2024, Vol. 53文章信息
- 韩继元, 怀立春, 汪明辉, 李玉珍, 方波
- HAN Jiyuan, HUAI Lichun, WANG Minghui, LI Yuzhen, FANG Bo
- 亚高原地区腹腔镜疝修补术和子宫切除术患者全身麻醉期间不同吸入氧浓度对术后恢复的影响
- Effects of different fractions of inspired oxygen during general anesthesia on postoperative recovery in patients undergoing laparoscopic hernia repair and hysterectomy in a sub-plateau region
- 中国医科大学学报, 2024, 53(8): 719-724
- Journal of China Medical University, 2024, 53(8): 719-724
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文章历史
- 收稿日期：2024-03-03
- 网络出版时间：2024-07-23 13:33:32
引用本文 |
2. 西宁市大通回族土族自治县人民医院骨二科, 西宁 810100;
3. 中国医科大学附属第一医院麻醉科, 沈阳 110001
2. Department of Second Orthopedics, People's Hospital of Datong Hui and Tu Autonomous County, Xining 810100, China;
3. Department of Anesthesiology, The First Hospital of China Medical University, Shenyang 110001, China
围手术期全身麻醉期间吸入氧浓度（fraction of inspired oxygen，FiO2）的设定是呼吸管理的重要因素，但临床实践中FiO2的设定标准不一。已有研究[1]认为，FiO2设定应以达到正常外周血氧饱和度（blood oxygen saturation，SpO2）为标准；另外，也有研究依据传统观念，坚持设置更高FiO2直至患者动脉血氧分压（arterial partial pressure of oxygen，PaO2）达到高氧水平，以期避免低氧血症发生，保证患者重要脏器氧供。然而，人们没有更多关注高氧血症的潜在危害，而是默认过量氧气无害[2]。高氧血症是PaO2显著高于正常范围的临床现象，大量氧透过肺泡入血，导致PaO2显著增高（≥120 mmHg）。高氧环境可引起肺泡不张，肺内分流率升高，肺换气功能下降等。已有研究[3]证明高氧血症是机械通气相关肺炎发生的独立危险因素。除此之外，高氧血症还可能与认知功能损害、住院时间延长和死亡率增加等不良结局相关[4-5]。
西宁位于亚高原地区，海拔2 261 m，平均大气压力为27.46 kPa，氧分压14.93 kPa，氧气含量仅为平原地区的3/4[6]。当地患者常伴有不同程度的低氧血症，因此该地区实施全身麻醉期间多采用纯氧通气。既往对高原地区氧疗的研究多关注于低氧血症的疗效方面，而关于围手术期FiO2与术后恢复情况的研究鲜有报道。本课题组之前对60例全身麻醉下腹腔镜胆囊切除术患者进行观察，发现全身麻醉期间吸入60%氧安全有效，与吸入纯氧相比可显著改善围手术期患者的呼吸功能[7]。本研究在此基础上，以腹腔镜疝修补术、腹腔镜子宫切除术患者为研究对象，进一步探讨全身麻醉过程中FiO2对患者术后恢复的影响，旨在为亚高原地区围术期患者适宜供氧方案的制定提供依据。
1 材料与方法 1.1 临床资料及分组收集2022年4月至2023年11月西宁市大通回族土族自治县人民医院接受择期全身麻醉下腹腔镜疝修补术、腹腔镜子宫切除术患者的临床资料。纳入标准：（1）本地常住居民；（2）年龄30~65岁，体重40~75 kg；（3）美国麻醉医师协会（American society of anesthesiologists，ASA）分级Ⅰ~Ⅱ级；（4）择期全身麻醉下行腹腔镜疝修补术或腹腔镜子宫切除术，且预计腹腔镜气腹时间0.5~1 h。排除标准：（1）存在肺炎、哮喘、慢性阻塞性肺气肿、气胸、急性呼吸窘迫综合征和既往肺部手术史；（2）体重指数（body mass index，BMI） > 30 kg/m2；（3）心功能不全、肝肾功能明显异常、高原红细胞增多症；（4）有痴呆、谵妄或由各种病因引起的神经系统或精神疾病史，术前认知功能或精神状态评估差；（5）存在酒精或药物依赖史，正在使用镇静或抗抑郁药物，近期使用通过血脑屏障药物；（6）预计术中机械通气时间≥3 h，计划首次手术后7 d内进行二次手术，术后需转入ICU。
共纳入患者111例。根据计算机生成的随机数字分为3组：纯氧（100%氧）组（n = 36）、80%氧组（n = 38）、60%氧组（n = 37）；3组全身麻醉诱导及麻醉维持期间FiO2分别为100%、80%和60%。本研究获得西宁市大通回族士族自治县人民医院医学伦理委员会批准，患者均知情同意并签署知情同意书。
