控制性过度通气在腹腔镜手术中的应用进展

2020
07/22

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米勒之声
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应用进展来了!

作者:代玲杰,袁清霞,延安大学附属医院

临床中腹腔镜应用广泛,但腹腔镜二氧化碳(carbon dioxide,CO2)气腹所引起的器官系统功能改变、皮下气肿及高碳酸血症等问题随之而来,严重者将影响患者的苏醒质量及预后。肺保护性通气策略可改善腹腔镜CO2气腹压力所致气道压力、胸腔压力、血流动力学等的改变,但也可能会加重高气腹压以及长时间CO2气腹引起的皮下气肿、高碳酸血症。

Heffner等在既往研究的基础上提出控制性过度通气,并将其应用于高颅内压所致脑水肿患者的治疗,随后梁仕伟等在文献中首次提出将适当过度通气策略应用于腹腔镜手术。控制性过度通气是指对可能发生或已经发生CO2蓄积的机械通气患者,通过随时调节呼吸机机械通气模式及参数以利于排出CO2,防止CO2在体内蓄积,同时始终维持呼气末CO2分压(partial pressure of end-tidal carbon dioxide,PetCO2)和动脉血CO2分压(arterial partial pressure of carbon dioxide,PaCO2)大小在正常值范围内,其过度通气模式为人为调节,在可控安全范围内。

控制性过度通气的提出及应用解决了腹腔镜手术CO2气腹引起的高碳酸血症等问题,但关于呼吸机参数设置、使用时机以及过度通气持续时间等问题的临床研究较少,且观点不一。本文对以上问题逐一综述,旨在为促进控制性过度通气安全有效地运用于腹腔镜手术提供一定理论基础。

1.腹腔镜手术CO2气腹对机体的影响

应用腹腔镜手术CO2气腹时,CO2吸收入血所致高碳酸血症及其产生的气腹压力对机体生理功能存在一定影响,主要表现在中枢神经、心血管、呼吸、消化、免疫、凝血、内分泌等系统,当气腹压力>15mmHg(1mmHg=0.133kPa)时,机体生理功能变化明显,在病情复杂或手术时间较长的患者中更为显著。临床腹腔镜手术保护性通气策略—控制性过度通气的提出,为解决腹腔镜手术CO2气腹对机体的不良影响提供了新的思路。

1.1CO2气腹对中枢神经系统的影响

随着腹腔镜手术的不断开展,临床对于CO2气腹对中枢神经系统功能,尤其是认知功能影响的研究也越来越多。尹增盛等在研究不同压力CO2气腹对80例老年腹腔镜胆囊切除术患者术后认知功能的影响时发现,标准压力(约1.6kPa)CO2气腹组患者术后6、24、48h的简易智能状态检查量表评分均低于低气腹压组(气腹压力1.3kPa),认知功能障碍的发生率较低气腹压组高。徐辉等发现,随着建立CO2气腹时CO2不断进入血液,脑脊液中的S-100β蛋白水平、神经元特异性烯醇化酶mRNA水平不断升高,引起神经细胞损伤。

Li等在对46例腹腔镜胰十二指肠切除术患者术后认知功能障碍的发生与脑氧饱和度及血浆β-淀粉样蛋白水平的相关性研究中发现,高碳酸血症(PaCO2>49mmHg)以及随之引起的颅内压力的增加,可使术中脑氧饱和度降低,从而影响患者术后第7天的认知功能。此外,CO2气体可促使自由基和氧依赖性酶产生,从而影响脑组织内神经细胞的活性,导致广泛性神经元损伤,影响术后的认知功能。

