Clinical value of lung protective ventilation strategy for thoracoscopic surgery in elderly patients with chronic obstructive pulmonary disease
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摘要:目的 观察老年慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺)患者胸腔镜术中应用肺保护性通气策略对围术期并发症、肺氧合水平及血清炎症因子表达的影响效果。方法 选取老年慢阻肺患者112例作为研究对象，患者均接受全凭静脉麻醉和胸腔镜手术，将其随机分为对照组和观察组，每组56例。对照组采用常规肺通气策略(潮气量8~10 mL/kg), 观察组采用肺保护性通气策略(潮气量5~6 mL/kg, 呼气末正压通气5~10 cmH2O, 平台压 < 30 cmH2O)。比较2组患者围术期并发症发生率和术后住院时间，并比较2组患者手术前后肺氧合指标包括氧合指数、第1秒用力呼气容积与用力肺活量比值(FEV1/FVC)、第1秒用力呼气容积占预计值百分比(FEV1%)、肺泡-动脉血氧分压差[p(A-a)(O2)]、呼气末二氧化碳分压[pet(CO2)], 血清炎症因子包括白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、γ干扰素(INF-γ)。结果 观察组总并发症发生率低于对照组，术后住院时间短于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)。术后7 d时，观察组氧合指数、FEV1/FVC、FEV1%和p(A-a)(O2)水平均高于对照组, pet(CO2)水平和血清IL-6、TNF-α、INF-γ水平均低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)。结论 老年慢阻肺患者全身麻醉微创外科手术中应用肺保护性通气策略具有较高的临床价值，能够显著降低围术期并发症发生率，改善肺氧合水平，抑制血清炎症因子表达，促进患者快速康复。Abstract:Objective To observe the effect of protective ventilation strategy in thoracoscopic surgery on perioperative complications, pulmonary oxygenation level and expressions of serum inflammatory factors in elderly patients with chronic obstructive pulmonary disease under general anesthesia.Methods A total of 112 elderly patients with chronic obstructive pulmonary disease were enrolled as study objects, and received total intravenous anesthesia and thoracoscopic surgeries. Afterwards, they were randomly divided into control group and observation group, with 56 cases in each group. The control group was given routine pulmonary ventilation (tidal volume from 8 to 10 mL/kg). The observation group was given pulmonary protection ventilation strategy (tidal volume from 5 to 6 mL/kg, positive end-expiratory pressure from 5 to 10 cmH2O and plateau pressure < 30 cmH2O). The incidence of perioperative complications and hospital stay after operation in the two groups were compared. Pulmonary oxygenation indicators including oxygenation index, ratio of forced expiratory volume in first second to forced expiratory volume(FEV1/FVC), percentage of predicted FEV1 (FEV1%), alveolar-arterial oxygen partial pressure difference [p(A-a)(O2)], and end-expiratory partial pressure of carbon dioxide[pet(CO2)], serum inflammatory factors including serum inflammatory factors include interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interferon-γ (INF-γ).Results The total complication rate of the observation group was significantly lower, and the postoperative hospital stay was significantly shorter than that of the control group (P < 0.05). At 7 days after operation, the oxygenation index, FEV1/FVC, FEV1% and p(A-a)(O2) levels of the observation group were significantly higher than those of the control group, while the pet(CO2) level and serum IL-6, TNF-α and INF-γ levels of the observation group were significantly lower than those of the control group (P < 0.05).Conclusion The application of lung protective ventilation strategy in minimally invasive surgery of elderly patients with chronic obstructive pulmonary disease under general anesthesia has high clinical value, which can significantly reduce the incidence of perioperative complications, improve the level of pulmonary oxygenation, inhibit the expression of serum inflammatory factors, and promote the rapid recovery of patients.
