肺保护性通气策略在妇科腹腔镜手术中的研究进展.pdf

继续医学教育 2023年11月 第37卷 第11期 189肺保护性通气策略在妇科腹腔镜手术中的研究进展作者单位：天津市中心妇产科医院麻醉科，天津 300052通信作者：于志强，E-mail：贾金娥 于志强【摘要】全麻术中机械通气相关性肺损伤可导致肺功能下降，是影响患者预后及康复的关键因素之一。妇科腹腔镜手术要求的头低脚高体位（Trendelenburg 体位）、术中二氧化碳气腹，可对患者的生理功能产生严重的干扰，使麻醉期间的呼吸管理变得更加复杂。围术期采取肺保护性通气策略，可改善围术期氧合功能，抑制氧化应激及炎症反应，从而预防和减少术后肺部并发症的发生，缩短住院时间。近年来随着快速康复外科的不断进步，围术期进行肺保护性通气策略对于预防、治疗机械通气相关性肺损伤，具有越来越重要的意义。【关键词】全麻；机械通气相关性肺损伤；术后肺部并发症；肺保护性通气策略；妇科腹腔镜手术；Trendelenburg 体位【中图分类号】R614 【文献标志码】A【文章编号】1004-6763（2023）11-0189-04doi:10.3969/j.issn.1004-6763.2023.11.048Research Progress of Lung Protective Ventilation Strategy in Gynecological Laparoscopic SurgeryJIA Jine YU Zhiqiang(Department of Anesthesiology,Tianjin Central Obstetrics and Gynecology Hospital,Tianjin 300052,China)Abstract Lung injury related to mechanical ventilation during general anesthesia leads to decreased lung function,which is one of the key factors affecting the prognosis and rehabilitation of patients.The Trendelenburg position and intraoperative carbon dioxide pneumoperitoneum,required for gynecological laparoscopic surgery,can cause serious interference in the patients physiological functions,making respiratory management during anesthesia more complicated.Perioperative lung protective ventilation strategy can improve perioperative oxygenation function,inhibit oxidative stress and inflammatory reaction,thus preventing and reducing postoperative pulmonary complications and shortening hospital stay.With the continuous progress of the rehabilitation surgery,Perioperative lung protection ventilation strategy has become more and more important for the prevention and treatment of mechanical ventilation-related lung injury.Keywords general anesthesia;ventilator induced lung injury;postoperative pulmonary complications;lung protective ventilation strategy;gynecological laparoscopic surgery;Trendelenburg position机械通气是全身麻醉术中必要的基本措施。