1.2CO2气腹对心血管、呼吸系统的影响

CO2气体对机体是一种应激源,高碳酸血症以及腹腔内压力的增加可以间接兴奋交感神经,使儿茶酚胺、血管加压素等缩血管物质释放增加,使得心肌氧耗、全身血管及肺血管阻力增加,影响血流动力学。CO2气腹可使膈肌上移,使得气道压力升高、胸肺顺应性下降、肺膨胀受限,引起潮气量和功能残气量减少,肺泡死腔量相对增大,严重时可导致通气血流比值失调,甚至发生肺不张。另外,当腹腔压力高于胸腔压力时,CO2进入胸腔,使胸腔内压力增高,增加吸气阻力,使得吸气受阻,不利于气体交换,易发生CO2蓄积。

1.3CO2气腹对消化系统的影响

研究表明,腹腔镜手术中CO2气腹及腹腔镜手术特殊手术体位在一定程度上导致胃肠道内压增高,会对胃肠道造成直接压迫性及淤血性损伤,高气腹压的同时,大量CO2被腹膜吸收入血,导致机体高碳酸血症和酸中毒,影响胃肠道氧供。

1.4CO2气腹对凝血的影响

近年来,腹腔镜手术多用CO2气体建立人工气腹,气腹压力常设置为12~15mmHg,大大超过了正常静脉压2~5mmHg,有研究认为腹内压超过下肢静脉血液回流的压力时即可导致股静脉明显扩张、血流速度减慢,从而使静脉血流处于淤滞状态,诱发血液高凝现象,严重者可发生下肢深静脉血栓形成,甚至血栓随血液回流,引起肺栓塞,威胁患者的生命安全。然而王欣的CO2气腹腹腔镜手术对凝血/纤溶系统的影响研究发现,CO2气腹腹腔镜子宫切除术未增加术后深静脉血栓形成的危险性。而周志涛等在研究腹腔镜手术气腹时对凝血、纤溶系统活性及血管内皮细胞活性的影响时发现,气腹时间>60min对患者凝血功能影响显著。因此,手术体位、气腹持续时间和气腹压力可能是影响凝血的因素。

1.5CO2气腹对内分泌的影响

有研究认为,CO2气腹使腹内压增加,会影响下腔静脉的血液回流,同时CO2吸收入血后会引起高碳酸血症,这些应激因素引起的儿茶酚胺分泌及内环境改变导致内分泌腺合成和分泌激素的功能状态发生相应的改变。CO2气腹可使醛固酮、抗利尿激素等升高。CO2气腹时高气腹压力(>15mmHg)和长时间(>60min)气腹所致高碳酸血症会对围手术期患者机体功能造成一定的影响,尤其是在麻醉苏醒期,患者常常因体内CO2蓄积影响各器官系统功能而发生苏醒延迟、躁动、恶心呕吐、谵妄甚至认知功能障碍等,加之麻醉药物的使用、手术的刺激以及患者自身因素等,使不良反应及相关并发症更容易发生。

而段波等在1例高压氧治疗腹腔镜手术麻醉后苏醒延迟患者中发现CO2气腹所致CO2蓄积导致患者在手术麻醉结束110min后才苏醒,发生苏醒延迟。PetCO2、PaCO2等指标的监测以及控制性过度通气的应用可降低或避免腹腔镜手术气腹CO2蓄积对机体功能的影响。王效德等在研究轻度过度通气对妇科腹腔镜手术患者麻醉恢复期及S-100β、神经元特异性烯醇化酶的影响时发现,轻度过度通气组患者在麻醉复苏室停留的时间为(19.0±2.6)min,明显短于常规通气组。

2.控制性过度通气在全身麻醉(全麻)腹腔镜手术中的应用

随着控制性过度通气模式在腹腔镜手术中的应用,过度通气模式、呼吸参数设置、过度通气时机及持续时间的选择是控制性过度通气在腹腔镜手术应用中的关键。

2.1过度通气模式和呼吸参数设置

随着医疗设备的不断发展,呼吸机及麻醉机在临床治疗、急救复苏、全麻机械通气中发挥着重要作用。不同品牌设备的通气模式不同,根据临床需要,常用通气模式可分为控制、混合、支持和自主呼吸,全麻手术过程中主要使用控制模式通气。在全麻机械通气参数设置中,成人潮气量一般设置在8~10mL/kg,呼吸频率一般设置在12~14次/min,吸呼比一般设置在1∶2,术中根据PetCO2的高低对潮气量和呼吸频率进行调整。在全麻腹腔镜手术中,CO2气腹使PetCO2在短时间内迅速上升,超过极限值时麻醉机会有报警提示。鉴于CO2气腹会引起PetCO2升高及高碳酸血症,临床医生将控制性过度通气应用于临床。

