呼气末正压递增法肺复张对左胸微创冠状动脉旁路移植术患者血流动力学及呼吸力学的影响*

钱 敏 傅元豪 凌云鹏 徐 懋

(北京大学第三医院麻醉科，北京 100191)

术后肺部并发症(postoperative pulmonary complications，PPCs)是心脏手术预后不良的重要危险因素[1]。随着微创技术的发展，微创冠状动脉旁路移植术(minimally invasive direct coronary artery bypass grafting，MIDCABG)在临床应用日益广泛[2]。MIDCABG术中需要采用单肺通气(one-lung ventilation, OLV)使左肺塌陷，进一步增加围术期低氧血症和肺不张等PPCs的风险。以肺复张(alveolar recruitment maneuver，ARM)为重要干预措施的肺保护通气(protective lung ventilation，PLV)策略可以促进萎陷的肺泡复张，改善氧合，提高肺顺应性[3]，但Bautin等[4]报道ARM会引起心脏手术患者的血流动力学波动。如何实施ARM，目前尚无统一标准，常见的方式包括压力控制性肺膨胀法、压力控制法和呼气末正压(positive end-expiratory pressure，PEEP)递增法[5]。PEEP递增法ARM通过阶梯式增加气道压力，可避免潮气量突然增大所致的容积伤[6]，减少ARM过程中血流动力学波动[7]，但其能否安全应用于行MIDCAB患者，尚需临床研究证实。本研究旨在探讨PEEP递增法ARM对MIDCABG患者血流动力学及呼吸力学的影响,评价其临床应用的安全性和有效性。

1 临床资料与方法

1.1 一般资料

本研究获得北京大学第三医院医学科学研究伦理委员会审查批准(批文号：2016医伦审第291-01号)，患者均签署知情同意书。病例选择标准：择期行MIDCABG患者；年龄18岁以上；美国麻醉医师协会(American Society of Anesthesiologists，ASA)分级Ⅱ～Ⅲ级；纽约心脏病学会(New York Heart Association，NYHA)心功能分级Ⅰ～Ⅲ级。排除标准：体重指数(body mass index，BMI)>40.0；有肺部手术史或呼吸功能不全、肺部感染、活动性哮喘；术中更改手术方式；严重肝肾功能不全；术前或术中出现严重心律失常或严重血流动力学不稳定者；急诊手术或休克患者；进行性神经肌肉疾病；术后二次手术者。根据预实验，ARM可使双肺通气(two-lung ventilation，TLV)时PaO2增加40 mm Hg，标准差为55 mm Hg，设双侧α=0.05，把握度为90%，失访率为20%，采用PASS软件计算样本量为22例。选取2019年1月～2020年12月我院择期22例MIDCABG为研究对象，1例因麻醉诱导后出现过敏性休克、1例因术后出血二次手术退出本研究，共20例纳入本研究。男13例，女7例。4例前降支狭窄，1例前降支、对角支/中间支狭窄,2例前降支、回旋支狭窄，5例前降支、对角支/中间支、回旋支狭窄，4例前降支、回旋支、右冠状动脉狭窄，3例前降支、对角支/中间支、右冠状动脉狭窄，1例前降支、对角支/中间支、回旋支、右冠状动脉狭窄，病变血管狭窄均>70%。年龄(60.7±9.6)岁。术前用力肺活量占预计值(86.6±12.5)%，左心室射血分数(68.86±9.18)%。术前欧洲心脏手术危险评估系统低危9例，中危8例，高危3例。合并糖尿病6例，原发性高血压10例，脑血管疾病4例。既往陈旧性心肌梗死 7 例。

