右美托咪定联合乌司他丁对行腹腔镜下结直肠癌手术的老年患者围术期神经认知障碍的影响——多中心、随机、双盲、对照研究

郭宗锋，王祥，曹苏，徐兴国，张常伟，于晓燕，徐卫东

本研究价值：

围术期神经认知障碍（PND）可导致患者术后出现短暂记忆及执行功能障碍，部分患者在短期内可恢复，但部分患者可能长期存在。目前PND尚缺乏有效的预防手段，因此如何预防PND的发生是相关领域亟待解决的问题。本研究采用多中心、随机、双盲、对照的方法观察乌司他丁联合右美托咪定对行腹腔镜下结直肠癌手术的老年患者PND的影响，以期为PND的治疗和预防提供参考。

2018年，由多学科专家组成的“围术期认知命名工作组”对麻醉和手术相关的认知功能改变进行了规范命名，同时推荐使用“围术期神经认知障碍（PND）”这一术语来描述患者围术期的认知功能改变并取代术后认知功能障碍（POCD）［1］。PND由围术期麻醉和手术等因素引起，是一种急性起病并具有波动性的精神紊乱综合征，常于术后数小时至数天内发生，主要表现为认知能力、定向能力、思维、情感和睡眠等方面的紊乱，多见于老年患者［2］。PND包括术后谵妄（发生在术后1周内）和术后神经认知障碍（术后30 d～12个月存在的认知功能减退），目前尚无确切有效的预防措施。乌司他丁是一种从人体的尿液中分离纯化的药物，可通过抑制机体的炎性反应而降低老年患者术后神经认知障碍的发生率［3］。右美托咪定是一种特异性α2-肾上腺素能受体激动剂，对中枢神经有保护作用，并能改善患者术后认知功能［4］。有研究表明，单独应用乌司他丁或右美托咪定均可减少患者术后神经认知障碍的发生［5-6］，但乌司他丁联合右美托咪定是否能改善老年患者远期术后神经认知障碍，目前研究报道不一。尹彦玲等［7］研究发现乌司他丁联合右美托咪定可以有效降低行腹腔镜下结直肠癌手术的老年患者术后神经认知障碍的发生率，但占高峰等［8］研究发现乌司他丁联合右美托咪定并没有降低腹腔镜下结直肠癌手术老年患者术后神经认知障碍的发生率，但其研究病例数少且观察时间短。本研究为探讨乌司他丁联合右美托咪定对老年患者腹腔镜下结直肠癌近期术后谵妄及远期术后神经认知障碍影响的多中心、随机、双盲、对照研究，旨在为临床用药治疗PND提供有效参考。

1 对象与方法

1.1 研究对象 本研究已在中国临床试验注册中心注册（注册号：ChiCTR1900024994）。经南通大学附属海安医院、南通大学附属医院、南通市第一人民医院伦理委员会批准后，于术前与入选本研究的患者及其家属签署知情同意书。选取2018年5月—2019年6月拟在南通大学附属海安医院、南通大学附属医院、南通市第一人民医院行择期全身麻醉下腹腔镜下结直肠癌手术的老年患者654例。纳入标准：年龄65～85岁；美国麻醉医师协会（ASA）分级Ⅰ～Ⅲ级。排除标准：（1）术前存在长期饮酒史，神经、肌肉及内分泌系统疾病史，精神系统疾病史；（2）长期服用抗抑郁、抗焦虑等神经精神类药物史；（3）心血管及呼吸系统重大疾病史及肝、肾功能严重损害；（4）术前不能顺利完成精神功能测验；（5）体质指数（BMI）＜18.5 kg/m2或＞25.0 kg/m2；（6）术前简易智力状态检查量表（MMSE）评分＜23分。中止标准：（1）术中血压降低超过基础值10%且持续时间超过10 min的患者；（2）术中出血量大于基础血容量20%的患者；（3）由于各种原因拒绝继续配合试验的患者；（4）术后出现明显苏醒延迟或无法在手术室内完成拔管而需要带气管导管送至ICU的患者。654例患者中7例手术暂停，11例不同意进行本研究，最终纳入636例。