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慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺)高发于老年人群，以进行性肺功能降低为主要特征，是肺部感染、呼吸衰竭以及死亡的重要原因之一[1]。老年慢阻肺患者肺功能较差，对手术和麻醉过程中的机械通气要求较高[2], 因此手术过程中在保证足够氧供的情况下，减少二氧化碳潴留，提高肺泡-动脉血氧分压差[p(A-a)(O2)], 能显著降低通气相关并发症的发生率。相关研究[3]指出，采用常规高潮气量通气模式虽然可提升p(A-a)(O2), 但也会增加通气并发症如肺部感染、肺损伤、肺功能障碍的发生，延长术后康复时间，升高围术期病死率。近年来，肺保护性通气策略的临床应用日益广泛，主要包括小潮气量、呼气末正压(PEEP)、肺复张以及压力控制等[4]。不同的通气策略各有利弊，临床适应证也不尽相同，单用或联用可能产生不同的通气效果[5], 故如何提高老年慢阻肺患者肺保护性通气的安全性以及选择最优的通气策略是临床关注的重点。本研究观察了老年慢阻肺患者全身麻醉胸腔镜术中应用肺保护性通气策略对围术期并发症、肺氧合水平及血清炎症因子表达的影响效果，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选择2017年5月—2019年5月本院收治的老年慢阻肺患者112例作为研究对象。纳入标准: ①年龄>65岁者; ②符合慢阻肺诊断标准者; ③有手术指征，美国麻醉医师协会(ASA)分级Ⅰ~Ⅱ级，卡氏功能状态评分标准(KPS)评分>75分者; ④行胸腔镜食管癌切除术，手术顺利完成并康复出院者; ⑤能根据分组要求完成通气操作者; ⑥对本研究知情同意，临床资料完整者。排除标准: ①严重心、肝、肾功能障碍，呼吸衰竭者; ②不能耐受手术和麻醉风险者; ③预期生存时间小于1个月的恶性肿瘤晚期患者，免疫缺陷患者; ④呼吸机撤机失败者。采用随机数字表法将患者分为对照组和观察组，每组56例。对照组男36例，女20例，年龄66~78岁，平均(72.5±6.4)岁，体质量指数(BMI)23.5~26.8 kg/m2, 平均(24.6±1.8) kg/m2, 慢阻肺分级为轻度28例、中度18例、重度10例，手术时间1.5~3.5 h, 平均(2.8±0.6) h; 观察组男34例，女22例，年龄65~76岁，平均(70.8±5.0)岁, BMI 23.3~26.9 kg/m2, 平均(24.7±1.9) kg/m2, 慢阻肺分级为轻度30例、中度14例、重度12例，手术时间1.6~3.8 h, 平均(2.9±0.7) h。2组患者一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05), 具有可比性。
1.2 方法
2组患者入院后均完善相关检查，经综合评估病情、手术和麻醉风险后，选择相应的手术流程。嘱患者术前禁食水8 h, 指导呼吸功能训练，开放静脉通路，监测血压、心率、心电图、血氧饱和度(SpO2)等。所有患者接受全凭静脉麻醉和胸腔镜微创手术。诱导麻醉采用0.6 mg/kg罗库溴铵、0.2~0.4 μg/kg舒芬太尼、1.0~2.0 mg/kg丙泊酚联合0.03~0.05 mg/kg咪达唑仑，评估气道插管条件，顺利完成插管后连接呼吸机，应用美国泰科国际有限公司双腔气管导管和麻醉呼吸一体机(德国Draeger公司Fabius2000型)，通气模式为压力控制。术中应用0.6 mg/(kg·h)罗库溴铵、0.1~0.2 μg/kg舒芬太尼、5.0~9.0 mg/(kg·h)丙泊酚维持麻醉深度，术前20 min停止麻醉给药，术后待患者恢复自主呼吸、肌张力及意识后，拔出气管导管，送返病房。
对照组: 采用常规肺通气策略，具体为潮气量8~10 mL/kg, 通气频率12次/min, 吸呼比1∶ 2, 不应用肺复张、PEEP, 维持SpO2≥93%, 吸氧浓度≥40%, 呼气末二氧化碳分压[pet(CO2)] 35~50 mmHg。观察组: 采用肺保护性通气策略，具体为潮气量5~6 mL/kg, PEEP通气5~10 cmH2O, 平台压＜30 cmH2O, 通气频率15次/min, 吸呼比1∶ 1，每30 min肺复张1次，由单肺通气转为双肺通气时，手法通气延长吸气时间使萎缩肺泡膨胀，手术结束停止人工气胸前，再次手法通气使吸气时间延长至10~15 s, 肺复张1次。
1.3 观察指标
比较2组围术期并发症发生率和术后住院时间，并比较2组术前和术后7 d时肺氧合指标[包括氧合指数、第1秒用力呼气容积与用力肺活量比值(FEV1/FVC)、第1秒用力呼气容积占预计值百分比(FEV1%)、p(A-a)(O2)、pet(CO2)]与血清炎症因子[包括白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、γ干扰素(INF-γ)]水平。肺部并发症包括肺部感染、肺不张、急性呼吸窘迫综合征、胸腔积液。氧合指数=动脉血氧浓度/吸氧浓度, FEV1/FVC和FEV1%采用北京麦邦便携式MSA99肺功能检查仪检测，嘱患者根据医师指导完成吸气和呼气动作，保证数据测量的有效性和准确性，每个患者分别测量2次取平均值，中间休息20 min。抽取外周肘动脉血6 mL, 采用雅培i-STAT300血气分析仪检测p(A-a)(O2)和pet(CO2)。采集空腹外周肘静脉血8~10 mL于抗凝管中, 2 500转/min离心15 min后取上层血清, -80 ℃保存，集中送检。采用酶联免疫吸附法(ELISA法)检测IL-6、TNF-α、INF-γ水平，试剂购自美国Sigma公司，操作严格按照说明书步骤进行。
