经皮穴位电刺激对体外循环下冠状动脉搭桥术患者肺功能的影响

李 娟，曹福羊，李 亮，李 军，杨 璐

术后肺功能障碍是患者心脏手术后常见的并发症之一，尤其是体外循环（cardiopulmonary bypass,CPB）后的患者，可出现不同程度的肺功能损伤。据报道，心脏手术后有30%~72%的患者会出现不同程度的肺不张，2%~20%的患者可出现肺部感染，甚至有2%左右的患者可发生急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome,ARDS）[1-3]。肺部并发症的发生可明显延长患者术后机械通气时间和住院时间，增加患者心脏手术后死亡风险，显著影响患者的术后康复。

有研究报道，针灸刺激可改善单肺通气患者肺内分流，减少腹腔镜下胃癌根治术患者术后肺部并发症，改善下肢手术患者术后肺功能[4-6]。有研究表明，在动物实验中也发现电针预处理可抑制CPB后大鼠肺内氧化应激反应，减少肺泡上皮细胞的凋亡，减轻肺组织的损伤[7-8]。但针灸刺激对CPB 下心脏手术患者术后肺功能的影响尚不完全清楚。因此本研究拟观察经皮穴位电刺激（transcutaneous electrical acupoint stimulation,TEAS）对 CPB 下冠状动脉搭桥术（coronary artery bypass grafting,CABG）患者围术期肺功能的影响，拟为TEAS 在此类患者中的应用提供一定的临床依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取 2018 年 1 月‑2021 年 1 月就诊于解放军总医院第六医学中心拟行CPB 下CABG患者60例，年龄50~70岁，性别不限，美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiologists，ASA）分级II~III 级，美国纽约心脏病协会（New York Heart Association，NYHA）心功能分级 II~III 级。排除左室射血分数≤40%，肝肾功能明显异常和术前有感染性疾病、免疫系统疾病或慢性肺部疾病病史的患者。所有患者术前均签署知情同意书，并通过我院医学伦理委员会研究批准[s2020‑006‑02号]。

1.2 研究方法

1.2.1 分组 采用随机数字表法将纳入研究的患者随机分为两组：对照组和TEAS 组（TEAS 组），每组30 例。TEAS 组患者使用经皮穴位电刺激仪（南京济生医疗科技有限公司）于麻醉诱导前30 min取双侧足三里，孔最穴和肺俞穴行经皮穴位电刺激，刺激强度以患者能耐受的最大电流强度为宜，一般为8~12 mA，持续刺激至手术结束；对照组患者在相同穴位放置电极片，但不给予电流刺激。

1.2.2 麻醉手术方式 两组患者麻醉、手术和体外循环方式相同。患者术前1 h口服地西泮10 mg，术前30 min 肌肉注射吗啡0.1 mg/kg。入室后常规监测ECG，HR和SpO2。局麻下行桡动脉穿刺置管，动脉血压监测。静脉注射咪达唑仑0.08~0.1 mg/kg，舒芬太尼0.5~1.0 μg/kg，依托咪酯0.2 mg/kg 和罗库溴铵0.6 mg/kg 进行麻醉诱导，气管插管后连接麻醉机行机械通气，通气频率12~15/min，潮气量6~8 mL/kg，维持 PETCO2 35~40 mmHg，经右侧颈内静脉穿刺置入Swan-Ganz 导管监测肺毛细血管楔压，术中持续泵注丙泊酚4~8 mg/(kg.h)，瑞芬太尼0.1~0.2 ug/(kg.min)，右美托咪定 0.2~0.4 ug/(kg.h)，吸入七氟醚浓度1~2%，间断注射舒芬太尼，咪达唑仑，罗库溴铵进行麻醉维持。正中开胸后，常规升主动脉和上下腔静脉插管后建立CPB，转流期间灌注流量2.0~2.6 L/(min.m2)，维持平均动脉压（mean arterial pressure,MAP）50~80 mmHg，鼻 咽 温 度 30~32 ℃，在CPB 下行冠状动脉搭桥术。复温后静脉泵注多巴胺3~8 ug/(kg.min)，硝酸甘油0.3~0.8 ug/(kg.min)，维持平均动脉压70~90 mmHg。

1.2.3 观察指标 记录术中CPB 时间，主动脉阻断时间，手术时间，术后机械通气时间，ICU 停留时间，术后住院天数，术后肺不张发生率和术后肺部感染发生率。分别于切皮前（T0）、CPB 结束后30 min（T1），术毕时（T2），术后12 h（T3）和 24 h（T4）时取桡动脉血样1 mL 行动脉血气分析，测定PaO2及PaCO2，并根据公式计算氧合指数（oxygenation index,OI）和呼吸指数（respiratory index,RI）。分别于T0~T2时气管插管状态下记录潮气量和气道平台压，并根据公式计算肺静态顺应性（static pulmonary compliance,Cst）。同时于上述时间点取中心静脉血样5~8 mL，行血常规检测记录样本中中性粒细胞数量（polymorphonuclear neurtrophil, PMN）；采用超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）检测试剂盒（上海碧云天生物技术有限公司）测定血清中SOD 的活性，并采用酶联免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay,ELISA）试剂盒（上海碧云天生物技术有限公司）测定血清中肿瘤坏死因子‑α（tumor necrosis factor‑α,TNF‑α）和白细胞介素‑6（interleukin‑6,IL‑6）的含量。

