同济大医院
背景
术后肺部并发症（PPCs）是影响外科患者康复和预后的重要原因。根据手术类型的不同，PPCs的发生率为5%~33%，发生PPCs的外科患者术后30d死亡率高达20%。肺癌切除患者术后出现肺部并发症的概率更高。而术后肺部并发症则与患者的死亡率、重症监护室入住率、留院天数增加以及医疗费用的增加相关。胸腔镜手术是近年出现的一种肺部肿瘤切除术式。与既往的开胸入路相比，胸腔镜手术可以降低术后并发症、术后疼痛以及各种术后肺部并发症的发生率。膈肌功能失调在开胸术后第一天即可被观察到，机制与手术造成的膈肌或膈神经损伤，以及由于术后呼吸力学改变造成的膈肌疲劳相关。然而作为术后肺部并发症的一个促进因素，术后膈肌功能失调由于缺乏可重复的诊断方法，在临床上被严重低估。另外，同传统开胸手术相比，关于胸腔镜手术对于术后膈肌功能失调以及术后肺部并发症的影响尚不清楚。评估膈肌功能的参考方法包括膈神经刺激和跨膈压力评估。这两种方法都是有创的，评估者也需要具有丰富的临床经验，并且这两种方法很难在床旁操作。同时，上述两种方法很难区别出是单边还是双边膈肌功能失调。随着近来超声作为一种无创的床旁检测膈肌功能技术应用于临床，呼吸运动时膈顶移动距离的减少已被证实是危重症患者及术后患者膈肌功能失调的重要指标。年8月发表在《Anesthesiology》杂志的一项研究中，研究者通过在肺癌切除术后使用床旁超声对膈肌功能进行了检测，评估与传统开胸术式相比，胸腔镜手术是否能够降低胸科患者术后膈肌功能失调的发生率。研究方法
患者本研究在医院进行。年2月至年12月，所有因肺癌接受了择期肺癌切除术的患者被纳入研究。本研究已获得伦理委员会的批准和患者的书面知情同意。本研究纳入了所有大于等于18岁，ASA分级II-III级，接受择期开胸或者胸腔镜下肺癌切除术的患者。手术方式不是随机决定的，而是由外科医生根据肿瘤大小、位置等因素决定。开胸手术中，采用标准的后外侧开胸切口，同时保留肌肉。胸腔镜手术中，则采用了第八肋间和第五肋间两处小切口。患者的排除标准包括：BMI指数大于35kg/m2，硬膜外置管禁忌症，神经肌肉病史，既往胸外科手术史以及膈神经麻痹。若无法实现正确的膈肌可视化（如发生术后皮下气肿），患者也被排除。所有入组患者均按照临床实践指南进行术前生理评估，包括心血管评估（心电图和超声心动图）、肺功能测试和动脉血气分析。肺功能测试包括根据美国胸科协会建议的使用SpiroPRO肺活量计进行肺活量测定。术后第一天，入组患者以半卧位（床头抬高45°）重复肺功能测试。肺功能测试由技术人员进行，并由肺科医生验证。术后第一天的肺活量测试由便携式肺活量计进行，包括用力肺活量，1秒用力呼气量和潮气量。在术前和术后的肺功能测试评估中，均记录了三种肺活量测量的最高值。麻醉全麻诱导前，先常规在患者T3-T6放置胸段硬膜外导管，1%利多卡因4ml试验剂量用于验证硬膜外导管尖端位置，然后固定待术后镇痛使用。全麻诱导采用异丙酚（1.5-2mg/kg），芬太尼（3ug/kg），罗库溴铵（0.6mg/kg），选用大小合适的双腔管进行气管内插管。插管后分别于仰卧位及侧卧位，通过纤支镜检查气管导管的位置正确与否。麻醉维持通过静脉内持续泵注异丙酚（70-ug/kg/min），芬太尼（0.1-0.2ug/kg/min）及罗库溴铵（7ug/kg/min）进行。术中通过调控麻醉深度使BIS维持在40-60之间。在双肺通气时，以6-8ml/kg理想体重进行通气，单肺通气时，以4-5ml/kg进行保护性单肺通气。术中呼气末正压由麻醉医生进行判断选择。单肺通气时以空氧混合进行通气，吸入氧浓度需维持氧饱和度大于等于92%。人工记录术中呼吸频率，呼气末正压和吸入氧浓度。按照常规，若患者术中发生低氧血症（氧饱和度低于90%），则会进行肺复张。术中，平衡晶体液以3ml/kg/h进行滴注。患者术中常规监测心电图、指脉氧饱和度、呼末二氧化碳以及有创动脉血压。手术结束时，TOF刺激被用于评估神经肌肉组织是否残余肌松，TOF值大于等于0.9，则可拔除气管插管。