【摘要】 【研究背景】在小兒麻醉誘導和維持過程中，使用純氧已經成為一種常見的現象。純氧有利于提高患兒氣管插管前的氧儲備，增加缺氧的耐受時間，防止在麻醉誘導和維持過程中發生低氧血癥。然而近年來相關研究發現[1]，成人長時間吸入高濃度的氧會導致肺臟的急慢性損傷，增加肺內分流率，引起通氣血流比值的失調，進而影響肺的交換功能。對于兒童在此方面的研究資料卻很少。目前監測肺交換的指標有肺泡-動脈氧分壓差（PA-aO2）、氧合指數(PaO2/FiO2)、呼吸指數(RI=PA-aO2/PaO2)、動脈肺泡氧分壓比(PaO2/PAO2)等。這些指標能較好的反映肺交換功能，早期判斷是否存在肺交換障礙，對于防止低氧血癥有重要的意義。本研究通過觀察麻醉過程中吸入低濃度氧氣對兒童肺交換的影響，旨在為臨床麻醉維持過程中是否能降低吸入氧氣濃度提供參考依據。【研究方法】經醫院倫理委員會批準，選擇40例首次全麻下行氣管插管擇期手術的患兒（全部為先天性髖關節脫位切開復位手術患兒），ASAⅠ-Ⅱ級，年齡2-6歲，男25例，女15例，體重10-20kg。按照隨機原則分為兩組，每組20例。A組（低濃度氧氣組）FiO2=22%，B組（純氧組）FiO2=100%。麻醉方法：靜脈注射阿托品0.1~0.2mg/kg，咪達唑侖0.1~0.2mg/kg，枸櫞酸酸舒芬太尼0.3ug/kg，丙泊酚2~3mg/kg，順苯磺阿曲庫銨1~2mg/kg快速誘導。麻醉維持采用右美托咪定0.6ug/kg/h泵注，七氟烷1~3%吸入。根據手術需要間斷靜脈注射枸櫞酸舒芬太尼0.2ug/kg。術中采用腦電雙頻指數監測鎮靜催眠深度，使兩組BIS數值維持在40-60之間。A組調整吸入氧氣和空氣的流量，根據麻醉機吸入氧濃度監測進行調整，使氧濃度維持在22%（FiO2=22%），B組仍為純氧吸入（FiO2=100%）。兩組的新鮮氣體流量均為4L/min，采用容量控制模式(VCV)，潮氣量(VT)=6~8ml/kg，吸呼比(I:E)=1:2，呼吸頻率(f)=15~22次/分，根據呼氣末二氧化碳分壓(PetCO2)調節VT和f，使得PetCO2維持在38~41mmHg，氣道壓力不超過23mmH2O。手術開始時（T1）和手術開始后2小時（T2）記錄兩組患兒的血流動力學指標，并在T2時間點抽取橈動脈血進行血氣分析記錄結果。根據相關公式[2]，計算出肺泡氧分壓(PAO2)、肺泡-動脈氧分壓差（PA-aO2）、氧合指數(PaO2/FiO2)、呼吸指數(RI=PA-aO2/PaO2)、動脈肺泡氧分壓比(PaO2/PAO2)。【研究結果】：1．血流動力學指標：組內兩時間點之間比較，兩組患兒在T2時間點的MAP和HR均低于T1時間點，差異有統計學意義(P＜0.05)；組間比較，兩組患兒在相同時間點的血流動力學指標MAP和HR相比較差異無統計學意義(P均＞0.05)。2．在T2時間點上，B組的PaO2高于A組，差異有統計學意義（P＜0.05）；B組的SpO2高于A組，差異有統計學意義(P＜0.05)；兩組間的PaCO2相比差異無統計學意義（P＞0.05）。3．兩組患兒相比，B組氧合指數（PaO2/FiO2）在數值上大于A組，但差異無統計學意義（P＞0.05）；B組的肺泡-動脈氧分壓差(PA-aO2)高于A組，差異有統計學意義（P＜0.05）；B組的呼吸指數(RI=PA-aO2/PaO2)和動脈肺泡氧分壓比(PaO2/PAO2)與A組相比較也存在差異，差異有統計學意義（P均＜0.05）。【結論】：1．對于肺交換功能正常的患兒，麻醉維持過程中吸入22%氧濃度氣體不僅不會導致低氧血癥，同時還避免了吸入高濃度氧對肺交換功能的影響。2．對于肺交換功能正常的患兒，提高吸入氧濃度能夠增大肺泡-動脈氧分壓差(PA-aO2)、呼吸指數(RI=PA-aO2/PaO2)和氧合指數(PaO2/FiO2)，降低動脈肺泡氧分壓比(PaO2/PAO2)，影響肺交換功能。 

一、前言

