【话险危夷】体外循环患者控制通气吸入氧浓度与术后肺功能的关系:一项回顾性队列研究

背景：体外循环（CPB）是通过将心脏和肺从自主循环中排出，安全地对心脏和中央血管进行复杂的操作，支气管动脉提供了足够的血流来支持肺换气的过程。膜式氧合器维持肺的气体交换功能，确保充分的氧合和二氧化碳清除。

肺灌注传统上可分为肺循环和支气管循环，且分别具有气体交换和营养功能，同时肺内分流可明显干扰它们这两种作用的效果。此外，肺泡中存在的氧气可以被动扩散和促进肺组织氧合，而参与这一功能的比例还不明确。在体外循环中，静脉引流导致的肺血流量引出与支气管血流量减少50%有关，并导致缺血性病变。心脏手术体外循环过程中发生的肺缺血-再灌注现象，不仅会引起局部炎症反应，还会引起全身炎症，导致患者术后肺损伤；且在没有通气期间，肺很可能会塌陷，且这种塌陷使已经受损的支气管循环结构进一步恶化，增加缺血，并暴露出肺不张。

体外循环期间的通气维持可以防止肺泡塌陷、肺不张，从而预防低氧血症。然而，现在没有明确的指出氧浓度维持在多少可以减少体外循环引起的肺功能损伤。因此为了探究体外循环患者控制通气吸入氧浓度与术后肺功能的关系，作者对他们所在机构的患者在CPB期间不应用呼气末正压（PEEP）进行控制通气时吸入的氧浓度与术后肺功能转归的相关性进行了一项回顾性研究并发表于《Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia》。

一、研究方法

（一）本文回顾性回顾了2018年1月1日至2018年12月31日在英国剑桥皇家帕普沃斯医院(Royal Papworth Hospital, Cambridge)应用体外循环(CPB)接受手术的患者。皇家帕普沃斯医院是一家成人心肺专科医院，每年约进行2000例体外循环心脏手术。

（二）研究人群：纳入了需要应用体外循环的择期或限期手术的18岁以上患者。排除了接受实体器官移植或左心室辅助装置植入、急诊手术、肺血栓清除术或任何原因的深低温循环患者，及资料不全的患者。

（三）伦理审批和数据管理

研究设计交由皇家帕普沃斯，且认为风险低，已获得伦理许可(项目编号:S02622)。所有数据均来自本地的临床计算机平台-metavision (iMDsoft, Duesseldorf, Germany)，包括麻醉和重症监护病房(ICU)数据，患者人口统计学数据、既往疾病数据和手术数据。所有数据在分析之前由统计学家和其他研究者审核。皇家帕普沃斯医院在实验期间对麻醉设备和监测系统进行了升级，导致了各部门之间的数据出现了一些中断。

（四）麻醉管理

标准麻醉管理为首先建立外周静脉和桡动脉通路，预充氧的吸氧浓度为1.0。诱导气管插管后，将呼吸回路与气管导管上的过滤器(HME过滤器)连接。呼吸回路中的吸入氧浓度是直接通过过滤器来测量的，然后吸入氧浓度降至0.4- 0.6，潮气量设置为6-8ml/kg，PEEP设置为5cmH2O。采集初始血气，完成中心静脉导管穿刺和导尿管的放置及手术体位。当患者开始体外循环时，通气暂停并设置全流量为2.4。在体外循环期间，麻醉医师设置气体流量为1-2升/分，将呼气阀完全打开。所在单位有23名麻醉医师，没有标准方法来选择吸入氧浓度。灌注医师通过氧合器确定吸入氧浓度的输送，目标是控制在CPB过程中PaO2约为200mmHg。停体外循环时恢复通气，给予鱼精蛋白后测量血气，根据需要进行调整。关胸后，患者转入ICU前，吸入氧浓度为0.6，呼气末正压为5cmH2O。患者入ICU后30分钟内进行血气测定，调整吸入氧浓度。诱导后及入ICU后采集的血气标本构成了PaO2:FIO2计算的基础。

（五）研究变量和结果

为了评估肺功能与吸入氧浓度的相关性，作者将体外循环期间使用不同氧浓度的患者随机分为三组：低（0.21-0.44）、中（0.45-0.69）和高（0.7-1.0）。肺功能的评估标准：麻醉诱导后及转移到ICU后30分钟内测量的PaO2-ToBiO2比率（PaO2:FIO2）。PaO2:FIO2是一种经过验证的和临床有用的肺损伤标志，可以从记录中轻松获取。主要结果是delta PaO2:FIO2，作者将其定义为术后即刻在ICU进行的动脉血气和第一次动脉血气的PaO2:FIO2之间的差值；次要结果为总通气时间、ICU机械通气时间、拔管后呼吸支持、ICU住院时间和住院总时间以及30天死亡率。

（六）影响因素和偏倚 

CPB持续时间、主动脉阻断时间和CPB回流血液的PaO2被认为是潜在的影响因素。肺部基础疾病被认为是一个潜在的混杂因素，作者的基础数据只包括患者是否有哮喘或慢性阻塞性肺疾病，没有严重程度及吸烟状况。他们机构术前检查的常规不包括肺功能，因此，作者无法对患者肺部情况进行分层。人口统计数据测试组间差异性，以评估偏倚。

