺动脉高压(平均肺动脉压＞50 mmHg，1 mmHg＝0.133 kPa)、复杂型先天性心脏病、术前行透析和合并肾脏疾病等。

2.麻醉方法 患儿入室后常规监测心电图和经皮脉搏氧饱和度。以6 L/min氧流量预充麻醉机(ohmeda advance)回路，呼出气体浓度达1.5最低肺泡有效浓度(minimum alveolar effective concentration，MAC)以上时，面罩密闭吸入七氟烷，待患儿无反应时，吸入七氟烷浓度降至1.5 MAC，行桡动脉或股动脉穿刺置管连续监测动脉血压，连接MostCare-PRAM 监测仪(Vygon，Vytech，Padova，Italy，核心技术为压力记录分析法)监测血流动力学。停止吸入七氟烷，同时依次给予哌库溴铵0.2 mg/kg，咪达唑仑0.2 mg/kg和舒芬太尼1 ug/kg。气管插管后行机械通气，持续使用Fore-Sight近红外光谱仪实时、连续监测rSkO2和rScO2。rSkO2和rScO2电极片分别置于患儿T10-L2水平右侧竖脊肌外侧缘和右侧额部。

3.数据采集 麻醉诱导阶段调节机械通气参数，吸入氧浓度50%，潮气量为10 mL/kg，通过调节呼吸频率使PETCO2控制在30(P1)mmHg；降低潮气量使PETCO2上升至35(P2)mmHg，若潮气量降至8 mL/kg仍无法达到35 mmHg，则降低呼吸频率直至达到35 mmHg；固定潮气量为8 mL/kg，通过调节呼吸频率使 PETCO2控制在 40(P3)和 45(P4)mmHg。 当 P1、P2、P3、P4状态 PETCO2稳定 2 min 以上时，记录 rSkO2、rScO2、HR、SBP、DBP、重脉压(dicrotic pressure，Pdic)、重脉压与舒张压的差值(difference between dicrotic pressure and diastolic blood pressure，Pdic-a)、每搏量指数(stroke volume index，SVI)、心指数(cardiac index，CI)、体循环阻力指数(systemic vascular resistance index，SVRI)、最大压力梯度(maximal slope of systolic upstroke，dp/dtmax)和脉压变异度(pulse pressure variation，PPV)。

4.统计学方法 使用SPSS21.0统计软件处理。正态分布计量资料采用均数±标准差表示，采用重复测量数据的方差分析，组间两两比较采用LSD检验。各指标间相关性分析采用Pearson相关分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.患儿一般资料 44例VSD患儿一般临床资料见表1。所有患儿均顺利通过麻醉诱导和手术，术中无与使用MostCare和Fore-Sight近红外光谱仪相关的不良反应。

2.不同PETCO2水平对rSkO2、rScO2和血流动力学的影响 随着PETCO2升高，rScO2显著升高(F＝47.721，P＜0.001)，而 rSkO2显著下降(F＝43.896，P＜0.001)。DBP随PETCO2升高而明显下降(F＝35.624，P＜0.001)，且 DBP 在 P2、P3和 P4水平下显著低于 P1时间点(P＝0.016，P＜0.001，P＜0.001)，在P3和P4水平下显著低于P2时间点(P＝0.001，P＜0.001)。 Pdic随 PETCO2升高而明显下降(F＝35.638，P＜0.001)，且 Pdic在 P3和 P4水平下显著低于 P1时间点(P＝0.016，P＝0.002)，在 P4水平下显著低于P2时间点(P＝0.042)。HR随PETCO2升高而明显下降(F＝45.815，P＜0.001)，且 HR在P2、P3和P4水平下显著低于P1水平(P＝0.009，P＜0.001，P＜0.001)，在 P3水平显著低于 P2水平(P＝0.026)。PPV随PETCO2升高而明显下降(F＝10.800，P＜0.001)，且 PPV 在 P2、P3和 P4水平下显著低于 P1水平(P＜0.001，P＜0.001，P＜0.001)，在P4水平显著低于P2水平(P＝0.005)。SVI随PETCO2升高而明显升高(F＝8.767，P＜0.001)，且SVI在 P4水平下显著高于 P1水平(P＜0.05)。SVRI随 PETCO2升高而明显下降(F＝5.576，P＜0.001)，且SVRI在P4水平下显著低于P1和P3水平(P＝0.017，P＝0.027)，见表2。

表1 44例患儿一般临床资料(±s)

表1 44例患儿一般临床资料(±s)

