肺保护性通气对膝关节置换术中氧合功能及肺顺应性影响
李娟1, 张维2, 陈宇1, 田冶1, 吕浩1
1. 100048 北京,海军总医院麻醉科
2. 101500,北京市密云区妇幼保健院麻醉科
通讯作者:吕浩,E-mail:lhmousezhu@163.com

作者简介:李娟,本科学历,医师。

摘要
目的 探讨术中使用肺保护性通气对膝关节置换术中氧合功能及肺顺应性的影响。方法 择期行单膝关节置换术患者40例,随机分为两组,保护性通气组(V组)和常规机械通气组(C组),每组20例。麻醉诱导后两组患者的通气模式均为容量控制模式,氧浓度70%,氧流量2 L/min,吸呼比1:2。V组诱导后全程采用肺保护性通气:潮气量(VT)=6 ml/kg,呼吸频率(RR)=16次/min,呼气末正压(PEEP)为5 cmH2O, 每30 min给予1次手法肺复张(气道压维持在30 cmH2O,持续30 s);C组采用常规模式进行通气:VT=10 ml/kg,RR=10次/min。分别于麻醉诱导后5 min(T0)、手术开始时(T1)、骨水泥置入后5 min(T2)、手术结束即刻(T3)、手术拔管后15 min(T4)5个时间点记录患者的吸气平台压(Pplat),并在上述五个时间点采集患者桡动脉血,进行动脉血气分析,计算肺泡氧合指数(OI)和肺顺应性(CL)。结果 与T0时刻比较,C组Pplat在T2~T3时刻明显升高( P<0.05),OI值C组在T2~T4时较T0时刻明显降低( P<0.05),而V组仅在T4时较T0时刻明显降低( P<0.05);C组CL值在T2~T4时明显降低( P<0.05)。两组间比较,V组Pplat在T2~T3时明显低于C组,而OI值在T2~T4时,CL值在T2、T3时均明显高于C组( P<0.05)。结论 与常规机械通气相比,肺保护性通气能明显改善患者氧合功能,提高患者的肺顺应性,减轻膝关节置换手术中患者的肺损伤,具有一定的肺保护作用。
关键词: 肺保护性通气; 膝关节置换术; 氧合功能; 肺顺应性
中图分类号:R614
Effect of protective mechanical ventilation on lung compliance and oxygenation in patients undergoing total knee replacement surgery
LI Juan1, ZHANG Wei2, CHEN Yu1, TIAN Ye1, LV Hao1
1. Department of Anesthesiology, PLA Navy General Hospital, Beijing 100048, China
2. Department of Anesthesiology, Maternal and Child Care Centre of Miyun District, Beijing 101500, China
Abstract
Objective To investigate the effect of protective mechanical ventilation on lung compliance and oxygenation in patients undergoing total knee replacement surgery.Methods Forty patients undergoing total knee replacement surgery were randomly divided into two groups: protective mechanical ventilation group (Group V) and conventional ventilation group (Group C). All the patients were subjected to intermittent positive ventilation at an oxygen concentration of 70%, oxygen flow rate of 2 L/min and inhalation and exhalation ratio of 1:2. After induction, patients in Group V received protective mechanical ventilation, while those in Group C were under conventional ventilation. Pplat was monitored at the following time points: 5 min after general anesthesia (T0), the start of surgery(T1), 5min after bone cement inplantation (T2), the end of surgery (T3), and 15 min after extubation (T4). Moreover, arterial blood samples were collected for the oxygenation index (OI) and compliance of the lung (CL) at these five time points.Results Compared with T0, Pplat at T2 and T3 increased ( P<0.05), but OI decreased at T2 to T4 ( P<0.05) in Group C. In Group V, OI decreased at T4 only ( P<0.05). Patients in Group V showed a lower Pplat at T2 and T3, and a higher OI and CL between T2 and T4 than in Group C ( P<0.05).Conclusions Protective mechanical ventilation may contribute to lung compliance and oxygenation, thus protecting lung function of patients undergoing total knee replacement surgery.
Keyword: protective mechanical ventilation; total knee replacement surgery; oxygenation function; lung compliance