1.4 统计学分析
采用SPSS 20.0统计学软件分析数据，计量资料以(x±s)表示，比较行t检验，计数资料以[n(%)]表示，比较行χ2检验, P＜.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 并发症和术后住院时间比较
观察组总并发症发生率低于对照组，术后住院时间短于对照组，差异均有统计学意义(P＜0.05), 见表 1。
表 1 2组并发症和术后住院时间比较(x±s)[n(%)]组别 n 并发症 住院时间/d 肺部感染 肺不张 急性呼吸窘迫综合征 胸腔积液 合计 对照组 56 2(3.6) 2(3.6) 2(3.6) 4(7.1) 10(17.9) 9.6±1.2 观察组 56 1(1.8) 1(1.8) 0 1(1.8) 3(5.4)* 6.4±0.8* 与对照组比较, *P＜0.05。 2.2 肺氧合指标水平比较
术后7 d时，对照组氧合指数、FEV1/FVC、FEV1%和p(A-a)(O2)水平均低于术前, pet(CO2)水平高于术前，差异有统计学意义(P＜0.05)。观察组术后7 d时的各肺氧合指标水平与术前比较，差异无统计学意义(P>0.05)。术后7 d时，观察组氧合指数、FEV1/FVC、FEV1%和p(A-a)(O2)水平均高于对照组，而pet(CO2)水平低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 2。
表 2 2组肺氧合指标水平比较(x±s)指标 时点 对照组(n=56) 观察组(n=56) 氧合指数 术前 423.6±55.4 421.8±52.5 术后 365.8±65.9* 424.6±46.9# FEV1/FVC 术前 62.3±9.5 62.1±8.7 术后 50.8±6.5* 61.8±7.5# FEV1%/% 术前 75.6±10.2 75.2±12.3 术后 65.9±10.8* 74.6±11.5# p(A-a)(O2)/mmHg 术前 158.9±49.8 156.2±45.2 术后 132.5±30.7* 154.6±32.8# pet(CO2)/mmHg 术前 35.3±5.5 35.6±5.2 术后 42.5±6.9* 36.2±5.4# FEV1/FVC: 第1秒用力呼气容积与用力肺活量比值;
FEV1%: 第1秒用力呼气容积占预计值百分比;
p(A-a)(O2): 肺泡-动脉血氧分压差;
pet(CO2): 呼气末二氧化碳分压。
与术前比较, * P＜0.05; 与对照组比较, #P＜0.05。2.3 炎症因子水平比较
术后7 d时，对照组血清IL-6、TNF-α、INF-γ水平均高于术前，差异有统计学意义(P＜0.05), 观察组IL-6、TNF-α、INF-γ水平与术前比较，差异无统计学意义(P>0.05)。术后7 d时，观察组血清IL-6、TNF-α、INF-γ水平均低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 3。
表 3 2组炎症因子水平比较(x±s)mg/L 组别 n IL-6 TNF-α INF-γ 术前 术后 术前 术后 术前 术后 对照组 56 35.6±5.8 42.8±7.6* 25.4±4.3 30.8±6.3* 15.4±3.2 18.2±5.7* 观察组 56 35.9±6.2 36.4±6.5# 25.6±4.7 26.2±5.6# 15.8±3.6 16.3±4.5# IL-6: 白细胞介素-6; TNF-α: 肿瘤坏死因子-α; INF-γ: γ干扰素。与术前比较, * P＜0.05; 与对照组比较, #P＜0.05。 3. 讨论
机械通气是改善肺部通气的主要手段，但不恰当的通气条件可能诱发机械通气相关性肺损伤(VILI), 包括机械性和化学性损伤[6]。大潮气量通气易导致肺泡反复扩张和塌陷，形成容量损伤和气压伤，进而增加肺部炎症反应，使肺功能下降，影响氧合质量[7]。目前，临床应用较多的肺保护性通气策略有小潮气量、PEEP、肺复张、压力控制等，老年慢阻肺患者应选用合适的肺通气策略以保证通气安全有效。
