病态肥胖患者行腹腔镜胃减容术的围术期气道保护策略

牛鑫磊,张玉柱,冯念海

(1.滨州医学院,山东 滨州,256600;2.淄博市中心医院麻醉科)

超重与肥胖的患病率在全球范围内不断增加,一项研究表明[1],自1980年以来肥胖发病率持续上升,甚至有70多个国家的肥胖发病率增加了一倍。减容手术经过不断发展,因具有安全性、长期有效性已成为治疗肥胖症及其相关合并症的重要手段[2]。目前全球最常见的两种减容手术为腹腔镜袖状胃切除术与腹腔镜Roux-en-Y胃旁路术[3]。术后体重可大幅持续下降,缓解肥胖相关并发症,长期改善生活质量[4]。由于肥胖患者的呼吸解剖及生理发生了变化,术前常伴随呼吸系统合并症,面罩通气困难、插管困难的风险更高,再加上更短的去氧饱和时间,麻醉诱导后呼吸暂停期间容易出现氧饱和度快速下降,麻醉苏醒期及术后容易出现低氧血症、肺不张等肺部并发症。Wang等[5]的研究表明,病态肥胖患者围术期发生严重气道并发症的风险是普通患者的四倍。因此肥胖患者的围术期气道管理尤其具有挑战性,需要麻醉医师进行仔细的术前评估、术中保护性通气及术后早期监护。

1 术前气道评估与呼吸功能锻炼

1.1 病态肥胖患者的气道特点

病态肥胖患者在呼吸解剖、生理上会发生一系列变化。解剖方面,脂肪组织在咽喉部、面部、颈部、胸部及腹部堆积,会造成气道管腔狭窄、面罩通气困难、人工气道置入困难、胸壁顺应性下降、呼气储备量减少、功能残气量(functional residual capacity,FRC)降低、隔肌偏移减少及仰卧时肺不张;舌体肥大、过多的上呼吸道软组织与咽扩张肌功能降低使肥胖患者易患阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea,OSA)。在呼吸生理方面,其呼吸模式为浅快呼吸,即频率增加、潮气量减少,总呼吸系统顺应性降低带来肺泡塌陷及小气道闭合,使气道阻力增加、FRC减少。气道阻力增加会使呼吸做功增加,氧耗增加,而FRC减少会影响肺换气。两者的综合效应导致肺泡气-动脉氧梯度差增大,使病态肥胖患者在麻醉诱导后容易出现氧饱和度快速下降与呼吸暂停[6]。

1.2 困难气道的评估

肥胖患者颈部、胸部常有大量脂肪组织堆积,喉镜暴露困难、气管插管困难发生率较高,因此术前麻醉医师需对肥胖患者气道进行详细评估。常规气道评估内容包括:是否存在困难气道病史及影响气道的疾病、张口度、颞下关节活动度、颏甲距离、头颈活动度、改良Mallampati评分、喉镜显露分级。此外,由于脂肪组织堆积部位不同,针对病态肥胖患者还可测量一些身体数据。Emik等[7]的研究证实高改良Mallampati评分与高颈围(>41.5 cm)、高腰围(>153.5 cm)、高胸围(>147.5 cm)是病态肥胖患者发生困难气管插管风险的预测因素。而身体质量指数(body mass index,BMI)与困难气管插管间的必然关系仍存在争议,目前的研究中,未发现高BMI是困难气管插管的危险因素。Wang等[8]对BMI与直接喉镜下困难气管插管进行了一项Meta分析,结果显示与非肥胖患者相比,高BMI与困难气管插管无关,但高BMI是面罩通气困难五项独立危险因素之一,肥胖患者面罩通气困难风险更高。BMI较高、颈围较大的患者安全呼吸暂停时间要短得多,需要更加注意术前氧储备的优化。声门上气道装置可用于抢救困难与失败的面罩通气,最大限度地减少操作者面罩通气疲劳[9]。

