体外膈肌起搏预防老年腹部手术后肺部并发症的初步研究

梁致如，付玲霞，任 杰，王 元，桂 寿，张培城，王 松，刘朝阳 解放军总医院第二医学中心 综合外科，北京 008； 安徽省军区芜湖第一离职干部休养所，安徽芜湖 000； 北京卫戍区海淀第二十三离职干部休养所，北京 0009； 北京卫戍区海淀第二十退休干部休养所，北京 00090； 北京卫戍区海淀第五十一离职干部休养所 00； 北京卫戍区西城第一退休干部休养所，北京 000

术后肺部并发症(postoperative pulmonary complications，PPCs)是老年腹部手术后常见并发症和重要死因，主要包括肺不张、肺部感染和呼吸衰竭[1-2]。PPCs在老年腹部手术后发生率为5%～40%，可导致住院时间延长、费用提高和死亡率增加，是预后不良的重要因素[3-5]。因此，积极预防和治疗PPCs是保障老年腹部手术患者术后安全的重要环节。预防PPCs临床措施很多，但真正简便有效的方式很少，需进一步探索预防术后PPCs的有效方法。研究表明，膈肌功能障碍与PPCs发生密切相关[6]。而腹部手术常会影响患者的膈肌功能。体外膈肌起搏器(extracorporeal diaphragm pacemaker，EDP)通过功能性电刺激膈神经引起膈肌规律收缩舒张，提高膈肌功能，从而改善肺通气功能。已证实其对慢性阻塞性肺疾病、呼吸衰竭、慢性心衰等治疗有效[7-9]。此外有研究表明，体外膈肌起搏促进痰液排出，有利于肺部感染的控制[10]。因此推测体外膈肌起搏能够预防老年腹部手术PPCs。本研究通过前瞻性病例对照研究，观察体外膈肌起搏器预防老年腹部手术PPCs的效果及其对肺功能的影响，为腹部手术后开展外膈肌起搏提供依据，旨在降低老年外科手术PPCs发生 率和死亡率、提高老年术后生活质量。

对象与方法

1 研究对象 采用前瞻性病例对照研究。选取2019年1月- 2020年10月于解放军总医院第二医学中心综合外科重症监护室拟实施全麻腹部手术老年患者。入选标准：1)年龄 ≥ 65岁；2)择期全麻腹部手术；3)术前评估心肺功能可耐受手术；4)签署知情同意书。排除标准：1)心脏起搏器置入；2)术后存在谵妄等不能配合治疗的情况；3)术后生命体征不稳定，未签署知情同意书。依据入选和排除标准共纳入51例患者，随机分为体外膈肌起搏器治疗组(EDP组)26例和VEST气道清 除系统治疗组(Vest TM组)25例。

2 干预方法 1)EDP组：采用广州雪利昂生物科技有限公司生产的型号为HLO-GJ13A体外膈肌起搏器进行治疗。操作方法：嘱患者取平卧位，清洁皮肤后在双侧胸锁乳突肌外缘下1/3位置贴起搏电极，在双侧锁骨中线第二肋间胸大肌表面贴辅助电极，胶布固定后设置参数：起搏频率15次/min，脉冲频率40 Hz，调节刺激强度从低到高逐渐升至患者所能耐受的最高刺激强度后开始治疗，治疗时间30 min/次。2)Vest TM组：采用美国 Hil-l Rom有限公司生产的VEST气道清除系统进行治疗。嘱患者取平卧位，根据患者体形调整背心至大小合适，使其舒适地与患者腋下贴合，设置频率8～10 Hz，压力范围1～4，治疗时间15 min。两组均由术后第1天开始连续治疗5 d，2次/d，上下午各1次。两组均进行常规氧气雾化治 疗。

3 观察指标 1) 肺部并发症，包括肺不张、肺部感染和呼吸衰竭；肺部感染诊断按照医院获得性肺炎诊断标准；肺不张诊断通过术后第3天胸片表现，并对比术前检查胸片结果确立。2) 肺功能，采用德国JAEGER公司生产的肺功能仪(型号：MS-IOS)分别于术前1 d和术后5 d治疗后检测患者肺功能，记录用力肺活量(forced vital capacity，FVC)、一 秒 量(forced expiratory volume in one second，FEV1)，计算一秒率(FEV1/FVC)。3)排痰量，嘱患者深呼吸后屏气3 s，咯出深部痰，收集于一次性集痰器中，分别在术后1 d、3 d、5 d记录患者24 h排痰量。4)血气分析，采用全自动动脉血气分析仪，分别在术前和术后1 d、3 d、5 d治疗完成患者安静休息1 h后采集桡动脉血5 mL，检测动脉血气分析。5)经皮血氧饱和度，采用欧美达公司生产的Biox 3740指夹式脉搏血氧仪监测患者食指脉氧饱和度。6) 疼痛评分，采用视觉模拟 评分(visual analogue scale，VAS) 测定。

