两种通气模式在减重手术保护性肺通气策略中的应用比较

Comparison of two ventilation models in protective lung ventilation strategies during bariatric surgery

摘要

目的 比较压力控制通气（pressure-controlled ventilation，PCV）模式和压力控制-容量保证通气（pressure-controlled ventilation-volume guaranteed，PCV-VG）模式对腹腔镜减重手术患者围手术期氧合和呼吸力学的影响。 方法 选取2017年1月至2020年3月在复旦大学附属华山医院行减重手术的肥胖患者共114例（其中4例脱落），随机分为PCV-VG组（n=56）和PCV组（n=54）。比较两组患者围术期的肺部力学和动脉血气结果，同时记录术后拔管时间、术后肺部并发症（postoperative pulmonary complications，PPCs）和异常影像学改变（abnormal radiographic changes，ARCs）的发生率。 结果 术中气腹期间，PCV-VG组的肺动态顺应性（dynamic compliance，Cdyn）显著低于PCV组（T₂：P=0.022；T₃：P=0.039）。两组患者围手术期氧合指数和呼吸峰值压力（respiratory peak pressure，Ppeak）差异均无统计学意义。86例患者（78.2%）术后第1天出现ARCs，10例患者（9.1%）发展为PPCs。两组患者拔管时间、ARCs和PPCs的差异均无统计学意义。调整后，麻醉持续时间和麻醉诱导前的氧合指数与拔管时间显著相关。麻醉持续时间超过2 h是术后ARCs的风险因素。 结论 与PCV-VG模式相比，PCV模式在术中气腹期间为腹腔镜减重手术患者提供了更好的Cdyn。

Abstract

Objective The optimal ventilation mode for patients with obesity undergoing laparoscopic surgery remains unclear. We aimed to compare the effects of pressure-controlled ventilation （PCV） and pressure-controlled ventilation-volume guaranteed （PCV-VG） on perioperative oxygenation and respiratory mechanics in patients undergoing laparoscopic bariatric surgery. Methods In this prospective randomized controlled study， 114 subjects who underwent laparoscopic bariatric surgery from Jan 2017 to Mar 2020 were randomly divided into PCV-VG group （n=56） or PCV group （n=54），with 4 lost to follow-up. The perioperative pulmonary mechanics and arterial blood gas results were compared between the two groups. Postoperative extubation time， the incidences of postoperative pulmonary complications （PPCs） and abnormal radiographic changes （ARCs） were also recorded. Results During intraoperative pneumoperitoneum， the pulmonary dynamic compliance （Cdyn） was significantly lower in PCV-VG group than that in PCV group （T₂：P=0.022；T₃：P=0.039）. There were no significant differences in perioperative oxygenation index and respiratory peak pressure （Ppeak） between the two groups. Eighty-six patients （78.2%） had ARCs on the 1^st day after surgery， and 10 cases （9.1%） developed PPCs. There was no significant difference in extubation time， ARCs or PPCs between the two groups. After adjustment， anesthesia duration and oxygenation index before anesthesia induction were significantly associated with extubation time. Anesthesia duration of more than 2 hours was a risk factor for postoperative ARCs. Conclusion Compared with PCV-VG mode， PCV mode provides better pulmonary Cdyn during intraoperative pneumoperitoneum for patients undergoing laparoscopic bariatric surgery.

Graphical abstract

关键词

减重手术 / 呼吸顺应性 / 压力控制通气（PCV） / 压力控制-容量保证通气（PCV-VG） / 肥胖

Key words

bariatric surgery / respiratory compliance / pressure-controlled ventilation （PCV） / pressure-controlled ventilation-volume guaranteed （PCV-VG） / obesity

随着饮食结构和生活方式的变化，过去二十年中，肥胖已成为日益严重的健康问题^［1］。与正常体重者相比，肥胖者胸壁重量增加，胸腔容积相对变小，导致总呼吸顺应性降低和功能残气量降低^［2］。围术期气腹通过推移麻痹的膈肌上移，进一步引起肥胖患者在腹腔镜手术中肺内压增加和呼吸顺应性降低^［3］。因此，肥胖患者术后肺部并发症（postoperative pulmonary complications，PPCs）的发生率增高，包括肺不张、肺炎、再次气管插管、呼吸衰竭和死亡^［4］。因此，需要为肥胖人群制订个体化的围手术期通气策略。