在小兒臨床麻醉誘導及其維持過程中，吸入高濃度氧已經是臨床上的一種常見的現象。為了增加插管和拔管過程中患兒的氧儲備和耐受缺氧的時間，避免發生缺氧，臨床麻醉工作中通常采用吸入較高濃度的氧氣。
但是吸入高濃度的氧可導致術中出現肺換氣障礙，進而引起術后頻發的低氧血癥，有的患者甚至出現嚴重的肺部并發癥，主要表現為呼吸功能下降，通氣血流比值失調，肺泡動脈氧分壓差增大。目前國外有關研究表明[3]，成人吸入高濃度氧會導致肺的急慢性損傷，其中最典型的就是急性肺損傷(acute lunginjury,ALI)，使得肺內分流率增加，影響肺的交換功能，且毒性與吸入氧氣量有關，有相關文獻報道[4]，吸入氧濃度為 60%-80%，可能在數日內不會出現肺損傷的相應癥狀，但是吸入 100%氧濃度的純氧，通常在 4-8 小時出現肺損傷的癥狀。對于新生兒長時間吸入高濃度的氧，可能會導致視網膜病變，球后視網膜纖維增生(ROP)。有動物實驗表明[5]，對于新生小鼠，吸入高濃度的氧會出現視網膜的病變。同時也有報道指出[6]，對新生兒進行搶救和復蘇時應盡量避免使用高濃度氧。通過對新生兒臨床觀察結果表明[7]，新生兒全麻手術時，吸入氧濃度越高，肺泡動脈氧分壓差越高。此外有多項臨床研究表明[8-12]，外科手術全身麻醉后出現呼吸系統相關并發癥的發生率約 19%-59%，并發癥主要表現為肺不張和呼吸道的感染及支氣管痙攣等。
產生這些損傷的原因是多方面的，其中吸入高濃度氧導致肺急慢性損傷已經得到了初步認同，這種肺不張被認為是由于高濃度氧氣吸入導致氧的重新吸收和肺泡塌陷所致，相關的的研究越來越受到人們的重視。但目前關于吸入高濃度氧造成肺損傷的機制尚無定論。近年來有研究表明，在新生大鼠高氧肺損傷模型中發現，隨著氧濃度的升高和時間的延長，大量的活性氧(reactive oxygenspecies,ROS)在肺組織中堆積，通過酶的氧化、抑制 DNA 的合成和脂質的過氧化等作用使得細胞凋亡增多[13-15]。目前認為肺損傷時主要的形式就是細胞凋亡，細胞凋亡在肺損傷過程中具有很重要的作用[16]，吸入高濃度氧可能會過度的激活促凋亡分子，促進凋亡分子的功能和活動，或者增加某些促進細胞凋亡的物質的表達，進而誘導肺組織的細胞凋亡。此外有相關研究表明[17-19]，肺損傷可能與炎癥反應、氧化應激、谷氨酸增多等有關。同時國內有關研究表明[20]，谷氨酸可能通過 NMDA 受體的內源性激活參與了高濃度氧肺損傷的發生和發展。對于清醒的健康肥胖患者肺功能已經發生了變化，因為膈肌的位置異常、胸壁肥厚和中心血容量的增加導致肥胖患者表現出限制性的呼吸模式。總體來說，體重指數（BMI）和肺容量（如肺殘氣量、功能殘氣量和剩余肺容積）之間存在緊密的聯系。仰臥位和全麻機械通氣期間功能殘氣量的下降更加明顯，如果功能殘氣量減小到小于閉合容量，則一側肺通氣效能驟降，甚至不通氣。最終這些萎陷的肺單元增加了肺內分流。可以肯定的是，肥胖患者吸入高濃度氧氣會進一步促發肺不張和氧和受損的形成。
肺臟是體內血液和空氣交換的場所，它接受全部心排量。如果肺交換功能出現問題，首先影響的就是血液的氧和進而影響組織的氧供，嚴重的可能出現低氧血癥。小兒正處于身體發育的重要的階段，肺臟發育尚不完全成熟，對高濃度氧的耐受能力較成人差，更加容易導致肺臟的急慢性損傷。
肺泡-動脈氧分壓差(PA-aO2)、呼吸指數(RI=PA-aO2/PaO2)、動脈肺泡氧分壓比(PaO2/PAO2)、氧合指數(PaO2/FiO2)是評價肺交換功能的常用的指標。目前有很多在麻醉蘇醒期或誘導過程中降低吸入氧濃度對肺交換功能影響方面的研究，多數研究結果都提示，適當降低吸入氧氣的濃度，能夠改善肺部交換功能，而不會明顯降低患者的氧儲備。但是對于小兒麻醉維持過程中吸入氣體成分對肺交換功能的影響目前尚不清楚。
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二、預實驗

為了保證患兒手術麻醉的安全，探究本實驗的可行性，在進行正式實驗之前，進行一定數量的預實驗，主要目的就是觀察麻醉維持過程中降低吸氧濃度后患兒的動脈血氧分壓水平，以及患兒是否出現因為氧濃度過低導致的低氧血癥。