1.3 病态肥胖带来的气道并发症

在接受减容手术的患者中,OSA发生率很高,是最常见的呼吸系统合并症之一[10]。在肥胖症患者中,OSA发病率高达45%～70%以上,减容手术是最有效的治疗方案之一[11]。研究表明,在这一人群中,OSA的严重程度存在差异,重度OSA患病率更高[12]。通过询问患者有无夜间打鼾、呼吸暂停、睡眠中觉醒及日间嗜睡等病史,明确患者是否伴有OSA及其严重程度,可通过“STOP问卷”、“BANG问卷”进行筛选。S代表打鼾、T代表日间嗜睡、O代表呼吸暂停、P代表高血压、B代表BMI>35 kg/m2、A代表年龄>50岁、N代表颈围>40 cm、G代表性别为男性。存在2个以上STOP问题或3个以上BANG问题则是OSA高危人群[13]。同时也可进行睡眠呼吸监测,使用多导睡眠仪评价患者呼吸暂停-低通气指数即睡眠中每小时呼吸暂停与低通气数。OSA可能引起喉镜插管困难及面罩通气困难,对于已确诊并进行呼吸睡眠治疗的OSA患者,若需持续正压通气(continuous positive airway pressure,CPAP)压力>10 cmH2O,则提示存在面罩通气困难。Ahmad等[14]的一项研究表明,在腹腔镜胃减容手术后的24 h内,病态肥胖患者术后经常出现氧饱和度下降,应及时预防术后低氧血症[15]。当OSA严重时,术前及围手术期使用CPAP或双水平气道正压通气可减少术后并发症如高碳酸血症、低氧血症、肺动脉血管收缩的发生[16]。

1.4 术前呼吸功能锻炼

病态肥胖患者因自身病理生理的改变导致潮气量减少、呼吸频率加快、肺顺应性降低,弹性阻力与肌肉做功增加、耗氧量增加,呼吸肌力量与耐力降低、疲劳程度加重,再加上术中人工气腹的建立,导致全身麻醉苏醒期发生气道萎陷、低氧血症、肺不张等肺部并发症的风险大大增加[17]。研究证实,术前两周的吸气肌功能训练能有效改善病态肥胖患者苏醒期的氧合,促进呼吸功能的恢复,减少苏醒期低氧血症的发生[18-19]。Kendall等[20]根据患者特征、年龄、体重指数、手术类型、训练周期、训练方案进行了Meta分析,结果显示老年及腹腔镜手术患者受益更多,并且物理治疗干预的有效性与吸气肌功能训练强度有关,应至少两周及每天15 min以上的吸气肌功能训练。

2 围术期个体化肺保护性通气

2.1 小潮气量通气

理想的潮气量既能满足患者基本氧合,又能减少呼吸机相关性肺损伤。肥胖患者胸壁的顺应性降低及气道管腔狭窄,导致不同程度的肺泡塌陷及气道阻力增高,FRC减少,几乎接近残气量。麻醉诱导后FRC的降低可通过以下经验公式计算:FRC(诱导后/麻醉前)=[137.7-164.4×(体重/身高)]×100%。麻醉后使肺泡进一步塌陷,此时如果采取较高的潮气量试图改善肺泡萎陷的状态,非但不能改善肺不张,反而会使肺泡过度膨胀,呼气末时无法维持呼气末正压(positive end expiratory pressure,PEEP)。肺泡大幅度地反复开放与闭合产生的剪切力会造成肺的牵拉伤,由此引发级联式的炎性介质的释放,加重肺损伤。由于肥胖患者气道阻力增大,小潮气量相较大潮气量的优势是将气道压维持在较低水平,从而减少气压伤的发生[21]。肥胖患者潮气量的设置应采用预测体重而不是实际体重计算。预测体重计算方式为男性:50+0.91[身高(cm)-152.4],女性:45.5+0.91[身高(cm)-152.4]。因此在以往机械通气过程中对肥胖患者使用大潮气量通气的可能性更大,尤其矮胖患者。一项Meta分析表明[22],在更广泛的无急性呼吸窘迫综合征患者中,低潮气量通气能降低肺损伤。研究证实[23],使用生理潮气量6～8 mL/kg预测体重对患者更有利,再根据术中血气分析调整呼吸频率参数保证适当的氧分压及二氧化碳分压。Futier等[24]的研究表明,使用无PEEP或PEEP水平过低的小潮气量通气会促进肺不张的形成,因此应用小潮气量通气模式时应联合使用合适的PEEP。

