比较二氧化碳波形法与压力控制法两种不同支气管套囊充气方法所需气体容积

2021-04-22 古麻今醉

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本实验为前瞻性随机对照研究。

编译杨琰；审校李懿

复旦大学附属中山医院

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胸外科手术中经常使用双腔支气管插管实施单肺通气，“蓝套囊里打多少气”是临床工作中亟待解决的一个问题；过度充气可能导致支气管黏膜受损，充气不全可能影响非通气侧肺萎陷和通气侧肺通气不全。目前有两种简单易行的方法用于临床实践，其一是对非通气侧肺监测二氧化碳波形来实施，其二是对充气后的支气管套囊核定压力于20cmH2O。考虑到在开放胸腔的情况下气管和支气管因压强的变化其形态和直径会有一定的变化，本研究旨在探讨开胸前、后采用不同的支气管套囊充气方式（二氧化碳波形法和压力控制法）各自所需气体容积和套囊压力。该文章发表于2021年3月Anesthesia & Analgesia.

方法

本实验为前瞻性随机对照研究。选择2016年11月至2017年5月，ASA分级I-III级拟行择期需单肺通气时间>45分钟的开胸手术病人，采用左侧双腔管（DLT）完成所有手术插管。排除：BMI≥30kg/m2、有严重呼吸功能不全、间质性肺疾病。由不参与此次研究的一名麻醉医生，根据随机分配数法将患者随机分配至二氧化碳波形组和压力控制组，分配比例为1：1。

患者入室后连接标准监护，麻醉诱导采用异丙酚、瑞芬太尼和罗库溴铵；采用异丙酚、瑞芬太尼和罗库溴铵维持麻醉。所有患者均用左侧DLT 插管。术前根据胸部计算机断层扫描、选取刚至隆突层面测量左主支气管直径，根据左主支气管直径选择DLT(32、35、37或39Fr)的大小（ 32Fr<10mm ， 35Fr 10-10.9mm ， 37Fr 11- 11.9mm，39Fr ≥12毫米)。

插管前使用注射器完全抽吸气管和支气管套囊内的气体，连接三通、便于测量两个套囊内的气体容积和压力。为获得最精确气体容积，选用刻度为0.1mL、最低容量为0.2mL的AG Cuffill（压力显示注射器）作为充气装置。在闭合胸腔且侧卧位的情形下使用纤维支气管镜对DLT进行定位，定位标准为支气管套囊的上部边缘刚好位于隆突下。主支气管套囊同样由压力显示注射器充气，为防止误吸，充气压力为25cmH2O。

待患者摆至侧卧位后对DLT进行定位，随即开始单肺通气（OLV），支气管套囊由压力显示注射器进行充气。通气侧肺采取压力控制（压力≤20cmH2O）通气模式，测量期间吸入氧浓度为100%，根据动脉血气中二氧化碳分压（PaCO2）调整呼吸频率，维持PaCO2于30-50mmHg。将一个直径为12 Fr的导管以气密的方式插入非通气侧肺的吸气口内，插入深度为43cm，另一端连接CO2监测分析仪，通过这根12 Fr的导管就可以采样、分析DLT非通气侧气管内的CO2。（Fig.1 A,B）

采样管内的气体流速为200mL/min。左主支气管未密闭时，套囊周围有气体逸出，此时可以在非通气侧气管内监测到标准的CO2波形；当左支气管密封后，正常的CO2波形变为一条平坦的直线，提示从非通气侧支气管内只能监测到肺泡内气体。

如随机分配至CO2波形指导支气管套囊充气（CO2 组），使用三通连接支气管套囊和压力显示注射器，首先给套囊充气至压力为20cmH2O，通气后观察非通气侧支气管是否有CO2 波形，如有波形产生，逐次增加0.1mL的气体容积，直到波形变为一条直线；如观察到形态为一条直线时，逐次递减0.1mL，直到再次出现CO2 波形，撤走AG注射器、记录此时的气体容积和套囊压力值并关闭三通；如随机分配至压力控制指导支气管套囊充气（压力组），使用三通连接支气管套囊和AG注射器，给套囊充气至压力为20cmH2O，测量并记录此时的气体容积和套囊压力值，撤走AG注射器并关闭三通。若通气后在非通气侧支气管观察到CO2 波形则提示封堵不全。

