【摘要】 目的 观察单肺通气(OLV)时降低吸入氧浓度(FiO2)对兔肺损伤的影响。 方法 新西兰白兔 30 只,随机均分为三组:60% FiO2 组(L 组)、100% FiO2 组(H 组)和对照组 即双肺通气(TLV)组(C 组,60% FiO2)。L 组和 H 组 TLV 30 min 后行右 OLV 3 h
C 组 TLV 30 min 后继续 TLV 3 h。 三组于 TLV 30 min(T0)和 OLV 10 min(T1)、30 min(T2)、60 min(T3)、120 min(T4)、180 min(T5)时抽取动脉血行血气分析并计算氧合指数(OI)。股动脉置管监测血压 (ABP)、心率(HR),记录气道峰压(Ppeak)。各组实验结束后处死动物,取双侧肺组织行肺病理 组织学损伤评分,并测量双侧肺组织匀浆液中超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量。 结果 与 H 组比较,L 组动脉氧分压(PaO2)在 T4、T5 时明显降低,动脉氧饱和度(SaO2)在 T5 时明显降低,T5 时 SOD 含量明显增高,MDA 含量明显降低,肺损伤评分降低(P<0.05);H 组镜 下肺泡腔内可见大量红细胞渗出,L 组镜下可见较少的炎性细胞浸润、肺泡渗出液、肺泡间质破坏。 结论 OLV 时降低 FiO2 到 60%虽然增加低氧血症的发生率,但能显著减轻兔肺损伤,这可能与减 轻了肺组织氧化应激水平有关。
【关键词】 肺通气; 氧; 肺疾病; 兔
单肺通气(one-lung ventilation,OLV)在为 手术提供便利的同时,也会导致 OLV 相关性肺损 伤[1-2]。其原因主要有:手术侧肺缺血缺氧,缺血再 灌注损伤,非手术侧肺高灌注和过度膨胀以及高氧 引起的氧损伤[3]。高氧引起的氧损伤是其主要原因 之一,但目前临床上 OLV 时为了减少低氧血症的 发生率常采用纯氧通气。Miller 麻醉学第六版也建 议 OLV 时吸入纯氧,但最新的 Miller 麻醉学第七 版[4]并没有明确推荐 OLV 时的吸入氧浓度(fraction of inspired oxygen,FiO2),只是建议一旦出现任何 的并发症,应首先将 FiO2 提高到 100%。因此,OLV 时采用多少 FiO2 较为合适,已成为 OLV 领域研究 热点之一。为此,本研究拟在兔 OLV 模型上,观 察 OLV 时 FiO2 降低到 60%对兔肺损伤的影响。
【材料与方法】
1. 动物与分组:选择健康成年新西兰白兔,雌 雄不限,体重 1.9~2.4 kg,随机均分为三组:60% FiO2 组(L 组)、100% FiO2 组(H 组)和对照组(C 组,60% FiO2)。根据剔除标准,确保最终每组 10 只兔纳入分析,并记录各组剔除实验动物数量。L组和 H 组 TLV(two-lung ventilation)30 min 后行 右 OLV 3 h,C 组则 60% FiO2 TLV 30 min 后继续TLV 3 h。临床操作中,由于低氧血症威胁患者的安 全,若 SaO2<90%[4]则给相应处理。本实验模拟临床安全标准,若任意时间点血气分析结果显示 SaO2 <90%,则将该动物剔除实验,结果不纳入分析, 但记录剔除实验动物数量。
2. 实验方法:所有动物实验前禁饮禁食 8 h。 开放一侧耳缘静脉,麻醉采用 30%的乌拉坦 4 ml/kg 静注,待睫毛反射消失后将其仰卧固定于动物手术 台上,行右股动脉置管监测血压(ABP)及心率 (HR)。第二、三气管环之间行气管切开,插入 内径 3.0 mm 无套囊气管导管,静注顺式阿曲库铵 2 mg,连接小动物呼吸机(DW3000B,北京众实 迪创科技发展有限责任公司)行 TLV 30 min。潮 气量 10 ml/kg,FiO2 为 60%,呼吸频率为 40 次/min,吸呼比为 1∶2。术中持续泵注乳酸林格液10 ml·kg-1·h-1、顺式阿曲库铵 1 mg·kg-1·h-1、 乌拉坦 1 ml·kg-1·h-1。TLV 30 min(T0)后,L、H 组改用自制支气管封堵管法建立右 OLV 模型,然 后将实验动物改成右侧卧位,模拟临床中右 OLV 时的手术体位。自制支气管封堵管的制备:首先将 内径为 3.0 mm 无套囊气管导管尖端剪平并封堵, 在距离导管尖端 6~7 mm 处用 3-0 丝线沿管壁缠绕 以便于封堵管与支气管壁密封严密,然后将导管置于水中并连接小动物呼吸机,气道峰压(Ppeak)显 示 4.4 cmH2O(大约 2 倍于本实验 OLV 时的 Ppeak), 此时水中无气泡溢出;最后于距导管尖端9~10 mm处剪一约 4 mm×3 mm 的椭圆形侧孔以期正对右 主支气管开(图 1)。在兔左侧 7~8 肋间行 0.5 cm 大小切口,用纤支镜(FI-9RBS,日本 PENTAX 公 司)直接观察左肺的塌陷情况。OLV 模型建立成功 后,L、H 组进行右 OLV 3 h,FiO2 分别为 60%及 100%,C 组继续行 TLV 3 h,FiO2 为 60%。三组在 翻身前后及术中每隔 30 min 听兔呼吸音,监测气道 压及纤支镜观察以确定导管位置正确。
