高海拔地区CO₂气腹压力对机体脏器功能及血流动力学的影响

Effects of CO₂ Pneumoperitoneal Pressure on Organ Function and Hemodynamics at High Altitudes

摘要: 目的：比较高海拔地区腹腔镜不同气腹压力对患者脏器功能及血流动力学的影响。方法：选择2024年5月~2024年8月本院接收的194例腹腔镜手术患者为研究对象，经随机数表法分为观察组及对照组，各97例。两组患者均予以腹腔镜手术治疗，观察组二氧化碳气腹压力为12 mmHg，对照组二氧化碳气腹压力为8 mmHg，比较两组患者在麻醉诱导前、诱导后、手术后及术后1天的心率、血气指标(pH, $HC{O}_3^{-}$ )、肝功能指标(ALT、AST)及肾功能指标(CR、BUN)动态变化等情况。结果：两组患者在麻醉–手术周期内，心率、pH、ALT呈显著时间波动(P < 0.001)，CR接近显著波动(P = 0.106)，$HC{O}_3^{-}$ 、AST无显著时间变化；BUN组间及变化趋势有差异(P < 0.05)，其余指标组间无差异或差异无临床意义；结论：与高气腹压力相比，低气腹压力能够减少患者术中血流动力学的波动，对术中应激反应影响更小，气腹压力的选择以8~10 mmHg为宜。

Abstract: Objective: To compare the effects of different laparoscopic pneumoperitoneum pressures on organ function and hemodynamics in patients at high altitude. Methods: A total of 194 patients undergoing laparoscopic surgery in our hospital from May to August 2024 were selected as the study subjects and divided into an observation group and a control group using a random number table method, with 97 patients in each group. Both groups underwent laparoscopic surgery. The observation group received a carbon dioxide pneumoperitoneum pressure of 12 mmHg, while the control group received a pressure of 8 mmHg. The dynamic changes in heart rate, blood gas parameters (pH, $HC{O}_3^{-}$ ), liver function parameters (ALT, AST), and renal function parameters (CR, BUN) were compared between the two groups before anesthesia induction, after induction, after surgery, and one day after surgery. Results: During the anesthesia-surgery cycle, significant temporal fluctuations were observed in heart rate, pH, and ALT (P < 0.001), with a near-significant fluctuation in CR (P = 0.106). There were no significant temporal changes in $HC{O}_3^{-}$ and AST. Differences were observed in BUN between groups and in the trend of change (P < 0.05), while other parameters showed no significant differences between groups or had clinically insignificant differences. Conclusion: Compared with high pneumoperitoneum pressure, low pneumoperitoneum pressure can reduce intraoperative hemodynamic fluctuations and have a smaller impact on intraoperative stress response. The selection of pneumoperitoneum pressure should be between 8~10 mmHg.

1. 引言

随着微创手术的广泛开展，人们对气腹的病理生理过程已有相当深入的研究。通常腹腔镜的工作气腹压力是12~15 mmHg，然而，腹腔镜手术中建立气腹所用的CO₂气体及相关压力设定对机体的影响也受到越来越多的关注。在高海拔地区，由于特殊的环境条件，如低氧分压、低气压等，可能会进一步影响机体对气腹压力的反应，从而对脏器功能及血流动力学产生独特的影响。气腹是通过向腹腔内注入CO₂气体来实现的，其目的是为手术提供足够的操作空间。然而，气腹压力的变化会对腹腔内的脏器产生直接的机械压迫作用，同时也会影响机体的血流动力学状态。在平原地区，已有研究表明不同的气腹压力会引起心血管系统、呼吸系统以及泌尿系统等多个脏器系统的一系列生理改变。高海拔地区的特殊环境条件使得机体处于一种相对缺氧和低压的状态。这种低氧环境会引起机体的一系列适应性改变，如红细胞增多、肺动脉高压等。这些适应性改变可能会影响机体对气腹压力的耐受性和反应方式。同时，低氧环境也可能影响呼吸系统对气腹压力的代偿能力，使得肺通气功能受到更大的影响。对于脏器功能而言，高海拔地区的特殊环境可能会使脏器对气腹压力更为敏感，更容易出现功能障碍，因此，研究高海拔地区CO₂气腹压力对机体脏器功能及血流动力学的影响具有重要的临床意义。这不仅有助于我们更好地理解在特殊环境下腹腔镜手术的安全性和可行性，也为制定合理的手术方案和麻醉管理策略提供了理论依据，本研究的目的是寻找在不同气腹压力设置下腔镜手术术中血流动力学和血气分析参数可能存在的差异，以及发现术后腹腔脏器功能改变。