项目 数值年龄/个月 5.34±2.12性别/(男/女) 22/22体质量/kg 6.17±1.38身高/cm 63.93±5.89 BSA/m2 0.317±0.050基础 HGB/(g/L) 10.67±1.07基础鼻咽温/℃ 36.3±0.6

3.PETCO2、rSkO2、rScO2和血流动力学参数的相关性分析 PETCO2与 rSkO2呈明显负相关(r＝-0.175，P ＝0.020)，与 rScO2呈明显正相关(r＝0.598，P＜0.001)，与 DBP 呈明显负相关(r＝-0.188，P＝0.013)，与 PPV 呈明显负相关(r＝-0.308，P＜0.001)。 rScO2与 PPV 呈明显负相关(r＝-0.216，P＝0.006)。 rSkO2与 CI呈明显正相关(r＝0.196，P＝0.009)，与 SBP 呈明显正相关(r＝0.198，P＝0.008)，与 DBP 呈明显正相关(r＝0.289，P＜0.001)，与 Pdic呈明显正相关(r＝0.217，P＝0.004)，与 HR 呈明显正相关(r＝0.358，P＜0.001)，与 dp/dtmax呈明显正相关(r＝0.185，P ＝0.014)。Pdic-a与PPV呈明显负相关(r＝-0.295，P＜0.001)，见表 3及图 1。

讨 论

近年来，小儿先天性心脏病相关CS-AKI越来越来受到关注。CS-AKI的发生与先天性心脏病患儿术前心功能不全，血流动力学改变和肾功能储备差等因素有关。VSD婴儿肾发育不成熟、肺血增多和体循环灌注不足等病理生理特点，更易发生CSAKI，因此监测术中肾功能尤为重要。以往多项研究表明，VSD婴儿PETCO2的变化与动脉血中PaCO2的变化显著相关[6，8]，因此本研究采用机械通气调控PETCO2的变化来调控血中PaCO2的变化。NIRS在监测＜10 kg的婴儿的局部rSkO2和氧含量的关系中具有较高的敏感性和准确度[4，9，10]。本研究使用NIRS监测发现，PETCO2的升高而导致rScO2显著增高，rSkO2显著降低。

在麻醉诱导阶段，患VSD婴儿血流动力学易随PETCO2的改变而变化。本研究发现，随着PETCO2增高，HR和 SVRI下降，而 SVI在 PETCO2为 45 mmHg时显著增加，可能是因血PaCO2增加引起肺血管阻力增加所导致心内左向右分流减少，外周血管扩张，体循环血量增加而引起。婴儿HR减慢可能与高二氧化碳引起交感神经代偿性调控作用减弱有关。SVI的增加和HR的下降保证了CI维持在相对稳定水平。PPV产生的主要机制为机械通气时肺小血管及毛细血管受压，影响回心血流量。肺循环充盈度越好，机械通气在吸气相和呼气相脉压变异度就越小，PPV就越低。本研究发现，随着PETCO2的增加，PPV显著下降，可能因血二氧化碳对肺血管的收缩作用使肺小血管充盈度增加，引起体肺循环血液重新分布。Pdic-a为重脉压与舒张压的差值，是心脏射血后主动脉瓣关闭，血管运动驱动血流的力量，反映血管泵功能和体循环外周血管的充盈状况[11]。它受心功能，血管弹性和血容量三个因素的影响。本研究发现Pdic-a与PPV存在显著负相关，表明随着血PaCO2增加，婴儿肺血管收缩，肺血管阻力增加导致肺血管充盈度的增加，心内左向右分流减少，肺循环血量减少而体循环血量明显增加。

表2 44例VSD术患儿各个时间点氧饱和度和血流动力学参数的比较(±s)

表2 44例VSD术患儿各个时间点氧饱和度和血流动力学参数的比较(±s)