据现有文献报道,梁仕伟等首次将过度通气应用于腹腔镜胆囊切除术以降低CO2气腹引起的PetCO2升高及高碳酸血症,过度通气时,正常成年人每分钟通气量控制在(7.941±1.675)L,恢复正常通气时每分钟通气量控制在(6.879±1.264)L,而对过度通气潮气量和呼吸频率呼吸参数设置未进行详述。随后,王纯辉等的研究将过度通气呼吸参数潮气量设置在10~12mL/kg,将频率设置在14~16次/min,保持PetCO2在34~40kPa(25~30mmHg)。

安尔丹等采用了王纯辉等的过度通气呼吸参数调节范围,将过度通气呼吸参数潮气量由10mL/kg调至12mL/kg,同时将呼吸频率由12次/min调至15次/min。近来的研究在过度通气呼吸参数的设置上,选择保持原潮气量或小潮气量,加快呼吸频率,呼吸频率的调节范围与王纯辉等基本相同。临床对腹腔镜手术控制性过度通气呼吸参数设置调整上主要依据PetCO2,对潮气量或呼吸频率调整的选择上及调整范围尚缺乏大样本的对照研究。由于个体化的差异,过度通气呼吸参数的调整尚需进一步研究。

2.2过度通气时机、持续时间的选择

腹腔镜手术需要一定的体位,如头低脚高位等,其会引起膈肌上移,加之气腹压力,使肺顺应性下降、气道压升高,影响通气效率。另外,腹腔镜手术CO2快速气腹初期20min内血PaCO2快速升高。通气效率的降低和CO2气腹的影响使血PaCO2快速升高,而PetCO2变化相对滞后,不能及时反映血PaCO2的变化,从而引起长时间的高碳酸血症,影响苏醒质量及预后。而过度通气时每分钟通气量过大或持续时间较长又可引起低碳酸血症、碱中毒、缺氧等。因此,过度通气时机及持续时间的选择尤为重要。

梁仕伟等在CO2气腹前就给予适当的过度通气,整个手术过程保持过度通气即维持潮气量和呼吸频率不变,发现PaCO2和PetCO2升高、pH值降低,但变化皆在正常范围内,未对机体产生不良影响。而袁燕波等研究了腹腔镜手术中过度通气时机对肺功能的影响,将患者分为气管插管后过度通气和CO2气腹开始后过度通气两组,发现气管插管后即刻行过度通气可明显减轻腹腔镜手术中的CO2蓄积,同时对肺功能有一定的保护作用。

王纯辉等在气管插管后1min对患者行过度通气,在切除胆囊或卵巢巧克力样囊肿后冲洗腹腔时停止过度通气,其认为过度通气有利于控制腹腔镜手术中CO2气腹对PetCO2的影响,可适当降低CO2气腹后PetCO2、PaCO2,同时,加强PetCO2和血气分析监测有利于保证患者安全。临床上对全麻腹腔镜手术行控制性过度通气时机及维持时间的研究有限,缺乏新的研究结果,因而无法得出更合适的控制性过度通气时机和维持时间。

3.控制性过度通气对机体的影响

随着腹腔镜手术保护性通气策略的提出,控制性过度通气逐渐被应用于临床。与常规机械通气模式及参数相比,控制性过度通气具有灵活性,随时可调整,且始终保持PetCO2在正常值范围内。常规机械通气的固定呼吸频率和潮气量在腹腔镜手术中不能及时排出蓄积的CO2,待CO2蓄积、PetCO2升高到阈值再调节呼吸参数,可能会导致患者苏醒延迟、苏醒期躁动等,影响患者苏醒质量。