2. 材料与方法

2.1. 一般资料

回顾性分析2024年5月~2024年8月在西宁市第二人民医院急诊外科行腔镜下手术的194例患者，手术方式包括腔镜下胆囊切除术，腔镜下阑尾切除术，腔镜下胃穿孔修补术。

纳入标准：1. 长期生活、居住于青海，海拔高度(1650~3600 m)；2. 根据病情，需行后腹腔手术治疗的患者，3. 无明显呼吸、循环、神经系统等其他疾病，肝肾功能正常，4. ASA分级(Ⅰ~Ⅱ)级。

排除标准：1. 术中气腹时间低于30分钟或大于3小时者，2. 手术转开放者。3. 术中发现严重皮下气肿者，4. 术中因操作不当，腹膜破损者。患者的完整临床资料包括：性别，年龄，联系方式，手术方式，术前实验室检查，术后实验室检查等。

2.2. 研究方法

分组：以随机对照法将研究人群分为观察组和对照组，观察组术中气腹压设置在12 mmHg患者97例；对照组97例术中气腹压设置在8 mmHg。

建立气腹及手术：手术麻醉后，患者行仰卧位，升高腰桥，常规消毒、铺单后，按顺序依次连接腹腔镜各设备，用7.5号橡胶手套作为自制气囊，取患侧腋后线十二肋下缘下1~2 cm小切口，逐层钝性分离肌肉、腰背筋膜，将自制气囊置入后腹膜间隙，缓慢向气囊注入约600 ml CO₂气体，维持时间5分钟。取出气囊置入10 mm Trocar并全层缝合后并在腹腔镜镜体直视下，分别于腋中线髂棘上缘2 cm腋前线十二肋尖部置入10 mm、5 mm Trocar。顺利置入后，将镜体调至髂棘10 mm Trocar内。接通气腹机，CO₂气流设为2~4 L/min。依照本次实验要求，高压、对照组设置气腹压为12 mmHg、8 mmHg，将超声刀(Hi Fu)及分离钳分别置入其余两个Trocar内进行后续操作。

监测指标及数据采集：测量在以下四个阶段进行：麻醉诱导前、气腹诱导后30分钟、术后当天，术后1天，评估的参数包括：监测肝肾功能变化。肝肾功能指标包括ALT、AST、STB、BUN、Cr，心率(HR)、平均血压(BP)、呼吸频率(RF)、氧饱和度(SaO₂)、血气分析(PaO₂、PaCO₂、pH和${\text{HCO}}_{\text{3}}^{-}$ )。血气分析值(PaO₂、PaCO₂、pH和HCO₃)通过桡动脉采样进行评估。

2.3. 统计学方法

采用SPSS 19.0统计软件进行分析。计量资料以均数 ± 标准差表示，组内各时间点比较采用重复测量方差分析，组间比较采用t检验。以α = 0.05为检验水准，P < 0.05为差异有统计学意义。

