围手术期吸入氧浓度对患者预后影响的研究进展

谢雨轩 陈东旭 曾获麟 罗俊

四川大学华西医院麻醉科，成都 610041

国际麻醉学与复苏杂志,2021,42(12):1314-1317.

DOI：10.3760/cma.j.cn321761-20201110‑00441

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【综述】

在麻醉机械通气过程中，尤其是在气管插管和拔管之前，为防止低氧血症，麻醉医师通常给予较高的FiO2。并且基于许多已有的研究证据，世卫组织建议术中使用80%及以上的FiO2来减少手术部位感染 。然而，高浓度吸氧可导致高氧性肺损伤，表现为肺不张、通气/血流失衡等，这些均是引起术后肺部并发症（postoperative pulmonary complications, PPCs）的危险因素。因此对于围手术期机械通气中FiO2的选择一直存在争议。本文综述了基于FiO2的通气策略与患者预后之间的关系，以期探寻围手术期最佳FiO2的设定，改善患者结局。

1 FiO2与手术部位感染（surgical site infection, SSI）      

SSI是术后常见院内感染之一，占术后并发症总发生率的38%，显著延长住院时间，增加病死率及住院费用 。基于病理生理情况，围手术期高浓度吸氧是合理的，不仅增加SpO2，而且改善组织器官和手术创面氧合。研究表明，切口部位的病原菌和免疫功能低下是导致SSI发生的重要原因，中性粒细胞的氧化杀伤作用可促进杀灭细菌，提高FiO2可提高组织氧分压进而增强中性粒细胞的杀菌能力 。既往研究表明，围手术期高浓度吸氧可降低SSI的发生率 。然而随后的一些随机对照临床试验显示，高浓度吸氧并不能降低SSI的发生率，甚至是SSI发生的危险因素 。

2016年，世界卫生组织发布的有关预防SSI的实际措施的建议认为，80%FiO2与30%~35%FiO2的患者相比，高浓度吸氧可降低SSI的发生率 。有研究提示，与30%FiO2相比，80%FiO2可减少近50%的SSI 。Bickel等 纳入了210例开腹阑尾手术患者，随机分为80%FiO2组和30%FiO2组，结果显示，80%FiO2组SSI发生率为5.6%，30%FiO2组SSI发生率为13.6% 。然而，高浓度吸氧是否能减少SSI的发生存在很大争议。

Meyhoff等 的一项关于高浓度吸氧不能减少SSI发生的大型随机对照试验结果表明，高浓度吸氧降低SSI发生率受到越来越多的质疑。不同的研究结论可能与不同研究者选择观察的患者不同有关，Meyhoff等研究 纳入的1 386例患者，年龄更大（平均64岁）且手术时间更长（平均2 h以上），而Bickel等 纳入的210例患者，年龄偏小（平均28.5岁）且手术时间较短（平均30 min），并且研究间手术类型、术后感染诊断标准也有差异。然而最近发表的研究再次印证了Meyhoff等 的试验结果，Thibon等 纳入了434例拟行腹部、妇科、乳腺手术的患者，随机分为两组，208例患者采取30%FiO2，226例患者采用80%FiO2，术后30 d两组SSI发生率差异无统计学意义（7.2%比6.6%），但研究也指出，即便高浓度吸氧也未增加不良事件的发生。最新的一项多中心随机对照试验也得到了同样的结论，该研究纳入了756例腹部手术患者，随机分为高氧组（FiO280%）和常规组（FiO230%），研究结果显示，两组SSI发生率差异无统计学意义（8.9%比9.4%），术后30 d时两组SSI发生率相似（42%比45%），并且总体并发症发生率差异也无统计学意义，研究认为与常规FiO2策略相比，使用80%FiO2虽然安全，但并不能降低SSI的发生率 。

因此，尽管世界卫生组织、美国外科医师学会等建议围手术期使用80%FiO2和其他干预措施以降低SSI发生率，然而，这一建议缺乏有力的科学证据支持。基于最近几项研究结果，需要重新考虑围手术期高浓度吸氧减少SSI的建议。考虑到SSI的影响因素太多（包括围手术期体温、液体管理等），评估FiO2对SSI发生率的影响还需要深入研究 。基于目前研究结果，我们认为围手术期应尽可能采用较低的FiO2（≤40%）来维持正常血氧水平，避免非必要的高浓度吸氧。

2 FiO2与PPCs      

PPCs是影响外科患者围手术期康复和预后的重要原因。据报道，PPCs在不同手术中发生率为5%~33%，并且发生PPCs的患者术后30 d病死率可达20% 。一项荟萃分析纳入了12项研究共3 365例腹部和胸部手术患者，数据显示，发生PPCs的患者与未发生PPCs的患者相比，住院时间增加1.42倍、院内病死率显著增加（20.3%比1.4%） 。

而术中应如何设定FiO2一直存在争议。传统观点认为，高浓度吸氧可减少SSI的发生、延长呼吸暂停至发生低氧血症的时间。然而，这些优势被PPCs的发生、氧化应激对肺部的损伤、甚至增加远期病死率等不良结果所抵消 。并且最近的一项荟萃分析发现，高浓度吸氧患者院内病死率增加1.21倍，30 d病死率增加1.14倍，长期随访病死率增加1.1倍，并且患者死亡风险与FiO2存在剂量相关性 。因此高浓度吸氧的收益和风险尚无定论，基于围手术期高浓度吸氧后PPCs等问题的担忧也越来越多。

研究表明，100%FiO2与肺不张的发生显著相关，并且肺不张的发生率随着FiO2的增加而增加 。肺泡吸收氧气后出现塌陷，以及继发性小气道关闭可导致肺不张，进一步导致通气/血流的下降，并且高浓度吸氧会抑制缺氧性肺血管收缩作用，增加肺内分流量 。高浓度氧会刺激机体氧化应激反应，加速活性氧的生成及细胞损害 。因此，高浓度吸氧可引起肺不张、肺内分流增加、氧化应激等从而导致PPCs的发生 。