若TOF值小于0.9，则先使用舒更葡糖（4mg/kg）进行拮抗，并在手术室内拔管。拔管标准有以下几点：1）合作清醒的患者；2）顺畅的自主呼吸；3）拇内收肌TOF值大于等于0.9；4）吸入氧浓度小于等于0.4时氧饱和度大于96%，且呼末二氧化碳小于45mmHg；5）稳定的血流动力学；6）核心温度大于等于36.5℃；7）无早期术后并发症的证据。超声超声检查使用M-Turbo超声检查机，并由一名训练有素、有3年执业经验的麻醉医师来进行。所有的超声测量，都是在患者自然静息状态下半卧位进行的。肝脏和脾脏分别作为左右半膈的超声观察窗口，使用3.5-5兆赫的凸面超声探头来评估膈肌的偏移曲线。为了观察右侧膈顶，检查者将探头置于锁骨中线及腋前线之间，而对于左侧膈顶，则将探头置于腋前线和腋中线之间肋下或低肋间的位置。这种位置的选择是基于药物及胸管的影响。利用超声的二维模式（B模式）来选择左右半膈的勘探线。当探头固定于胸壁时，将其分别向中间、头侧、背侧方向引导，使超声波束尽可能以接近90°的方式达到左右半膈顶的后部。随后切换至M模式。吸气时，膈肌收缩并向身体后端移动，这被M模式记录为向上运动，且在基线到吸气最高值的垂直轴上进行测量，并被视为吸气时膈肌的偏移曲线（图1）。使用电子扫描速度设置来记录膈肌偏移，以便在同一屏幕快照上检测至少三个连续的呼吸周期。只有当膈肌的偏移模式在振幅和频率上都有规律时，测量值才被认为是合适的。为了减少测量误差，膈肌偏移的评估通过测量三个连续的呼吸周期，取其均值来进行计算。镇痛与术后疼痛评估术后镇痛通过硬膜外导管来实施。在硬膜外镇痛以5-7ml/h的速度给与ml0.2%的左旋布比卡因持续输注。必要时给与静脉内注射非甾体类抗炎药。研究期间，由两位医生使用11分制数值评分量表（0＝无疼痛，11＝最严重的疼痛）在患者静息状态下来进行疼痛评估。当静息状态患者量表分数大于等于3时，则额外给予静脉内注射吗啡2mg。结局指标本研究的主要结果是通过床旁超声检测胸科术后膈肌功能失调的发生率。膈肌功能失调被定义为膈肌偏移曲线小于10mm或呈阴性。这个临界值已经在不同的患者上得到验证。若发生单侧或双侧膈肌麻痹，则膈肌偏移曲线呈阴性。在术后1-7天，由不了解超声检测参数的主治医师来进行肺部并发症（低氧血症，支气管痉挛，肺不张，新的肺部浸润，疑似肺部感染以及胸腔积液）的检测和记录。研究方案本研究的时间轴如图2所示。膈肌检查在术前1天，术后2小时及术后24小时由同一位麻醉医师进行。肺功能检查则在术前评估日以及术后24小时进行。同时，在术后2小时及术后24小时进行术后疼痛强度的评估。并在术后1-7天，每天进行术后肺部并发症的发生及其类型评估。统计学分析数据采用Shapiro-Wilk进行正态分布检验。数据以均数±标准差或中位数来表示。未配对的学生t检验和Mann-Whitney检验被分别用于检验正态分布和非正态分布组间的差异。膈肌功能失调（指在至少一次测量中出现膈肌偏移曲线小于10mm），与有临床意义的围手术期变量，如手术入路、慢性阻塞性肺疾病史、手术时间、年龄、ASA分级、性别、BMI指数以及吸烟史等之间有无关联，采用逻辑回归分析，且以OR值和相对95%可信区间来表示。并以同样的方式，探讨发生至少一种术后肺部并发症的可能危险因素。双侧P值小于0.05为有统计学差异。采用SPSS进行统计分析。根据主要终点，即肺切除术后膈肌功能失调的发生来计算样本量，每组至少28个患者，考虑到20%的随访损失，我们决定每组至少纳入35名患者。结果
