肺切除术单肺通气期间低潮气量方案与减少术后肺部并发症无关

2021
09/01

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古麻今醉
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黄鹤 陈黎雄 编译 董榕 审校  

上海交通大学医学院附属瑞金医院

北部院区麻醉科

 
术后肺部并发症常见且发病率高,尤其是胸外科患者。以往的报道表明,保护性通气可以改善术后肺功能,降低并发症的发生率,但对保护性通气的确切定义尚不明确。手术患者保护性通气的前瞻性研究经常在多个不同通气变量基础上作组间比较。这些固定通气“束”通常由潮气量(VT)、呼气末正压(PEEP)和有无肺泡复张动作组成。但用于减少术后肺部并发症的VT和PEEP的最佳组合尚未确定。  
保护性单肺通气的定义来自专家意见、普通外科患者双肺通气的临床证据和少量的实验结果.。围手术期保护性通气的研究通常将较低的VT和适度的PEEP与较高的VT和最小的PEEP进行比较。最近的研究表明,在没有足够的PEEP的情况下,较低的VT可能会损害患者的预后。该研究主要目的是研究VT、PEEP和在单肺通气期间使用推荐的保护性通气策略与胸部手术患者术后肺部并发症发生的关系。次要目标是1.确定VT和PEEP的最佳组合,在根据已知危险因素进行调整时将术后肺部并发症降至最低;2.确定通气过程中气道压力升高是否与不良结果相关。这项研究在该领域的进展源于几个因素,包括多中心围手术期组和外科学会胸科数据库的整合,以产生一个大型的相对同质的多中心肺切除患者队列,以及随后对通气变量和临床相关结果测量之间的个体和组合相关性的详细研究。该研究的结果由Douglas A. Colquhoun, 等人与2021年4月发表在Anesthesiology杂志上。   
摘要  
背景:保护性通气可改善大手术后的预后。然而,在单肺通气的情况下,这样的策略还没有完全定义。作者假设单肺保护性通气方案与降低胸部手术后肺部并发症的几率独立相关。  
方法:作者合并了2012年至2016年期间五家机构使用单肺通气进行肺切除手术的胸科医生协会数据库和多中心围术期小组的术中数据。他们将单肺保护性通气定义为中位潮气量≤5ml/kg(预计体重)和呼气末正压≥5 cm H2O。主要结果是术后30天主要肺部并发症发生率和严重程度的综合结果。  
结果:共有3232例病例可供分析。病例总体显示潮气量轻度下降(6.7ml/kg至6.0ml/kg;P<0.001),呼气末正压由4 cm H2O升高至5 cm H2O(P<0.001)。尽管越来越多地采用“保护性通气”策略(2012年为5.7%,2016年为17.9%),但肺部并发症的发生率并没有显著变化(11.4%~15.7%;P=0.147)。在倾向评分匹配的队列(381对配对)中,保护性通气(平均潮气量6.4ml/kg对4.4ml/kg)与肺部并发症的减少无关(调整后的优势比为0.86;95%可信区间为0.56~1.32)。而在不匹配的队列中,该研究无法确定呼气末正压和潮气量的特定替代组合,该组合与降低肺部并发症的风险相关。  
结论:在这项对开胸手术期间接受单肺通气的患者的多中心回顾性观察分析中,研究者没有发现低潮气量肺保护性通气方案与术后肺部并发症的综合结果之间存在独立关联。  
材料和方法  
批准文件  
密歇根大学的多中心围术期结局小组(MPOG)获得了机构审查委员会(IRB)对这项观察性队列研究的批准(密歇根大学,密歇根安娜堡,IRB MED HUM00024166,HUM00033894)。每个参与的站点还获得了IRB的批准,可以将有限的数据集提交给多中心围术期组数据库。  