實驗對象：選取 15 例首次在我院行全麻插管的先天性髖關節脫位切開復位手術的患兒。年齡在 2-6 歲，ASAⅠ-Ⅱ級，體重 10-20kg。所有患兒均無先天性心臟病，無哮喘、上呼吸道感染等呼吸系統疾病，無貧血及電解質紊亂，無癲癇及長期服用鎮靜藥物。術前禁飲 2h，禁食 8h。
實驗方法：患兒入室后，均采用靜脈注射阿托品 0.1~0.2mg/kg，咪達唑侖0.1~0.2mg/kg，枸櫞酸舒芬太尼 0.3ug/kg，丙泊酚 2~3mg/kg，順苯磺阿曲庫銨1~2mg/kg 快速誘導。麻醉維持采用右美托咪定 0.6ug/kg/h 泵注，七氟烷 1~3%吸入。根據手術需要間斷靜脈注射枸櫞酸舒芬太尼 0.2ug/kg。氣管插管后連接呼吸機，聽診雙肺，確保導管深度合適。將吸入氧濃度調整到 22%，容量控制呼吸，并根據呼氣末二氧化碳分壓(PetCO2) 調節 VT 和 f ，使得 PetCO2維持在38~41mmHg 之間。監測患兒的心率、血壓等指標，觀察術中患兒血氧飽和度的變化及趨勢，同時注意觀察患兒的皮膚黏膜顏色。手術開始后 2 小時，抽橈動脈血進行血氣分析，記錄 PaO2和 PaCO2。
目前診斷低氧血癥的指標主要是 PaO2，正常人的 PaO2隨著年齡的增長是逐漸變小的。在海平面呼吸空氣的情況下，PaO2＜60mmHg 可以認為是出現低氧血癥。當脈搏血氧飽和度為 100%的時候，動脈血氧分壓在 80-500mmHg 之間。根據“30-60-90”原則，當脈搏血氧飽和度為 90%時，PaO2為 60mmHg。本研究為了保證患兒的安全，將血氧飽和度最低值設定在 90%。如果出現低于 90%的情況，立即聽診患兒雙肺呼吸音，檢查血氧飽和度探頭，并行血氣分析，根據血氣分析結果調整吸入氧的濃度。
實驗結果：實驗結果顯示，所有患兒整個麻醉手術過程中循環穩定，麻醉平穩，均未出現明顯波動，監測脈搏氧飽和度均在 90%之上，皮膚黏膜均未出現紫紺。手術開始后 2 小時抽橈動脈血行血氣分析，PaO2均在 60mmHg 之上，故可以認定患兒在手術過程中是安全的，不存在缺氧及低氧血癥的情況。
實驗結論：通過以上預實驗結果可以認定在小兒麻醉維持過程中將吸入氧濃度降低到 22%，對于無先天心肺疾病的患兒來說是安全的，，而且在對血氧飽和度和循環呼吸等的嚴密的監測下是可以及時發現并預防低氧血癥的發生的。因此，可以認為該實驗是安全、可行的。
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三、材料與方法.................................13
3.1 一般資料.................................... 13
3.2 麻醉方法......................................... 13
3.3 實驗藥物與儀器....................................... 15
3.4 統計學分析....................................... 16
四、結果.................................17
4.1 兩組患兒一般資料比較結果......................................................................... 17
4.2 兩組患兒 T1 和 T2 兩個時間點血流動力學指標比較結果........................ 17
4.3 兩組患兒在 T2 時間點 PaO2，PaCO2和 SpO2的比較結果.......................18
4.4 兩組患兒在 T2 時間點肺交換功能各指標間的比較結果 .......................... 18

五、討論

5.1 吸入氧濃度的選擇