文献报道的肥胖患者术中保护性肺通气策略不尽相同，存在不同的潮气量（tidal volume，VT）、通气模式、呼气末正压（positive end-expiratory pressure，PEEP）、肺复张策略的使用或多种组合^［5］。在通气模式方面，容量控制通气（volume control ventilation，VCV）、压力控制通气（pressure-controlled ventilation，PCV）和压力控制-容量保证通气（pressure-controlled ventilation-volume guaranteed，PCV-VG）是术中常用的通气模式。与VCV模式相比，PCV模式以较低的气道峰压（respiratory peak pressure，Ppeak）为肥胖人群提供了相同的VT。然而，PCV模式通过改变肺动态顺应性（dynamic compliance，Cdyn）提供不同的VT，这将增加通气不足或过度通气的风险。PCV-VG模式结合了VCV和PCV的优点，以最低的气道压力自动调节达到预设的目标潮气量。理论上，PCV-VG模式可能比PCV模式提供更好的Cdyn和围术期氧合。目前关于肥胖人群使用何种通气模式效果更好尚无共识。

本研究旨在比较两种通气模式（PCV与PCV-VG）对择期减重手术患者围术期氧合、呼吸力学和PPCs的影响，以期为肥胖患者接受腹腔镜手术寻找最佳的通气模式。

资 料 和 方 法

资料来源

选取2017年1月至2020年3月在复旦大学附属华山医院接受择期腹腔镜减重手术的肥胖患者并进行前瞻性随机对照研究。共计114例（其中4例脱落）患者纳入研究，受试者以1∶1的比例随机分为PCV组和PCV-VG组。本研究获得复旦大学华山医院伦理审查委员会的批准（编号：2016-397），所有患者均签署书面知情同意书。研究方案已在ClinicalTrials.gov注册（NCT 03150264）。

纳入标准：（1） 18岁≤年龄≤65岁；（2）BMI≥30 kg/m²；（3）ASA分级Ⅰ~Ⅱ级。排除标准：（1）ASA分级Ⅲ~Ⅳ级；（2）肺叶切除手术史；（3）呼吸系统疾病，如肺炎、气胸、限制性或阻塞性呼吸功能障碍；（4）心脏疾病，如室性心律失常、充血性心力衰竭、瓣膜狭窄或关闭不全；（5）严重的肝、肾或脑功能障碍。

围术期管理

所有患者均行全身麻醉。根据理想体重（ideal body weight，IBW），使用丙泊酚（1~2 mg/kg）、芬太尼（4~6 µg/kg）和罗库溴铵（0.9 mg/kg）进行静脉诱导。男性IBW（kg）=50+0.91×［身高（cm）-152.4］；女性IBW（kg）=45.5+0.91×［身高（cm）-152.4］^［6］。使用2%~3%的七氟醚维持麻醉深度，间断追加芬太尼和罗库溴铵。在腹腔镜袖状胃切除术中，采用12~14 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa，下同）气腹和反Trendelenburg体位（50°~60°）。术中补液采用乳酸林格氏液（4~6 mL·kg^-1·h^-1，按照IBW），结合有创动脉压实时调控，避免血流动力学波动；根据动脉血气结果，维持PaCO₂在40~50 mmHg，PaCO₂超过50 mmHg时可增加呼吸频率并关注钙石灰是否失效；若经过以上处理PaCO₂仍然持续升高，则与手术人员沟通气腹使用情况并暂停操作。手术结束即刻，常规给予帕瑞昔布40 mg静脉注射，患者立即转移到麻醉恢复室。为防止肌松残余，常规使用新斯的明（0.05~0.07 mg/kg）和神经肌肉监测。VT>6 mL/kg且T4/T1>90%时拔除气管导管。