而术后肺部并发症（postoperative pulmonary complications，PPCs）的发生与患者术中机械通气方式之间存在强相关性，机械通气相关性肺损伤（ventilator induced lung injury，VILI）已被认为是与 PPCs 相关的最重要因素之一1。VILI 发生的原因主要包括气压伤、生物伤、容积伤、肺不张及肌肉损伤等2，而且 PPCs（包括肺不张、肺炎或呼吸衰竭）在高危患者中的发生率高达 40%3。妇科患者行腹腔镜手术创伤小，疼痛轻，术后恢复快，手术比例逐年增加。术中头低脚高体位（Trendelenburg 体位）以及二氧化碳气腹对患者的生理功能产生严重干扰，比如导致腹内压升高、胸内压升高、肺顺应性降低、气道压力升高、肺泡扩张受限等，使麻醉期间的呼吸管理变得更加复杂，增加术后并发症发生风险4。尤其随着快速康复外科的不断进步，Trendelenburg 体位腹腔镜手术围术期呼吸管理的要求也随之进一步提高。临床麻醉工作者在全身麻醉实践中不断尝试，围绕围手术期肺保护性通气策略（lung protective ventilation strategy，LPVS）进行了大量的研究，发现全麻术中接受肺保护性通气的患者，术后肺部并发症显著减少，住院时间明显缩短5。因此对妇科腹腔镜手术患者实施合理有效的 LPVS 意义重大。1 机械通气相关性肺损伤VILI 的发生机制涉及生物物理和生物化学因素。生物物理机制包括体积创伤、气压创伤和肺不张；体积创伤是由肺泡过度扩张引起的损伤，而气压创伤是由高跨肺压引起的损伤，肺不张是由循环性打开和关闭肺泡的剪切应力引起的损伤6。肺组织细胞对上述三种类型的生物物理损伤的反应导致各种促炎介质的释放被称为生物创伤。VILI的特征在于肺通气不均匀（肺不均匀性）和肺泡不稳定性。肺泡不稳定性和肺不均匀性相互作用促进 VILI 的发展。在机械通气过程中，肺泡发生周期性的打开与关闭，此时可通过机械牵张、压力以及剪切应力损害邻近的肺泡和气道，伴随肺泡过度扩张受损，张力作用于肺组织时肺组织单位面积产生的反作用力，幅度等于跨肺压，但方向相反，形成肺不张7。后者在低呼吸顺应性的情况下更为明显，如肥胖、胸腔积液、腹水和腹腔镜期间的气腹。过度的压力和应变引起的肺结构破坏是释放促炎、促损伤介质以及形成局部炎症的先决条件；促炎反应的激活会产生局部和全身器官炎症，可能导致器官损伤、多器官衰竭和死亡。研究证实急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）患者死亡的主要原因是多器官衰竭，而不是低氧血症8。此外，还有其他因素叠加：手术过程中的组织创伤、缺血后再灌注、输血输液、暴露于体外装置等都可能共同导致肺损伤加重。吸气时由于扩张的肺压迫右心室腔，肺血流量显著减少，呼气时血流量增大，导致循环出现高流量无流量高流量状态，可损害肺毛细血管内皮。内皮损伤可导致毛细血管连续性破坏，通透性增加，屏障功能受损，蛋白质和水渗入肺泡，肺水肿加重。妇科腹腔镜手术要求采用 Trendelenburg 体位，可使腹腔内容物向上推移，膈肌抬高，胸腔压力升高，导致气道压力升高，气道阻力增加，增加 VILI 的发生率。在妇科腹腔镜手术中，Trendelenburg 体位、患者体质量指数、术中综述190 Continuing Medical Education,November 2023,Vol.37,No.11人工气腹是 VILI 肺力学改变的独立危险因素9。2 肺保护性通气策略肺保护性通气目的在于保护肺上皮细胞和血管内皮细胞免受 VILI 机制的影响，而不是改善氧合。通过建立肺保护性通气策略（lung protective ventilation strategy，LPVS）维持均匀通气和肺泡稳定性，能够改善肺功能，达到减少围术期肺部并发症、降低术后死亡率的最终目的。LPVS 方法包括肺复张（lung recruitment maneuver，LRM）、低潮气量、个体化适度呼气末正压（positive end-expiratory pressure，PEEP）、和合适的机械通气模式等。