一系列研究也证实了高浓度吸氧与PPCs的相关性。一项大型回顾性队列研究纳入了73 299例非心脏手术患者，按照从气管插管到拔管期间FiO2的中位数，由低到高分为5组。高浓度吸氧组和低浓度吸氧组患者FiO2中位数分别是79%及31%。该研究中3 035例（4.1%）患者术后7 d发生了严重呼吸系统并发症，其中780例（1.1%）患者发生肺炎、1 979例（2.7%）患者发生肺水肿、949例（1.3%）患者发生呼吸衰竭。多因素回归分析显示，呼吸系统并发症发生的风险随着FiO2的升高而增加，并且FiO231%组与FiO280%组相比，FiO280%组呼吸系统并发症风险是FiO231%组的2倍 。考虑到回顾性研究的混杂因素较多（如麻醉方式、术中通气方式等），以及此项研究以FiO2中位数的高低进行分组，其结论需谨慎对待。Meyhoff等 进行的一项随机对照试验纳入1 400例开腹手术患者，按照FiO280%和FiO230%随机分为两组，结果发现两组患者术后PPCs差异无统计学意义，FiO280%组肺不张发生率为7.9%、肺炎发生率为6.0%、呼吸衰竭发生率为5.5%，FiO230%组肺不张发生率为7.1%、肺炎发生率为6.3%、呼吸衰竭发生率为4.4%。而最新一项随机对照试验提出不同的结果，Li等 纳入了252例腹部手术患者，随机分为FiO280%组和FiO230%组，围手术期采取保护性肺通气策略，结果发现FiO230%组术后PPCs发生率为34.4%，FiO280%组PPCs发生率为46.8%，两组差异无统计学意义，但FiO230%组严重PPCs发生率显著低于FiO280%组，研究认为采取低FiO2并不能减少术后PPCs的发生，但可以降低严重PPCs的发生率。Meyhoff等 的研究与Li等 的研究结果存在一定差异，我们认为是因为Li等 的研究是基于已经验证的可以改善患者术后PPCs的肺保护性通气策略下探讨FiO2在肺保护中的作用，术中采取低潮气量、适度呼气末正压和间歇肺复张手法的通气策略，而Meyhoff等 的研究发表较早，围手术期采用的是常规通气，评估的是术后严重程度较轻的PPCs，Li等 研究中评估了PPCs严重程度，认为采取低FiO2可以降低严重的PPCs发生率，因此两者结果存在一定差异。但是该研究也存在一些局限性，如样本量较小，术后两组PPCs相差12.4%，是否增加样本量后结局会发生改变尚不清楚。

与成年人相比，小儿围手术期通常采取高浓度吸氧以防止功能残气量减少和通气/血流失调导致的低氧血症，并且小儿围手术期气道梗阻相关的严重呼吸不良事件发生率高，小儿麻醉中也常采取高浓度吸氧策略，因此高浓度吸氧在小儿麻醉中更为常见，但目前关于小儿围手术期FiO2设定的研究相对较少，最新一项研究纳入了58例择期非胸部、非腹部手术患儿，年龄6~16岁，随机将患儿分为高浓度吸氧组（FiO2>80%）和低浓度吸氧组（FiO235%~80%），结果发现，低浓度吸氧组患儿术后功能残气量无明显变化，而高浓度吸氧组术后残气量减少，患儿肺容量减少。研究认为，肺功能正常的患儿吸入高浓度氧气对术后早期肺容量有不利影响，会导致术后第1天持续的通气不均。考虑到高氧浓度产生的活性氧代谢物，存在潜在有害影响，该研究推荐使用适中的FiO2（约35%）作为肺功能正常患儿的麻醉通气方案 。但由于缺乏对于小儿围手术期氧浓度设定的研究，小儿围手术期FiO2的设定尚无定论。

随着肺保护性通气策略研究的不断深入，FiO2的设定也逐渐受到关注，当前研究更多地集中于基于肺保护性通气策略下调节FiO2，与既往单纯考虑FiO2对术后PPCs影响的结果差异较大，异质性高，进一步研究应该探讨FiO2设定后的肺保护性通气策略对患者围手术期结局的影响，特别是对于小儿围手术期FiO2的设定还需要深入探讨，基于当前有限的临床证据，我们认为在满足患者围手术期氧合的情况下，尽量采取较低的FiO2（≤40%），避免高浓度吸氧对患者造成肺不张、肺内分流、氧化应激等影响。

3 结 语      

高浓度吸氧可降低术后SSI发生率的理念面临新的临床证据挑战，当前研究证据认为高浓度吸氧并不能降低SSI的发生率，反而增加PPCs发生风险，需要重新考虑围手术期高浓度吸氧来减少SSI的建议。2019年发表的关于手术患者肺保护性通气策略的首个国际专家组推荐规范中也指出，术中高浓度氧合与患者预后关系不明确，规范认为机械通气期间应采取最谨慎的通气策略，尽可能吸入最低浓度的氧气（≤40%）来维持正常血氧水平（SpO2≥94%），避免非必要的高浓度吸氧，但该规范也指出，该推荐证据质量非常低，推荐强度弱，仍需进一步研究探讨 。因此，围手术期FiO2的设定与SSI和肺保护之间的关系尚不清楚，这也将是未来该领域的研究热点和重点。随着围手术期肺保护性通气策略的进一步完善，围手术期FiO2的设定亟需研究提供证据支持，进一步明确FiO2与患者预后之间的风险与获益。

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