1.2 麻醉方法患者进入手术室后常规连接监护设备，持续监测心率、无创血压、心电图、脉搏SpO2、脑电双频指数（bispectral index，BIS）等指标。麻醉诱导药物包括咪唑安定（0.03 mg/kg）、舒芬太尼（0.3 μg/kg）、依托咪酯（0.3 mg/kg）、罗库溴铵（0.6 mg/kg）。采用纯氧面罩通气，气管插管，经听诊确认双肺呼吸音对称后连接麻醉机（WATO EX-65，深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司）进行机械通气，设定潮气量=7（mL/kg）×理想体重（ideal body weight，IBW），初始呼吸频率为12次/min，术中通过调整呼吸频率使呼气末二氧化碳分压维持在35~45 mmHg，吸气/呼气时间比为1∶2。术中采用七氟烷和丙泊酚进行静吸复合麻醉，BIS值维持在45~55以保证镇静深度，同时间断给予舒芬太尼和罗库溴铵来保持较好的镇痛和肌肉松弛效果。手术结束患者恢复自主呼吸后，静脉注射新斯的明（0.03 mg/kg）、阿托品（0.015 mg/kg）拮抗残余的肌肉松弛效应，然后拔除气管导管将患者送入麻醉后监测治疗室进行后续观察。患者术后应用静脉自控镇痛，持续输注48 h。
1.3 观察指标研究组成员培训后在对分组不知情的状态下收集数据，评估患者相关指标。在麻醉诱导前、气腹30 min、术后1 d测定PaO2和动脉血二氧化碳分压（arterial partial pressure of carbon dioxide，PaCO2），计算氧合指数（oxygenation index，OI），OI= PaO2/FiO2。观察术后3 d内肺部并发症发生情况，6种症状（咳嗽、咳痰增加、呼吸困难、胸痛、体温超过38 ℃、心率 > 100次/min）中出现≥3种症状为存在并发症。观察并记录术后切口感染情况和胃肠道排气时间。术后3 d内每天至少1次通过谵妄评定方法（confidence assessment measure，CAM）量表评估患者是否发生谵妄，术后第3天使用简易精神状态（mini-mental state examination，MMSE）量表评估患者认知功能。
1.4 统计学分析利用SPSS 23.0软件进行统计分析。符合正态分布的计量资料采用x±s表示，组间比较采用单因素方差分析，方差不齐情况下，采用Welch检验；组内比较采用重复测量的方差分析。不符合正态分布的计量资料采用M（P25~P75）表示，组间比较采用秩和检验。计数资料采用率（%）表示，组间比较采用χ2检验或Fisher精确概率法。P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 3组患者一般资料比较结果显示，3组患者年龄、身高、体重、性别、机械通气时间、气腹时间、术式比较均无统计学差异（均P > 0.05），见表 1。
| Item | 100% oxygen group | 80% oxygen group | 60% oxygen group | H/χ2 | P |
| Age（year） | 46.50（41.25-50.75） | 47.50（42.75-52.25） | 48.00（42.50-54.00） | 0.916 | 0.632 |
| Height（cm） | 160.0（157.3-165.8） | 165.0（155.0-170.0） | 160.0（160.0-166.0） | 0.794 | 0.672 |
| Weight（kg） | 62.00（58.50-65.00） | 62.50（56.75-68.00） | 63.00（58.50-66.00） | 0.079 | 0.961 |
| Sex（male/female） | 12/24 | 12/26 | 12/25 | 0.026 | 0.987 |
| Mechanical ventilation time（min） | 67.23±15.94 | 69.98±11.19 | 68.32±9.46 | 0.771 | 0.464 |
| Pneumoperitoneum time（min） | 45.0（44.0-47.0） | 47.0（43.8-50.5） | 45.0（43.0-48.0） | 3.095 | 0.213 |
| Type of surgery [n（%）] | 0.344 | 0.842 | |||
| Laparoscopic hernia repair | 13（36.11） | 12（31.58） | 14（37.84） | ||
| Laparoscopic hysterectomy | 23（63.89） | 26（68.42） | 23（62.16） |
2.2 3组呼吸相关指标比较
结果显示，麻醉诱导前3组PaO2、PaCO2及OI水平比较差异均无统计学意义（均P > 0.05）。气腹30 min时，3组PaO2水平均在临床正常范围内；60%氧组的PaO2低于100%氧组、80%氧组（均P < 0.001）。60%氧组OI高于100%氧组（P = 0.009），而80%氧组与100%氧组OI比较无统计学差异（P > 0.05）。3组术后1 d PaO2和OI较麻醉诱导前均显著降低（P < 0.05），PaCO2显著增高（P < 0.05）。80%氧组PaO2和OI与100%氧组比较显著增高（均P < 0.05）。60%氧组PaO2和OI显著高于100%氧组和80%氧组（均P < 0.05）；而PaCO2显著低于100%氧组和80%氧组（均P < 0.05），见表 2。