上述操作以及测量OLV期间支气管套囊的气体容积和压力均在开胸前进行。接下来第二步将测量开胸手术期间密闭支气管套囊所需的最低气体容积和压力。在开始第二步实验步骤前，用注射器抽尽支气管套囊内的所有气体。

该研究的主要观察指标为比较两种方法开胸前、后肺隔离时所需最低支气管套囊充气容积；次要观察指标为比较两组间开胸前、后支气管套囊容积和压力的变化率。由盲于实验的胸外科医生评判开胸后肺萎陷的质量，评价标准为：优（视野暴露清晰，肺完全萎陷）、良（肺基本萎陷，但仍有残气）、差（肺部分萎陷甚至不萎陷，需要外科介入暴露视野）

结果

64名患者被纳入研究，有8名患者被排除研究（Fig.3）：2名患者因DLT置管错误导致肺萎陷失败而重新插管，1名患者单肺通气时需CPAP辅助维持氧合；5名患者在开胸前行肺隔离时所需套囊容积过大（>30cmH2O），为防止由高套囊压力造成的损害，这5名患者也被剔除。

剩余56人完成此次研究（CO2 组27人，压力组29人）。两组患者基线特征和手术情况分别见表1，2。

所有受试患者均插管成功。有数名患者在支气管套囊未充气的情况下即获得满意的封堵：未开胸时CO2 组有5人、压力组有4人；开胸后CO2 组和压力组各有10人。

无一例手术需术中外科医生帮助肺萎陷。因胸膜粘连每组中各有两名患者肺萎陷程度中等（表 2）。

表1 患者基本特征

表2 手术情况

主要观察指标中，开胸前CO2 组套囊所需容积小于压力组(均值, 1.00 [0.65] mL vs 1.44 [0.59] mL, 平均差, −0.44; 97.5%CI, −0.78 ～ −0.11; P = .010)；开胸后CO2 组套囊所需容积仍小于压力组(均值, 0.65 [0.66] mL vs 1.22 [0.45] mL, 平均差, −0.58; 97.5%CI, −0.88 ～ −0.27; P < .001)；(Fig.4).

次要观察指标中，两组患者各自在开胸后前、后套囊所需容积与压力的改变无明显差异(P = .18)。CO2 组支气管套囊容积患者间差异为-0.35mL（95% CI，-0.52～-0.18），在开胸前支气管套囊平均压力12.08（标准差8.32）cmH2O、开胸后支气管套囊平均压力为6.22（标准差7.48）cmH2O；压力组支气管套囊容积患者间差异为-0.22mL（95% CI，-0.33～-0.11），因其定压于20cmH2O，支气管套囊压力平均差为0。

对未充气即获得满意支气管定位的事后亚组分析如下：未开胸时与压力组相比，CO2 组所需支气管套囊容积未见明显减少（均值[标准差]，1.27[0.54]mL vs 1.66[0.62]mL，平均差，-0.39；97.5% CI，-0.85～0.06；P=.05）；开胸后与压力组相比，CO2 组所需支气管套囊容积也未见明显减少（均值[标准差]，1.02[0.54]mL vs 1.41[0.44]mL，平均差，-0.38；97.5% CI，-0.77～0.01；P=.028）。

讨论

过度充气可导致支气管和支气管黏膜损伤，如何用最少充气量获得最佳肺隔离成为临床亟需解决的一个问题。目前有多种方法指导支气管套囊充气，但是不同方法所需气体量的相关研究较少，本实验研究结果提示与定压充气方式相比、采用CO2波形法指导支气管套囊充气可以使用更少的气体容积和压力获得满意的肺隔离。

CO2 组在开胸前、后各有数名患者在支气管套囊未充气的情况下即获得良好的支气管密封性，这说明选择合适尺寸的DLT即可用零或近似无的充气方式完成肺隔离。本实验提示，采用CO2波形法可以指导支气管套囊零充气，对于这些患者的支气管来说20cmH2O显然压力过大。排除零充气对数据的影响，通过对事后亚组分析发现二者所需套囊容积未有明显差异，但是至少CO2波形法对于避免过度充气有一定的帮助。