 
数据来源和研究纳入和排除标准  
多中心围术期组数据库,以及数据输入、验证和质量保证的方法,以前已经描述过,并已用于多项已发表的观察性研究。多中心围术期组数据取自参与地点的电子健康记录中记录的病例。这些数据被提取、标准化、加入额外的实验室、帐单和诊断编码数据,并且除服务日期外被去标识,从而产生有限的数据集。  
这项研究包括五个大型学术医学中心,它们提交了美国胸外科学会、普通胸外科数据库和多中心围手术期组的数据。普通胸科手术数据库由每个站点管理,并使用数据采集表(https://www.sts.org/Registries-Research-Center/sts-national-database/general-thoracic-surgery-database/Data-Collection;2020年2月10日访问)获取的标准定义和数据元素。  
研究纳入了2012年1月1日至2016年12月31日期间接受单肺通气的患者,这些患者接受了全肺切除术、双叶切除术、肺叶切除术、节段切除术或楔形切除术/转移癌切除术等,并有可用的普通胸外科数据库和多中心围术期组记录。基于麻醉记录中结构化数据元素的使用来定义单肺通气开始和终止的时间(如果可用)。如果使用单肺通气时间少于15分钟,如果没有身高或体重数据,如果进行了肺移植,或者如果手术是在上一次纳入手术后30天内再次手术,则排除这些病例。  
保护性通气和其他呼吸参数变量  
计算VT、PEEP、气道压(平均、峰值[Pmax]和平台压)、潮气末二氧化碳分压、吸氧分数、呼吸频率和修正驱动压(Pmax-PEEP),以供该研究使用。这些变量每隔1分钟存储在多中心围术期数据库中。研究者使用抽样方法来评估通气参数。计算每个病例加盖时间戳的单肺通气开始记录后5~15min的中位数。  
保护性通气的标准是基于专家意见和单肺通气最佳操作指南。只有同时满足以下两个标准:中位VT≤5ml/kg预计体重,且中位PEEP≥5cmH2O时,患者才被认为进行了保护性通气。通气变量随后被表示为个体病例的中位数。  
由于并非所有参与机构都能提供计算驱动压所需的气道平台压力数据,因此在该次调查中使用修正后的驱动压作为驱动压的替代物。这种驱动压的改变之前就有过报道。  