3. 结果

3.1. 患者一般资料比较

两组患者在年龄、身高、体重及气腹时间等一般情况具有一致性，差异无统计学意义(P > 0.05)，具体见表1。

Table 1. General information of two groups of patients

表1. 两组患者一般情况资料

分组	例数	年龄(岁)	性别		身高(cm)	体重(Kg)	气腹时间(min)
			男	女
观察组	97	45.32 ± 5.53	48	49	171 ± 3.41	65.89 ± 6.14	89.24 ± 19.51
对照组	97	44.15 ± 4.71	46	51	172 ± 4.63	64.35 ± 7.24	85.56 ± 15.63
t/χ^2值		0.988	0.042		−1.19	1.11	1.01
P值		0.163	0.836		0.118	0.134	1.157

3.2. 两组平均动脉压、心率比较

重复测量方差分析，两组PH值、PaCO₂、心率、呼吸次数、比较差异有统计学意义(P < 0.05)，不同时间点的相关指标比较差异有统计学意义(P < 0.05)，两组呼吸次数、PH值、PaCO₂及心率变化趋势比较差异有统计学意义(P < 0.05)，见表2。

Table 2. Comparison of laboratory examination levels of patients in different groups at different stages ($\overline{x}\pm s$ )

表2. 不同分组患者各阶段实验室检查水平比较($\overline{x}\pm s$ )

		观察组	对照组	F时间/P	F组间/P
		N = 97	N = 97	68.29, <0.001	52.87, <0.001
PH	诱导前	7.38 ± 0.021	7.4 ± 0.05
	诱导后	7.29 ± 0.024	7.31 ± 0.041
	手术后	7.36 ± 0.03	7.35 ± 0.037
	术后1天	7.39 ± 0.05	7.41 ± 0.042
PaCO2	诱导前	39.19 ± 3.32	36.87 ± 3.58	22.67, <0.001	18.793, <0.001
	诱导后	46.36 ± 4.56	42.39 ± 4.13
	手术后	45.32 ± 5.11	44.59 ± 4.26
	术后1天	42.15 ± 4.62	39.97 ± 4.46
呼吸	诱导前	13.5 ± 2.21	12.9 ± 1.51	6.28, 0.0003	4.71, <0.001
	诱导后	12.15 ± 1.26	12.5 ± 2.59
	手术后	14.1 ± 3.33	13.8 ± 2.24
	术后1天	12.8 ± 1.26	13.21 ± 3.12
心率	诱导前	75.19 ± 6.05	73.70 ± 6.41	71.73, <0.001	55.19, <0.001
	诱导后	85.90 ± 7.11	80.32 ± 5.29
	手术后	82.49 ± 5.44	78.53 ± 4.82
	术后1天	73.70 ± 6.41	74.69 ± 5.36
${\text{HCO}}_{\text{3}}^{-}$	诱导前	24.29 ± 1.12	24.18 ± 2.26	1.13, 0.336	10.32, 0.646
	诱导后	24.41 ± 3.36	25.56 ± 3.14
	手术后	24.36 ± 2.59	24.11 ± 2.35
	术后1天	24.52 ± 3.57	24.29 ± 3.35
ALT	诱导前	22.63 ± 5.89	22.51 ± 6.47	7.12, <0.001	0.91, 0.728
	诱导后	27.24 ± 7.12	26.71 ± 6.63
	手术后	26.14 ± 8.23	27.45 ± 7.47
	术后1天	24.36 ± 5.59	24.89 ± 6.63
AST	诱导前	22.24 ± 3.31	25.79 ± 4.36	0.892, 0.445	0.75, 0.286
	诱导后	24.14 ± 4.42	25.44 ± 3.39
	手术后	24.53 ± 5.31	23.15 ± 4.59
	术后1天	23.22 ± 4.47	23.71 ± 5.15
CR	诱导前	58.33 ± 12.36	59.18 ± 14.69	2.05, 0.106	0.481, 0.687
	诱导后	63.52 ± 17.56	62.37 ± 20.43
	手术后	68.77 ± 16.26	63.46 ± 19.71
	术后1天	60.23 ± 17.34	61.02 ± 20.75
BUN	诱导前	4.35 ± 0.25	4.46 ± 0.22	7.59, <0.001	2.51, 0.042
	诱导后	4.62 ± 0.13	4.54 ± 0.36
	手术后	4.33 ± 0.16	4.51 ± 0.34
	术后1天	4.27 ± 0.41	4.5 ± 0.5