在全麻誘導及維持過程中吸入高濃度的氧，主要的目的就是延長患兒的缺氧耐受時間，增加患兒的氧儲備，減少麻醉過程中的缺氧損傷，這個已經作為一種常規應用于臨床的工作中。但是隨著對高濃度氧引起肺損傷研究的深入，這個常規已經受到人們的質疑。很多關于不同吸入氧濃度在麻醉中應用的研究也逐漸增多。本研究麻醉維持過程中通過降低吸入氧濃度，觀察患兒是否出現低氧血癥以及對肺交換功能的影響，為今后兒童麻醉維持吸入氧濃度提供參考依據。
目前臨床上把 PaO2＜50mmHg 作為氧療的指標。對于肺功能正常的兒童，以 FiO2能夠保證 PaO2在 50-80mmHg 為標準。如果吸入氧濃度過高導致 PaO2高于 90-100mmHg，那么容易引起高氧損傷或者氧中毒，對于早產兒可增加患視網膜病變(ROP)的危險[22]。在降低吸入氧濃度的同時，往往伴隨出現的一個問題就是容易出現低氧血癥。低氧血癥是指血液中的含氧量不足，動脈血氧分壓低于正常值的下限，主要的表現就是血氧飽和度(SaO2)的降低和血氧分壓(PaO2)的下降[23]。通常認為成人的氧耗量是 250ml/min，在麻醉狀態下的氧耗量是200ml/min。對于兒童這一改變也是一樣的，在麻醉中的耗氧量比正常的情況下是降低的。全身麻醉過程中，患兒的耗氧量降低，理論上吸入 22%氧濃度的氣體足以能夠確保患兒不會出現缺氧和低氧血癥。本研究的預實驗結果顯示，在小兒麻醉維持過程中吸入 22%氧濃度的氣體，手術開始后 2 小時抽取橈動脈血，血氣分析 PaO2均大于 60mmHg，脈搏血氧飽和度均在 90%之上，提示在麻醉維持過程中患兒均未出現缺氧和低氧血癥，這一結果為本研究直接選擇麻醉維持過程中FiO2=22%提供了依據。
動脈血氧飽和度(SaO2)指的是血液中被氧結合的氧合血紅蛋白的容量占全部可以結合的血紅蛋白容量的百分比[24]，這一指標能夠反應血液的氧合狀態和含氧量的水平。在臨床麻醉過程中通過脈搏血氧飽和度(SpO2)的監測來反映機體的動脈血氧飽和度(SaO2)，本研究中采用的脈搏血氧和飽和度監測儀器的原理是氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白之間的吸收光譜不同，通過分光光度來確定血液的氧合程度。有相關研究報道[25]，脈搏血氧飽和度能夠真實的反應動脈血氧飽和度的情況。當 SaO2在 70%-100%時，兩者的相關性是非常密切的[26]。根據氧合解離曲線，可以知道動脈血氧分壓在＞60mmHg 時，這一曲線處于平坦階段，但是當小于這一數值的時候曲線是很陡直的，當動脈血氧分壓＞90mmHg 時，血氧飽和度非常接近 100%。此時即便再增加動脈血氧分壓也不能過度飽和。有研究結果表明[27]，當動脈血氧分壓小于 60mmHg 的時候，脈搏血氧飽和度和實際的動脈血氧飽和度之間的差距是很大的，此時動脈血氧飽和度(SaO2)下降較動脈血氧分壓(PaO2)劇烈。本研究中通過連續監測血氧飽和度，有利于早期發現低氧血癥，避免對患兒造成不必要的損害。雖然麻醉中使用高濃度氧，可以掩蓋輕微的低氧血癥，但是有研究表明[28-29]，術中持續監測血氧飽和度可以發現 7%-17%的患者在麻醉誘導階段存在低氧情況，并且隨著麻醉時間的延長逐漸加重，這可能是與肺損傷后導致的局部肺不張有關。
本研究中通過使用兒童脈搏血氧飽和度探頭對其血氧飽和度進行監測，確保了研究的準確性和客觀性。研究結果顯示，A 組吸入氧濃度為 22%，患兒 PaO2為 87.2±12.3mmHg、SpO2為 96.7±1.4，說明該組患兒在麻醉中未出現低氧血癥，且兩組數值基本上符合氧合解離曲線，故認為該組患兒未出現肺交換功能障礙。同時可以認為對于肺功能正常的患兒麻醉維持過程中吸入 100%的純氧的常規操作是沒有必要的，這個觀點與許多文獻提出的觀點是類似的。B 組結果顯示 PaO2為 421±35.5mmHg、SpO2為 99.3±1.0，考慮可能存在輕微的肺交換障礙。A 組SpO2為 96.7±1.4，B 組 SpO2為 99.3±1.0，B 組高于 A 組，差異有統計學意義，說明血氧飽和度為 100%時需要吸入的氧濃度要高于 22%。對于肺交換功能正常的患兒，其麻醉維持過程中氧飽和度為 100%的時候，吸入氧濃度的數值尚不能確定，這一問題有待于進一步的探討和研究。