PB 为大气压 760 mmHg，FiO2为吸入氧浓度，R为呼吸商0.8。

1.3 统计学处理 采用SPSS 21.0 统计学软件进行分析，计量资料采用均数±标准（）表示，组间比较采用两独立样本t检验，组内比较采用重复测量设计的方差分析；计数资料采用率（%）表示，比较采用卡方检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般情况比较 两组患者基本情况和术中各指标比较差异无统计学意义（P>0.05），与对照组比较，TEAS 组患者术后机械通气时间和ICU 停留时间显著降低，差异有统计学意义（P<0.05），而两组患者术后住院时间、肺不张发生率和术后肺部感染发生率比较差异无统计学意义（P>0.05），表1。

表1 两组患者基本情况比较

2.2 两组患者不同时间点肺功能指标比较 在T0时，两组患者间 OI 值（t=0.243,P=0.808）、RI 值（t=0.065,P=0.948）和Cst（t=1.231,P=0.220）差异无统计学意义。在T1时，与对照组比较，TEAS 组OI 值显著升高（t=1.972,P=0.049），RI 值显著降低（t=5.089,P<0.001），Cst 显著增加（t=5.359,P<0.001）；在T2时，与对照组比较，TEAS 组OI 值显著升高（t=2.924,P=0.004），RI值显著降低（t=11.059,P<0.001），Cst显著增加（t=4.416,P<0.001）；在 T3时，与对照组比较，TEAS 组 OI 值显著升高（t=3.377,P=0.001），RI 值显著降低（t=6.062,P<0.001）；在T4时，与对照组比较，TEAS 组 OI 值显著升高（t=2.259,P=0.025），RI 值显著降低（t=6.045,P<0.001）。与T0时比较，对照组和TEAS 组 T1~2时 Cst 均 显 著 降 低（F=415.754,P<0.001），T1~4时OI 值均显著降低（F=61.173,P<0.001）而RI值显著升高（F=163.191,P<0.001），表2。

表2 两组患者肺功能相关指标比较（n=30,）

表2 两组患者肺功能相关指标比较（n=30,）

与对照组比较，*P<0.05；与T0比较，△P<0.05；“…”表示未测

观察指标OI RI T3 282.75±63.52△348.57±78.63*△1.05±0.42△0.68±0.17*△T4 318.75±65.47△362.73±74.36*△0.93±0.21△0.56±0.13*△Cst组别对照组TEAS组对照组TEAS组对照组TEAS组T0 480.54±78.25 476.43±72.36 0.17±0.11 0.18±0.12 35.67±3.58 36.43±2.53 T1 301.24±76.28△338.17±85.42*△1.14±0.27△0.83±0.15*△24.53±1.24△27.75±2.15*△T2 262.12±75.58△317.62±83.44*△1.47±0.38△0.79±0.18*△23.82±1.67△26.52±1.83*△… …… …

2.3 两组患者不同时间点炎症与氧化应激相关指标比较 在T0时，两组患者血清中TNF‑α 浓度（t=1.343,P=0.180），IL‑6 浓度（t=0.299,P=0.766），SOD活性（t=0.521,P=0.603）和 PMN 数量（t=0.074,P=0.941）差异无统计学意义。在T1时，与对照组比较，TEAS 组患者血清中 TNF‑α 浓度（t=2.601,P=0.01）、IL‑6 浓度（t=2.995,P=0.004）和PMN 数量（t=4.391,P<0.001）显著降低，而SOD 活性显著升高（t=3.249,P=0.001），差异有统计学意义。在T2时，与对照组比较，TEAS 组患者血清中 TNF‑α 浓度（t=2.283,P=0.023）、IL‑6 浓度（t=3.678,P<0.001）和PMN数量（t=5.410,P<0.001）显著降低，而SOD 活性显著升高（t=3.367,P=0.001），差异有统计学意义。在T3时，与对照组比较，TEAS组患者血清中TNF‑α浓度（t=3.099,P=0.002）、IL‑6 浓度（t=4.618,P<0.001）和PMN 数量（t=3.412,P=0.001）显著降低，而SOD 活性显著升高（t=3.626,P<0.001），差异有统计学意义。在T4时，与对照组比较，TEAS 组患者血清中TNF‑α浓度（t=3.614,P<0.001）、IL‑6 浓度（t=3.326,P=0.001）和 PMN 数量（t=4.426,P<0.001）显著降低，SOD 活性显著升高（t=3.276,P=0.001），差异有统计学意义。与T0时比较，对照组和TEAS 组T1~4时TNF ‑α 浓 度（F=49.223,P<0.001），IL‑6 浓 度（F=25.713,P<0.001）和 PMN 数量（F=109.322,P<0.001）显著升高，而SOD 活性显著降低（F=332.837,P<0.001），差异有统计学意义，表3。