注：与 P1相比，aP＜0.05；与 P2相比，bP＜0.05；与 P3相比，cP＜0.05

项目 P1 P2 P3 P4 F值 P值rSkO2/% 70.68±6.33 69.73±6.15a 68.84±6.42ab 67.58±6.93abc 43.896 0.000 rScO2/% 70.02±3.95 73.15±4.54a 75.78±4.42ab 78.60±4.21abc 47.721 0.000 CI/(L·min-1·m-2) 2.72±0.40 2.75±0.39 2.66±0.42 2.76±0.43 1.357 0.259 SBP/mmHg 82.86±13.04 82.57±12.40 81.43±12.47 81.49±13.87 1.218 0.306 DBP/mmHg 39.52±6.62 38.48±6.32a 37.02±5.92ab 36.42±6.52ab 35.624 0.000 Pdic/mmHg 54.50±10.27 53.70±10.19 52.84±10.01a 52.30±10.24ab 35.638 0.000 Pdic-a/mmHg 14.98±5.87 15.23±5.80 15.82±5.81 15.52±5.94 0.736 0.532 HR/(次/min) 113.16±13.05 111.27±11.58a 109.66±11.63ab 109.88±11.86a 45.815 0.000 SVI/(mL/m2) 23.84±4.30 24.39±4.40 24.09±4.00 24.88±4.49a 8.767 0.000 dp/dtmax/(mmHg/ms) 0.949±0.238 0.951±0.199 0.940±0.191 0.940±0.170 0.134 0.940 SVRI/(dyne·s·m2·cm-5) 1370.6±236.6 1334.7±204.0 1362.4±482.4 1264.8±183.3ac 5.576 0.000 PPV/% 13.65±7.69 10.32±5.06a 9.62±5.39a 8.40±3.94ab 10.800 0.000

图1 PETCO2与rScO2、rSkO2和PPV及Pdic-a与PPV相关性分析

表3 44例VSD术患儿PETCO2及氧饱和度与血流动力学参数的相关性分析结果

在麻醉诱导阶段，患VSD婴儿随着血PaCO2的增加，rScO2显著增加，可能与体肺循环血液重新分布和血中高PaCO2对脑血管的直接扩张有关。一方面，本研究发现随着血中PaCO2的增加，肺血管阻力增加，引起婴儿心内左向右分流量减少，肺循环血量减少而体循环血量明显增加，脑灌注增加。本研究中婴儿脑氧合变化与PPV变化成负相关，进一步证明了rScO2的增加与体肺循环重新分布有相关性。另一方面，以往研究发现，Glenn术后血中PaCO2的增加可直接引起脑血管阻力降低和脑血流量的增加[12]。有学者也发现，体外循环期间血PaCO2对rScO2有直接影响[13]。由于脑血管扩张，体循环增加的血流经由头臂干进入脑循环的血液显著增加，脑氧合进一步增加。本研究和以往研究[14]均发现婴儿PETCO2变化与rScO2变化成正相关，在正常低机械通气状态下，PETCO2升高有利于rScO2维护。本研究还发现，rScO2与除PPV以外的血流动力学参数并不存在明显相关性，表明rScO2的增加更主要由于血PaCO2增高对脑血管的直接扩张作用。

在麻醉诱导阶段，随着患VSD婴儿血PaCO2的增加，rSkO2显著降低可能与血流动力学参数改变和体循环血液重新分布有关。我们首先发现血中PaCO2的增高显著改变血流动力学参数，增加SVI而降低PPV和SVRI，可能增加肾脏灌注。本研究发现 rSkO2与 CI、SBP、DBP、Pdic 和 dp/dtmax呈显著正相关，进一步说明血流动力学的改变有利于肾脏灌注。我们没有观察到肾血流量的显著增加，rSkO2反而有所降低。实际上，随着VSD婴儿血PaCO2的增加，心内左向右分流量减少后，体循环增加的血流量使血流动力学改善的同时，体循环血液也发生了重新分布。有研究表明，婴儿体循环血的分布易受PaCO2的影响[12]。本组婴儿肾氧合的降低可能因血PaCO2增高，体循环血大部分分流入头臂干，而分布到肾的血量减少。有学者研究发现，体外循环前肾脏亚缺血状态具有保护效应，可减少术后肾损伤[15，16]。另外，也有研究表明，体外循环前正常值范围内的低肾氧饱和度和低肾小球滤过率是CSAKI低发生率的预测因子[15]。体外循环前，临床肾亚缺血状态可限制肾暴露于游离HGB和游离铁元素中，减少肾小管氧自由基的产生，从而减轻肾组织损伤。本研究中，随着PETCO2的增加，rSkO2有所降低，表明正常机械通气下产生的临床允许性高碳酸血症通气(permissive hypercapnia，PHY)不仅可减少心内左向右分流，而且能减少肾脏代谢率和耗氧量，也可能具有肾脏保护效应。

综上所述，VSD婴儿麻醉诱导阶段，随着PETCO2的增加，rScO2显著增加，rSkO2下降，但能满足肾脏灌注。在血流动力学正常状态下，rScO2受血PaCO2变化的影响，rSkO2受血流动力学变化的影响。