2.1 肺复张在机械通气过程中，表面活性剂失活、消耗或功能障碍可增加肺泡表面张力，术中肺不张的发生则必然的。预防肺不张也是肺保护性通气的关键组成部分之一。LRM 时气道压力增加，使通气不良的肺泡重新开放，增加肺泡与血液间的气体交换，改善血气分配比率以及呼吸系统顺应性。LRM 有助于打开塌陷的肺泡以获得足够的氧合，即通过短暂且可控的气道压力增加来解决萎陷肺泡的通气问题。与 PEEP 联合使用可使 LRM 后保持持续的肺开放，是LPVS 的重要补充内容。一项研究中，早期 ARDS 患者 LRM 联合肺保护性通气可改善患者预后10。一项对 3 185 例患者进行的 14 项随机对照试验结果表明，对于 ARDS 患者，系统使用 LRM 虽然不会显著改变 28 d 死亡率，但 LRM 的使用与积极效应相关，可有效改善患者的氧合，减少救援治疗的应用11。在 Yang 等12的研究中，接受腹腔镜手术的患者，围术期肺不张的发生率较高，LRM 可显著降低术后肺不张的发生率。郑辉勇等13的研究表明，妇科腹腔镜手术中间断使用 LRM，可有效改善患者术后肺功能情况，减少 VILI 的发生，缩短患者的康复时间。此外，LRM 为到达良好的氧合效果，需增加气道压力以及跨肺压，后者则可能对肺组织造成损伤，因此应采取相应监测方法避免进一步的损伤。可通过肺超声（lung ultrasound，LUS）实时引导个性化 LRM，LUS 对于检测肺塌陷具有良好的特异性和高度敏感性，其操作简单，无创，可重复，无辐射危害，无需转运患者，更有助于术中患者在床边成功评估 LRM 并滴定适当的 PEEP 水平14。目前肺复张常用方法包括15：1）肺活量法：持续正压通气 35 50 cmH2O，持续 20 40 s；2）压力控制通气法（pressure controlled ventilation，PCV）：压力控制肺复张时，每 30 s 增加 PEEP 5 cmH2O，此时需维持吸气压与 PEEP 差值不变，当PEEP达30 cmH2O，维持30 s，之后开始基础通气；3）容量控制通气法（volume controlled ventilation，VCV）：容量控制通气时，开始时设置潮气量为 6 8 mL/kg，吸呼比值（inspiratory expiratory ratio，I/E ratio）为 1 1，3 6次呼吸循环后，增加潮气量 4 mL/kg，当吸气平台压（Pplat）达到 30 40 cmH2O 时，不再增加潮气量，并继续 3 6个呼吸循环，肺复张完成，之后降低潮气量。2.2 低潮气量通气与 LPVS 相关的最佳目标潮气量是患者静息时的生理性潮气量，手术患者的通气潮气量较高，为 10 15 mL/kg理想体质量。早期在手术中使用高潮气量通气可作为避免术中肺不张和改善动脉氧合的方法，但呼吸机输送的潮气量高于正常生理潮气量是气压伤和体积伤的重要因素。术中潮气量大于 8 mL/kg（理想体质量），可因增加肺牵张，导致肺泡炎症及肺损伤的发生16。低潮气量通气以降低肺通气驱动压为基础。理想体质量状态下，推荐潮气量为 6 8 mL/kg。2019 欧美多中心指南高级别推荐建议，对于 ARDS 患者，潮气量应 6 mL/kg或尽量使吸气平台压（Pplat）不超过 25 30 cmH2O15。术中使用低潮气量通气+PEEP 的肺保护策略可以减少肺损伤和感染的发生率，同时改善氧合和呼吸力学，尤其可以显著改善腹腔镜手术患者术中肺氧合功能和肺顺应性。在 Trendelenburg 体位的腹腔镜手术中，采用低潮气量通气（6 8 mL/kg）、适度的 PEEP（4 cmH2O）联合术中反复的LRM操作，可以最大限度地提高氧气输送量，作为术中肺保护性通气策略之一，可以明显降低患者术后肺部并发症的发生率17。全麻术中使用低潮气量的 LPVS 若通气时间过长，则可能增加 CO2蓄积的机会，继而导致高碳酸血症的发生。高碳酸血症是一把“双刃剑”，一方面可能通过减轻肺部炎症和氧化应激而起到保护作用，另一方面也可能通过抑制肺泡伤口修复、肺泡液重吸收和肺泡细胞增殖而产生有害作用。