4 统计学方法 使用SPSS23.0软件进行统计分析。计量数据均通过正态性检验，以 x¯±s表示，两组间比较为成组t检验或校正t检验(统计量为t)。组内前后比较为配对t检验(统计量为t)。重复观测资料则行重复测量方差分析(球检验校正为HF法，统计量为F)+两两组间比较LSD-t检验(统计量为LSD-t) + 两两组内(时间维度)比较差值t检验(统计量为t)。计数资料以例数及率表示，组间比较为χ2检验或校正χ2检验(统计量为χ2)或精确概率检验。统计推断的检验水准α=0.05(双侧检验)。重复测量分析之时间维度的多次比较按 Bonferroni校正法调整检验水准。

结 果

1 两组基线资料比较 两组患者年龄、性别、吸烟人数、APACHEⅡ评分、手术种类、麻醉插管方式等指标比较，差异均无统计学意义(P＞0.05)。见 表1。

表1 两组患者基线特征比较Tab. 1 Comparison of general data between the EDP group and the Vest TM group

2 两组术后肺部并发症发生率比较 两组均无死亡病例。EDP组术后肺部并发症总发生率(15.38%)低于对照组(28%)，但差异无统计学意义(P＞0 .05)。见表2。

表2 两组术后肺部并发症比较(n, %)Tab. 2 Comparison of postoperative pulmonary complications between the EDP group and the Vest TM group (n, %)

3 两组肺功能指标比较 两组术前肺功能指标均无统计学差异。术后两组三项指标均有统计学差异(P＜0.05)。术后EDP组FVC较术前显著下降，FEV1、FEV1/FVC较术前无统计学差异，对照组三项指标均较术前显著下降(P＜0.05)，EDP组三项 指标下降幅度均显著低于对照组。见表3。

表3 两组肺功能指标比较Tab. 3 Comparison of lung function between the EDP group and the Vest TM group

4 两组血气分析指标比较 两组术前PO2、PCO2无统计学差异(P＞0.05)。相比术前，两组术后第1天PO2均明显下降、PCO2均明显上升，但两组间 差异无统计学意义(P＞0.05)。见表4。

表4 两组血气分析指标比较Tab. 4 Comparison of arterial blood gas analysis results between the EDP group and the Vest TM group

5 两组术后第1天治疗前后经皮血氧饱和度变化 EDP组操作前经皮血氧饱和度为92%±6%，实施EDP治疗过程中升高至95%±5%，差异有统计学意义，治疗后1 h后下降至93%±6%；VestTM组操作前为92%±5%，实施治疗过程中下降至90%±6%，治疗后1 d回升至91%±6%。经两因素重复测量方差分析，大部分时点间的差异及对应的组间差异无统计学意义。仅Vest TM组，其治疗过程中的经皮血氧饱和度与EDP组比较有统计学差异(P＜0.05)，与本组治疗前比较，也有统计 学差异(P＜α’=0.025)。见表5。

表5 两组术后第1天治疗前后经皮血氧饱和度变化比较Tab. 5 Comparison of percutaneous oxygen saturation before and after treatment on the first day after operation between the EDP group and the Vest TM group

6 两组术后排痰量比较 术后排痰量组间整体差异有统计学意义(P＜ 0.05)。但两两比较显示EDP组与Vest TM组术后第1天、第3天及第5天排痰 量无统计学差异(P＞0.05)。见表6。

表6 两组排痰量及切口疼痛评分比较Tab. 6 Comparison of sputum volume and VAS between the EDP group and the Vest TM group

7 两组切口疼痛评分比较 VAS评分在组间、时间两维度上整体差异均有统计学意义(P＜0.05)。EDP组术后第1天(4.2±1.3 vs 4.5±1.9，P=0.326 6)、第3天(2.5±0.9 vs 2.8±0.9，P=0.209 1)、第5天(1.2±0.8 vs 1.0±0.7，P=0.187 2)治疗前与治疗时VAS评分差异无统计学意义。Vest TM组术后第1天(4.3±1.4 vs 6.4±2.1，P=0.002 1)、第3天(2.4±1.1 vs 3.6±1.7，P=0.003 7)、第5天(1.5±0.7 vs 1.8±0.8，P=0.008 3)治疗前与治疗时VAS评分差异有统计学意义。两两比较EDP组术后第3天起V AS评分显著低于Vest TM组(P＜0.05)。见表6。

