论文部分内容阅读
体外循环后肺功能损伤仍是心脏手术后常见的并发症之一,几乎所有体外循环心脏手术后患者均会出现肺功能损伤,体外循环后肺功能损伤表现为不同程度的肺功能减退,轻者仅有一过性症状,重者则表现为肺功能不全,其发生率可达25%,甚至发展为急性呼吸窘迫综合征(ARDS),病死率可达50%以上,已成为心脏手术后主要致死因素之一。有关体外循环后肺损伤的机制和肺保护措施已有大量的研究报道,但仍无法完全避免体外循环后肺损伤的发生。CPB所致肺损伤机制非常复杂,许多因素参与这个病理生理过程。尽管体外循环后肺损伤的确切机制仍不十分清楚,但一般认为主要与下列因素有关：1、CPB时血液暴露于人工材料表面,引起补体激活,中性粒细胞聚集和激活,炎性因子释放和级联反应,血小板聚集功能激活等,最终导致全身炎性反应综合征(SIRS)。2、CPB时肺无血流或低血流灌注造成肺缺血缺氧状态,细胞能量代谢障碍,释放一系列炎性介质如氧自由基、细胞因子和蛋白酶类,导致肺毛细血管内皮的通透性增加,术后肺水肿,肺不张,引起肺缺血性损伤以及缺血／再灌注损伤(I/R)。常见的肺保护措施包括体外循环设备和管道改进,超滤技术的应用,药物的应用,肺动脉持续灌注,液体通气,缺血预处理,CPB中肺持续通气,以及其它机械通气技术的综合应用等。研究表明,体外循环期间采用特定的通气方式可以在一定程度上减轻体外循环后肺损伤,如持续气道正压(CPAP),即静态膨肺,呼气末正压(PEEP),使用有效通气(VCM,气道峰值压力40cm),持续通气等,可以改善术后肺气体交换功能,减少肺不张的发生,改善肺功能。静态膨肺是麻醉医师在体外循环手术中不借助特殊设备就可以使用的肺保护通气策略,不影响手术进行,不增加额外医疗费用。静态膨肺(static inflation)是指在体外循环期间停止机械通气后继续向肺内吹入气体,使气道压力维持在一定水平,如5-10 cmH2O。然而有关静态膨肺的方法文献报道各不相同,如静态膨肺压力有采用5 cmH2O,也有采用10 cmH2O,甚至也有采用15 cmH2O,静态膨肺气体氧浓度有采用21%,也有采用50%,甚至100%,研究结论也各不相同。本研究拟观察比较不同静态膨肺方式对体外循环后肺功能的影响。七氟醚是临床上常用的挥发性吸入麻醉药,实验研究表明,七氟醚对器官缺血／再灌注损伤有保护作用,如心,肺,脑,肾等。动物研究和临床试验均显示七氟醚对肺的缺血／再灌注损伤具有保护作用,其应用方法包括缺血前处理和缺血后处理。体外循环中心脏停止跳动,肺循环停止,肺组织只有支气管动脉供血,处于相对缺血缺氧状态。有关体外循环期间,即缺血期,七氟醚的应用临床报道较少。本研究拟观察体外循环期间静态膨肺复合吸七氟醚对体外循环后肺功能的影响。目的1、观察体外循环期间采用不同压力(低压力组5 cmH2O,高压力组10cmH2O)静态膨肺对体外循环后肺功能和气管插管时间的影响。2、观察体外循环期间采用不同气体(低氧组为空气,高氧组为纯氧)静态膨肺对体外循环后肺功能和气管插管时间的影响。3、观察体外循环期间静态膨肺复合吸入不同浓度(1%或2%)七氟醚对体外循环后肺功能和气管插管时间的影响。方法1.不同压力静脉膨肺对体外循环后肺功能的影响1.1病例选择和分组本研究获得医院伦理委员会的批准,所有纳入研究的患者均在术前签署知情同意书。选择拟在体外循环下行心脏瓣膜置换手术患者50例,年龄22-65岁,ASA II级或Ⅲ级,体重41～77 kg,身高150～175 cm,所有患者均为首次接受体外循环心脏手术。术前无贫血、发热,无肺部感染,术前3个月无吸烟,术前无出凝血功能异常,无合并感染性心内膜炎,无肝肾功能不全。采用随机数字表法,将患者随机分为2组,每组各25例：CPB期间维持5 cmH2O压力静态膨肺组(L组),CPB期间维持10 cmH2O压力静态膨肺组(H组)。1.2麻醉处理麻醉前30 min肌肉注射吗啡0.2 mg/kg,东莨菪碱0.01 mg/kg。