2.2 PEEP通气

肥胖患者的FRC降低及腹腔镜术中气腹的建立使气道压力增加,较非肥胖患者对肺不张、内源性PEEP缺乏更敏感。一项针对肥胖患者的研究中,PEEP的应用有助于防止FRC降低导致的肺泡闭合,改善肺顺应性、降低吸气阻力,推荐大多数肥胖患者机械通气过程中可联合应用10 cmH2O的PEEP[25]。由于个体特征如胸廓形状、胸腹部脂肪组织重量的不同导致患者对所需最适宜PEEP水平存在个体差异[26]。Pereira等[27]对腹部手术患者应用电阻抗成像技术指导PEEP滴定的研究发现,腹部手术麻醉期间个体化PEEP的设置可减少术后肺不张[28],同时改善术中氧合,副作用最小,且腹腔镜手术的优势较开腹手术更明显。刘文君等[29]推荐,根据静态压力-容量曲线设定最佳PEEP,将PEEP值定为曲线低位拐点上2 cmH2O处,静态压力-容量曲线的开始段有一向上的拐点称为低位拐点,代表萎陷肺泡复张,在呼气末使用稍大于拐点处的压力水平,能使较多肺泡维持开放状态,此方法简单易行,但具有一定的滞后性。电阻抗成像技术可同步连续动态监测肺通气过程中电阻抗的变化,即可反映肺组织局部通气分布情况,但仪器价格昂贵,在一些胸腹手术中消毒范围也限制了其应用,且复杂技术进一步削弱了常规应用的可行性。因此需要寻找简单、可行的方法对肥胖患者进行个体化PEEP滴定。Wang等[30]在肥胖患者中应用两种滴定方式,证实通过静态压力-容量曲线设定最佳PEEP在降低肺组织塌陷比例方面并不亚于电阻抗成像技术测定,且临床应用简便、有效。

2.3 肺复张策略

肺复张策略用于纠正低氧血症、实现肺保护的机制主要是减少肺不张,从而减少肺内分流,改善患者的肺顺应性与通气血流比值。肺复张策略可用于机械通气初期,使麻醉后萎陷的肺泡重新开放,再联合PEEP,可明显减少肺泡的重新闭合,从而改善氧合。肺复张时非肥胖患者需克服高达40 cmH2O的气道压力,肥胖患者需克服40～50 cmH2O的气道压力[31]。目前临床主要有3种肺复张策略:(1)手法肺复张选取手控模式:利用麻醉机的储气囊调节压力活瓣达到40 cmH2O的充气压力,持续向肺内充气60～120 s;(2)压力控制法选取压力控制通气(pressure controlled ventilation,PCV)模式:将控制压力调整至15～20 cmH2O,将PEEP调整至25～30 cmH2O,使峰压达40～45 cmH2O,维持2 min;(3)PEEP递增法选取PCV模式:保持控制压力为10～15 cmH2O,在原有PEEP水平上每30～60 s增加5 cmH2O,直至峰压达40～45 cmH2O,再逐渐下调PEEP。其中手法肺复张因容易执行因而在临床广泛应用,但气道压力难以控制,有引起气压伤、心律失常甚至复张性肺水肿的风险,易致血流动力学不稳定;并且切换回机控模式时,肺泡有重新塌陷的风险。PEEP递增法需要应用较高水平的PEEP,操作复杂且耗时,临床应用较少。压力控制法无需使用过高水平的PEEP,同时循环波动影响较手法肺复张小[32],逐渐替代了传统手法肺复张。肺复张在肺保护性通气中发挥关键作用,围手术期肺部超声引导下的肺复张术被证实利于降低术后肺不张、低氧血症、后肺象限通气损失的发生率[33]。在肺复张后,充满100%氧气的肺泡有迅速塌陷、形成分流的趋势。这种吸收性肺不张可通过调整吸入氧浓度<1.0进行肺复张来减轻。在腹部手术及需要Trendelenburg体位的手术中,肺复张仅短暂改善术中氧合,肺不张会在40 min内复发。肺复张后可联合10 cmH2O的PEEP维持肺复张效果[34]。Nestler等的研究证实,重复进行肺复张可能增强或延长其益处[35],且对术后早期氧合有益,并可能促进早期拔管[36]。