讨 论

膈肌是人体最重要的呼吸肌之一，静息状态下膈肌收缩产生的负压可为通气提供60%～70%需求动力，膈肌每下移1 cm潮气量可增加250～300 mL，因此在维持肺通气功能方面起到重要作用[11-12]。腹部手术由于邻近胸腔，炎症反应、全身麻醉导致膈肌力量减弱，术后腹内压升高、膈肌上抬导致胸腔容积缩小、肺顺应性减低及患者伤口疼痛惧怕咳嗽和深呼吸等因素，容易引发PPCs[13]。膈肌起搏器主要通过电脉冲刺激膈神经，调节膈肌收缩节律和强度，促进患者生理性负压呼吸。国外膈肌起搏研究主要集中于体内膈肌起搏方面，基础和临床研究证实体内膈肌起搏对大多数原因引起的肺泡低通气有效，包括膈肌麻痹、呼吸中枢性疾病、慢性阻塞性肺疾病，但具有创伤性，可导致膈肌损伤、局部感染等医源性并发症。国内自1987年陈家良等[14]发明EDP以来，多项研究已证实EDP对上述疾病的治疗与体内膈肌起搏同样有效，且有研究表明EDP可促进痰液排出，有利于肺部感染的控制。因此推测体外膈肌起搏能够预防老年腹部手术后PPCs。但目前国内外关于体内/体外膈肌起搏对术后肺部并发症的预防尚未见报道。

VEST气道清除系统通过高频率振荡通气可有效清除呼吸道分泌物，多项研究表明，VEST气道清除系统可促进腹部手术患者术后排痰，降低术后PPCs发生[15-16]。但使用该装置时患者常会出现胸闷、恶心、呕吐等不适症状，并有伤口疼痛加剧、活动性出血、引流管移位等不良事件。本研究以VEST气道清除系统为对照组，试验组患者进行EDP治疗。通过近两年的病例收集，完成了两组共51例来源于普外、肝胆及泌尿外科患者的肺部并发症、肺功能、血气分析、经皮血氧饱和度、排痰量及疼痛评分指标的观察和比较。

老年患者腹部手术后由于创伤、麻醉、疼痛等原因导致膈肌力量减弱、呼吸幅度减低，常引起肺功能下降，导致PPCs发生风险增加[17]。本研究结果表明，两组术后肺功能指标均有所下降，与对照组相比，EDP组术后肺功能指标FVC、FEV1、FEV1/FVC均显著高于Vest TM组，证实EDP可减缓腹部手术后肺功能的降低程度，在改善术后肺功能方面优于VEST气道清除系统。考虑与EDP可增强膈肌收缩力并且扩大膈肌移动度，增加膈肌血流量，增强有氧代谢，提高膈肌耐力，从而增加了肺通气量有关[18]。除改善肺功能外，本研究结果进一步表明，与术前比较，两组术后第1天PO2均显著下降，但EDP组第1天、第3天、第5天PO2均高于对照组；与操作前及对照组比较，实施EDP时血氧饱和度显著升高。因此EDP可减缓腹部手术后氧分压降低程度并提高血氧饱和度，提示EDP提高肺功能，增加肺通气量，达到改善患者氧合的作用[19-20]，有利于术后康复。

膈肌除呼吸泵功能外还具有咳嗽泵功能。平静呼吸时仅需约10%最大膈肌肌力，而咳嗽时需80%最大膈肌肌力，因此当膈肌肌力下降时，咳嗽泵功能最先受损。EDP通过刺激膈神经可反射性诱发咳嗽、刺激排痰，并且EDP使膈肌活动幅度增加，咳嗽时胸腔内正压较高，气道清除痰液能力增强[21]。本研究结果表明，EDP组与Vest TM组比较，术后第1天、第3天及第5天排痰量无显著差异，提示EDP清除呼吸道分泌物效果与Vest气道清除系统相当。

老年患者腹部手术后，任何刺激都有可能引起术后疼痛的产生或增加，限制了患者的呼吸运动和主动咳嗽排痰，使患者发生PPCs风险增加[22]。本研究结果表明，术后EDP组腹部手术患者治疗前与治疗时VAS评分无统计学差异，且治疗时VAS评分显著低于Vest TM组，提示EDP治疗不增加患者疼痛，与Vest TM相比舒适性更好，避免了术后疼痛的影响，提高了患者使用依从性。

EDP组术后肺部并发症发生率低于对照组，但未达统计学差异，考虑与我中心医疗条件较好、术后肺部基础护理质量较高、老年腹部术后患者肺部并发症发生率较文献报道低、病例数较少有关。本研究结果来自单中心，样本量较少，有待进一步扩大研究规模，纳入更多受试者的多中心研究验证结论。

综上，本研究首次报道了EDP在老年腹部手术患者预防PPCs中的应用，证明EDP能够减缓老年腹部手术患者术后肺功能下降幅度，改善氧合，促进术后痰液排出，从而可能降低老年腹部手术患者术后肺部并发症发生率，且耐受性较好，为预防老年术后肺部并发症提供了一种简便、安全的新方法，扩展了体外膈肌起搏的适应证，对降低老年术后PPCs发生率、提高老年人术后生活质量有一定意义。