肺功能损伤是膝关节置换手术麻醉中常见的并发症之一[1, 2]。因此, 如何保护膝关节置换术患者肺功能显得尤为重要。常规容量控制机械通气模式由于肺泡容积过大, 气道压过高, 易导致肺泡-毛细血管屏障损伤, 引起机械通气相关性肺损伤[3, 4]。有研究显示, 肺保护性通气不但可以使萎陷肺泡复张, 还可以增强肺免疫系统, 减少炎性反应因子的释放, 减轻炎性反应性肺损伤[5]。本研究通过分析肺保护性通气对膝关节置换手术患者术中氧合及肺顺应性的影响, 探讨其对膝关节置换手术患者的肺保护性作用。

1 对象与方法
1.1 对象

选择2013-04至2016-04在海军总医院行全麻下膝关节置换手术的患者40例, 入选标准:(1)ASA分级Ⅰ ~Ⅱ 级; (2)年龄25~61岁; (3)体质指数(BMI)18~25。排除标准:(1)合并严重的心血管疾病、呼吸系统疾病、肝肾功能障碍者; (2)合并糖尿病及免疫疾病史者。采用随机数字表法随机分为两组, 每组20例。本研究经医学伦理委员会批准, 并与患者或家属签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 麻醉前准备 入室后开放外周静脉, 按4 ml/(kg· min)的速率于外周静脉通路输注复方氯化钠注射液。入室后常规监测心电图、心率、血压、脉搏氧饱和度、呼吸末二氧化碳分压及脑电双频指数(bispectralindex, BIS)数据。

1.2.2 麻醉诱导及麻醉维持 两组患者麻醉诱导均给予咪达唑仑0.05 mg/kg, 依托咪酯0.2 mg/kg, 芬太尼3 μ g/kg, 爱可松0.6 mg/kg, 静脉快速诱导、气管内插管后, 连接呼吸机, 机械通气模式均为容量控制机械通气模式, 氧浓度70%, 氧流量2 L/min, 吸呼比1: 2。V组诱导后全程采用肺保护性通气:潮气量(tidal volume, VT)=6 ml/kg, 呼吸频率(respiratoryrate, RR)=16次/min, 呼气末正压(endexpiratory positive pressure, PEEP)为5 cmH2O, 每30 min给予1次手法肺复张(气道压维持在30 cmH2O, 持续30 s); C组采用常规机械通气模式:VT=10 ml/kg, RR=10次/min。两组均采用静吸复合麻醉, 维持BIS值40~60, 即吸入1%七氟醚, 微量输注泵持续静脉输注异丙酚50~100 μ g/(kg· min), 瑞芬太尼0.1~0.2 μ g/(kg· min), 并根据BIS监测值调控输注速度。

1.3 观察指标

两组分别于麻醉诱导后5 min(T0)、手术开始时(T1)、骨水泥置入后5 min(T2)、手术结束即刻(T3)、手术拔管后15 min吸空气时(T4)5个时间点记录患者的气道平台压(palt pressure, Pplat), 并在上述5个时间点采集患者桡动脉血, 进行动脉血气分析, 记录患者各时间点动脉血氧分压(arterialoxygenpressure, PaO2)及二氧化碳分压(arterialcarbon dioxide pressure, PaCO2)。根据上述结果计算肺泡氧合指数(oxygenation index, OI)和肺顺应性(lung compliance, CL)。氧合指数(OI)和肺顺应性(CL)计算方法为:OI=PaO2/FiO2; CL=VT/(Pplat-PEEP)。

1.4 统计学处理

采用SPSS19.0统计学软件分析数据, 计量资料以 x̅± s表示, 组内比较采用随机区组设计的方差分析, 组间比较采用单因素方差分析, P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结 果
2.1 一般情况比较