 
患者和程序变量  
来自多中心围手术期结果组数据库的数据是:麻醉机构、输血情况(作为一个二元变量)、液体平衡(输入量[晶体+胶体+血液制品]-液体输出量[尿液+胃管输出量+估计失血量+胸管],如麻醉记录中记录的那样)和美国麻醉学家协会(ASA;伊利诺伊州肖姆堡)的身体状况。  
来自普通胸外科数据库的数据包括1秒用力呼气量(FEV1)、是否存在FEV1数据缺失、术前肾功能障碍、术前类固醇治疗、Zubrod性能分级评分   (由东部肿瘤合作组织(ECOG)提出的,将患者的体能状态分成6级的健康状态评分体系。评分标准为:0,无病;1,有症状但可以自主活动;2,白天须卧床但时间不超过50%;3,白天需要卧床的时间超过50%;4,卧床不起;5,死亡)、   当前吸烟状况、术前化疗和/或放疗,以及术前主要并发症(定义为冠心病、充血性心力衰竭、外周血管疾病或糖尿病)。手术类型分为全肺切除术、双叶切除术、肺叶切除术、肺段切除术或楔形切除术/转移瘤切除术(在研究的模型中作为参考值)。此外,将手术入路分为开胸手术或胸腔镜手术(在模型中作为参考价值)。  
年龄、性别和体重指数的人口统计学变量优先从普通胸外科数据库中提取;如果不可用或无效,则从多中心围术期组数据库中提取。  
主要结果是从普通胸外科数据库中提取的术后肺部并发症的综合结果。肺部并发症包括以下一种或多种:初始呼吸机支持时间超过48h,重新插管,肺炎,需要支气管镜检查的肺不张,急性呼吸窘迫综合征(ARDS),漏气>5d,支气管胸膜瘘,呼吸衰竭,气管切开,肺栓塞,或需要治疗的脓胸。逐步更全面的两个次要结果是(1)重大发病率-肺部并发症(定义见上文)或以下一项或多项:意外返回手术室(在同一医院住院期间),需要治疗的房性或室性心律失常,心肌梗死,脓毒症,肾功能衰竭,中枢神经事件,意外的重症监护病房入院,或吻合口漏;(2)重大发病率(定义见上文)和/或死亡。  
统计分析  
进行了完整的案例分析。数据以平均值±标准差或频率百分比表示。组间单变量比较采用皮尔逊卡方或Fisher精确检验分类数据,t检验或Mann-Whitney U检验连续变量。报告绝对标准化差异百分比。  
最终的统计分析计划包括使用倾向评分匹配来调整保护性通气组和非保护性通气组之间的差异。使用非简约性回归模型估计每个参与者接受保护性通气暴露的倾向。倾向性评分模型包括年龄、性别、体重指数、FEV1、有无FEV1数据缺失、ASA身体状况、术前肾功能障碍、术前类固醇治疗、Zubrod评分、当前吸烟状况、术前化疗和/或放疗、医疗机构和术前主要合并症。采用“onetomanmatch”贪婪匹配算法,将保护性通气患者与未接受保护性通气的患者进行1:1的倾向性评分匹配。通过计算标准化差来评估匹配后的残余协变量失衡。绝对标准化差异小于10%的变量被认为是强匹配。在匹配的队列中,对分类变量进行McNemar检验,对连续变量进行配对t检验或Wilcoxon符号秩检验,评估有无保护性通气者之间的单变量差异。  
为了评估配对队列中的主要目的,采用条件Logistic回归模型评估保护性通气状态和结果与输血、液体平衡、手术方式(楔形切除、节段切除、肺叶切除、双叶切除、全肺切除)和手术方式(胸腔镜手术与开放手术)的关系,结果表明,保护性通气状态与预后之间的关系与输血、液体平衡、手术方式(楔形切除、节段切除、肺叶切除、双叶切除、全肺切除)和手术方式(胸腔镜手术与开放手术)有关。模型协变量的效果度量报告为条件调整优势比(OR),其CI为95%。模型预测能力用接收器工作特性曲线下面积统计量来报告。任何被发现具有统计学意义的协变量都被认为是感兴趣的结果的独立预测因子。这些模型也是针对次要结果(发病率、发病率和死亡率)构建的。  
完整的研究队列被用于分析最佳的VT和PEEP组合,并检查气道压力和预后之间的关系。这些分析采用传统的Logistic回归模型。在Logistic回归中,模型协变量的效果度量被报告为调整后的优势比(OR),其CI为95%。调整后发现有统计学意义的任何协变量都被认为是感兴趣的结果的独立预测因子。  
为了评估VT和PEEP的替代组合是否与较低的肺部并发症风险相关,以VT在4~6ml/kg预测体重和PEEP在4~6cmH2O之间作为参考类别,构建了调整后的优势比矩阵。  
功效分析  
先验样本量计算使用双侧Z检验,未合并方差。假设非保护性通气组的事件发生率为22%,每组1315例不匹配病例的样本量(总研究N=2630)在α=0.05的情况下提供了90%的效能来检测肺部并发症发生率的5%的差异(被认为是临床上有显著差异)。  
结果  
研究人群和结果  
在3721例符合分析条件的病例中,489例因缺少构建模型所需的数据而被排除在外。共有来自五个机构的3232个案例可供最终分析(图1)。表1显示了基线队列特征。应该指出的是,以前报告过一家机构的一些病例(2012年至2014年为693例;当前匹配队列中包括194例)。12  
在不匹配的队列中,427例(13.2%)发生了原发肺部并发症;659例(20.4%)和676例(20.9%)分别发生了次要结果-主要发病率和主要发病率和/或死亡率(表2)。2012年平均±SD VT为6.7ml/kg±1.61ml/kg,2016年平均±SD VT为6.0ml/kg±1.25ml/kg(P<0.0001),PEEP均值为4±2cmH2O,2016年为5±2cmH2O(P<0.0001;表1;图1)。2)。符合肺保护性通气定义的病例比例,2012年为5.7%,2016年为17.9%(P<0.001)。2)。主要结局和主要并发症的发生率在研究期间无明显变化(肺部并发症:11.4%~15.7%,P=0.147;主要并发症:18.5%~22.9%,P=0.088)。然而,从2012年到2016年,主要发病率和/或死亡率的次要结果显著增加(18.6%至23.8%,P=0.039;补充数字内容2[http://links.lww.com/aln/C544]和3[http://links.lww.com/aln/C545])。  
 