研究方案

由同一名研究者负责收集患者的人口学特征（如年龄、性别、身高和体重）、手术和麻醉相关数据，包括手术持续时间、麻醉持续时间和术后拔管时间。设置VT为8 mL/kg、PEEP为5 cmH₂O（1 cmH₂O=0.098 kPa，下同）、吸呼比（I/E）为1∶2、氧流量为2 L/min。在气管插管后立即进行肺复张（保持气道压力在30 cmH₂O，持续30 s）。手术期间，初始吸入氧浓度（fraction of inspired oxygen，FIO₂）为50%，逐步增加直至患者的脉搏氧饱和度（SpO₂）>90%。在T₁（插管后10 min）、T₂（气腹后10 min）、T₃（气腹后1 h+反Trendelenburg体位）和T₄（结束气腹后10 min）4个时间点记录术中呼吸参数，包括VT、Ppeak、PEEP和FIO₂。在T₀（麻醉诱导前）、T₁、T₂、T₃、T₄、T₅（气管拔管后10 min）和T₆（术后1天）进行动脉血气分析（PaO₂和PaCO₂）。同时记录从T₀到T₅的心率、平均压、SpO₂。氧合指数和气腹期间Cdyn计算如下：氧合指数=PaO₂/FIO₂；Cdyn=VT/（Ppeak-PEEP）^［7］。术后第1天进行胸部CT扫描，以明确是否发生ARCs，如浸润、胸腔积液、肺不张和肺气肿。同时记录气管拔管时间和PPCs发生率，包括肺炎、气管重新插管、呼吸衰竭和出院前死亡。

统计学分析

样本量计算

气腹期间患者的Cdyn是主要研究指标。根据预实验，PCV组的Cdyn值为（32.04±7.13）mL/cmH₂O，假设PCV-VG模式可将Cdyn值从32 mL/cmH₂O提升至37 mL/cmH₂O，若两组之间Cdyn差值为5 mL/cmH₂O，根据双尾检验计算，则每组应纳入43例患者（共86例）。假设两种通气模式的Cdyn方差为5 mL/cmH₂O，考虑到20%的失访率，每组至少纳入52例患者（共104例）。

研究指标统计

使用Skewness/Kurtosis检验所有连续变量是否符合正态分布。正态分布资料以$\bar{x} \pm s$表示，采用Student t检验进行比较。非正态分布资料以M（P₂₅，P₇₅）表示，并通过Wilcoxon秩和检验进行比较。PPCs的发生率以比例表示，采用Fisher精确检验进行比较。通过Spearman相关系数检验术后拔管时间的相关因素，并通过多元线性回归进行校正，结果以校正P值、95%CI或回归系数表示。多因素Logistic回归分析用于术后肺炎和ARCs的危险因素分析，结果以95%CI、OR或P值表示。采用STATA 14.1软件进行统计学分析，通过Logistic回归分析校正年龄、性别、BMI、手术持续时间等混杂因素，P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一般资料比较

2017年1月至2020年3月，共146例患者于我院行减重手术。根据纳排标准，最终将114例（其中4例脱落）患者随机分为PCV-VG组（n=56）和PCV组（n=54），详见图1。两组患者的性别、年龄、体重、身高、BMI、麻醉和手术持续时间均无统计学差异，具有可比性（表1）。

围手术期呼吸力学及PPCs比较

两组患者围手术期氧合指数和Ppeak均无显著差异。与PCV组相比，PCV-VG组在T₂（P=0.022）和T₃（P=0.039）时的Cdyn显著降低（图2）。110例患者的术后拔管平均时间为31 min。术后肺部CT扫描显示，86例（78.2%）有ARCs，其中72例（65.5%）浸润，56例（50.9%）胸腔积液，9例（8.2%）肺不张，1例（0.91%）肺气肿。术后10例患者（9.1%）发生肺炎，两组患者均未发生再次插管、呼吸衰竭或死亡。两组患者的拔管时间、ARCs和PPCs差异均无统计学意义（表2）。

拔管时间和PPCs风险分析

BMI、麻醉持续时间和氧合指数（T₀和T₃）与拔管时间显著相关。经过校正，只有麻醉持续时间和氧合指数（T₀）与拔管时间显著相关（图3、表3）。此外，Logistic回归分析显示，与麻醉持续时间≤2 h相比，麻醉持续时间>2 h会增加术后ARCs风险（OR=3.35，95%CI：1.02~10.99，P=0.046）。T₀时的氧合指数高则术后ARCs风险降低（OR=0.99，95%CI：0.98~0.99，P=0.032）。通气模式、年龄、性别、BMI、氧合指数、Ppeak和气腹期间Cdyn均不是术后ARCs的风险因素（表4）。