3. 观察指标:分别于 T0、OLV 10 min(T1)、 30 min(T2)、60 min(T3)、120 min(T4)及 180 min
(T5)采集动脉血 0.2 ml 行血气分析,并计算氧合 指数(OI)。T5 时血气分析后追加乌拉坦 2 ml,然 后快速放血处死动物。开胸检查气管导管位置和 OLV 效果,并在左右肺下叶同一层面相同位置取肺 组织(1 cm×0.5 cm×0.5 cm),一部分于液氮中保 存,待标本收集完后,根据其说明操作用酶联免疫 吸附测定(ELISA)法检测其匀浆液中超氧化物歧 化酶(SOD)和丙二
(MDA)含量;另一部分做 HE 染色病理组织学检查,根据其肺泡水肿、间质水肿、中性粒细胞浸润和肺泡充血情况进行肺损伤 评分[5]:没有损伤 0 分,出现损伤 1 分,损伤较重
2 分,损伤严重 3 分,损伤极其严重 4 分。
4. 统计学分析:采用 SPSS 13.0 统计学软件进 行处理,正态分布的计量资料以均数±标准差 ( x ± s )表示,组间比较采用重复测量设计的方 差分析;肺组织损伤评分组间比较采用秩和检验。
1.一般情况:三组中只有 L 组有 4 只兔 SaO2 不能维持在 90%以上[6],剔除出实验,故 L 组共有14 只兔,最终 10 只被纳入实验。三组动物体重差异无统计学意义。三组术中顺式阿曲库铵、乳酸林 格液和乌拉坦用量差异无统计学意义(表 1)。与 C 组比较,H 及 L 组 Ppeak 在 OLV 后明显升高(P< 0.05),但 H、L 两组间差异无统计学意义(表 2)。
表 1 三组兔术中所用药物量和补液量的比较( x ± s )
组别
只数
顺式阿曲库铵
乳酸林格液体
乌拉坦
(mg)
(ml)
(mg)
L 组
10
11.1±1.1
118±11
19.2±2.3
H 组
10
11.3±1.8
110±14
18.4±2.0
C 组
10
11.8±2.8
120±11
20.0±3.3
1.血气分析:与 C 组比较,H 和 L 组在 OLV
.PaO2、SaO2、OI 下降(P<0.05)。与 H 组比较, L 组 PaO2 在 T4、T5 时明显降低(P<0.05),SaO2
在 T5 时明显降低(P<0.05),但两组间 OI 差异无统计学意义(表 3)。
3. 病理组织学检查及肺损伤评分:C 组镜下可 见肺泡结构大多完整,炎症细胞浸润较少。与 C 组 比较,OLV 3 h 后 H 组和 L 组镜下可见较多的炎性 细胞浸润,肺泡渗出液,肺泡间质破坏,但 L 组双 肺损伤轻于 H 组(图 2)。损伤评分:C、H、L 组 左肺平均秩次分别为 11.1、21.2、14.3,三组数据 差异具有统计学意义(P<0.05);C、H、L 组右肺 平均秩次分别为 10.8、20.3、15.5,三组数据差异具有统计学意义(P<0.05)。
4. SOD 和 MDA 含量:双侧肺组织氧化应激 水平比较:OLV 3 h,L 及 H 组 SOD 含量低于 C组、MDA 含量高于 C 组(P<0.05);OLV 3 h L组 SOD 含量明显高于 H 组,MDA 含量明显低于 H 组(P<0.05)(表 4)。
表 4 三组兔肺组织匀浆液中 SOD 和 MDA 含量的比较( x ± s )
组别
只数
部位
SOD(ng/ml)
MDA(nmol/ml)
L 组
10
非通气侧肺
7.01±2.21ab
5.44±1.45ab
通气侧肺
8.47±2.89ab
5.15±1.70ab
H 组
10
非通气侧肺
3.54±1.73a
7.32±1.20a
通气侧肺
4.05±1.37a
8.52±2.43a
C 组
10
左肺
10.38±2.87
3.11±1.41
右肺
11.11±3.29
2.70±1.15
注:与 C 组比较,aP<0.05;与 H 组比较,bP<0.05
结论
本实验采取的是自制支气管封堵法制备兔 OLV 模型,经过调整气管导管位置,OLV 模型成功率为 80%。与文献报道中常用的过深法 OLV 模 型[6-8]相比,封堵法可以很好解决过深法可能造成的右肺上叶不张的问题,减少外在因素导致的 OLV 失败。
表 2
三组实验动物 Ppeak、HR、MAP 的比较( x ± s )
组别
只数
指标
T0
T1
T2
T3
T4
T5
L 组
10
Ppeak(cmH2O)
1.75±0.16
1.98±0.17a
1.98±0.11a
1.95±0.15a
1.92±0.17a
1.94±0.12a
HR(次/min)
240±12