| Group | PaO2（mmHg） | PaCO2（mmHg） | |||||
| Before anesthesia induction | 30 min after pneumoperitoneum | 1 d after surgery | Before anesthesia induction | 30 min after pneumoperitoneum | 1 d after surgery | ||
| 100% oxygen | 59.65（56.33-66.78） | 177.90（135.10-221.60）1） | 52.85（47.68-56.38）1） | 34.80（32.70-36.75） | 40.10（38.5-45.60）1） | 38.60（35.65-41.80）1） | |
| 80% oxygen | 60.55（53.68-64.55） | 152.80（124.10-202.95）1） | 56.00（48.60-59.38）1），2） | 35.40（33.23-36.90） | 40.00（37.08-43.63）1） | 37.45（35.73-39.15）1） | |
| 60% oxygen | 60.80（56.60-63.35） | 121.40（98.70-155.20）1），2），3） | 58.70（54.00-61.95）1），2），3） | 34.60（31.78-36.60） | 40.30（37.90-42.40）1） | 35.90（35.55-37.45）1），2），3） | |
| H | 2.223 | 29.245 | 20.262 | 2.029 | 4.526 | 6.228 | |
| P | 0.329 | < 0.001 | < 0.001 | 0.363 | 0.104 | 0.044 | |
| Group | OI（mmHg） | ||||||
| Before anesthesia induction | 30 min after pneumoperitoneum | 1 d after surgery | |||||
| 100% oxygen | 284.05（268.21-317.98） | 177.90（135.10-221.60）1） | 251.67（227.02-268.45）1） | ||||
| 80% oxygen | 288.33（255.60-307.38） | 191.00（155.13-253.69）1） | 266.67（231.43-282.74）1），2） | ||||
| 60% oxygen | 289.52（269.52-301.67） | 202.33（164.50-258.67）1），2） | 279.52（257.14-295.00）1），2），3） | ||||
| H | 2.223 | 8.905 | 20.262 | ||||
| P | 0.329 | 0.012 | < 0.001 | ||||
| 1）compared with the same group before anesthesia induction，P < 0.01；2）compared with the 100% oxygen group，P < 0.05；3）compared with the 80% oxygen group，P < 0.05. | |||||||
2.3 3组术后恢复情况比较
3组患者均未发生术后切口感染。3组术后肺并发症发生率及住院时间比较均无统计学差异（均P > 0.05）。与100%氧组比较，60%氧组胃肠道首次排气时间缩短（P = 0.019）；而80%氧组胃肠道首次排气时间差异无统计学意义（P > 0.05），见表 3。
| Group | Postoperative pulmonary complications [n（%）] | The first gastrointestinal exhaust time（h） | Time of hospitalization（h） |
| 100% oxygen | 5（13.89） | 26.50（23.00-30.75） | 62.00（54.00-68.75） |
| 80% oxygen | 3（7.89） | 24.50（20.00-27.25） | 61.00（53.75-69.00） |
| 60% oxygen | 2（5.41） | 24.00（21.00-26.00）1） | 58.00（53.00-64.00） |
| χ2/H | 1.588 | 7.588 | 5.597 |
| P | 0.418 | 0.023 | 0.061 |
| 1）compared with the 100% oxygen group，P < 0.05. | |||
2.4 3组术后谵妄和认知功能障碍发生情况比较
结果显示，3组术后谵妄和认知功能障碍发生率比较均无统计学差异（均P > 0.05），见表 4。