入室后建立外周静脉通路,连接GE Solar 8000 M/i多功能监护仪(GE公司,美国),常规监测心电图(ECG)、脉搏氧饱和度(Sp02),呼气末二氧化碳分压(PETCO2),局部麻醉下行左侧桡动脉穿刺置管,接一次性压力传感器装置(BioSensors公司,新加坡)行有创动脉压监测,备好鼻咽温和直肠温度监测探头,安装血液回收机(9005401/C.A.T.S,费森卡比公司,德国)。静脉注射咪达唑仑0.1 mg/kg、舒芬太尼1ug/kg和哌库溴铵0.1 mg/kg,气管插管后连接Datex-Ohmeda Aespire7900型多功能麻醉机(Datex-Ohmeda公司,美国)行机械通气。经颈内静脉穿刺置入三腔静脉导管(珠海福尼亚医疗设备有限公司),监测中心静脉压(CVP)。分别在锯开胸骨和体外循环开始时静脉注射咪达唑仑0.03 mg/kg,舒芬太尼0.5 ug/kg和哌库溴铵0.05 mg/kg,必要时间断给予相同剂量麻醉药品。锯开胸骨后,经颈内静脉给予肝素钠3 mg/kg,5分钟后抽静脉血2 ml行ACT监测(Hemochron Signature,美国)。术中待ACT达400秒后,经升主动脉和上下腔静脉插管,ACT达480秒后开始体外循环进行心脏瓣膜置换手术。体外循环中维持红细胞压积0.18～0.24,控制鼻咽温度和直肠温度于30～32℃间。体外循环灌注流量2.2～2.6 L·min-1·m-2,维持平均动脉压50～80 mm Hg(1 mmHg=0.133 kPa)。每半小时进行血气分析和电解质检查,根据检查结果调整内环境,维持血气正常和电解质平衡。1.3呼吸管理气管插管后行间歇正压通气,通气参数：吸入氧浓度(Fi02)0.6,潮气量(VT) 8 ml/kg,呼吸频率10次/min。CPB转流达到全流量后,停止呼吸机,关闭氧气流量阀,调节空气流量阀于1 L/min,使肺静态膨胀,调节呼吸机排气阀,使呼吸环路压力维持于5 cm H20 (1 cm H2O=0.098 kPa)(L组)或10 cmH2O(H组)。开放上下腔静脉后打开呼吸机,CPB停止后呼吸参数与CPB前相同,同时给予呼气末正压(PEEP) 4cm H2O。患者转入ICU后,Fi02调整为0.4,继续给予PEEP 4cm H2O。ICU医师和护理人员不了解研究具体分组情况,独立做出各项临床决策。1.4观察指标和观察时点1.4.1监测指标常规监测：心率(HR)有创桡动脉血压(SBP、DBP、MAP)中心静脉压(CVP)心电图(ECG)脉搏血氧饱和度(SpO2)呼末二氧化碳分压(PETCO2)血气监测：动脉氧分压(Pa02)动脉二氧化碳分压(PaCO2)氧合指标：肺泡气-动脉血氧分压差[D(A-a)O2]呼吸指数(RI)氧合指数(OI)其它指标：升主动脉阻断时间体外循环时间手术时间术后气管带管时间ICU停留时间1.4.2监测时点T0 切皮前T1 CPB停止后1小时T2 CPB停止后3小时T3 CPB停止后6小时1.4.3指标监测和指标计算在各监测时点采动脉血2 ml,行血气分析(GEM3000血气分析仪,美国IL公司),并记录相应时点的平均动脉压,心率,中心静脉压。术后随访时记录升主动脉阻断时间,体外循环时间,手术时间,术后气管带管时间,ICU停留时间。指标计算公式D(A-a)02=(驻地海拔高度大气压—水蒸气压)×Fi02-PaCO2/呼吸商—Pa02驻地海拔高度大气压取760 mm Hg,水蒸气压取47 mm Hg,呼吸商取0.8。即：D(A-a)O2=713×Fi02-PaCO2/0.8-PaO2RI=D(A-a)O2/PaO2OI=Pa02/FiO21.5统计学处理应用SPSS13.0统计学软件包,计量资料用均数±标准差(x±SD)表示,患者一般情况和各监测指标不同时间点组间比较采用单因素方差分析,患者各监测指标不同时间点组内比较采用重复测量方差分析,两两比较采用LSD法,计数资料比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。