单肺通气时降低吸入氧浓度对兔肺损伤的影响
【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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