【麻海新知】允许性高碳酸血症对胸外科手术患者单肺通气期间肺氧合和术后肺部并发症的影响

单肺通气（OLV）在胸外科手术中是不可避免的。然而，OLV可能使患者因静脉分流和呼吸道死腔增加而出现低氧血症，并且由于非依赖侧肺塌陷所致的气道压力增加，是急性肺损伤的已知危险因素。尽管已有多种方法被用来改善氧合，包括改变通气策略、增加吸入氧浓度（FiO2）、肺复张、对依赖侧肺应用呼气末正压（PEEP）、改变吸呼比（I:E）、应用持续正压通气、向术侧非依赖肺输送氧气，以及使用一氧化氮、右美托咪定或者前列环素等。

临床上，正常的二氧化碳水平是35-45mmHg，高碳酸血症分为轻度（高达50mmHg）、中度（55-70mmmg）和重度（高于75mmHg）高碳酸血症。高碳酸血症可改善健康患者及肥胖手术患者的外周组织氧合。尽管目前已有研究对高碳酸血症及其并发症进行了探索，并对胸外科手术中的血流动力学变化进行了初步研究，但OLV期间高碳酸血症与肺氧合的关系研究尚少。

在接受胸外科手术的患者中，术后肺部并发症（PPC）的发生率约为20%，采用保护性肺通气（LPV）的肺切除术患者中并发症发生率仍高达13.4%。尽管如此，目前已有多种尝试被用来降低全麻机械通气患者PPC的发生率，并且也有研究显示OLV期间使用LPV策略可降低PPC的发生率。治疗性高碳酸血症被报道可减轻OLV期间的全身炎症反应；然而，迄今为止没有关于高碳酸血症是否影响PPC发生率的研究。

因此，本研究旨在探讨高碳酸血症对胸外科手术患者肺氧合及PPC的影响。研究者假设允许性高碳酸血症可改善OLV期间的肺氧合，结果于2023年9月发表在European Journal of Anaesthesiology杂志。

方法

入组人群 

在2019年11月至2020年12月期间，对计划接受选择性肺叶或肺段切除术且预期OLV持续时间超过1小时的患者进行了筛查。患者年龄为40-80岁，ASA分级II至III级。排除标准如下：严重心力衰竭（纽约心脏病学会心功能分级III或IV级，心律失常或心房颤动）；术前肺功能检查为中度或重度阻塞性或限制性肺疾病；一氧化碳扩散能力低于75%；有脑部疾病史或颅内压增高史；肝病伴天冬氨酸转氨酶水平大于等于100 IU.mL-1或丙氨酸转氨酶水平大于等于50 IU.L-1；肾脏疾病伴肌酸水平大于等于1.5mg.d L-1；先前存在高碳酸血症或代谢性酸中毒；BMI大于30kg·m-2；既往对侧肺部手术史；妊娠状态；沟通障碍。

麻醉管理和试验流程  

患者进入手术室后进行标准监测，包括脉搏氧饱和度、心电图和无创血压。预充氧后，使用丙泊酚(1.0~2.0mg.kg-1)、瑞芬太尼(0.5~1.0μg.kg-1)和罗库溴铵（0.6mg·kg-1）。所有患者均采用左侧双腔管（DLT）插管，纤维支气管镜定位。桡动脉穿刺置管，并将中心静脉导管置入右颈内静脉。

使用七氟烷(1.0~2.0%)和瑞芬太尼（0.05~0.1 μg·kg-1·min-1）维持麻醉。麻醉期间，所有患者使用的潮气量为6mL·kg-1，I:E比为1:2，FiO2为0.6，PEEP为5cm H2O。基线动脉血气（ABG）分析采用仰卧位，维持双肺通气（TLV）时的呼气末CO2（EtCO2）为40±5mmHg。

麻黄素或去甲肾上腺素根据需要用于平均血压（MBP）低于65mmHg或低于基线值20%的患者。给予阿托品（0.25~0.5mg）治疗心动过缓（心率低于50次·min-1）。

干预

患者入组后按照计算机生成的随机数将患者随机分为40组、50组或60组，分别在OLV期间和手术结束之前，调节呼吸频率以维持动脉二氧化碳分压于（PaCO2）40±5 mmHg、50±5 mmHg或60±5 mmHg。在侧卧位下OLV 30分钟后，进行ABG分析，以确定PaCO2和EtCO2之间的差异并通过调整呼吸频率，将EtCO2调整到与目标PaCO2相匹配的水平。OLV 60分钟后，重复ABG分析，以确定主要结果。当患者使用脉搏血氧计测量的血氧饱和度（SpO2）在OLV期间下降到低于90%时，FiO2逐渐增加到0.8和1.0。如果SpO2在FiO2为1.0的情况下仍然下降到低于90%，则使用TLV并终止研究。

结局 

主要结局是OLV 1小时后的动脉氧分压/吸入氧浓度（PaO2/FiO2）。次要结局是PPC的发生率，即存在以下一种或多种术后并发症：围术期死亡率、气管切开、二次插管、初始通气支持超过48小时、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、支气管胸膜瘘（BPF）、肺栓塞、肺炎、再次手术和心肌梗死。