P<0.05为差异有统计学意义。2.不同气体静脉膨肺对体外循环后肺功能的影响2.1病例选择和分组本研究获得医院伦理委员会的批准,所有纳入研究的患者均在术前签署知情同意书。选择拟在体外循环下行心脏瓣膜置换手术患者50例,年龄26-64岁,ASA Ⅱ级或Ⅲ级,体重50～6kg,身高152～175 cm,所有患者均为首次接受体外循环心脏手术。术前无贫血、发热,无肺部感染,术前3个月无吸烟,术前无出凝血功能异常,无合并感染性心内膜炎,无肝肾功能不全。采用随机数字表法,将患者随机分为2组,每组各25例：CPB期间维持10 cmH2O压力静态膨肺,低氧组(L组)采用21%压缩空气为静态膨肺气体,高氧组(H组)采用100%纯氧为静态膨肺气体。2.2麻醉处理麻醉前30 min肌肉注射吗啡0.2 mg/kg,东莨菪碱0.01 mg/kg。入室后建立外周静脉通路,连接GE Solar 8000 M/i多功能监护仪(GE公司,美国),常规监测心电图(ECG)、脉搏氧饱和度(SpO2),呼气末二氧化碳分压(PETCO2),局部麻醉下行左侧桡动脉穿刺置管,接一次性压力传感器装置(BioSensors公司,新加坡)行有创动脉压监测,备好鼻咽温和直肠温度监测探头,安装血液回收机(9005401/C.A.T.S,费森卡比公司,德国)。静脉注射咪达唑仑0.1 mg/kg、舒芬太尼1 ug/kg和哌库溴铵0.1 mg/kg,气管插管后连接Datex-Ohmeda Aespire7900型多功能麻醉机(Datex-Ohmeda公司,美国)行机械通气。经颈内静脉穿刺置入三腔静脉导管(珠海福尼亚医疗设备有限公司),监测中心静脉压(CVP)。分别在锯开胸骨和体外循环开始时静脉注射咪达唑仑0.03 mg/kg,舒芬太尼0.5 ug/kg和哌库溴铵0.05 mg/kg,必要时间断给予相同剂量麻醉药品。锯开胸骨后,经颈内静脉给予肝素钠3 mg/kg,5分钟后抽静脉血2 ml行ACT监测(Hemochron Signature,美国)。术中待ACT达400秒后,经升主动脉和上下腔静脉插管,ACT达480秒后开始体外循环进行心脏瓣膜置换手术。体外循环中维持红细胞压积0.18～0.24,控制鼻咽温度和直肠温度于30-32℃间。体外循环灌注流量2.2～2.6L·min-1·m-2,维持平均动脉压50～80 mm Hg(1 mmHg=0.133 kPa)。每半小时进行血气分析和电解质检查,根据检查结果调整内环境,维持血气正常和电解质平衡。2.3呼吸管理气管插管后行间歇正压通气,通气参数：吸入氧浓度(Fi02)0.6,潮气量(VT) 8 ml/kg,呼吸频率10次/min。 CPB转流达到全流量后,停止呼吸机。低氧组(L组)关闭氧气流量阀,调节空气流量阀于1 L/min,使肺静态膨胀,调节呼吸机排气阀,使呼吸环路压力维持于10cmH2O。高氧组(H组)关闭空气流量阀,调节氧气流量阀于1 L/min,使肺静态膨胀,调节呼吸机排气阀,使呼吸环路压力维持于10 cmH2O。开放上下腔静脉后打开呼吸机,CPB停止后呼吸参数与CPB前相同,同时给予呼气末正压(PEEP) 4 cm H2O，患者转入ICU后,Fi02调整为0.4,继续给予PEEP 4cm H2O。ICU医师和护理人员不了解研究具体分组情况,独立做出各项临床决策。2.4观察指标和观察时点2.4.1监测指标常规监测：心率(HR)有创桡动脉血压(SBP、DBP、MAP)中心静脉压(CVP)心电图(ECG)脉搏血氧饱和度(Sp02)呼末二氧化碳分压(PETCO2)血气监测：动脉氧分压(Pa02)动脉二氧化碳分压(PaC02)氧合指标：肺泡气-动脉血氧分压差[D(A-a)02]呼吸指数(RI)氧合指数(OI)其它指标：升主动脉阻断时间体外循环时间手术时间术后气管带管时间ICU停留时间2.4.2监测时点T0切皮前T1 CPB停止后1小时T2 CPB停止后3小时T3 CPB停止后6小时2.4.3指标监测和指标计算在各监测时点采动脉血2 ml,行血气分析(GEM3000血气分析仪,美国IL公司),并记录相应时点的平均动脉压,心率,中心静脉压。