吸入氧浓度对合并微血管病变的糖尿病患者行腔镜胃癌根治术肺损伤的影响

张亚阳，王建刚，李 婷，朱 健，岳隆基

现有流行病学和临床研究表明，糖尿病患者的肺功能较健康人群有所降低，具体表现为限制性通气功能障碍和弥散功能减退[1，2]。甄月巧等[3]研究表明，肺功能损害和糖尿病微血管病变程度密切相关。T2DM发展到合并微血管病变时，才会出现肺通气功能的下降[4]。同样地，全麻机械通气手术过程中，术中高氧暴露引发的氧化应激和炎性反应也会导致肺部损伤[5]。因此，对于二型糖尿病合并微血管病变患者的麻醉，面临这样一个问题：肺功能障碍的存在使得过低的FiO2可能不足以维持糖尿病患者术中的氧供需求，而过高的FiO2又容易引起氧化应激和炎性反应进一步加重肺损伤。所以，二者间的平衡点正是本文的研究目的，对于这类患者，吸入氧浓度最适值是多少？本研究旨在探讨吸入氧浓度对合并微血管病变的糖尿病患者行腔镜胃癌根治术肺损伤的影响。

1 对象与方法

1.1 对象 本研究经伦理委员会批准并与患者签署知情同意书。选取2018-10至2020-05择期行腔镜胃癌根治术且合并糖尿病微血管病变的患者60例，采用随机数字表法分为3组(n=20)：A组(FiO235%)、B组(FiO250%)、C组(FiO275%)。

1.2 纳入排除及术中剔除标准 纳入标准：(1)2型糖尿病合并微血管病变(糖尿病肾病或糖尿病视网膜病变)者；(2)血糖控制良好(空腹血糖<8.3 mmol/L，最高不超过11.1 mmol/L，或餐后血糖≤13.9 mmol/L，尿糖尿酮体阴性)且糖化血红蛋白在7.5%～8.5%；(3)年龄40～70岁;(4)体重指数(BMI)在18～24 kg/m2；(5)ASA分级Ⅱ～Ⅲ级；(6)无吸烟及其他呼吸系统疾病(慢性阻塞性肺疾病、哮喘、近期呼吸系统感染等)；(7)无心脑血管疾病；(8)手术时长2～4 h。排除标准：(1)除腔镜胃癌根治术外其他手术患者；(2)精神状态不佳，无法配合者；(3)术前未做肺功能检查的患者。术中剔除标准：(1)术中采用的通气策略无法维持患者SpO2≥90%；(2)术中大出血抢救或中转开腹；(3)维持脑电双频指数(BIS)值在40～60前提下，通过调节麻醉深度无法维持血压、心率在±20%基础值范围内；(4)通过调节呼吸频率无法维持呼气末二氧化碳分压(PetCO2)在35～45 mmHg；(5)术中出现难以维持气道峰压<30 cmH2O。

1.3 方法 患者入室后开放静脉通路，监测心电图(ECG)、无创血压(NIBP)、脉搏血氧饱和度(SpO2)，脑电双频指数(BIS)，局麻下行桡动脉穿刺置管监测有创动脉血压(ABP)。麻醉诱导使用舒芬太尼0.4 μg/kg，依托咪酯0.3 mg/kg，顺式阿曲库铵0.15 mg/kg顺序诱导，肌松效果最佳时行气管插管。插管后3组分别以35%(A组)、50%(B组)、75%(C组)的吸入氧浓度，潮气量8～10 ml/kg，呼吸频率10～12次/min，吸呼比1∶2维持机械通气，人工气腹(气腹压力12 mmHg)建立后将潮气量调整为6～8 ml/kg，呼吸频率调整于12～18次/min，维持SpO2≥90%，维持PetCO2在35～45 mmHg，机械通气维持气道峰压<30 mmHg，平台压<25 mmHg，直至手术结束。术中静脉泵注丙泊酚、瑞芬太尼维持麻醉深度，根据患者血流动力学情况以及BIS调整泵注剂量，维持心率、血压波动幅度在基础值的20%以内，持续泵注顺式阿曲库铵维持肌松，手术结束前给予托烷司琼预防术后恶心呕吐。在满足拔管指征并拔管后送麻醉恢复室(PACU)观察苏醒。

