引用本文： 廖志敏, 罗林丽, 黄伟, 倪娟. 麻醉诱导期面罩机械辅助通气压力与潮气量变化关系的研究. 华西医学, 2017, 32(4): 559-562. doi: 10.7507/1002-0179.201509154 复制
面罩辅助通气是全身麻醉诱导期间的重要步骤，通过充分给氧去氮，可以延长患者无通气安全时限，为气管插管提供充足的操作时间。但是，由于面罩人工辅助通气的实施存在较大的随意性，通气效果受到诸多因素的影响。不恰当的面罩人工辅助通气不能很好地控制通气压力和通气频率，反而可能导致通气不足或通气过度[1]，而面罩机械辅助通气可克服人工面罩辅助通气的部分问题，提供稳定的通气压力和通气频率，更符合当前精准医疗的趋势和要求。因此，本研究旨在探讨采用面罩机械辅助通气期间通气压力变化与潮气量变化之间的关系曲线，为在全身麻醉诱导期间推行面罩机械辅助通气方案提供依据。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 研究对象
于 2015 年 1 月—8 月期间，选择拟于全身麻醉下行择期妇科手术的患者 120 例。纳入标准：① 美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiology，ASA）分级 Ⅰ～Ⅱ 级；② 年龄 18～50 周岁；③ 拟于全身麻醉下行择期妇科手术；④ 无心、肝、肺、肾功能和凝血功能异常；⑤ 术前评估气道通畅且面罩困难通气评分 1～2 级[2]。排除标准：① 体质量指数（body mass index，BMI）>30 kg/m2；② 孕妇；③ 饱胃患者；④ 习惯性食道反流患者；⑤ 面部及口咽部病变（如鼾症、扁桃体肥大等）；⑥ 气管狭窄、颈前区巨大包块等导致气管受压的患者。采用随机数字表法随机分成 4 组，即 P5 组、P10 组、P15 组和 P20 组，每组 30 例。本研究经过本院伦理委员会批准，取得所有纳入患者同意并签署知情同意书。
1.2 研究方法
所有患者术前禁食禁饮 8 h 以上，均不使用术前药。入手术室后开放上肢静脉通道，常规监测心电图、无创血压、脉搏氧饱和度、心率和呼气末二氧化碳浓度（end-tidal carbon dioxide pressure，PetCO2）。根据患者入组情况在麻醉机（Ohmeda 7900）上预先设定面罩机械辅助通气压力[P5 组、P10 组、P15 组和 P20 组分别对应面罩机械辅助通气压力为 5、10、15、20 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）]和通气频率（20 次/min），在麻醉诱导前面罩紧闭预氧 3 min（氧浓度 100%，流量 8 L/min）；诱导药物采用咪达唑仑 0.1 mg/kg，舒芬太尼 0.3 μg/kg，丙泊酚 2 mg/kg，罗库溴铵 0.6 mg/kg 快速静脉推注，患者意识消失后置入口咽通气道，根据患者的入组情况按不同通气压力行双手举颌法面罩机械辅助通气（辅助通气实施者均为三年级以上住院医师且试验前经过合理培训）；注药后 90 s 在可视喉镜直视下行气管插管，研究结束。
1.3 观察指标
记录患者的一般情况，包括年龄、身高、体质量、BMI、面罩困难通气分级及 ASA 分级；记录稳定的 PetCO2 和平均潮气量。平均潮气量定义为：面罩机械辅助通气期间，当监护仪上连续出现至少 3 个平稳的 PetCO2 波形后，记录连续 3 次潮气量，计算平均潮气量。
1.4 统计学方法
采用 SPSS 15.0 软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差表示，计数资料采用例数和百分比表示。计量资料组间比较采用单因素方差分析，计数资料组间比较用χ2 检验；潮气量与通气压力之间变化关系采用曲线-线性回归分析。检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 一般情况
4 组患者年龄、身高、体质量、BMI、面罩困难通气分级及 ASA 分级比较差异均无统计学意义（P>0.05）。见表 1。
表1
各组患者一般情况比较（
n=30）
2.2 潮气量和 PetCO2 比较
4 组患者面罩机械辅助通气期间，潮气量随着通气压力增加而增加，4 组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。4 组 PetCO2 比较，P5 组低于其他3组，差异有统计学意义（P<0.05）；其余 3 组组间比较差异无统计学意义（P>0.05）。见表 2。