讨 论

21世纪以来，中国的肥胖患者急剧增加，同时带动减重手术量的增长。腹腔镜袖状胃切除术是减重手术方式之一，因其微创和快速康复的优点而被广泛使用。与正常体重人群相比，肥胖患者在手术期间和术后的Cdyn较低，表现为肺容量减少和总呼吸阻力增加^［5］。术中气腹通过改变呼吸力学会进一步降低Cdyn。因此，肥胖患者在进行减重手术时会面临更高的PPCs风险，如肺炎、气管重新插管、呼吸衰竭或死亡^［8］。本研究中，78.2%的患者在术后出现ARCs，包括浸润、胸腔积液、肺不张和肺气肿，其中9.1%的患者术后发展为肺炎。因此，对于接受腹腔镜手术的肥胖人群来说，迫切需要最佳的围手术期通气策略。

关于不同通气模式在肥胖患者接受减重手术时的对比研究已有报道。Cadi等^［9］和Ghodraty等^［10］的研究发现，PCV模式比VCV模式的氧合更好（PaO₂/FiO₂）。一项前瞻性交叉队列试验（n=20）比较了3种通气模式（VCV、PCV或PCV-VG）应用于腹腔镜减重手术的青少年和青年成人中的应用效果，结果表明PCV-VG和PCV模式因其产生较低的吸气峰压而优于VCV模式^［11］。本研究中，PCV-VG和PCV模式应用于成人肥胖患者行择期腹腔镜袖状胃切除术，两组的术中氧合和Ppeak均无显著差异，这与Michalsky等^［11］的研究一致。在气腹期间，与PCV-VG模式相比，PCV模式提供更好的Cdyn，这与之前的假设相矛盾，即PCV-VG模式结合了VCV和PCV的优势，理论上PCV-VG模式能更好改善呼吸力学。原因分析：本研究与常规临床试验的差异在于，麻醉医师密切监视PCV模式下可能出现的通气不足或过度通气；同时，针对腹腔镜手术中VT的显著波动，麻醉医师基于实时数据动态调整了压力设定值。根据研究结果，PCV-VG模式在肥胖患者行减重手术时的氧合和呼吸力学方面并不优于PCV模式。

虽然本研究中减重手术的麻醉时间相对较短［（141.7±25.8）min］，但麻醉时间>2 h是术后拔管时间延长和ARCs的风险因素之一。麻醉药物累积和长时间机械通气均可能导致术后拔管时间延长。结果表明，无论何种通气模式，长时间机械通气都会增加PPCs的发生。越来越多的证据显示长时间机械通气与呼吸机相关肺损伤有相关性^［12-13］。

本研究的局限性包括：（1）将术中气腹期间的Cdyn作为主要研究指标来计算样本量，这可能不足以检验两组之间拔管时间、PPCs或ARCs的差异。为了比较PCV组和PCV-VG组之间的PPCs，还需要更大的样本量。（2）病态肥胖（BMI>40 kg/m²）是PPCs的独立危险因素^［14］。本研究纳入患者的平均BMI为（38.8±6.3）kg/m²，大多数患者尚未达到病态肥胖的水平，因此无法评估两种通气模式对病态肥胖患者围手术期氧合和呼吸力学的影响。同样，该研究也无法证明病态肥胖与PPCs之间的关联。（3）在减重手术中常规使用反Trendelenburg体位，这种特定的体位通过抵消气腹引起的限制性肺通气功能障碍，改善了围手术期呼吸力学。因此，本研究结果并不适用于其他体位腹腔镜手术的肥胖患者，例如仰卧位的胃肠道手术或Trendelenburg体位的妇科手术。

本研究表明在进行腹腔镜减重手术的患者中，与PCV-VG模式相比，PCV模式提供了更好的Cdyn，两种通气模式在围手术期氧合方面无差异。肥胖患者进行腹腔镜手术时哪种通气模式在预防PPCs方面更优，有待进一步的大样本研究证实。

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