在研究期间，对名患者进行了初筛，其中79人符合入选标准。其中4人因无法实现膈肌的超声显像而被排除，最终纳入75人（开胸手术组35人，腔镜手术组40人，图3）。患者的临床和人口学特征见表1。开胸手术组及腔镜手术组术前和术中变量组间差异无统计学意义。75名患者中，共有51人在术后24小时出现了术侧膈肌功能失调（68%）。腔镜手术组中，22名患者出现了膈肌功能失调（55%），而开胸手术组中则有29人发生（83%），P＝0.。同术前相比，开胸手术组术后24小时，术侧膈肌膈肌偏移曲线降低56%[36%-72%]，而腔镜手术组术侧为43%[23%-58%]，P＝0.。而在非术侧，则无论采用何种手术方式，膈肌偏移曲线均保持不变。如图4所示。腔镜手术组中，17名患者在术后2小时出现了膈肌功能失调（42%），开胸手术组中则有25人发生（71%），P＝0.。开胸手术组中，术后2小时术侧膈肌偏移曲线下降44%（18-69%），腔镜手术组则为32%（8%-57%），P＝0.。表2示术侧膈肌偏移曲线，潮气量和肺功能检测的围手术期值。在开胸手术组，从术前到术后24小时，潮气量下降38%[25%-49%]，在腔镜手术组，潮气量下降27%[12%-40%]，同基线相比较，两者P皆0.。无论采用何种手术入路，相比较于24例未发生术后膈肌功能失调者，术后24小时潮气量在51例发生膈肌功能失调的患者中下降更多，P＝0.。术后FEV1值的下降，则在开胸与腔镜手术组间无明显差异。与未发生膈肌功能失调的患者相比，发生膈肌功能失调者的FEV1的降低幅度更大，P＝0.。与术前相比较，术后24小时开胸组肺活量下降了62%，腔镜手术组下降了52%，P＝0.。膈肌功能障碍者FVC下降58%，而无障碍者下降42%，P0.。如表3所示，根据单因素分析，接受开胸手术的患者和主动吸烟者在术后24小时发生膈肌功能失调的风险更高。其中，开胸入路是术后膈肌功能障碍发生率最高的危险因素。（OR值3.95，[95%CI，1.5-10.3]）。如表4所示，在所有75例患者中，有39例发生了至少一种术后肺部并发症。开胸手术组中术后肺部并发症发生率为69%，腔镜手术组中为38%，P＝0.，OR＝3.63[95%CI,1.4-9.5]。术后24小时发生膈肌功能失调患者的术后肺部并发症的发生率高于无膈肌功能失调的患者P＝0.，OR＝5.5，[95%CI,1.9-16.3]。因而，术后24小时发生膈肌功能障碍患者的术后肺部并发症较多，P＝0.。手术入路对膈肌功能失调与术后肺部并发症的关系无明显影响。术后2小时及术后24小时，两组间术后疼痛无明显差异。同时，术后2小时及术后24小时静脉给予阿片类药物的比例在两组间也无明显差异。讨论
胸外科手术及全麻和机械通气可能会影响膈肌的功能。在该项研究中，非术侧的膈肌偏移曲线在整个研究过程中保持不变。比起腔镜手术，膈肌功能失调在开胸手术组更常见。本研究发现：与标准的开胸术式相比，腔镜手术对膈肌偏移的不良影响较小。同时还发现，术后24小时膈肌功能失调与术后7天内肺部并发症的发生相关。总的来说，通过此次研究可以推测：术后膈肌功能障碍更多的是由引起的胸壁结构改变以及膈肌静息长度的变化引起，而不是由术后疼痛或术后呼吸动力障碍所造成。膈肌功能失调影响了肺和胸壁力学，从而促进了肺不张的发展。膈肌功能障碍和肺不张之间的联系可以由跨膈压力的降低来解释。膈肌收缩提供了腹部和胸部之间的压差，当膈肌功能失调时，其维持胸腔和腹腔压差的能力降低。此外，同先前的研究一样，我们也发现膈肌功能障碍降低其产生潮气量的能力，这是肺不张发生发展的另一种机制。既往通过肌电图、动态磁共振评估等方法来评估膈肌偏移曲线，这些方法大多难以应用于床旁。而该研究发现，通过可靠的、无创的、可广泛应用的超声检查可用于检测胸外科术后是否发生膈肌功能失调。因已发现膈肌功能失调和术后肺部并发症之间存在显著的相关性，膈肌的超声评估可以作为一个相当有用的工具，来评估并发现发生术后肺部并发症的高风险患者，并加以谨慎处理，如持续气道正压，无创通气等等。点评
胸外科手术术后肺部并发症是发病率高达15%～40%，其中肺炎19.5%、肺不张8.4%、7d以上持续肺漏气7%～15%、胸腔积液6.8%、肺水肿5.5%、痰潴留4.7%、呼吸衰竭0.5%～3.7%、ARDS0.3%，导致住院时间延长1～2周。超声技术在围术期的应用越来越广泛，已经成为了麻醉医生的“第三只眼睛”。如何利用新型超声技术来达到早期发现、早期诊断胸科手术后患者的呼吸功能障碍，进而减少术后肺部并发症的发生率，值得胸外科医生、麻醉医生和ICU医生