术后随访时记录升主动脉阻断时间,体外循环时间,手术时间,术后气管带管时间,ICU停留时间。指标计算公式D(A-a)02.(驻地海拔高度大气压—水蒸气压)×FiO2-PaCO2／呼吸商—PaO2驻地海拔高度大气压取760mm Hg,水蒸气压取47 mm Hg,呼吸商取0.8。即D(A-a)02=713×Fi02一PaC02/0.8-PaO2RI=D(A-a)O2/PaO2OI=PaO2/FiO22.5统计学处理应用SPSS13.0统计学软件包,计量资料用均数±标准差(x±SD)表示,患者一般情况和各监测指标不同时间点组间比较采用单因素方差分析,患者各监测指标不同时间点组内比较采用重复测量方差分析,两两比较采用LSD法,计数资料比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。P<0.05为差异有统计学意义。3、不同浓度七氟醚静脉膨肺对体外循环后肺功能的影响3.1病例选择和分组本研究获得医院伦理委员会的批准,所有纳入研究的患者均在术前签署知情同意书。选择拟在体外循环下行心脏瓣膜置换手术患者50例,年龄25-62岁,ASA Ⅱ级或Ⅲ级,体重51-～75kg,身高151～177cm,所有患者均为首次接受体外循环心脏手术。术前无贫血、发热,无肺部感染,术前3个月无吸烟,术前无出凝血功能异常,无合并感染性心内膜炎,无肝肾功能不全。采用随机数字表法,将患者随机分为2组,每组各25例：CPB期间维持10 cmH2O压力静态膨肺,同时复合吸七氟醚,低浓度组(L组)为1%,高浓度组(H组)为2%。3.2麻醉处理麻醉前30min肌肉注射吗啡0.2 mg/kg,东莨菪碱0.01 mg/kg。入室后建立外周静脉通路,连接GE Solar 8000 M/i多功能监护仪(GE公司,美国),常规监测心电图(ECG)、脉搏氧饱和度(Sp02),呼气末二氧化碳分压(PETCO2),局部麻醉下行左侧桡动脉穿刺置管穿刺置管,接一次性压力传感器装置(Bio Sensors公司,新加坡)行有创动脉压监测,备好鼻咽温和直肠温度监测探头,安装血液回收机(9005401/C.A.T.S,费森卡比公司,德国)。静脉注射咪达唑仑0.1 mg/kg、舒芬太尼1 ug/kg和哌库溴铵0.1 mg/kg,气管插管后连接Datex-Ohmeda Aespire 7900型多功能麻醉机(Datex-Ohmeda公司,美国)行机械通气。经颈内静脉穿刺置入三腔静脉导管(珠海福尼亚医疗设备有限公司),监测中心静脉压(CVP)。分别在锯开胸骨和体外循环开始时静脉注射咪达唑仑0.03 mg/kg,舒芬太尼0.5 ug/kg和哌库溴铵0.05 mg/kg,必要时间断给予相同剂量麻醉药品。锯开胸骨后,经颈内静脉给予肝素钠3 mg/kg,5分钟后抽静脉血2 ml行ACT监测(Hemochron Signature,美国)。术中待ACT达400秒后,经升主动脉和上下腔静脉插管,ACT达480秒后开始体外循环进行心脏瓣膜置换手术。体外循环中维持红细胞压积0.18～0.24,控制鼻咽温度和直肠温度于30～32℃间。体外循环灌注流量2.2～2.6 L·min-1·m-2,维持平均动脉压50～80 mm Hg(1mmHg=0.133 kPa)。每半小时进行血气分析和电解质检查,根据检查结果调整内环境,维持血气正常和电解质平衡。3.3 呼吸管理CPB转流后,打开七氟醚挥发罐,吸入七氟醚浓度为1%(L组)或2%(H组)。同时调整新鲜气流量至3 L/min空气和3 L/min氧气,持续5 min后阻断上下腔静脉,停止呼吸机,关闭氧气流量阀,调节空气流量阀于1 L/min,使肺静态膨胀,调节呼吸机排气阀,使呼吸环路压力维持于10cmH2O。