（七）统计分析 

此项研究是为了进行更广泛的随机对照试验做准备。统计数据使用MedCalc。计量资料以平均值±标准差和中位数及四分位。使用单因素方差分析进行数据比较。当方差分析有差异时，应用KruskalWallis检验进行多重比较。计数资料采用卡方检验，P<0.05为差异有统计学意义。为了进一步评估相关性，构建了点图，在x轴上绘制吸入FIO2，在y轴上绘制delta PaO2:FIO2。使用线性回归和p值确定最佳拟合线，以评估相关性。

二、研究结果

（一）研究人群和数据 

1、患者纳入排除2018年1月1日至2018年12月31日期间，1849名患者接受了需要体外循环的心脏外科手术（不包括移植和左心室辅助装置手术），其中420名患者符合作者的排除标准。对剩余的1429名患者收集了数据，但由于记录数据，529名患者随后被排除在外。作者将900名患者纳入最终分析。低FIO2组有307名患者，中FIO2组有459名患者，高FIO2组有134名患者（见图1）。

2、一般情况 三组之间的年龄、性别、既往合并症、术中术式等各项没有显著差异，尽管低FIO2组的呼吸系统疾病较少，中FIO2组的搭桥手术较少。体外循环时间和主动脉阻断时间，各组之间没有显著差异，在体外循环期间，从体外循环回流血中测得的平均PaO2在各组之间也没有显著差异。三组之间哮喘和慢性阻塞性肺疾病的发病率或吸烟状况也没有差异（见表1）。

3、主要结果数据

CPB前和首次ICU的PaO2:FIO2值总结在表2中。低FIO2组的delta PaO2:FIO2为52.5[-38.8至152.4]，中等FIO2组为71.8[-39.4至165.1]，高FIO2组为60.2[-19.2至184.0]。任意组比较，delta PaO2:FIO2没有统计学显著差异（p=0.25）。

4、次要结果数据 

ICU机械通气的总持续时间在各组之间没有差异（低FIO2 8小时[5-12]，中等FIO2 8小时[5-12]，高FIO2 8小时[5-12]）。拔管后，低FIO2组8.5%的患者使用了呼吸支持，中FIO2组8.3%的患者使用了呼吸支持，高FIO2组8.3%的患者使用了呼吸支持，也没有显著差异。ICU住院时间（低FIO2 23小时[21-43]，中等FIO2 23小时[21-44]，高FIO2 24小时[21-42.3]，p=0.86）和总住院时间（低FIO2 6天[59]，中等FIO2 6天[59]，高FIO2 7天[59]，p=0.77）各组之间也没有显著差异（见表2）。

5、其他分析

为了进一步评估不同通气FIO2是否与delta PaO2:FIO2相关，作者绘制了通气FIO2与delta PaO2:FIO2的对比图（见图2）。最佳拟合线的梯度为24.63（标准差25.48），p值为0.33（截距=54.5且r2=0.000072）。这表明，这些数据不存在相关性。在该部门的23名麻醉医师中，13名选择中等FIO2，剩下的10名麻醉医师中，6名选择低FIO2，4名选择高FIO2。更有经验的麻醉医师与工作年限较短的麻醉医师之间并没有出现选择差异性。

三、研究结论

作者对900名接受体外循环心脏手术的患者进行了回顾性队列研究，发现在CPB期间接受低、中、高FIO2控制通气的患者术后肺功能的临床指标没有差异。基于这些结果，作者认为进行一项前瞻性的随机对照研究，调查CPB期间不同的通气策略是没有价值的。

述评：

目前关于CPB期间高氧对患者肺功能影响的文献有限。以前的研究主要集中在肺损伤的标记物上，例如生物标志物和肺功能的测量，而没有关注吸氧策略。本文主要监测指标为体外循环前PaO2:FIO2和体外循环后入ICU时PaO2:FIO2之间的差值。PaO2:FIO2是一种被广泛接受的、临床上应用的肺功能指标，是诊断急性呼吸窘迫综合征重要部分。

本文结果表明在CPB期间接受低、中、高FIO2控制通气的患者术后肺功能的临床指标没有差异，分析其可能原因为：第一，CPB期间没有PEEP，肺泡可能会充分塌陷，肺泡没有暴露在FIO2中。但是相关单肺通气的研究表明，即使没有PEEP，向非通气肺内注入1-3升/分钟的氧气也能改善气体交换，减少低氧发作次数。而且作者选择性地纳入患者，即没有感染或肺水肿的患者。第二，大多数灌注医师给予高FIO2，导致患者的动脉血通常都是高PaO2。CPB期间各组的PaO2无差异；因此，支气管动脉是高氧血，这可能会限制低吸入FIO2的保护作用。 第三，许多麻醉医师在CPB停机时，选择在高FIO2下恢复机械通气，以便更快停机，并在血流动力学不稳定时创造更大的安全范围。这可能会降低CPB期间吸入较低FIO2的潜在保护作用。第四，暴露于高浓度FIO2的患者可能会经历氧中毒，但其严重程度不足以导致临床意义上的肺功能障碍。 

编译：李婷 管源涵 娜菲莎·帕尔哈提

述评：闫磊

原始文献：Association of Passive Lung Insufflflation Oxygen Fraction in Adult Patients on Cardiopulmonary Bypass with Postoperative Pulmonary Outcomes: A Retrospective Cohort Study[J]. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia 000(2021)1-8. doi.org/10.1053/j.jvca.2021.08.108.

主编：徐桂萍 肖东 苏涛

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