1.4 观察指标 每组分别在麻醉诱导前(T0)、气腹后30 min(T1)、气腹后60 min(T2)、关腹后10 min(T3)采动脉血行血气分析，并采动脉血检测各因子：采用ELISA 法测量血清中肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)、超氧化物歧化酶(SOD)、Clara细胞分泌蛋白(CC16)的水平，观察各组术后达拔管指征时间。

2 结 果

2.1 一般情况比较 3组患者年龄、体重指数(BMI)、术前糖化血红蛋白(HbA1c)、ASA分级、手术时长比较，差异无统计学意义(表1)。与C组比较，A、B 组术后达拔管指征时间明显缩短，差异有统计学意义(P<0.05)，A、B组比较差异无统计学意义(表1)。

表1 3组合并微血管病变的糖尿病患者行腔镜胃癌根治术一般情况比较

2.2 术前肺功能比较 3组患者术前肺活量(VC)、用力肺活量(FVC)、1秒率(FEV1/FVC)、一氧化碳弥散量(DLCO)比较，差异无统计学意义(表2)。

表2 3组合并微血管病变的糖尿病患者行腔镜胃癌根治术术前肺功能比较

2.3 术中各时间点生命体征的比较 3组患者不同时间点的心率(HR)、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)比较，差异无统计学意义；在脉搏氧饱和度(SpO2)方面，3组在T0时比较差异无统计学意义，A组在T1、T2、T3时间点均较C组明显降低(P<0.05)，B组在各时间点与C组比较差异无统计学意义(表3)。

表3 3组合并微血管病变的糖尿病患者行腔镜胃癌根治术不同时间HR、SBP、DBP、SpO2比较

2.4 各组炎性因子水平比较 在TNF-α、IL-6水平上，时间和分组存在交互作用(P<0.05)，且主效应均显著，差异有统计学意义(P<0.01)。与 A 组相比，在T2、T3时间点，C 组 TNF-α和IL-6 水平显著升高，差异有统计学意义(P<0.05)，B 组 TNF-α，IL-6 水平升高但差异无统计学意义；与C组相比, B组在T3时间点 TNF-α水平明显低于C组，差异有统计学意义(P<0.05，表4)。

2.5 各组氧化应激与肺损伤指标比较 在SOD，CC16水平上，时间和分组也存在交互作用(P<0.05)。麻醉后各组SOD呈逐渐下降趋势，CC16则相反。与A组相比，C组在T2、T3时间点SOD显著降低且CC16显著升高，差异有统计学意义(P<0.05)，B组T2、T3时间点 SOD和CC16的浓度变化，差异无统计学意义；与C组相比，B组在T3时间点SOD显著升高且CC16显著降低，差异有统计学意义(P<0.05，表4)。

表4 3组合并微血管病变的糖尿病患者行腔镜胃癌根治术不同时间TNF-α、IL-6、SOD、CC16的比较

3 讨 论

T2DM作为一种全身性慢性代谢障碍性疾病，除了累及肾脏、视网膜外，肺脏也是糖尿病患者微血管病变的靶器官之一，但由于肺微血管床有着巨大的储备功能，肺功能损害往往呈现亚临床型[6]。随着病情进展，肺功能障碍随着微血管病变程度的加重愈加明显。高糖氧化应激和肺部慢性炎性反应参与了糖尿病肺部并发症的发生过程[7-9]。有研究认为：对肺功能正常的胃肠道肿瘤患者，机械通气过程中吸入35%氧浓度对动脉血氧分压及炎性介质的影响较小，可能是较合适的氧浓度[10]。然而对于预行腹腔镜手术且肺功能障碍的糖尿病患者，过低吸入氧浓度可能无法满足其手术需求，而长时间FiO2>0.8可出现急性肺损伤[11]。所以本研究选用35%为最低吸入氧浓度，依次选用50%和75%作为分组。