5.2 BIS 值與 2-6 歲年齡患兒麻醉鎮靜催眠深度的相關性
本研究采用腦電雙頻指數（bispectral index, BIS）對患兒的鎮靜催眠深度進行監測，整個麻醉維持過程中確保 BIS 值在 40-60 之間。保證了兩組患兒在鎮靜催眠深度上的一致性，避免出現麻醉過深或過淺對本研究結果產生干擾。
正常情況下，腦電活動有兩種形式，一種是誘發性腦電活動，一種是自發性腦電活動。在正常安靜未受到任何刺激的狀態下，通常表現為持續的節律性電位變化，所記錄到的腦電活動波形即為腦電圖（EEG）。腦電雙頻指數是近些年提出的一種腦電信號的分析方法，通過將腦電圖的功率和頻率進行雙頻譜的分析得出的一個數字[30]。BIS 是通過了美國食品與藥品管理局批準的監測鎮靜深度的唯一指標。它能夠很好的反映大腦皮質的功能狀態和變化，同時能夠評價患者的麻醉鎮靜的深度，具有較高的特異度和靈敏度，能夠指導臨床藥物的使用[31-32]。BIS 數值的范圍在 0-100 之間，0-30 提示大腦皮層處于爆發性抑制狀態，30-40表示深睡眠，40-65 表示麻醉狀態，65-85 表示處在鎮靜狀態，85-100 代表清醒狀態。
本研究中使用的麻醉藥物與 BIS 是有很好的相關性的，避免了藥物對 BIS數值的干擾，使兩組患兒的 BIS 數值能夠真實的反映患兒的鎮靜深度。有相關的研究報道[33]，丙泊酚、七氟烷和咪達唑侖等作用于大腦皮層的藥物的鎮靜深度與 BIS 值存在很好的相關性，隨著藥物用量的增大，BIS 值越來越小。同時國外相關研究也表明[34-35]，BIS 值能夠準確的反映丙泊酚的鎮靜催眠深度，兩者之間的相關性是很密切的。
小兒腦電雙頻指數是在成人腦電圖基礎上衍生出來的一個指標。BIS 作為一種監測麻醉藥物鎮靜催眠深度的儀器，在成人麻醉中起到了重要的作用，能客觀的反映患者的鎮靜深度，避免了藥物過量，縮短蘇醒時間，同時顯著降低了術中知曉的發生率。但是小兒腦部的發育結構及功能尚不完善，因此 BIS 值與小兒麻醉鎮靜催眠深度的監測的相關性尚不明確。有研究表明[36]，兒童 BIS 值與吸入誘導及蘇醒時不同的鎮靜催眠深度存在相關性。McDermott 等[37]研究發現 6 個月以上兒童的 BIS 值與成人類似。同時有相關研究表明[38]，1 歲以上兒童使用 BIS 監測的結果與成人的類似。Jeleazcov 等[39]也發現學齡前兒童的 BIS值與預計的丙泊酚血漿濃度存在一定的相關性。當前的臨床經驗也和上述的研究結果基本吻合。因為患兒的年齡、手術的方式和藥物的用量都會對 BIS 產生影響。因此本研究在這些方面都做了相應的限定，所有患兒均是進行先天性髖關節脫位切開復位手術，年齡在 2-6 歲之間，藥物用量上也基本保持一致，避免了這些因素與 BIS 值相關性不一致的影響。使兩組患兒在鎮靜深度上保持一致，避免出現組間的不平衡。
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六、結論

1、對于肺功能正常的患兒，麻醉維持過程中吸入 22%氧濃度的氣體不僅不會導致低氧血癥，同時還避免了吸入高濃度氧對肺交換功能的影響，麻醉維持過程中吸入 22%氧濃度是可行的。
2．對于肺功能正常的兒童，吸入 100%氧氣和 22%氧濃度氣體相比較，100%氧濃度能夠增大肺泡-動脈氧分壓差(PA-aO2)、呼吸指數(RI=PA-aO2/PaO2)、氧合指數(PaO2/FiO2)，降低動脈肺泡氧分壓比(PaO2/PAO2)，影響了肺交換功能。
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本文編號：11717