1.2 方法

采用标准化方案进行麻醉。患者入手术间后，开放外周静脉通道，常规监测脉搏氧饱和度、心率(heart rate，HR)。局麻下行桡动脉穿刺置管，监测有创动脉压。诱导前患者面罩吸入100%氧气3 min，流量6 L/min。麻醉诱导：静脉注射舒芬太尼0.5～1.0 μg/kg，依托咪酯0.15～0.3 mg/kg，丙泊酚1～2.0 mg/kg，罗库溴铵0.6～0.9 mg/kg。行左侧双腔气管导管插管，使用纤维支气管镜定位后行双肺机械通气(Drager Anestiva 4，Datex-Ohmeda Inc，美国)。经右颈内静脉或锁骨下静脉置入中心静脉导管(Arrow International Inc，美国)。经颈内静脉置入Swan-Ganz导管，采用Vigilance Ⅱ监测仪(Edwards Lifesciences，Irvine,美国)连续监测心脏指数(cardiac index，CI)。麻醉维持：吸入七氟烷1.0%～2.0%，维持脑电双频指数40～60，间断给予舒芬太尼0.3 μg/kg，罗库溴铵0.4 mg/kg，根据术中情况增减剂量。在双肺和单肺通气期间采用容量控制通气，TLV时潮气量(tidal volume，VT)设为8 ml/kg，OLV时VT设为6 ml/kg(根据预计体重设置)；PEEP设为5～6 cm H2O，吸入氧浓度(fraction of inspiratory oxygen,FiO2)为60%，吸呼比为1∶2，吸气末暂停为10%，调节呼吸频率维持呼气末二氧化碳分压在35～45 mm Hg[5]。术中采用血液回收系统进行自体血液回收，根据血压、心率和漂浮导管监测数据及吻合冠脉情况合理使用血管活性药物(包括硝酸甘油、去甲肾上腺素、去氧肾上腺素、多巴胺等)，维持术中心率血压波动于术前基础值±30%内。单肺通气结束后采用手法膨肺。手术结束后，更换双腔气管导管为单腔气管导管，转入ICU继续机械通气治疗。

气管插管10 min后TLV时、OLV10 min后实施ARM：首先将通气模式改为压力控制，调整吸气压至VT达到容量控制模式时的VT，将PEEP从6 cm H2O调整到10 cm H2O，机械通气2 min评估血流动力学情况，如果平均动脉压(mean arterial pressure，MAP)、HR或CI较上调PEEP前的基础值下降20%以上，暂不行ARM，补充3 ml/kg 乳酸林格氏液。血流动力学稳定后，在原有PEEP水平上每5次呼吸增加5 cm H2O，直到峰压达40～45 cm H2O，维持通气10次呼吸[8]。ARM结束后逐渐降低PEEP恢复至原通气方案。ARM期间，通过漂浮导管及桡动脉置管连续监测血流动力学参数。进行ARM时，如果收缩压(systolic blood pressure,SBP)低于90 mm Hg或MAP较基础值下降20%以上，可给予去甲肾上腺素或去氧肾上腺素，并记录。

1.3 观察指标

ARM前、ARM时、ARM 结束后5 min MAP、HR、中心静脉压(central venous pressure，CVP)、平均肺动脉压(mean pulmonary arterial pressure，MPAP)、肺动脉楔压(pulmonary capillary wedge pressure，PCWP)、CI。计算肺循环阻力指数(pulmonary vascular resistance index，PVRI)、体循环阻力指数(systemic vascular resistance index，SVRI):PVRI=80×(MPAP-PCWP)/CI，SVRI=80×(MAP-CVP)/CI。记录ARM时低血压(SBP<90 mm Hg或MAP较基础值下降20%以上)和血管活性药物应用情况。

记录ARM前、ARM 10 min后VT、气道峰压(maximum pressure，Pmax)和平台压(plateau pressure，Pplat)，计算静态肺顺应性(static lung compliance，Csta)、动态肺顺应性(dynamic lung compliance，Cdyn)和驱动压(driving pressure，DP):Csta=VT/(Pplat-PEEP)，Cdyn=VT/(Pmax-PEEP)，DP=Pplat-PEEP。ARM前、ARM 10 min后分别抽取动脉血、肺动脉血检测肺动脉氧分压(partial pressure of oxygen，PaO2)、混合静脉血氧饱和度(mixed venous oxygen saturation，SvO2)，计算氧合指数(oxygen index，OI)，OI=PaO2/FiO2。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 手术情况