1.2 方法 采用随机数字表法将所有患者分为四组：对照组（C组），右美托咪定组（D组），乌司他丁组（U组）和右美托咪定+乌司他丁组（D+U组），各159例。C组给予0.9%氯化钠溶液静脉泵入；D组在麻醉诱导前15 min采用微量输注泵在15 min内输注盐酸右美托咪定（产品批号：181112BP，江苏恒瑞医药股份有限公司）预注负荷剂量（0.5 μg/kg），后以0.3 μg·kg-1·h-1的速度持续泵注（用0.9%氯化钠溶液将盐酸右美托咪定配制成4 μg/ml）至术毕；U组在麻醉诱导前15 min采用微量输注泵在15 min内输注2 ku/kg乌司他丁（产品批号：031901104，广东安普生化医药股份有限公司），随后以1 ku·kg-1·h-1的速率泵注至术毕；D+U组按上述方法同时给予右美托咪定和乌司他丁至术毕。

麻醉过程：患者进入手术室后，连接心电监护仪并监测血氧饱和度，建立静脉通道，经桡动脉穿刺置管和颈内静脉穿刺置管测压并监测脑电双频指数（BIS）。采用全凭静脉全身麻醉。麻醉诱导：静脉注射咪达唑仑0.02～0.04 mg/kg，依托咪酯 0.1～0.3 mg/kg，枸橼酸舒芬太尼0.2～0.3 μg/kg，顺式苯磺酸阿曲库铵0.3 mg/kg，可视喉镜下气管插管后接呼吸机行机械通气。麻醉维持采用丙泊酚和瑞芬太尼全凭静脉维持麻醉，采用微量输注泵持续泵入瑞芬太尼 0.05～0.20 μg·kg-1·min-1，并根据手术情况间断追加枸橼酸舒芬太尼及顺式苯磺酸阿曲库铵。术中保持血压波动在基础值的10%以内，维持术中血氧饱和度＞98%，维持BIS目标值在45～60。手术结束前半小时给予舒芬太尼5～10 μg，氟比洛芬脂50 mg进行超前镇痛。患者术毕不给予拮抗肌松药物，待患者恢复自主呼吸、潮气量＞6 ml/kg、呼吸频率＜30次/min、呼气末二氧化碳分压（PETCO2）维持在35～45 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）、呼之能睁眼、握拳有力时拔除气管导管。术后给予经静脉自控镇痛（PCIA），药物配方为酮咯酸氨丁三醇240 mg，托烷司琼5 mg，加0.9%氯化钠溶液稀释至100 ml，背景输注速率为2 ml/h，自控镇痛（PCA）量为0.5 ml，锁定时间为15 min，维持患者术后疼痛视觉模拟评分（VAS）≤3分。

1.3 观察指标 记录患者性别、年龄、体质量、受教育程度、高血压发生情况、糖尿病发生情况、冠心病发生情况、术中低血压发生情况、术中失血量、手术时间。观察术后24 h切口疼痛情况，并行VAS。分别于术前1 d及术后1、3、7 d采集患者静脉血，收集于分离胶-促凝管中，室温下垂直静放20 min后用低速自动离心机以2 000～3 000 r/min的速率离心20 min，离心半径210 mm，取上清液保存于-80 ℃冰箱中，统一由试验技术人员采用酶联免疫吸附法测定血浆可溶性髓样细胞触发受体1（sTREM1）、白介素6（IL-6）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）水平。

术前1 d采用MMSE评估患者认知功能，总分30分，以24～27分为轻度认知障碍，19～23分为中度认知障碍，0～18分为重度认知障碍。

采用意识模糊评估法（CAM）于同一时段评估所有患者术后1、3、7 d谵妄发生情况，计算患者术后谵妄发生率。CAM针对谵妄的4个特征分别对应4个条目：（1）急性起病或精神状态的波动性改变；（2）注意力集中困难；（3）思维混乱；（4）意识状态的改变。诊断要求必须满足（1）和（2），并且至少满足（3）或（4）其中1条。

分别于术后30、60、90 d采用Z字评分法通过电话随访方式于同一时段对所有患者进行神经心理学测试。采用MMSE、视觉词语学习测验、数字广度测验（顺、逆）、Stroop色词测验、数字符号转换测验、循迹连线（除数字连线测试外，其余测试采用平行版本）随机进行评估，测试时间地点统一、安静，采用盲法，由专业评估人员完成。术后神经认知障碍判断标准采用Z计分法：（1）根据健康老年人单项测试结果计算标准差（s）；（2）计算每例患者各单项术前测试结果与术后测试结果的差值（Xi）；（3）Zi=Xi/s，总Z分=Z1+Z2+…Z7；（4）以两项单项测试的Z分或总Z分≥1.96分为术后神经认知障碍。