表2
各组患者通气参数比较（
n=30，
）
2.3 通气压力-潮气量关系
通气压力在 5～20 cm H2O 之间时，潮气量随通气压力增加而升高，呈正相关关系。分别采用二次曲线模型和线性模型对潮气量与通气压力之间关系进行分析，结果发现两者拟合度均为 0.90，F 统计量的P 值均<0.001，说明两个模型都能很好地对潮气量与通气压力之间关系进行分析，但线性模型能更好地反映二者的关系。根据具备常数项–53.155，参考估计值 33.612，得出线性方程为：潮气量=33.612×通气压力–53.155，曲线-线性模型拟合图形见图 1，通气压力-潮气量关系模型汇总和参数估计值见表 3。
表3
通气压力-潮气量关系模型汇总和参数估计值
图1
通气压力-潮气量回归曲线图
3 讨论
诱导期实施限制气道压力通气的理念来源于改良的快速顺序诱导，在急诊和饱胃患者麻醉诱导时，通过在经典的快速顺序诱导的基础上对患者实施限制气道压力通气不但可以减少胃胀气，预防和减少胃食道反流以及误吸的发生，同时，对于儿童或肺功能残气量降低的患者或氧耗量增加的患者，可以增加氧气储备，预防低氧血症[3-5]。随着对反流误吸严重性认识的逐渐深入，诱导期实施限制气道压力通气的理念已经开始逐渐在择期手术患者中得以应用。
即使在严格禁食的择期手术患者中，诱导时不合理的面罩通气仍然可能导致胃胀气，增加胃内压力，从而诱发反流误吸的发生。研究发现，在面罩控制通气时，通气压力在 20 cm H2O 时，胃胀气发生率为 5%，而当通气压力为 30 cm H2O 时则升高到 26%[6]。控制通气压力在 10～20 cm H2O 之间，能有效地预防和避免胃胀气，降低胃食道反流的发生概率[7-9]。人工辅助通气虽然是临床上麻醉诱导期最常用的通气方式，但这种方法在实施过程中受到很多因素的影响，无统一的实施规范和实施标准，操作者控制通气压力和通气频率的随意性大，因此也就不可避免地存在许多问题。尤其是当实施单手面罩辅助通气时，舌后坠、下颌宽大、颈部运动受限等因素均可导致气道通畅度受限，影响通气效果，还有可能导致通气压力过高，增加发生反流误吸的概率。Seet 等[10]发现不同通气模式对胃胀气也存在影响，机械压力通气模式相对于机械容量通气模式和手控通气模式更能减少胃胀气的发生。在本研究中，考虑到人工面罩辅助通气无统一的实施规范和标准，将其设定为对照组并无实际意义，同时，本研究的主要目的在于探讨通气压力与潮气量之间的曲线关系，因此，本研究未设定人工面罩辅助通气组，试验组采用了机械压力通气模式，压力设定在 20 cm H2O 以内，是目前限制气道压力通气最常用的也最安全的面罩通气方式。
本研究中观察发现，在 P5 组平均 PetCO2 仅为 9.3 mm Hg，明显低于其他 3 组，而 P10 组、P15 组和 P20 组 PetCO2 值均在 25～27 mm Hg 之间，作者认为主要原因在于，P5 组过低的通气压力导致潮气量过小，肺通气不足，肺泡不能充分进行气体交换，故检测出呼出气体二氧化碳浓度低，这不是患者体内二氧化碳水平真实的反映；相反，由于通气不足导致机体二氧化碳蓄积，甚至呼吸性酸中毒，同时红细胞不能充分氧合，导致无通气安全时限缩短。在其他 3 组通气压力下，肺泡均能充分进行气体交换，故其他 3 组通气方案都能避免二氧化碳蓄积。但我们也观察到，在 P20 组存在过度通气的情况，长时间可能导致一系列重要病理生理改变，特别是对于本身存在基础疾病的患者。研究表明，过度通气导致的低二氧化碳血症会诱发冠状动脉粥样硬化性心脏病患者冠状动脉痉挛[11]，诱发室上性心动过速[12]；在正常成人，麻醉诱导时过度通气会导致一过性高血流动力学反应[1]，同时也会导致脑电改变，诱发癫痫[13-15]。故在临床工作中应尽量避免通气不足或过度通气的发生。因此，合理的通气压力和分钟通气量都是值得关注的问题。