表3 两组患者炎症与氧化应激相关指标比较（n=30,）

表3 两组患者炎症与氧化应激相关指标比较（n=30,）

与对照组比较，*P<0.05；与T0比较，△P<0.05

观察指标PMN(x109/L)TNF-α(pg/ml)SOD(U/ml)IL-6(pg/ml)组别对照组TEAS组对照组TEAS组对照组TEAS组对照组TEAS组T0 4.1±0.7 4.2±1.2 23.4±4.78 21.45±3.67 134.45±13.60 136.62±15.38 88.57±18.42 86.67±22.18 T1 11.1±3.6△8.5±2.7*△34.47±4.75△30.65±5.24*△97.25±14.82△109.27±15.43*△227.85±22.86△207.50±22.12*△T2 13.6±2.7△10.5±2.2*△36.58±4.47△33.12±5.35*△80.23±13.55△92.65±14.57*△242.53±25.82△218.75±23.35*△T3 11.6±1.9△9.6±1.9*△29.87±6.18△25.43±6.52*△57.56±11.74△71.28±14.65*△215.56±31.53△185.36±28.74*△T4 10.9±2.3△8.4±1.5*△29.12±6.58△24.13±6.47*△53.35±12.34△65.43±13.87*△180.42±28.72△158.62±27.45*△

3 讨论

目前，关于CPB后肺损伤的确切机制尚不完全清楚。有观点认为可能与CPB 后肺组织内中性粒细胞激活，炎症反应和氧化应激有关[9-10]。本研究发现诱导前30 min于足三里，肺俞穴和孔最穴行经皮穴位电刺激可降低CPB 下CABG 患者体内炎症因子 TNF‑α 和 IL‑6 浓度，减少 PMN 数量并提高血清SOD 活性，减轻CPB 下CABG 患者全身炎症反应，提高围术期患者OI 和Cst，降低RI，改善患者围术期肺功能。

足三里为围术期器官保护常用穴位之一，有研究表明针刺足三里可上调肺内血红素氧合酶-1 的表达，进而发挥抗氧化，抗炎和抗凋亡的作用[11]。容英旋等[12]也发现围术期电针刺激足三里可减少开胸手术患者围术期炎症反应，改善患者OI，进而减轻患者单肺通气相关肺损伤。孔最穴与肺俞穴为肺脏保护的常用穴位，其中孔最穴为肺经之郄穴而肺俞穴为肺脏的背俞穴，为治疗呼吸系统疾病改善肺功能的重要穴位[13]。吴绪平等[14]发现针刺孔最穴可改善健康成人吸烟后肺部血流状况，改善吸烟所致肺内通气/血流比例失调，具有良好的调节效应；而赵宁侠等[15]发现针刺肺俞穴可明显改善健康成人的肺功能指标，增加用力肺活量的数值。此外，针刺孔最穴和肺俞穴对围术期肺功能的影响也有相关文献报道。任秋生等发现麻醉诱导前30 min针刺孔最穴和肺俞穴可降低开胸患者单肺通气时肺内分流率，改善患者氧合，减轻患者术后肺损伤[4]。因此，本研究中选择足三里、孔最穴和肺俞穴作为刺激穴位，发现TEAS 能有效改善CPB 下CABG患者术后肺功能，具有一定的肺保护作用。

目前认为CPB 后肺损伤的主要原因是血液成分接触CPB 管道诱发的系统性炎症反应和肺脏的缺血再灌注损伤[16]。CPB 过程中白细胞和补体系统的激活可介导TNF‑α、IL‑6 等多种炎症因子的释放，释放的炎症因子可进一步促进PMN 的激活和聚集，诱导系统性炎症反应；而肺缺血再灌注时期大量活性氧自由基的产生，抗氧化酶活性的降低等均可导致CPB 后肺功能障碍[16-17]。高岚等[18]发现心脏瓣膜置换术患者CPB 后肺功能的损伤与体内氧自由基的生成及炎症反应激活的PMN 和TNF‑α 密切相关。我们在研究中也发现CPB 后患者血清中炎症因子 TNF‑α 和 IL‑6 水平显著升高，PMN 数量明显增加和抗氧化酶SOD 活性的显著下降；而TEAS 处理可降低CPB 后体内炎症因子的水平，抑制PMN 激活，减轻术后炎症反应和氧化应激。本研究推测，这可能是TEAS 对CPB 下CABG 患者肺保护的机制之一，而TEAS 如何调节体内炎症反应和氧化应激本研究尚未做深入研究。有研究表明，针刺可调节体内交感和迷走神经的活性，调控血管活性物质的释放，这是否是TEAS 影响体内炎症因子的具体机制还有待进一步研究[19]。

综上所述，TEAS 可减轻 CPB 下 CABG 患者肺内炎症反应和氧化应激，减少CPB 相关肺损伤，缩短术后机械通气时间和ICU 停留时间，具有一定的临床应用前景。