1.4 质量控制

1.4.1 样本量计算 既往研究发现腹腔镜下结直肠癌手术PND发生率约为24.4%，围术期分别应用右美托咪定和乌司他丁后POCD发生率分别为15.5%和17.7%［8］，假定围术期右美托咪定联合乌司他丁术后神经认知障碍发生率为单独使用乌司他丁POCD发生率的一半，取检验水准α=0.05、检验效能1-β=0.90，通过PASS软件计算共需要病例594例，考虑到远期随访时约10%的失访率，本研究计划入组病例654例。

1.4.2 随机编组 由与本试验执行数据管理统计分析无关的生物统计学家在计算机上用SAS统计软件包按试验组与对照组的比例随机产生随机数字，进行分组。

1.4.3 设盲和揭盲 设盲：指定一名研究协调员负责保存和分发随机号码、准备药物以及研究人员之间的信息协调；指定一名主治医师负责麻醉实施和记录术中信息；指定一名主治医师负责术后给予研究药物和监测药物安全；由经过培训的随访者负责患者的随访和术后谵妄、术后神经认知障碍的诊断；以上研究人员在研究期间互相不知道对方的研究结果；统计分析由南通大学附属海安医院麻醉科统计室负责完成。揭盲：本研究在规定时间内共需完成有效病例616例，入组病例研究全部完成、数据全部录入且核对无误、数据库锁定后揭盲。

1.5 统计学方法 采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，符合正态分布的计量资料以（x ±s）表示，多组间比较采用方差分析；重复测量的计量资料比较采用多因素重复测量方差分析；计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

表1 四组患者一般情况及手术指标比较Table 1 Comparison of general conditions and surgical indicators among the four groups

2 结果

2.1 患者纳入流程 C组5例患者未能术后电话随访，共纳入154例患者；D组7例患者未能术后电话随访，共纳入152例患者；U组3例患者未能术后电话随访，1例患者术后2个月死亡，共纳入155例患者；D+U组4例患者未能术后电话随访，共纳入155例患者。患者纳入流程见图1。

图1 患者纳入流程Figure 1 Participants inclusion flowchart

2.2 患者一般情况及手术情况 四组性别、年龄、体质量、受教育程度、高血压发生率、糖尿病发生率、冠心病发生率、术中低血压发生率、术中失血量、术前MMSE评分、术后24 h疼痛VAS比较，差异均无统计学意义（P＞0.05，见表1）。

2.3 四组炎性细胞因子比较 治疗方法与时间对血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平存在交互作用（P＜0.05）；治疗方法与时间对血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平主效应均显著（P＜0.05）。D组、U组和D+U组患者术后1、3、7 d血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平均低于C组，D+U组患者术后1、3、7 d血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平均低于D组和U组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；C组、D组、U组和D+U组患者术后1、3、7 d血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平均高于术前1 d时，差异有统计学意义（P＜0.05，见表2）。

2.4 近期术后谵妄发生率 四组术后1、3、7 d谵妄发生率比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）；其中D组、U组和D+U组术后1、3、7 d谵妄发生率低于C组，D+U组术后7 d谵妄发生率低于D组和U组，差异均有统计学意义（P＜0.008 3，见表3）。

表2 四组术后血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平比较（±s，ng/L）Table 2 Comparison of plasma sTREM1，IL-6 and TNF-α levels after surgery among the four groups

表2 四组术后血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平比较（±s，ng/L）Table 2 Comparison of plasma sTREM1，IL-6 and TNF-α levels after surgery among the four groups

注：与同组术前1 d比较，aP＜0.05；与C组比较，bP＜0.05；与D组比较，cP＜0.05；与U组比较，dP＜0.05；sTREM1=可溶性髓样细胞触发受体1，IL-6=白介素6，TNF-α=肿瘤坏死因子α