通过呼吸机呼气末气体监测,使得七氟醚呼气末浓度维持1%(L组)或2%(H组)。体外循环期间打开体外循环环路七氟醚挥发罐,经膜肺吸入相同浓度七氟醚。开放上下腔静脉后打开呼吸机,恢复机械通气,同时关闭呼吸机环路七氟醚挥发罐和体外循环环路七氟醚挥发罐。CPB停止后呼吸参数与CPB前相同,同时给予呼气末正压(PEEP) 4 cm H20。患者转入ICU后,FiO2调整为0.4,继续给予PEEP 4cm H2O。ICU医师和护理人员不了解研究具体分组情况,独立做出各项临床决策。3.4 观察指标和观察时点3.4.1 监测指标常规监测：心率(HR)有创桡动脉血压(SBP、DBP、MAP)中心静脉压(CVP)心电图(ECG)脉搏血氧饱和度(Sp02)呼末二氧化碳分压(PETCO2)血气监测：动脉氧分压(Pa02)动脉二氧化碳分压(PaCO2)氧合指标：肺泡气-动脉血氧分压差[D(A-a)O2]呼吸指数(RI)氧合指数(OI)其它指标：升主动脉阻断时间体外循环时间手术时间术后气管带管时间ICU停留时间3.4.2监测时点T0 切皮前T1 CPB停止后1小时T2 CPB停止后3小时T3 CPB停止后6小时3.4.3指标监测和指标计算在各监测时点采动脉血2 ml,行血气分析(GEM3000血气分析仪,美国IL公司),并记录相应时点的平均动脉压,心率,中心静脉压。术后随访时记录升主动脉阻断时间,体外循环时间,手术时间,术后气管带管时间,ICU停留时间。指标计算公式D(A-a)O2=(驻地海拔高度大气压一水蒸气压)×FiO2-PaCO2／呼吸商—Pa02驻地海拔高度大气压取760 mm Hg,水蒸气压取47mmHg,呼吸商取0.8。即D(A-a)O2= 713×FiO2-PaCO2/0.8-PaO2RI=D(A-a)O2/PaO2OI= PaO2/FiO23.5统计学处理应用SPSS13.0统计学软件包,计量资料用均数±标准差(x±SD)表示,患者一般情况和各监测指标不同时间点组间比较采用单因素方差分析,患者各监测指标不同时间点组内比较采用重复测量方差分析,两两比较采用LSD法,计数资料比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。P<0.05为差异有统计学意义。结果1、不同压力静脉膨肺对体外循环后肺功能的影响1.1一般情况两组患者年龄、体重、身高、手术种类、性别比,升主动脉阻断时间,体外循环时间、手术时间、术后气管带管时间和ICU停留时间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。1.2血流动力学指标及PaO2, PaCO2变化两组各时点MAP, HR, CVP组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。与TO比较,两组Pa02在T1,T2,T3降低,PaCO2在T2升高,差异有统计学意义(P<0.05)。与L组比较,H组Pa02在T1,T2,T3升高,差异有统计学意义(P<0.05)。1.3肺氧交换指标与L组比较,H组D(A-a)O2, RI在T1,T2,T3降低,OI在T1,T2,T3升高,差异有统计学意义(P<0.05)。与TO比较,L组D(A-a)O2, RI在T1,T2,T3升高,OI在T1,T2,T3降低,H组D(A-a)O2在T1升高,RI在T1,T2升高,OI在T1,T2,T3降低,差异有统计学意义(P<0.05)。1.4两组各时点OI<300 mmHg情况分析两组患者OI<300 mmHg例数在T0时间点组间比较,差异无统计学意义(P>0.05),在T1,T2,T3时间点组间比较,差异有统计学意义(P<0.05),H组明显低于L组。