麻醉时间(348.0±79.2)min，OLV时间(168.9±62.3)min，手术时间(230.7±77.5)min。吻合血管桥(2.5±1.3)支，出血量(326.7±203.5)ml。2例ARM期间因SBP低于90 mm Hg，使用去氧肾上腺素40 μg。术后机械通气时间(10.6±5.0)h，术后监护病房时间(23.5±11.8)h，总住院时间(16.0±3.7)d。围术期均未发生急性呼吸窘迫综合征、新发心律失常及严重血流动力学不稳。

2.2 ARM对呼吸力学和氧合水平的影响

在TLV、OLV时，相较于ARM前，ARM 10 min后 PaO2、OI和SvO2显著升高(P<0.05)，Pmax、Pplat、DP显著下降(P<0.05)，Cdyn、Csta显著升高(P<0.05)，见表1、2。

表1 ARM在TLV时对呼吸力学和氧合水平的影响

表2 ARM在OLV时对呼吸力学和氧合水平的影响

2.3 ARM对血流动力学的影响

TLV时ARM对HR无显著影响(P>0.05)。ARM过程中MAP明显下降(P<0.001)，ARM结束后5 min有所回升，但仍低于ARM前的基础水平(P<0.05)；CI、SVRI显著下降(P<0.05)，ARM结束后5 min内恢复至基础水平(P>0.05)；MPAP、CVP、PCWP及PVRI显著增加(P<0.05)，ARM结束后逐渐恢复至基础水平(P>0.05)。

OLV时，ARM对HR、CI无显著影响(P>0.05)。ARM过程中MAP、SVRI明显下降(P<0.001)，ARM结束后5 min仍低于基础水平(P<0.05)；MPAP、CVP、PCWP及PVRI显著增加(P<0.05)，ARM结束后逐渐恢复至基础水平(P>0.05)。ARM在TLV、OLV期间对血流动力学的影响见表3、4。

表3 ARM在TLV时对血流动力学的影响

3 讨论

MIDCABG术后肺部并发症发生率高达21.9%，是患者住院时间延长，医疗费用增加甚至死亡率增加的危险因素[9,10]。围术期多重打击可诱发PPCs，包括全身麻醉后出现的肺不张、机械通气所致的气压伤和容积伤、OLV后非通气肺的塌陷和再复张损伤以及外科创伤，病生理改变包括肺内分流、通气血流比失调、缺血再灌注损伤、局部和全身应激反应及炎性细胞因子释放等，最终导致肺部或全身并发症[10,11]。在胸腔手术中及心脏手术后实施以ARM为主要干预手段的PLV，可改善低氧血症，减少PPCs的发生率[1,7,8,12,13]。ARM通过暂时给予高于常规气道压力,使萎陷的肺泡复张，再配合适当的PEEP，保持肺泡持续开放。ARM对心血管功能的影响也给心脏手术中的麻醉管理带来挑战[14]。因此，探究ARM对MIDCABG患者心肺功能的影响，对选择适宜PLV策略、改善患者预后具有积极意义。

表4 ARM在OLV时对血流动力学的影响

控制性膨肺法、压力控制法和PEEP递增法等常见的ARM均可以有效复张肺泡，改善心脏术后患者的氧合水平和肺顺应性[1,7,15]。PEEP递增法操作过程中吸气压力不变，潮气量基本恒定，通过逐步增加PEEP来提高气道压力，可避免肺泡过度膨胀，减少肺泡损伤所致的炎性反应[16]，改善肺泡均一性[14,17]。本研究结果显示，PEEP递增法ARM联合中度PEEP能显著提高TLV、OLV时PaO2、OI和SvO2水平，说明ARM能有效纠正低氧血症，提高机体氧输送，改善全身组织缺氧。此外，ARM后肺部平台压与和驱动压显著降低，肺顺应性显著增加。驱动压为VT与呼吸系统顺应性的比值，代表肺泡应力。针对TLV和OLV的随机对照研究均证实，DP降低与PPCs的减少显著相关[13,18]。因此，对MIDCABG患者联合应用ARM和中等PEEP，可以显著改善肺顺应性，避免肺过度膨胀或肺不张。