对于高碳酸血症，一种方法是接受，即允许性高碳酸血症，另一种则是通过体外方法进行治疗18。实施低潮气量通气的过程中，为保证氧合，可在降低潮气量后逐渐增加通气频率至 15 20 次/min，通气频率最大时可达 35 次/min，但仍需警惕出现严重的高碳酸血症，严密监测动脉血气，维持 PaCO2不大于 65 mmHg，pH 值不低于 7.2019。2.3 呼气末正压设定PEEP 是指控制呼吸时，保持呼气末气道压（Paw）在一定正压水平的一种通气方式。合适的 PEEP 对于维持肺泡开放至关重要，PEEP 值过高或者过低，都无法保证LPVS 的成功。PEEP 过低时，不足以维持肺泡开放，广泛的肺萎陷伴 PEEP 不足可导致肺血管阻力增高和右心室功能障碍。PEEP 过高，也可使肺毛细血管静水压升高，从而加重肺损伤。另外，PEEP 过高可引起胸内压力增加，随后增加右心房压力并减少静脉回流，回心血量减少；还会压迫肺泡内血管并增加肺血管阻力，潜在地导致右心室功能障碍。高 PEEP 的另一个潜在危害是肺泡过度扩张以及由此产生的气压伤风险20。但仅凭经验设置通气参数，调整术中的 PEEP 值，远不能满足个体化麻醉管理的需要。Yang 等21利用直接和间接的 ARDS 模型探索 PEEP 靶向最佳氧合对局部肺容积分布的影响，发现在达到最佳氧合的 PEEP 水平下，非通气肺单位减少，正常通气肺单位增加，因此在确定的最佳PEEP 下，可优化机械通气。为达到气体交换的最佳状态，同时最大程度降低对循环的影响，寻找最佳 PEEP 成为麻醉工作者的重要任务。有学者推荐采用三原则制定策略：1）选择安全的 PEEP 启动水平；2）考虑较高 PEEP 的危害，特别是血流动力学损害和过度扩张；3）考虑较高 PEEP 的益处，特别是氧合更好，局部创伤更少（当肺确实可复张时）20。继续医学教育 2023年11月 第37卷 第11期 191但在临床实践中由于肺顺应性存在个体差异，肺顺应性法在确定个体化 PEEP 时，仍存在一定的局限性，有学者主张应用肺部电阻抗断层成像法进行最佳 PEEP 滴定，成功率更高22。对于肥胖患者，使用食道测压法计算胸膜压力，在跨肺压引导下进行 PEEP 滴定，根据呼气末跨肺压安全增加 PEEP，直至滴定到靶点，从而增加肥胖患者的氧合23。在腹腔镜手术中，通过肺顺应性法来滴定最佳PEEP，实现术中肺保护性通气策略，同时有利于维持脑氧供需平衡，维持酸碱平衡及血流动力学稳定24。2.4 压力控制-容量保证通气模式压 力 控 制-容 量 保 证 通 气 模 式（pressure-controlled ventilation-volume guaranteed mode，PCV-VG）下，设置预定的潮气量，用恒定的最小正压持续提供减速气流，在保证充分有效的氧合的同时，降低高 Paw 下可能的肺泡以及气道损伤。作为一种新型的智能化通气模式，PCV-VG 兼具了 PCV 和 VCV 的优点，以压力控制的方式，以固定潮气量为目标，利用数字反馈机制持续控制通气，肺顺应性由呼吸机计算，使用尽可能低的压力输送目标潮气量，避免低氧血症和高碳酸血症，同时保持低气道压力，有效避免机械通气造成的气压伤，充分符合 LPVS 的理论要求。Li等25研究通过监测平均气道压力（mean airway pressure，MAP）、动态顺应性、PaO2/FiO2比率、肺内分流（Qs/Qt）、死腔分数（dead space fraction，VD/VT）和中性粒细胞弹性蛋白酶血浆浓度来评估 PCV-VG 模式的有效性，研究显示 PCV-VG 模式对肺力学、氧合参数和炎症反应均可产生有利影响。同样的结果在 Yao 等26的研究中也得到了证实，表明 PCV-VG 模式可在较低的吸气峰值压力下提供更加充足的氧合。Trendelenburg 体位的妇科腹腔镜手术，由于气腹和体位改变，常伴有患者心肺生理改变。已有多项临床研究结果显示 PCV-VG 的围术期优势，如可产生良好的肺力学和氧合，减少了炎症反应和肺损伤27-29。尤其对于Trendelenburg 体位接受腹腔镜手术的肥胖患者，PCV-VG 通气模式更有利于维持适当气道压力、肺顺应性和氧合的有效性，是肥胖患者腹腔镜手术中预防气压伤的首选方法30。