sTREM1 IL-6 TNF-α术前1 d 术后1 d 术后3 d 术后7 d 术前1 d 术后1 d 术后3 d 术后7 d 术前1 d 术后1 d 术后3 d 术后7 d C 组 154 124±23 386±56a 373±51a 365±59a 12.8±2.4 45.6±4.6a 46.2±4.5a 42.1±4.2a 22±5 76±16a 74±14a 72±13a D 组 152 126±18 287±36ab 265±34ab 246±35ab 12.4±2.3 32.7±3.8ab 31.6±3.7ab 31.1±3.6ab 21±6 52±12ab 51±13ab 51±14ab U 组 155 125±19 266±35ab 251±32ab 236±31ab 12.5±2.1 35.6±3.5ab 33.8±3.2ab 31.8±3.2ab 22±4 51±13ab 52±12ab 53±14ab D+U 组 155 124±22 236±27abcd 216±25abcd 186±24abcd 12.4±2.2 24.6±3.1abcd 22.3±2.8abcd 21.3±2.2abcd 21±5 36±8abcd 34±7abcd 31±6abcd组别 例数F 值 F交互=8.32，F组间=1 353.00，F时间=2 966.00 F交互=292.00，F组间=2 557.00，F时间=6 171.00 F交互=86.89，F组间=1 278.00，F时间=814.60 P 值 P交互=0.000 1，P组间=0.000 1，P时间=0.000 1 P交互=0.000 1，P组间=0.000 1，P时间=0.000 1 P交互=0.000 1，P组间=0.000 1，P时间=0.000 1

表3 四组近期术后谵妄发生率比较〔n（%）〕Table 3 Comparison of the incidence of short-term postoperative delirium among the four groups

2.5 远期术后神经认知障碍发生率比较 四组术后30、60、90 d神经认知障碍发生率比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）；其中D+U组术后30、60、90 d神经认知障碍发生率低于C组，D+U组术后60 d神经认知障碍发生率低于D组和U组，差异均有统计学意义（P＜0.008 3，见表4）。

3 讨论

既往研究表明，手术创伤、术后疼痛及机体应激引起的全身炎症反应综合征及不同类型细胞因子释放在患者围术期神经认知障碍的发展中起着至关重要的作用［9］。机体免疫系统可被手术创伤激活，导致强烈的炎性反应，故手术患者的中枢神经系统和外周组织中炎性因子水平增加，而手术可以导致促炎性细胞因子反应的增强，使血浆IL-6、白介素1β（IL-1β）等促炎性因子水平升高，并且其升高程度与认知功能下降的程度相关［10］。随着微创技术的发展，腹腔镜结直肠癌手术已成为临床上较为常见的手术。腹腔镜手术患者术中二氧化碳（CO2）气腹后会导致脑组织代谢出现不同程度的障碍，术中大脑氧合情况的变化加上气腹造成不同程度的神经损伤可能会诱发PND［11］。因此，如何降低老年患者PND的发生率，改善其晚年的生活质量显得尤为重要。

盐酸右美托咪定是一种特异性α2-肾上腺素能受体激动剂，具有镇静、助眠、抗焦虑等作用，并在产生抗交感及抗寒战等作用的同时还具有一定的镇痛作用，用于手术中辅助麻醉对中枢神经有保护作用，并能改善患者术后认知功能［12］。研究证明，右美托咪定具有不同程度的神经保护作用并且可降低行腹腔镜下结肠癌手术的老年患者PND发生率［13］。乌司他丁是一种从人体的尿液中分离纯化的药物，因具有较为广谱的酶抑制作用而被广泛使用。研究证明，乌司他丁能够对机体的炎性反应产生抑制，并通过减少机体神经细胞的凋亡而对学习、记忆功能障碍产生改善作用，有利于降低老年患者PND的发生率［14］。一般两种作用相同的药物联合使用常具有协同作用，但关于右美托咪定和乌司他丁联合使用的效果，文献报道不一。有研究表明二者具有协同作用，能进一步减轻体内的炎性因子水平［15］。也有研究表明，与单独使用乌司他丁或者右美托咪定相比，两种药物联合使用并不能进一步减少老年人术后早期认知障碍的发生，而既往研究样本量小且观察时间短是导致结果不一、循证医学证据不足的原因。因此本研究采用多中心、随机、双盲、对照的方法，观察右美托咪定联合乌司他丁对行腹腔镜下直肠癌手术的老年患者术后认知障碍近期及远期发生率的影响，为临床循证医学提供有效证据。

表4 四组远期术后神经认知障碍发生率比较〔n（%）〕Table 4 Comparison of the incidence of long-term postoperative neurocognitive impairment among the four groups