| Group | Delirium | Cognitive dysfunction | |||
| Mild | Moderate | Severe | Total | ||
| 100% oxygen | 5（13.64） | 5（13.89） | 2（5.56） | 1（2.78） | 8（22.22） |
| 80% oxygen | 4（11.59） | 3（7.89） | 2（5.26） | 0（0） | 5（13.16） |
| 60% oxygen | 3（10.77） | 3（8.11） | 1（2.70） | 0（0） | 4（10.81） |
| χ2 | 0.747 | 0.979 | 0.608 | 1.891 | 1.834 |
| P | 0.695 | 0.671 | 0.868 | 0.324 | 0.453 |
3 讨论
目前，患者围手术期FiO2并没有统一的标准，英国胸科协会指南建议将术中SpO2维持在94%~98%，以避免低氧血症和高氧血症的潜在危害[8]。为了避免低氧血症的发生，亚高原地区患者全身麻醉多采用纯氧通气，这种认知忽视了人体对于特殊环境的适应性反应[9]。长期居住高原地区人群机体对低氧血症已经产生了一定的耐受能力，与平原地区相比，高原地区患者发生高氧血症可能造成更严重的危害。研究[10-12]证实，过多氧气供应会促进活性氧（reactive oxygen species，ROS）产生，而ROS介导的应激可能导致细胞坏死和凋亡或促进细胞癌变，从而对机体呼吸、心血管、神经等多系统产生损害。
过高FiO2对心脏病、脑卒中、呼吸衰竭等危重患者治疗无益，甚至与不良结局发生、住院时间延长、死亡率增加相关[5]。
腹腔镜手术中人工气腹建立后，腹内压力增加会引起呼吸动力学的显著改变，从而增加麻醉期间呼吸管理的难度与术后相关并发症的风险[13]。因此，实施肺保护策略具有积极的临床意义。已有研究[14]证实，麻醉维持期间吸入50%氧相较于纯氧通气，更有利于改善腹腔镜手术患者的术后肺功能。糖尿病合并微血管病变患者行腹腔镜胃癌根治术中，吸入50%氧机械通气对患者围术期肺功能影响较小[15]。本研究组对亚高原地区60例腹腔镜胆囊切除术患者的研究[7]发现，全身麻醉期间吸入60%氧安全有效，可显著改善围手术期患者的呼吸功能。本研究在前期工作基础上，比较腹腔镜疝修补术和腹腔镜子宫切除术患者麻醉期间不同FiO2对术后恢复情况的影响。结果显示，与吸入纯氧比较，全身麻醉期间吸入60%和80%氧气患者术中、术后氧合情况均显著改善，其中60%氧效果最佳。另外研究显示，60%氧组患者术后肺部并发症发生率最低，但3组比较无统计学差异（P > 0.05）。研究[16]显示，肺保护策略对呼吸功能不全患者往往更具临床意义。而本研究纳入患者术前肺功能正常，术后肺部并发症发生率均较低，因此FiO2影响并不显著。
本研究中3组患者均未发生术后切口感染。2016年10月WHO发布的预防手术部位感染的建议[17]指出，对于气管插管、全身麻醉成年手术患者，术中和术后FiO2应达到80%。然而，此建议仅侧重于防止手术部位感染，而忽视高氧对其他脏器的潜在影响，即可能导致病情恶化，对患者预后不利。已有研究[18]证明此建议循证质量较低，应降低这条建议的推荐程度。实验研究[19]表明，高氧血症可能对肠道有损伤作用，暴露于高氧的新生大鼠比常氧组大鼠存在更多的细菌移位和更高的肠脂肪酸结合蛋白水平，可见高氧可破坏肠道屏障，损害肠道功能。本研究组[15]之前观察到吸入60%氧患者术后首次排气时间略短于吸入纯氧患者，但无统计学差异。本研究结果显示，与吸入纯氧比较，吸入60%氧患者显著缩短了术后首次排气时间，获得理想的胃肠道恢复效果。本研究纳入的患者术前健康状况良好，ASA分级Ⅰ~Ⅱ级，腹腔镜气腹时间较短，患者术后恢复相对较快，吸入60%氧的益处有限，患者住院时间虽略短于吸入纯氧患者，但无统计学差异，因此对合并心肺疾病患者是否能发挥更显著促进术后恢复作用有待进一步探讨。
术后谵妄的发生是多种因素导致的。研究[20]表明，老年患者术中低氧血症发生与7 d内谵妄的高风险相关，且呈时间和程度依赖性。本研究结果表明，与吸入纯氧相比，吸入60%氧和80%氧并未增加术后谵妄和认知功能障碍的发生率。1项关于ICU患者发生缺氧事件与认知功能关系的研究[21]表明，对于无颅内出血证据患者，缺氧事件与谵妄或长期认知障碍的发生没有直接相关性。本研究纳入患者均不存在神经系统病史，因而适当降低FiO2不对患者术后认知功能产生影响。另有1项meta分析研究[4]表明，静脉-动脉体外膜肺氧合过程中，严重的高氧血症暴露可能与神经系统不良结局和死亡率增加相关。
随着麻醉药物和技术的发展，肺泡通气不足或上呼吸道梗阻等因素导致的术后低氧血症发生率逐年下降，传统的高浓度吸氧值得商榷[22]。适当降低FiO2具有改善患者术后恢复的巨大潜力，且在临床实践中操作简单易行，应引起临床医生的关注。
综上所述，对术前未出现呼吸系统疾病的亚高原地区患者实施全身麻醉时，适当降低FiO2相较于吸入纯氧能够有效改善氧合，有利于患者术后呼吸功能的恢复，且吸入60%氧时效果更佳。对于亚高原地区术前合并心肺功能障碍或神经系统异常患者的最佳供氧策略，需要进一步研究论证。
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