机械通气过程中暴露在高氧状态下首先会刺激肺巨噬细胞分泌肿瘤坏死因子α(TNF-α)等早期炎性因子，TNF-α不仅能够促进单核细胞和巨噬细胞的产生，还能够诱导其他细胞因子的聚集与活化，以级联放大形式引发炎性反应，同时释放酶类与氧自由基等物质损伤肺内细胞[12-13]。白细胞介素6(IL-6)参与早期的炎性反应，是反映机体炎性反应程度和肺组织损伤程度的重要指标，与肺损伤及肺部并发症的发生密切相关[14，15]。因此，选择TNF-α和IL-6作为炎性反应指标。本研究发现，C组在T2、T3时间点TNF-α和IL-6水平相比A组显著升高，差异具有统计学意义，而B组在T1、T2、T3时间点TNF-α、IL-6 水平相比于A组虽有升高但差异无统计学意义，在T3时间点 B组TNF-α水平明显低于C组，说明随着吸入氧浓度和手术时间的增加，机体出现不同程度的炎性反应。然而，A、B两组未在在观察期内出现明显的炎性反应差异。这一点与常俊晓等[10]的研究有所差异，可能与实验对象及时间点的选取不同有关。

高氧暴露会刺激机体产生的大量高活性氧自由基(ROS)破坏细胞蛋白质和酶、损伤核酸及膜脂质过氧化导致细胞破坏和死亡[16]。ROS的过量产生使得体内氧化和抗氧化剂失衡从而引起肺表皮细胞和毛细血管内皮细胞损伤[17]。超氧化物歧化酶(SOD)是体内清除氧自由基的关键物质，其活性可以反映机体对氧自由基的清除能力。因此，用SOD来间接反映氧化应激水平。本研究发现，抗氧化指标SOD在各组均呈现进行性下降，说明各组术中均观测到氧化应激反应，而C组SOD浓度下降幅度明显高于其余两组且A、B两组的差异并无统计学意义。

当肺泡毛细血管膜受损时，由肺Clara细胞分泌的CC16会透过肺泡毛细血管屏障被动扩散到血液循环中，是反映肺损伤的特异性标志[18]。本实验中3组患者肺损伤指标CC16随吸入氧浓度及手术时间的增加而升高，A、B两组CC16的变化明显低于C组，且在观测期A、B两组CC16的变化并无统计学差异，说明肺损伤程度与吸入氧浓度的大小相关，但在短期内无法观测到低水平的吸入氧浓度(35%，50%)所造成的差异。

术后达拔管指征时间方面，A、B两组无差异，且A、B组术后达拔管指征时间明显短于C组，提示吸入高浓度氧影响术后拔管时间，可能与吸收性肺不张有关。在SpO2水平上，A组在T1、T2、T3时间点均较B、C组明显降低，B组在各时间点与C组比较差异无统计学意义，提示75% FiO2相对过大。且试验中发现，35%FiO2组在人工气腹建立后虽然SpO2基本都能维持在90%以上，但是术中SpO2降低的发生率高于B、C组，且A组部分患者因术中SpO2<90%剔出本实验，提示50% FiO2是相对安全且合适的。

综上可得：与低水平吸入氧浓度(35%，50%)相比，75%的吸入氧浓度会使炎性因子以及氧化应激水平明显增高，且肺损伤程度明显高于前者，所以低水平吸入氧浓度可能是比较适宜的选择。因35%的吸入氧浓度无法满足所有患者行腹腔镜手术术中氧供的需求，故对于合并微血管并发症的糖尿病患者，50%的吸入氧浓度可能是最佳吸入氧浓度，该吸入氧浓度在保证氧供的前提下能最大程度减少氧化应激以及炎性反应引起的肺损伤。