4. 讨论

在腹腔镜手术中，通过建立气腹和采用反Trendelenburg体位来创建腹腔内手术视野。腹腔镜技术过程中记录的血流动力学变化是由气腹引起的多因素结果，包括对腹主动脉的压迫、体液因子(如儿茶酚胺、前列腺素和肾素)的作用以及外周血管阻力的增加。已知腹腔内压力升高会对血流动力学产生影响。这些影响包括心输出量减少、腹腔器官(如肾、肝和肠)的血液循环改变、深静脉血栓形成和肺血栓栓塞的风险增加、呼吸效应以及甚至心律失常。回流增加、外周血管阻力增加、反Trendelenburg体位以及胸腔内压力增加可以解释气腹过程中心输出量减少的病理生理机制。许多作者已经描述了腹腔镜手术期间的血流动力学变化。国内学者通过在一组模拟动物气腹压力变化的结果中显示，较高的腹内压力对肝肾功能造成显著影响，并且发现全身和肺外周血管阻力大幅增加[1]。同样，在金学文等人进行的一项研究中，腹腔镜胆囊切除术期间平均血压、收缩压、舒张压和中心静脉压在统计学上显著增加，这反而会降低了心脏功能[2]。Ortenzi M等人通过经食管超声心动图观察到，在二氧化碳注入过程中或患者体位改变期间，左心室输出量得到了重要维持，但在腹腔镜胆囊切除术期间也观察到心室顺应性降低，同时全身血压升高[3]。既往一项研究报告称，在一组具有高心血管风险的女性中，因妇科疾病接受腹腔镜治疗时，心输出量显著降低，外周血管阻力增加[4]。此外，反Trendelenburg体位通常会导致心输出量和血压下降，并加剧气腹引起的血流动力学变化。倾斜角度越大，心输出量下降幅度越大。李祥龙等人的一项研究报告称，当倾斜角度达到30°时，在Trendelenburg和Anti-Trendelenburg体位下平均血压均增加[5]。由于气腹会增加下肢的血液滞留，应避免任何导致循环异常的额外因素。胸腔内压力增加、静脉回流和心脏功能的改变会导致肺动脉血压升高。这些变化在Anti-Trendelenburg体位比在Trendelenburg体位更为明显[6]。外周血管阻力的增加与腹腔压力的增加密切相关。此外，二氧化碳对心脏收缩力的抑制和外周小动脉的扩张也有直接的血流动力学影响。腹腔内器官对这些血流动力学变化特别敏感。肠系膜和肾水平的血流减少比例将大于测量的心输出量下降比例。在Umar A等人的一项研究中[7]，腹腔镜胆囊切除术期间肾功能参数(如尿量、肾血浆流量和肾小球滤过率)降至基线的不到50%，且明显低于开腹胆囊切除术期间记录的值。此外，尿量在气腹结束后显著增加[8]。这些气腹期间的血流动力学变化凸显了心脏病患者对这些变化的耐受性问题。所有手术程序都存在不可忽视的血栓栓塞并发症发生率。深静脉血栓形成是接受腹部手术患者最严重的并发症之一。最近的病例表明[9]，在未进行预防的情况下，深静脉血栓形成的频率相当高。而另一项研究表明[10]，腹腔镜手术和开腹手术之间血栓栓塞事件的发生率没有实质性差异，因为这两种技术都有诱发血栓形成的条件：腹腔镜手术时间越长，开腹手术患者术后卧床时间越长[11]。在我们的研究中，气腹可能产生的负面影响似乎被腹腔镜手术期间凝血系统较低的血栓形成激活所补偿。此外，向腹腔内注入二氧化碳会阻碍膈肌的运动，导致每分钟呼出量减少，需要排出的二氧化碳负荷增加。金鑫等人报告称，残余功能容量减少，有肺不张倾向，通气/灌注比改变增加，对胃肠道功能的恢复亦会造成影响[12]。