2.4 容量控制通气与PCV

多项研究探讨了肥胖患者全身麻醉的最佳呼吸机通气模式,结果一直存在争议。有学者认为[37],容量控制通气与PCV似乎对氧合、呼吸力学、心血管反应具有相似影响。而另外的研究表明[38],在肥胖手术患者中,PCV可显著改善氧合。PCV模式吸气时气道流速减慢,吸气与呼气时间比延长,平均气道压力、吸气时间增加,使塌陷的远端肺泡扩张,改善氧合,气流分布更均匀,改善通气-血流比值。较新的麻醉呼吸机提供了一种新型的呼吸机模式,称为压力控制容量保证通气模式。这是一种“容积定向、压力受限、时间循环”的呼吸机模式,可结合PCV与容量控制通气的有益特征。根据选择的潮气量目标,自动调节压力控制。呼吸机根据前一次呼吸测量出的呼出气体积调整下一次呼吸的压力极限,并具有预设的高压极限,以避免气压损伤。因此,其能以最低峰值吸气压力实现所需的潮气量。一项研究[39]比较了腹腔镜减容手术期间采用容量控制通气、PCV与压力控制容量保证通气模式三种通气模式,与容量控制通气相比,PCV、压力控制容量保证通气模式下的峰值气道压力较低,但未观察到明显氧合差异,PCV与压力控制容量保证通气模式的有益影响在青少年肥胖患者中较老年患者更为显著,因为青少年的肺部未出现与衰老相关的变化,因此PCV与压力控制容量保证通气模式的生理益处更明显。一项关于13种通气策略比较的Meta分析提示[40],PCV+个体化PEEP+肺复张是肥胖患者的最佳通气策略,提高氧合指数、改善肺顺应性更有效。

3 术后拔管时机及早期辅助性通气改善氧合

3.1 术后拔除气管导管

肥胖气道管理的最后一步是气管拔管与恢复。肥胖患者在麻醉苏醒期发生致命性并发症的风险远大于麻醉维持期,主要威胁仍来自气道的管理。拔管时保证患者完全清醒、无肌松残余,患者取头高脚低位。由于腹腔镜下胃减容术所需肌松等级为中深度,一旦出现术后肌松残余可能导致低氧血症、气道阻塞、误吸、气管拔管延迟、麻醉恢复室停留时间延长及清醒患者出现肌无力而躁动不安等。肥胖患者对镇痛、镇静药物的敏感性及肌松、镇静药物残留的风险高于非肥胖患者,以及患者本身可能合并的OSA等呼吸系统基础合并症,术后24 h内肥胖患者发生气道梗阻的风险极高[41],因此应常规进行肌松拮抗。新斯的明拮抗需要在肌松程度恢复至四个成串刺激比值>0.2,而舒更葡糖钠可拮抗罗库溴铵等甾体类非去极化肌松药的深度肌松。Ekinci在对病态肥胖患者进行胃减容手术的研究中强调,舒更葡糖钠的肌松拮抗恢复时间较新斯的明更快,且无胆碱酯酶抑制剂逆转肌松残余时的剂量封顶效应与心血管系统、呼吸系统及消化系统副作用,可作为首选[42]。待患者肌松监测显示肌力完全恢复,呼唤患者有睁眼、张口、举手等反应,在自主呼吸条件下能维持动脉氧合且神智清醒能完成指令的情况下方可安全拔管。避免关闭呼吸机、使二氧化碳积聚以刺激自发通气的常见做法,可避免呼吸暂停期肺泡塌陷,在机械通气与自主呼吸之间的过渡期间应用CPAP。常规做好放置口咽或鼻咽通气道的准备,并准备进行面罩辅助通气。

3.2 早期辅助通气

上腹部与胸部手术常因膈神经反射抑制、术后疼痛导致术后通气功能的改变,使术后肺部并发症发生率升高,如痰液潴留、肺不张、肺部感染,继发低氧血症。对于存在严重OSA或低通气综合征的患者尤其术前已使用CPAP的患者[43],术后需继续使用CPAP或双水平气道内正压通气等无创呼吸机辅助治疗[44]。其目的是提供通气支持,以便更快地恢复肺容量,改善氧合、减少呼吸做功氧耗。同时,持续气道正压通气可抵消腹部压力对横膈膜的影响,减轻肥胖患者的吸气肌负荷。但有的学者认为CPAP可能升高食管与胃的气压,导致机械应力使缝合线断裂。de Raaff等[45]的研究证实,胃减容手术后CPAP似乎不会增加缝合线断裂的风险,CPAP推荐用于接受减肥手术的中度或重度OSA患者。

综上,肥胖患者术前多伴随呼吸系统合并症,围手术期呼吸功能的变化使术中、术后发生肺部并发症发生率增加,因此对肥胖患者的气道管理应贯穿整个围术期。术前进行完善的术前评估,包括合并症、困难气道评估,以防止潜在的麻醉相关并发症,并进行呼吸功能锻炼改善肺功能;术中采用肺保护性通气措施,术后常规进行肌松拮抗、早期无创辅助通气,以利维持肺泡开放,降低术后肺部并发症发生率。鉴于肥胖患病率在全球范围内稳步上升,麻醉医生熟练掌握肥胖患者的最佳通气模式及具体管理至关重要,精心计划会为具有挑战性患者在围术期提供最佳安全策略。