2.5 反比通气2.5.1 反比通气反比通气（inverse ratio ventilation，IRV）是通过修改吸气与呼气比率（I E），增加 MAP 从而增加氧合来实现的。I E 比率表示用于吸气和呼气阶段的每个呼吸周期的比例。大多数情况下，典型的 I E 比率设定为 1 2。每个呼吸周期中根据设定的比率来确定吸气时间和呼气时间。在相同的呼吸周期长度内，I E 比率越高，吸气时间越短，呼气时间越长。IRV 的主要目的是通过增加循环中较高压力部分的时间来增加 MAP。MAP 的主要决定因素是 PEEP、吸气压力和每个阶段的时间。MAP 可以通过将吸气周期的分数乘以吸气压力，并将其与呼气周期的分数乘以 PEEP来计算。MAP 越高，经肺动脉压越高，从而能够改善气体交换和动脉氧合。与其他通常依赖高 PEEP 或吸气压力的氧合策略相比，因压力本身与肺损伤有关，IRV 可将肺损伤风险明显降低。适当的 IRV 联合 PEEP 不影响血流动力学稳定性，并且可以增加肺顺应性，降低峰值压力，并改善氧合以提供肺部保护31。IRV 联合其他肺保护性通气策略的患者，术中氧合指数、MAP、肺动态顺应性显著升高，而潮气量、气道峰值压、肺泡动脉氧分压差、白细胞介素-6、白细胞介素-10 以及肺部并发症（低氧血症、咳痰、肺纹理或渗出增多等）显著降低，炎症因子释放减少，患者的肺氧合功能得以改善32。王昀等31将 IRV 联合 PEEP 应用于行胸腔镜手术的单肺通气的患儿，结果显示合适的 IVR 联合 PEEP，可既不影响血流动力学的稳定，同时增加肺顺应性，降低峰压，改善氧合，有一定的肺保护作用。2.5.2 压力控制-反比通气压力控制-反比通气（pressure-controlled inverse ratio ventilation，PC-IRV）是在呼吸机上预设呼吸频率和 I E比率，在呼吸机处调整吸气压力，使潮气量根据肺力学的变化而变化。PC-IRV 模式下，调节气道压力以达到目标潮气量，允许平台压力上升到 30 cmH 的上限，选择 2：1 或 1.5：1 的 I：E 比值，以便从呼气流量变化点和返回预期基线点之间的中点开始吸气，以避免过度充气，能有效减少死腔气量33-34。在一项腹腔镜根治性前列腺切除术随机对照研究中，PC-IRV 可改善通气，促进气体交换和氧合，与常规通气相比，行 PC-IRV 的患者可降低生理性死腔率（生理性死腔/呼气量），维持中等 PEEP 水平，足够而适度的吸气和呼气时间，也有利于改善 V/Q，降低肺过度充气的风险35。3 结语VILI 是影响患者预后的重要危险因素之一，LPVS 可一定程度地减轻 VILI。在 Trendelenburg 体位的妇科腹腔镜手术中，机械通气时，麻醉医生根据手术条件以及患者的体质量指数等具体情况，对通气模式及呼吸力学进行相应的调整，围术期 LPVS 可改善氧合功能，抑制氧化应激及炎症反应，从而预防和减轻肺损伤。随着快速康复外科理念的普及，围术期 LPVS 在 VILI 的预防治疗中具有越来越重要的意义。参考文献1 SULEIMAN A，COSTA E，SANTER P，et al.Association between intraoperative tidal volume and postoperative respiratory complications is dependent on respiratory elastance：a retrospective，multicentre cohort studyJ.Br J Anaesth，2022，129（2）：263-272.2 GOLIGHER E C，DRES M，FAN E，et al.Mechanical ventilation-induced diaphragm atrophy strongly impacts clinical outcomesJ.Am J Respir Crit Care Med，2018，197（2）：204-213.3 SELZER A，SARKISS M.Preoperative pulmonary 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