222±19
222±20
221±17
215±29
205±26
MAP(mmHg)
76±10
72±9
73±9
75±9
75±9
76±9
H 组
10
Ppeak(cmH2O)
1.65±0.26
2.05±0.23a
2.04±0.27a
2.10±0.32a
2.05±0.40a
2.13±0.43a
HR(次/min)
223±22
234±23
236±16
221±13
214±29
199±28
MAP(mmHg)
69±12
74±12
72±12
73±11
71±11
73±8
C 组
10
Ppeak(cmH2O)
1.64±0.16
1.69±0.18
1.63±0.11
1.67±0.09
1.68±0.11
1.68±0.12
HR(次/min)
241±28
236±26
227±19
222±20
208±25
209±26
MAP(mmHg)
77±10
78±14
78±12
76±14
76±11
77±13
注:与 C 组比较,aP<0.05
表 3
三组实验动物 PaO2、SaO2、OI 的比较( x ± s )
组别
只数
指标
T0
T1
T2
T3
T4
T5
L 组
10
PaO2(mmHg)
316±29
102±33a
68±16a
81±24a
95±24ab
102±29ab
SaO2(%)
100±0
98±2a
94±3a
96±3a
97±2a
98±2ab
OI
527±49
168±52a
113±26a
135±40a
159±41a
170±48a
H 组
10
PaO2(mmHg)
319±32
128±42a
91±29a
107±36a
138±45a
169±56a
SaO2(%)
100±0
98±2a
95±2a
97±2a
98±2a
99±1
OI
531±54
128±42a
91±29a
107±36a
138±45a
169±57a
C 组
10
PaO2(mmHg)
329±23
336±21
335±38
335±30
344±26
344±28
SaO2(%)
100±0
100±0
100±0
100±0
100±0
100±0
OI
549±39
560±35
558±64
559±51
575±43
573±46
注:与 C 组比较,aP<0.05;与 H 组比较,bP<0.05
目前许多学者认为吸入高浓度的氧对人体有 不良影响,主要包括吸入性肺不张和氧中毒[9-11]。吸入高浓度氧的时候,体内产生大量的活性氧自由 基(ROS)[12],ROS 能够攻击脂质双分子层,导致细胞损伤,这是氧中毒的主要原因。在全麻 TLV 时,考虑到高氧损伤,多采用比较低的 FiO2,推荐不超 过 60%[13]。OLV 是一种非生理的通气方式,易导致肺内分流增加,PaO2 降低,由于低氧血症的顾虑,OLV 期间经常吸入纯氧,但吸入纯氧也可能造成高 氧性肺损伤[14-15]。Yang 等[16]对 100 例 ASAⅠ或Ⅱ级行肺叶切除患者的研究发现,OLV 期间低氧组虽 然有 58%的患者需要将氧浓度提高到 100%,以维 持足够的氧合,但其肺部并发症(包括肺渗出和肺 不张)的发生率低于纯氧组。
高氧性肺损伤与 PaO2 的高低(尤其是 PaO2>450 mmHg 或者 FiO2>60%)和暴露时间的长短成 正比[17],因此本实验将 L 组 FiO2 设定为 60%。将 FiO2 作为单一因素,旨在观察 OLV 时降低 FiO2 至60%对兔肺损伤的影响。结果显示降低 FiO2 到 60% 时会使低氧血症的发生率增加,L 组 PaO2 在 T4、 T5 时明显降低,SaO2 在 T5 时明显降低,但 OI 没有 明显差异。肺病理组织学检查显示:与 H 组比较, L 组镜下可见较少的炎性细胞浸润,肺泡渗出液, 肺泡间质破坏,损伤评分明显降低,提示降低 FiO2 可减轻急性肺损伤。
MDA 与 SOD 是临床上常用的氧化与抗氧化指 标。MDA 是脂质过氧化的产物[18],也可以看做是自由基链反应的终产物,SOD 能够有效清除氧离子 自由基[19],从而保护细胞和组织免受氧化应激损伤。测量 MDA 与 SOD 浓度可以间接反映体内的氧 化水平。Misthos 等[20]发现血浆中 MDA 的含量和OLV 持续的时间成正比。本实验结果显示:降低FiO2 至 60%,OLV 3 h L 组肺组织匀浆液 SOD 含量 明显高于 H 组、MDA 含量明显低于 H 组,提示低 氧组氧化应激损伤轻于纯氧组,这与肺病理组织学 检查结果是一致的。综上所述,OLV 时降低 FiO2 到 60%,可以显 著减轻兔急性肺损伤,这可能与减轻了肺组织氧化 应激反应有关。
来源:北京众实迪创科技发展有限责任公司
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