对控制性过度通气呼吸参数设置、时机及过度通气持续时间等目前尚缺乏新的大样本研究。控制性过度通气呼吸参数设置不当不仅无法有效避免或降低腹腔镜CO2气腹对机体的影响,还可能会引起肺损伤。可考虑在进行控制性过度通气呼吸参数调整时,结合肺保护性通气策略中的小潮气量、定时肺复张、适当的呼气末正压等呼吸支持策略,可避免或降低腹腔镜CO2气腹、手术体位及过度通气模式引起的肺损伤。对于控制性过度通气的时机,既往研究报道不一。

控制性过度通气时机过早,会使CO2被过多排出,引起低碳酸血症、呼吸性碱中毒;时机过晚,会引起CO2蓄积,在CO2蓄积、PaCO2较高时开启控制通气模式可能引起CO2排出综合征,加重其对机体的影响。因此,密切关注手术进展、气腹情况、麻醉机各项监测指标尤其是PetCO2、血气分析以及观察患者,探索并选择恰当的时机进行控制性过度通气,根据PetCO2、PaCO2等进行呼吸参数调整,可避免控制性过度通气时机选择不当对机体功能造成的影响。

控制性过度通气时机可依据临床经验及各项监测指标而定,但持续时间的选择存在一定的难度。持续时间过短则不足以排出蓄积的CO2,持续时间过长会引起CO2排出过多、低碳酸血症、呼吸性碱中毒等。PetCO2和PaCO2是目前临床上用于判断控制性过度通气持续时间的主要监测指标,两者在变化上具有一致性,且PetCO2易于监测,但其在反映PaCO2变化上较为滞后,而频繁采用血气分析检测PaCO2又会增加患者医疗费用和感染的机会。因此借鉴以往研究结果并在此基础上进行探索,选择合适的控制性过度通气持续时间,可减少对患者机体的影响,提高围手术期麻醉、手术质量。

4.结语

随着保护性通气策略如小潮气量、呼气末正压、高频振荡通气等在临床胸科手术、腹腔镜下腹部手术、心房颤动射频消融术等的应用,控制性过度通气作为保护性通气策略之一,在腹腔镜手术中的应用及研究将会越来越多。控制性过度通气的使用避免或降低了CO2气腹引起CO2蓄积对机体的影响,同时结合肺保护性通气策略可提高控制性过度通气在腹腔镜手术中的应用效率、降低肺损伤的发生。

目前,临床上大多是在发现患者皮下气肿、PetCO2升高到一定程度、麻醉机出现报警提示时使用控制性过度通气模式,期间根据PetCO2动态调控,当PetCO2下降至正常范围后,调整呼吸参数至正常模式。而在控制性过度通气呼吸参数潮气量的调节上,既往研究显示范围在8~12mL/kg,长时间大潮气量过度通气会引起相关性肺损伤,此与肺保护性通气策略中的小潮气量6~8mL/kg存在冲突,也会降低控制性过度通气的效率;另外,在控制性过度通气时机和持续时间上,既往研究多是在插管后即刻、插管后1min未进行气腹时或CO2气腹时使用控制性过度通气模式,并维持至冲洗腹腔或手术完毕。

综上,可考虑结合PetCO2动态监测及肺保护性通气策略,在CO2气腹开始时应用控制性过度通气、小潮气量等,术中依据PetCO2进行微调,过度通气可持续至手术完毕或患者自主呼吸恢复,但这是否为最佳控制性过度通气模式方案仍需进一步临床试验。

来源:代玲杰,袁清霞.控制性过度通气在腹腔镜手术中的应用进展[J].华西医学,2020,35(02):220-224.

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关键词:
腹腔镜手术,高碳酸血症,控制性

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