呼吸变量包括潮气量、呼吸频率、分钟通气量、PEEP、FiO2、EtCO2、峰值吸气压力(PIP)和动态顺应性。这些变量在OLV 1小时后测量。动态顺应性计算为TV/(PIP-PEEP)。获得的血流动力学变量包括MBP、HR和中心静脉压(CVP)。麻醉深度使用患者状态指数(SedLine)确定。PaCO2、pH、碱剩余和PaO2/FiO2通过ABG分析获得。

样本量和统计分析

所需的样本量是根据先前研究的结果计算得出的，本研究假设PaO2/FiO2比值的显著性差异为30mmHg，α=5%，β=80%，脱落率为10%，则每个组需要随机分配93名患者（总共279名患者）。

使用Kolmogorov–Smirnov检验评估数据集的正态性。\据均以平均值±标准差、范围、数量或百分比或中位数（IQR）表示。使用方差分析或Kruskal-Wallis检验（视情况而定）对三个组的数据进行比较，而后续分析使用Bonferroni校正进行。所有统计分析均使用IBM SPSS，26.0版本进行，P小于0.05被认为具有统计学意义。

结果

患者特征及术中资料

279名患者随机分配到三个组中，有17名因以下原因被排除在外：OLV时间少于1小时（n=12），在确认冰冻活检结果后，手术计划改为楔形切除术（n=4），以及失访（n=1）。最后，对262名患者的数据进行了分析，包括40组中的88名、50组中的88名和60组中的86名。TLV期间，基线特征、术中数据和ABG分析结果在三组之间没有显著差异（表1）。

表1三组患者的基线特征及围术期数据

主要结局和次要结局

表2显示了OLV期间三个组术中数据的比较。在血流动力学变量中，高碳酸血症组的HR明显高于40组(P=0.004)；然而，50组和60组之间无显著差异。三组间MBP和CVP相似。麻醉深度也无显著差异。在呼吸参数中，呼吸频率和分钟通气量在40组中最高，在第60组中最低。50组和60组的PIP明显低于第40组，动态顺应性明显高于40组(P<0.001)。潮气量、PEEP和FiO2在三组间无差异。

表2三组患者术中数据及预后比较

主要结果

50组和60组的PaO2/FiO2显著高于40组（P < 0.001），但在50组和60组之间没有显著差异（图1）。在ABG分析中，PaCO2和碱剩余在60组中最高，在40组中最低，而pH值在60组中最低，在40组中最高。

图1 单肺通气期间高碳酸血症对PaO2/FiO2的影响

次要结果

总体而言，PPC的发生率在三组间没有显著差异（表3）。PPC如肺炎、BPF和肺栓塞在三组中的发生率也没有显著差异。PPC如初始呼吸机使用超过48小时、ARDS、二次插管、气管切开和心肌梗塞并未被观察到。然而，三个组中各有一名患者需要再次手术，原因如下：40组控制出血，50组脓胸，60组气胸。尽管如此，围术期没有死亡病例。三组之间的住院时间无显著差异。

表3三组患者术后肺部并发症发生率的比较

结论

这项研究表明，允许性高碳酸血症改善了OLV期间的肺氧合，而不增加PPC的风险或住院时间。这些结果为将来探索高碳酸血症在肺功能减退胸科手术患者中的作用提供了依据。

麻海新知点评

在这项前瞻性随机对照研究中，在LPV策略下，PaCO2范围为50至60mmHg的允许性高碳酸血症改善了胸外科手术患者的肺氧合。在高碳酸血症组中，OLV期间肺氧合得到改善，而PPC的发生率和住院时间没有增加。基于这些发现，研究者建议在胸外科手术患者中使用轻度允许性高碳酸血症（PaCO2维持于50至60mmHg）。

既往已有动物研究和健康志愿者的研究显示高碳酸血症与组织氧合改善有关。高碳酸血症直接作用于心脏可能会减弱心肌收缩力，但是其同时也可激活交感神经系统增加儿茶酚胺释放，从而提高心率和心排血量；同时，高碳酸血症还可能通过ATP敏感的钾离子通道来引起外周血管扩张，从而增加组织氧合。但是在单肺通气胸科手术中高碳酸血症与氧合的关系尚不明确，其机制和既往研究中发现的组织氧合改善可能也会存在一定区别。有报道显示高碳酸血症性酸中毒可引起肺血管收缩，这种效应可能会增强缺氧性肺血管收缩效应，从而改善单肺通气期间的通气血流比。此外，由于高碳酸血症组呼吸频率和气道压更低，进而导致胸腔内压力的降低，静脉回流和心排血量增加，这些血流动力学的变化也可能与氧合的改善有关。

本研究显示50组和60组氧合指数约为260mmHg以上，显著高于40组的214.4mmHg，因此作者提出了允许性高碳酸血症对于具有肺部疾病的患者而言可能可带来更多益处的猜测，氧合的改善可能可以降低单肺通气术中低氧血症的发生概率。如果可以改善肺功能减退患者单肺通气的氧合状况，允许性高碳酸血症显然是值得推广的，然而这种氧合指数的提升是否真正能带来临床结局的改变仍需更多循证医学依据的积累。

编译：吴慧

评述：王嘉锋

原始文献：

Joe YE, Lee CY, Kim N, et al. Effect of permissive hypercarbia on lung oxygenation during one-lung ventilation and postoperative pulmonary complications in patients undergoing thoracic surgery: A prospective randomised controlled trial. Eur J Anaesthesiol. 2023;40(9):691-698. doi: 10.1097/EJA.0000000000001873. 

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