 
数据以频率(百分比)或平均值±SD(视情况而定)表示。根据需要,对连续变量使用t检验或Mann-Whitney U检验,对分类变量使用卡方或Fisher精确检验来计算完整的研究队列比较。配对总体比较的计算使用配对t检验或连续变量的Wilcoxon符号秩检验和分类变量的McNemar检验(视情况而定)。配对因素的标准化差异不超过10%。  
 *数据以非丢失数据的百分比表示。  
ASA美国麻醉学家协会;COPD,慢性阻塞性肺疾病;ETCO2,呼气末二氧化碳;FEV1,1秒内用力呼气量;FiO2,吸入氧分数;N/A,不适用;PEEP,呼气末正压。  

 
讨论  
研究者在保护性单肺通气定义中为VT≤(5ml/kg预计体重)和PEEP>(5 cm H2O)选择的目标值是基于已发表的专家意见。虽然这些参数通常被认为是“保护性的”,但前者反映的是一种生理上的VT,而后者(PEEP)可能不足以在单肺通气期间维持开放的肺状态,以防止肺不张。低PEEP环境下的低VT不具有内在保护作用的观点得到了先前研究的支持,即在两次和一次肺通气手术环境中,VT与不良结果的风险之间存在着相反的关系或缺乏相关性。  
这些发现与以往试验结果是一致的,与常规方案结合超生理VT和最小PEEP相比,结合较低的VT和较高水平的PEEP具有肺保护作用。这样的保护方案可以通过分别限制膨胀应力和容量损失/肺不张来最大限度地减少肺损伤和肺不张,并已被证明可以降低气道驱动压力和机械能输送。在对多个保护性通气试验的荟萃分析显示保护性通气和常规通气的主要区别可能是使用开放肺策略,包括充分的PEEP以将容量损失、肺不张和肺不张的风险降至最低,而不是降低VT本身。最近的试验进一步支持了这一观点,这些试验表明,随机接受较低VT的患者结果没有改善。  
在对研究结果的分析中,主要结果是11种不同的术后肺部并发症的综合结果,而不是与肺损伤更直接相关的单一结果(例如,ARDS)。应该注意的是,在严重程度(即ARDS与肺不张)和频率(范围为0.3%至3.1%)的基础上,导致综合结果的单个结果事件有很大的不同。尽管其多中心设计和相对较大的样本量,我们的研究没有足够的力量来确定特定的结局事件是否与不同的VT和PEEP组合有关。  
 
 
驱动压力与结局的关系  
 
以前的研究已经证明,在接受ARDS机械通气和手术的患者中,气道驱动压力和并发症之间存在关联,尽管涉及单肺通气手术的信息很少。在目前的研究中,研究者发现,在控制其他风险预测因素的固定效应Logistic回归模型中,将修正后的驱动压和Pmax作为连续变量进行分析时,无论是修正的驱动压还是Pmax都不会显著增加肺部并发症的几率。这些发现与以前的研究结果不一致。  
目前的研究不同于使用替代测量--修正驱动压力(Pmax-PEEP)。尽管在一大批普通外科患者中被证明可以预测ARDS,但在接受单肺通气的胸外科人群中,它作为肺部并发症预测因子的特异性还没有确定。尽管它与驱动压力有非常密切的相关性(0.87;95%CI,0.86至0.88;P<0.05),但可以想象,作为动态应变的替代标记物,这一修正压力不如驱动压力有效。也可以想象,与侧卧位单肺通气相关的肺弹性的急剧升高可能会混淆气道驱动压和动态应变之间的关系。最后,动态应变升高引起的特定肺部并发症(例如ARDS)对总体术后肺部并发症发生率的贡献也可能与其他损伤性过程(例如肺不张)的并发症相比相形见绌    
 