本研究发现，开胸后两组患者肺隔离所需支气管套囊容积均有下降、CO2 组开胸后套囊压力也有下降。由于气管支气管树具有良好的弹性，单肺通气期间其形状容易受胸腔内器官和气胸的重力影响而改变，当暴露于大气压时气管膜部容易向气管外膨出，容易引起气道的损害。实验中，我们观察到了后支气管壁膜的变形（数据未显示）。气管支气管树形状的改变导致了套囊压力的改变，因此临床工作者在开胸后单肺通气时应注意支气管套囊压力，避免过度充气。

此次实验中有5名患者开胸前行肺隔离时发现，高支气管套囊压力下非通气侧肺仍持续有CO2 泄露，作者猜测是由于非通气侧肺逐步萎陷、CO2 的排尽被延迟而造成的。

压力显示注射器是一种用于测量套囊内压力的设备，外型规格为10毫升注射器，该装置已在体内和体外均显示出与标准压力计相当的良好压力测量，压力显示注射器最低显示小至0.1 mL的变化，且直接显示压力读数。该设备已获得美国食品和药物管理局（FDA）和欧洲合格认证（CE）的批准。在本研究中，压力显示注射器提供了准确的支气管套囊充气量和压力值。

结论

单肺隔离时采用CO2波形法可以用最低气体容积和压力获得最满意的支气管封堵效果。鉴于开胸后所需支气管套囊充气量会有下降，为避免支气管黏膜受损建议开胸后调整支气管套囊充气量。

点评

双腔支气管插管广泛用于实施单肺通气的胸外科手术中，支气管套囊过度充气会导致黏膜损伤和双腔管脱位、充气不足会导致未通气侧肺不完全塌陷或通气侧肺不完全通气。有研究提示，支气管套囊压力为20cmH2O时即可获得满意的支气管封堵[1]。目前有多种方法用于确定支气管套囊容积和压力，如正压技术，CO2分析技术，负压技术，通气技术和水下密封技术，在上述方法中，CO2分析技术因其操作相对简易、对气管直径影响小且支气管密封性较好在临床有广泛的应用[2]。为明确CO2分析技术与恒定支气管套囊压力哪种方法更能获得最佳肺隔离，本文作者设计了这一实验。另外，目前已报道的研究中，少有分析支气管套囊压力与大气压改变之间的关系，有研究表明，开胸后当气管与支气管暴露于大气压时，其直径会发生变化[3]，由此作者猜测，开胸后支气管套囊容积是否也需要相应调整，这是本研究的一处亮点。最终实验结果表明，采用CO2波形法可以用最低气体容积和压力获得最满意的支气管封堵效果；开胸后所需支气管套囊充气量会有下降，建议调整支气管套囊充气量。

本实验研究了应用左侧双腔管插管时两种套囊充气方法的比较，未对右侧双腔管插管进行相应的研究；另外，套囊压力20cmH2O是否有进一步下降的空间也有待更多的实验研究，当比较标准下降后，CO2分析技术是否依然有优势？这些也许是下一步可以继续深入研究的方向。

（编译杨琰；审校李懿）

主要参考文献：

1.Sultan P, Carvalho B, Rose BO, Cregg R. Endotracheal tube cuff pressure monitoring: a review of the evidence. J Perioper Pract. 2011;21:379–386.

2.Hannallah MS, Benumof JL, McCarthy PO, Liang M. Comparison of three techniques to inflate the bronchial cuff of left polyvinylchloride double-lumen tubes. Anesth Analg. 1993;77:990–994.

3. Hannallah M, Benumof JL, Silverman PM, Kelly LC, Lea D. Evaluation of an approach to choosing a left double-lumen tube size based on chest computed tomographic scan measurement of left mainstem bronchial diameter. J Cardiothorac Vasc Anesth. 1997;11:168–171.

原始文献：

Yuko Yamada, Kumiko Tanabe, Kiyoshi Nagase, Takuma Ishihara, Hiroki Iida, A Comparison of the Required Bronchial Cuff Volume Obtained by 2 Cuff Inflation Methods, Capnogram Waveform-Guided Versus Pressure-Guided: A Prospective Randomized Controlled Study.Anesth Analg. 2021 Mar 1;132(3):827-835.