血流动力学波动是ARM的常见并发症[14]。ARM过程中，气道压显著增加，导致胸内压增加，通过压力传导，引起右房压力、肺循环阻力增加，静脉回流减少，从而导致心输出量(cardiac output，CO)下降。心脏手术患者心脏储备功能降低，术中压迫心脏、钳夹主动脉等操作会加重肺循环淤血进一步引起CO下降。对心脏术后患者的研究显示，常见的ARM均可以引起CO显著下降，但PEEP递增法对血流动力学影响较小[1,7,15]。MIDCAB中应用OLV会增加低氧血症及高碳酸血症的风险，可导致CO进一步下降[5]。因此，本研究采用对循环影响较小的PEEP递增法[7]，在ARM前将PEEP增加到10 cm H2O，观察其对血压的影响，并进行循环容量的优化。本研究结果显示MAP在ARM期间显著下降，ARM结束后慢慢回升，但5 min后仍低于ARM前的基础水平。值得注意的是，TLV时ARM可引起CI短暂下降，5 min内恢复至基础水平；在OLV时ARM对CI无明显影响，与之前ARM可引起OLV期间CI下降的报道并不一致[12,19]。可能的原因包括：①OLV时ARM对胸内压的影响仅能通过非手术侧的胸膜传导到肺血管和右心房，对CI的影响较为轻微且短暂，之前的研究采用经食道超声或Flotrac系统，可实时监测SV值并据此计算即时的CI值，本研究中采用的热稀释法需要数分钟才能测量出CI，因此，热稀释法未能及时反映出ARM时CI的动态变化；②热稀释法是测定CO的金标准，相对于其他2种方法的准确性更高[20,21]。

肺循环阻力是右室后负荷的主要决定因素。肺不张肺泡压迫肺泡外血管，肺泡过度膨胀压迫肺泡内血管，均导致PVRI增加，引起右心功能障碍[8]。一项对心脏CABG患者的随机对照试验显示，术后行ARM可以减少肺不张发生率，ARM后即刻行经食道超声检查发现PVRI下降，右室射血分数显著增加[8]。Celebi等[7]研究显示ARM可减少心脏术后的肺不张，但ARM 15 min后PVRI较前无明显改变。ARM结束后5 min，PVRI较复张前无显著变化，说明ARM对PVRI的影响较为短暂，但ARM 30 min后患者的肺顺应性仍显著增加，提示ARM可以通过减少肺泡萎陷，在一定程度上减轻心脏手术后的右心功能损伤。

本研究存在一些局限性。首先，本研究通过前后自身对照研究，证实在MIDCAB术中实施ARM的有效性和安全性，但需要随机对照研究明确ARM是否可以减少MIDCAB患者PPCs发生率，不同的ARM对围术期肺部并发症和血流动力学的影响。此外，本研究采用固定的PEEP值，Belda等[13]研究显示通过滴定法获得个体化的最佳PEEP并联合ARM，有利于实现最佳肺顺应性。因此，ARM联合个体化滴定PEEP对MIDCAB患者肺顺应性的影响仍有待探索。

综上所述，MIDCAB术中采取PEEP递增法ARM对改善患者氧合、提高肺顺应性具有显著效果，ARM对血流动力学影响短暂，患者耐受性良好。实施ARM前进行血流动力学评估及优化，有利于保护循环功能，维持血流动力学稳定。