本研究结果发现，观察组并发症发生率低于对照组，术后住院时间短于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)。由此提示，肺保护性通气能够减少通气相关的肺部损伤并发症，促进患者快速康复。大潮气量通气易导致气道压过高，造成气压伤，如肺气肿、间质性水肿、小气道闭陷、闭合容积减少、肺泡毛细血管通透性增强等，引发气胸、纵隔气肿等并发症[8]。肺保护性通气可保证机体氧合和氧供，防止肺泡过度扩张和塌陷，减少VILI发生，降低术后肺部并发症发生率和病死率[9]。术后7 d时，观察组氧合指数、FEV1/FVC、FEV1%和p(A-a)(O2)水平均高于对照组，而pet(CO2)水平低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05), 提示肺保护性通气可改善氧合质量。小潮气量较高潮气量通气能够减轻全身麻醉期间肺部损伤，并减轻肺部炎症反应[10]。近年来有研究[11]发现，胸腔镜全身麻醉手术过程中，单独小潮气量并不能完全避免老年患者肺部并发症的发生，因此推荐围术期联合应用其他肺保护性通气策略。虽然小潮气量(6~8 mL/kg)接近人体静息状态生理值，但是生理学研究[12]也证实过小潮气量可能引起肺不张和低氧合。PEEP可使萎陷的肺泡保持开放，改善肺顺应性，减轻肺内分流，促进氧向血液弥散，协调通气/血流比值[13]。小潮气量联合低PEEP更适用于胸腔镜全身麻醉手术患者，特别是肺功能低下的老年患者，且肺保护作用可持续到术后5 d[14]。一项多中心研究[15]指出，小潮气量(6~8 mL/kg)联合PEEP(6~8 cmH2O)或肺复张(每隔30 min进行1次)较大潮气量(12 mL/kg)具有明显的肺保护作用，尤其适用于肺功能较差或术后有肺部并发症的高危患者。肺复张可使塌陷肺泡开放，改善氧合，增加肺顺应性和功能残气量，降低肺血管的渗透性，减轻肺组织炎性损伤[16]。肺复张的方法有持续充气法、递增PEEP法和压力控制法，各有优点与缺点。相关研究[17]指出，以压力-容积(P-V)曲线制定复张策略，可明显减少肺间质和肺泡水肿的发生，降低肺部损伤风险。肺复张在单肺通气中能明显改善肺通气和换气质量[18]。压力控制通气是在吸气开始时气道压就达到预设水平，保证了快速充气，使肺泡及时开放，潮气量分布更均匀，死腔通气更少，降低了胸内压，改善了右心室功能[19-22]。压力控制结合小潮气量能够明显减轻VILI, 且术前肺功能越差可能获益更多[20]。本研究还发现，术后7 d时观察组血清IL-6、TNF-α、INF-γ水平低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)。炎症反应在VILI中发挥重要作用, IL-6、TNF-α、INF-γ作为机体早期炎症反应的重要指标，其升高水平往往与炎症反应和肺损伤程度相一致[7, 23-26]。
综上所述，老年慢阻肺患者全身麻醉微创外科术中应用肺保护性通气策略具有较好的安全性和有效性，能够显著降低围术期并发症发生率，改善肺氧合水平，抑制血清炎症因子表达，促进快速康复。
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表 1 2组并发症和术后住院时间比较(x±s)[n(%)]
组别 n 并发症 住院时间/d 肺部感染 肺不张 急性呼吸窘迫综合征 胸腔积液 合计 对照组 56 2(3.6) 2(3.6) 2(3.6) 4(7.1) 10(17.9) 9.6±1.2 观察组 56 1(1.8) 1(1.8) 0 1(1.8) 3(5.4)* 6.4±0.8* 与对照组比较, *P＜0.05。 
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表 2 2组肺氧合指标水平比较(x±s)
指标 时点 对照组(n=56) 观察组(n=56) 氧合指数 术前 423.6±55.4 421.8±52.5 术后 365.8±65.9* 424.6±46.9# FEV1/FVC 术前 62.3±9.5 62.1±8.7 术后 50.8±6.5* 61.8±7.5# FEV1%/% 术前 75.6±10.2 75.2±12.3 术后 65.9±10.8* 74.6±11.5# p(A-a)(O2)/mmHg 术前 158.9±49.8 156.2±45.2 术后 132.5±30.7* 154.6±32.8# pet(CO2)/mmHg 术前 35.3±5.5 35.6±5.2 术后 42.5±6.9* 36.2±5.4# FEV1/FVC: 第1秒用力呼气容积与用力肺活量比值;
FEV1%: 第1秒用力呼气容积占预计值百分比;
p(A-a)(O2): 肺泡-动脉血氧分压差;
pet(CO2): 呼气末二氧化碳分压。
与术前比较, * P＜0.05; 与对照组比较, #P＜0.05。
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表 3 2组炎症因子水平比较(x±s)
mg/L 组别 n IL-6 TNF-α INF-γ 术前 术后 术前 术后 术前 术后 对照组 56 35.6±5.8 42.8±7.6* 25.4±4.3 30.8±6.3* 15.4±3.2 18.2±5.7* 观察组 56 35.9±6.2 36.4±6.5# 25.6±4.7 26.2±5.6# 15.8±3.6 16.3±4.5# IL-6: 白细胞介素-6; TNF-α: 肿瘤坏死因子-α; INF-γ: γ干扰素。与术前比较, * P＜0.05; 与对照组比较, #P＜0.05。
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