两组患者年龄、性别构成比、体重、身高、手术时间比较, 差异无统计学意义 (P> 0.05, 表1), 具有可比性。

表1 两组患者的一般情况比较(n=20; x̅± s)
2.2 不同时点Pplat, PaO2, PaCO2, OI及CL值比较

与T0时刻比较, C组Pplat在T2~T3时刻明显升高(P< 0.05), OI值C组在T2~T4时较T0时刻明显降低(P< 0.05), 而V组仅在T4时较T0时刻明显降低(P< 0.05); C组CL值在T2~T4时显著降低, 差异有统计学意义(P< 0.05)。两组间比较, V组Pplat在T2和T3时刻明显低于C组, 而OI值在T2~T4时, CL值在T2、T3时均明显高于C组, 差异有统计学意义(P< 0.05)。

表2 两组患者不同时点Pplat、PaO2、PaCO2、OI及CL值比较(n=20; x̅± s)
3 讨 论

膝关节置换手术围术期易引发肺功能损伤, 发生率可达15%~40% [5], 尤其是术前伴有肺功能不全的患者有一半以上发生肺功能损伤。此外, 双膝关节置换术后肺功能损伤的发生率远高于单膝关节置换[2]。因此, 如何对肺功能进行保护, 一直是膝关节置换手术麻醉中研究的重点问题。CL是指单位压力改变时所引起的肺容积改变, 即CL=VT/(Pplat-PEEP), 其与氧合指数(OI)是评价临床上术中评估肺功能的重要指标[6, 7]。本研究结果显示, 与麻醉后5 min时比较, 在骨水泥置入后5 min至手术结束期间C组Pplat明显升高而CL值明显降低, 而OI值在骨水泥置入后5 min至拔管后15 min也明显降低; 而V组仅在拔管后15 minCL值较麻醉后5 min时刻明显降低。这说明在手术过程中, 应用常规机械通气的C组患者在骨水泥致入后至术毕患者的氧合及肺顺应性较术前水平均有明显下降, 手术因素会造成患者明显的肺损伤; 而应用保护性肺通气的V组仅在拔管后15 min出现肺顺应性的下降, 说明应用肺保护通气可以大大降低术中肺的损伤程度。两组间比较, 在骨水泥置入后5 min至手术结束期间V组Pplat明显低于C组, CL值明显高于C组。 OI值在骨水泥置入后5 min至拔管后15 min期间V组均高于C组, 说明肺保护性通气策略氧合及肺顺应性的改善明显优于常规机械通气, 肺保护性通气策略对于膝关节置换术的患者肺功能具有一定的保护作用, 可以降低术中低氧血症及肺不张的风险。

膝关节置换术由于其术中操作、长时间使用止血带导致血液停滞、手术刺激引起血管内皮损伤等原因, 会加速TNF-α 、IL-6和IL-8炎性反应因子的释放, 甚至产生微小栓子造成肺微小动脉栓塞, 继而对患者术中全麻下肺功能造成影响[8, 9]。传统的机械通气模式可能导致患者术后部分肺泡不张, 降低肺的免疫功能, 减弱自身抗炎作用, 本身易引起机械通气相关性肺损伤[10, 11]。相关文献[12, 13, 14]表明, 术中应用肺保护性通气可以明显改善肺顺应性和肺功能, 尤其是急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的患者。肺保护性通气策略包括:中小潮气量、低气道压力、较低的呼气末正压及间断地手法肺复张, 其核心环节是通过低PEEP(一般≤ 5 cmH2O)和手法肺复张使萎陷的肺泡复张[15], 这些措施可以使肺泡在机械通气过程中维持开放状态, 可以有效防止肺损伤及改善患者氧合, 这也与本研究结果一致。

综上所述, 肺保护性通气策略可以提高膝关节置换术中患者的肺顺应性, 改善患者的氧合, 减轻术中的肺损伤, 对膝关节置换术中的肺功能具有一定的保护作用。下一步仍需不断积累病例数量, 进行更深入的研究。

The authors have declared that no competing interests exist.

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