局限性  
尽管来自多中心围术期组数据库的术中通气暴露是详细和准确的,但可用的数据受到研究期间通气管理的相对实践同质性的限制。虽然两组间的VT差异与很多保护性通气试验中看到的相似,保护组和非保护组之间PEEP的较小差异可能不足以引起可检测到的结果差异。  
一些作者主张将肺泡复张手法(recruitment maneuvers)作为保护性通气的一个组成部分,但它们没有包括在研究者的定义中。原因有两个。首先,不能从一分钟的时间分辨率的生理数据中准确地得出肺泡复张手法。其次,它们的使用没有基于证据的标准化标准。肺泡复张手法代表着一组不同的做法。此外,它们既不构成保护性通气的普遍特征,也不是对结果有益的所必需的方法,也不一定是维持开放的肺状态以避免肺不张所必须的。此外,它们可能会造成伤害,最近的保护性单肺通气指南没有明确支持它们的使用。虽然该研究没有包括它们,也无法解释它们,但招募动作导致患者预后招募者偏倚的可能性仍然存在,可能需要在未来的工作中加以解决。  
该研究无法评估麻醉过程中因低氧血症而发生的通气管理的变化,因为他们的抽样方法侧重于单肺通气的开始的时间点。研究者以前已经证明,早期的呼吸机数据与整个单肺通气期间使用的呼吸机数据非常接近。此外,低氧血症通常发生在单肺通气的早期,在现代胸腔麻醉操作中被认为是非常罕见的。  
最后,纳入的数据来自五个学术医学中心,他们的并发症患病率存在差异。多中心围手术期组数据库和普通胸外科数据库的集成使研究者能够将来自多中心围手术期组的自动收集的、详细的、带注释的数据集的优势与来自普通胸外科数据库的高度准确和经过验证的结果数据结合在一起。后一个数据库的局限性源于参与是自愿的这一事实。由于参与者通常是普通胸外科医生,结果可能不能推广到其他外科医生或进行类似手术的机构。该方法充分利用了每个数据源的优势和优势,从而提高了该研究结果的有效性和普适性。  
结论  
这项多中心研究表明,单肺通气时采用VT≤5ml/kg预计体重,结合PEEP>5cmH2O的通气方案的比例正在逐年增加。然而,这种低VT方案与降低主要肺部并发症的发生率并没有显著的相关性。此外,在该研究队列中,增加最大呼气量或改良气道驱动压均不会增加主要肺部并发症的发生率。  
 
评述  
单肺通气的肺保护性通气策略一直是胸外科手术中备受关注的话题,可改善术后肺功能,降低并发症的发生率。目前围术期的研究通常将较低的VT和适度的PEEP与较高的VT和较小的PEEP进行比较。
 
本研究纳入了3721例符合条件的病例,属于大样本数据。采集数据结果显示与常规方案相比,较低的VT和较高水平的PEEP具有肺保护作用,具体机制是通过分别限制膨胀压力和容量损失/肺不张来最大限度的减少肺损伤和肺不张,且可以降低气道驱动压力和机械能输送。但研究结果显示较低的VT与降低主要肺部并发症无相关性。  
该多中心研究表明,虽然单肺通气时采用VT≤5ml/Kg预计体重,PEEP>5cmH2O的保护性通气方案越来越受欢迎,但是保护性通气和常规通气的主要区别可能在于是否使用开放肺策略,包括充分的PEEP以将容量损失、肺不张和肺不张的风险降至最低,而不是降低VT本身。同时也提示了胸外科手术围术期肺保护策略的呼吸机参数的设定仍需考虑多种因素的影响,这也为将来外科手术中个体化的肺保护的呼吸参数集束化设定和组合提供了更多的临床参考。  

黄鹤 陈黎雄 编译

董榕 审校

原始文献

[1] Colquhoun D A ,  Leis A M ,  Shanks A M , et al. A Lower Tidal Volume Regimen during One-lung Ventilation for Lung Resection Surgery Is Not Associated with Reduced Postoperative Pulmonary Complications[J]. Anesthesiology, 2021, Publish Ahead of Print(4).  
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关键词:
通气,研究,数据,并发症,手术

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