麻醉手术可激活机体免疫系统，诱发外周和中枢神经系统炎性反应。SAIJO等［16］研究证明在外周神经系统激活的炎性细胞以及炎性因子可以通过受损的血-脑脊液屏障或脑室周围器官进入中枢神经系统进而激活小胶质细胞，而小胶质细胞相当于中枢神经系统的单核巨噬细胞，在炎性反应中起主导作用。手术等因素可造成患者血-脑脊液屏障通透性改变，因此外周神经系统的炎性细胞以及炎性因子得以进入中枢神经系统，这可能为PND形成创造了条件［17］。sTREM1是髓样细胞触发受体1（TREM1）的分泌亚型，也是细胞膜表面的髓样细胞触发受体（TREM）受到刺激后经基质金属蛋白酶裂解分泌到体液中的一种形式，并随着细胞膜表面TREM的表达增加而增加，因此sTREM的增加即代表TREM的增加。TREM1与其下游蛋白DAP12结合后会活化磷脂酰肌醇3激酶等，诱导生长因子受体蛋白及钙调蛋白磷酸化，促使细胞内Ca2+流动，导致核因子（NF）-κB等转录因子活化，最终引起炎性细胞因子如TNF-α、IL-6的释放，同时减少抗炎细胞因子白介素10（IL-10）的释放［18］，此外，TREM1因会与Toll样受体（TLR）相互作用引起级联炎性反应而被认为是炎性反应的“放大器”［19］，手术创伤可通过增加炎性细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α在外周和中枢神经系统的水平而损害认知功能。因此本研究重点观察了sTREM1、IL-6和TNF-α水平变化。

本研究结果显示，与对照组相比较，术前单独给予右美托咪定或乌司他丁患者术后1、3、7 d血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平降低，且术后1、3、7 d谵妄发生率降低，说明单独给予右美托咪定或乌司他丁可以降低行腹腔镜下结直肠癌手术的老年患者近期术后谵妄发生率，但D组、U组术后30、60、90 d神经认知障碍发生率并没有降低。当右美托咪定联合乌司他丁使用时患者术后1、3、7 d血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平降低，且术后1、3、7 d谵妄发生率降低，术后60 d神经认知障碍发生率较单独给予右美托咪定或乌司他丁患者降低。说明右美托咪定联合乌司他丁可降低行腹腔镜下结直肠癌手术的老年患者PND发生率，分析其作用机制为：右美托咪定可能通过激活α受体而发挥下调高迁移率族蛋白B1（HMGB1）表达量的作用［20］，进而下调信号通路中TLR4水平，而由于TREM1的激活需要与TLR4配体结合实现［21］，因此，当机体TLR4水平降低时，TREM1水平也会随之下调，有利于降低组织中IL-1、IL-6、TNF-α等炎性因子的释放。另有研究发现，乌司他丁也可下调TLR4蛋白表达水平，进而下调TREM1水平并减少组织中IL-1、IL-6、TNF-α等炎性因子的释放［22］。因此，右美托咪定联合乌司他丁降低行腹腔镜下结直肠癌手术的老年患者PND发生率的原因可能与协同下调TREM1蛋白表达有关。但本研究发现，右美托咪定联合乌司他丁并没有降低患者术后90 d神经认知障碍发生率，其原因一方面可能是观察例数较少；另一方面是：目前对于POCD的诊断，多推荐采用多量表联合评估，本研究选择MMSE量表和Z字评分法评估认知功能，可能有部分术后认知障碍患者并没有检测出来。因此，右美托咪定联合乌司他丁降低行腹腔镜下结直肠癌术的老年患者PND的发生率是否还有其他机制仍有待进一步研究。

综上所述，乌司他丁联合右美托咪定可降低行腹腔镜下结直肠癌手术的老年患者PND发生率，其机制可能与降低血浆sTREM1、IL-6和TNF-α水平有关。

作者贡献：徐卫东进行文章的构思与设计，对文章整体负责，监督管理；郭宗锋、王祥、曹苏、徐兴国、张常伟、于晓燕、徐卫东进行研究的实施与可行性分析；王祥、曹苏、于晓燕进行数据收集及整理；郭宗锋、曹苏、张常伟进行统计学处理；郭宗锋、徐卫东进行结果的分析与解释，撰写论文；曹苏、徐卫东进行论文的修订；曹苏、徐兴国、徐卫东负责文章的质量控制及审校。

本文无利益冲突。