2、不同气体静脉膨肺对体外循环后肺功能的影响2.1一般情况两组患者年龄、体重、身高、手术种类、性别比,升主动脉阻断时间,体外循环时间、手术时间、术后气管带管时间和ICU停留时间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。2.2血流动力学指标及PaO2,PaCO2变化两组各时点MAP,HR,CVP组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。与T0比较,两组Pa02在T1,T2,T3降低,PaCO2在T2升高,差异有统计学意义(P<0.05)。两组各时点PaO2,PaCO2组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。2.3肺氧交换指标两组各时点D(A-a)O2,RI,OI组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。与T0比较,两组D(A-a)02, RI在T1,T2,T3升高,OI在T1,T2,T3降低,差异有统计学意义(P<0.05)。2.4两组各时点OI<300 mmHg情况分析两组患者OI<300 mmHg例数在各时间点组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。3、不同浓度七氟醚静脉膨肺对体外循环后肺功能的影响3.1一般情况两组患者年龄、体重、身高、手术种类、性别比,升主动脉阻断时间,体外循环时间、手术时间、术后气管带管时间和ICU停留时间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。3.2血流动力学指标及PaO2, PaCO2变化两组各时点MAP, HR, CVP组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。与T0比较,两组Pa02在T1,T2,T3降低,PaCO2在T2升高,差异有统计学意义(P<0.05)。两组各时点PaO2, PaCO2组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。3.3肺氧交换指标与TO比较,两组D(A-a)O2, RI在T1,T2,T3升高,L组OI在T1,T2,H组在T1降低,差异有统计学意义(P<0.05)。两组比较,D(A-a)O2,OI在各时点差异无统计学意义,与L组比较,H组RI在T3升高,差异有统计学意义(P<0.05)。3.4两组各时点OI<300 mmHg情况分析两组患者OI<300 mmHg例数在各时间点组间比较,差异无统计学意义(P>0.05),在T2,T3时间点H组患者OI<300 mmHg的例数低于L组。结论1.体外循环下瓣膜置换手术成年患者,体外循环后出现肺损伤,肺氧合功能和肺氧弥散功能下降,与术前比较,Pa02降低,D(A-a)02,RI升高,OI降低。2.体外循环下瓣膜置换手术成年患者,体外循环中采用10 cmH2O持续气道正压静态膨肺,与5 cm H2O压力静态膨肺相比较,体外循环后Pa02升高,D(A-a)O2,RI降低,OI升高,提示体外循环中采用静态膨肺10 cmH2O市功能改善优于5 cm H2O压力静态膨肺。3.体外循环下瓣膜置换手术成年患者,体外循环中采用10 cm H2O压力静态,新鲜气流采用21%氧浓度气体与采用100%氧浓度气体对术后肺功能的影响没有明显差别。两组术后PaO2,D(A-a)02, RI,OI组间差别没有统计学意义。4.体外循环中静态膨肺对体外循环后肺功能的改善作用,一定范围内,提高压力作用明显优于提高氧浓度。不同方式静态膨肺均不影响术后气管带管时间和ICU驻留时间。5.体外循环下瓣膜置换手术成年患者,体外循环期间采用10 cmH2O持续气道正压静态膨肺,复合吸入1%或2%七氟醚对术后肺功能的保护作用未见明显差别。相较于复合吸入1%七氟醚,复合吸入2%七氟醚可能可以降低术后OI<300 mmHg的发生例数。