因此，不建议在患有绝对呼吸功能不全(如失代偿性肺气肿)的患者中进行腹腔镜手术，因为这会使已经明显的功能不全更加复杂，并且对PaCO₂进行仔细监测至关重要。腹腔镜手术期间的心律失常可能有多种原因。迷走神经张力增加可能是由于腹膜突然拉伸所致，可能导致心动过缓、心律失常和心脏停搏。心律失常通常在注入气体的早期阶段发生，此时血流动力学和病理生理变化更为强烈。因此，心律失常可以作为对血流动力学紊乱不耐受的警示，特别是在已知或潜在患有心脏病的患者中。血气分析的改变取决于呼吸动力学的变化以及腹膜对二氧化碳的吸收。腹腔内压力升高会导致膈肌向头侧移位，压迫肺下叶。这种现象会导致小气道关闭和这些肺叶的肺不张，从而导致肺顺应性降低。几项研究表明，在腹腔镜手术治疗过程中，健康患者的呼吸系统顺应性降低了30%~50% [13]。然而，在谭等人的研究中，在腹腔内压力为14 mmHg以及Trendelenburg或Anti-Trendelenburg体位下，无心血管功能障碍的患者生理死腔和分流没有显著变化[14]。通过二氧化碳注入建立的气腹会导致动脉二氧化碳分压增加。PaCO₂在气腹开始后15~30分钟逐渐增加直至达到平台期，这在李祥龙等人的结肠癌腹腔镜研究中都有观察到[15]。在使用二氧化碳进行气腹时，PaCO₂的增加可能是多因素的：通过腹膜直接吸收二氧化碳、由于腹部膨胀等机械因素导致的灌注和肺通气受损、Anti-Trendelenburg体位以及麻醉剂导致的通气抑制[16]。当二氧化碳用于诱导气腹时，PaCO₂的增加主要是由于气体吸收，而不是由于腹腔内压力增加对通气的机械影响，正如邦加德的研究中所指出的[7]。我们的研究评估了两组分别在8 mmHg和12 mmHg气腹压力下接受腹腔镜手术的患者血流动力学参数(如心率、呼吸频率、平均血压和氧饱和度)以及血气分析参数(如PaO₂、PaCO₂、pH和${\text{HCO}}_{\text{3}}^{-}$ )的发展情况。向腹腔内注入二氧化碳导致心输出量和平均血压值降低，血流动力学发生变化，每分钟呼出量减少。通气/灌注比的改变增加导致高碳酸血症和气腹期间pH降低，在极端情况下会导致呼吸性酸中毒。

根据我们的结果，血流动力学参数的反应证实了文献中的数据，如心率、呼吸频率和平均血压下降以及氧饱和度略有下降。在接受8 mmHg气腹诱导的患者中，血流动力学参数的变化幅度更大(尽管幅度较小)。我们研究获得的数据还表明，血气分析参数的趋势与文献中一致。PaO₂的值高于正常值，但这种增加可归因于手术期间的预防性插管以及同时给予的O₂。然而，这种增加在两组中都存在。其他血气分析参数，如PaCO₂、pH和HCO₃，也有向酸中毒方向发展的趋势，但从未达到严重情况。两组中pH值逐渐降低，12 mmHg治疗组更为明显，PaCO₂在8 mmHg治疗组更为明显，HCO₃离子在8 mmHg治疗组更为明显。

总之，我们的研究表明，尽管在研究的几个参数上两组之间存在显著差异，但所发现的变化幅度从未大到足以表明8 mmHg的气腹诱导更优，因为8 mmHg诱导的气腹导致的pH降低幅度比12 mmHg治疗组更大。因此，由于两组患者的血流动力学和血气分析趋势相当相似，在12 mmHg气腹压力下进行的手术技术更可取，因为其操作更容易且相关并发症更少。