本研究通过统计软件进行模拟，分析了在 5～20 cm H2O 通气压力范围内，通气压力与潮气量之间的变化关系。结果发现二者呈直线相关，且线性方程为：潮气量=33.612×通气压力–53.155。在这一方程里，对潮气量影响最关键的因素是通气压力，也就是说在 5～20 cm H2O 通气压力范围内，潮气量随着通气压力的增加而呈直线相关性增加。但在超出 20 cm H2O 的范围以外，由于肺的扩张是有限度的，潮气量未必能随着通气压力的增加而呈现直线相关性增大。因此，希望单纯通过增加通气压力来增加潮气量最终达到增加分钟通气量的目的是不合理的，过大的潮气量还有可能导致胸腔压力过大，影响静脉回流。因此，目标分钟通气量的获得应通过合理的设定呼吸频率与潮气量相结合的方式。此外，方程中的斜率 33.612 反映的是研究人群的平均肺顺应性，也就是说只有当患者具备相对正常的肺顺应性的情况下，该公式才能成立。当患者合并肺纤维化等导致肺顺应性下降的疾病时，斜率也将随之减小。这就能解释，为什么在给予相同的通气压力下，合并肺部疾患的患者所获得的潮气量更小。因此，研究通气压力与潮气量之间的变化关系的主要意义在于，在患者气道通畅，面罩通气分级 1～2 级，诱导时安置口咽通气道，且操作人员合理培训后等条件下，通过该模拟方程可以根据预先希望达到的分钟通气量，在固定呼吸频率（如 20 次/min）的情况下，计算需要达到的潮气量，再根据该公式计算得出需要设定的面罩机械通气压力，由此可以在诱导前预先在麻醉机上设定出通气压力和通气频率，从而避免在麻醉诱导时发生通气不足或过度通气的情况。
综上所述，全身麻醉诱导面罩机械辅助通气期间，当通气压力限定在 5～20 cm H2O 之间时，潮气量与通气压力之间呈正相关直线关系，其相关方程为：潮气量=33.612×通气压力–53.155，预先设定合理的分钟通气量且通气压力不低于 10 cm H2O 时，能有效地避免通气不足或过度通气的发生。
面罩辅助通气是全身麻醉诱导期间的重要步骤，通过充分给氧去氮，可以延长患者无通气安全时限，为气管插管提供充足的操作时间。但是，由于面罩人工辅助通气的实施存在较大的随意性，通气效果受到诸多因素的影响。不恰当的面罩人工辅助通气不能很好地控制通气压力和通气频率，反而可能导致通气不足或通气过度[1]，而面罩机械辅助通气可克服人工面罩辅助通气的部分问题，提供稳定的通气压力和通气频率，更符合当前精准医疗的趋势和要求。因此，本研究旨在探讨采用面罩机械辅助通气期间通气压力变化与潮气量变化之间的关系曲线，为在全身麻醉诱导期间推行面罩机械辅助通气方案提供依据。现报告如下。
1 资料与方法
1.1 研究对象
于 2015 年 1 月—8 月期间，选择拟于全身麻醉下行择期妇科手术的患者 120 例。纳入标准：① 美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiology，ASA）分级 Ⅰ～Ⅱ 级；② 年龄 18～50 周岁；③ 拟于全身麻醉下行择期妇科手术；④ 无心、肝、肺、肾功能和凝血功能异常；⑤ 术前评估气道通畅且面罩困难通气评分 1～2 级[2]。排除标准：① 体质量指数（body mass index，BMI）>30 kg/m2；② 孕妇；③ 饱胃患者；④ 习惯性食道反流患者；⑤ 面部及口咽部病变（如鼾症、扁桃体肥大等）；⑥ 气管狭窄、颈前区巨大包块等导致气管受压的患者。采用随机数字表法随机分成 4 组，即 P5 组、P10 组、P15 组和 P20 组，每组 30 例。本研究经过本院伦理委员会批准，取得所有纳入患者同意并签署知情同意书。
1.2 研究方法
所有患者术前禁食禁饮 8 h 以上，均不使用术前药。入手术室后开放上肢静脉通道，常规监测心电图、无创血压、脉搏氧饱和度、心率和呼气末二氧化碳浓度（end-tidal carbon dioxide pressure，PetCO2）。根据患者入组情况在麻醉机（Ohmeda 7900）上预先设定面罩机械辅助通气压力[P5 组、P10 组、P15 组和 P20 组分别对应面罩机械辅助通气压力为 5、10、15、20 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）]和通气频率（20 次/min），在麻醉诱导前面罩紧闭预氧 3 min（氧浓度 100%，流量 8 L/min）；诱导药物采用咪达唑仑 0.1 mg/kg，舒芬太尼 0.3 μg/kg，丙泊酚 2 mg/kg，罗库溴铵 0.6 mg/kg 快速静脉推注，患者意识消失后置入口咽通气道，根据患者的入组情况按不同通气压力行双手举颌法面罩机械辅助通气（辅助通气实施者均为三年级以上住院医师且试验前经过合理培训）；注药后 90 s 在可视喉镜直视下行气管插管，研究结束。
1.3 观察指标
记录患者的一般情况，包括年龄、身高、体质量、BMI、面罩困难通气分级及 ASA 分级；记录稳定的 PetCO2 和平均潮气量。平均潮气量定义为：面罩机械辅助通气期间，当监护仪上连续出现至少 3 个平稳的 PetCO2 波形后，记录连续 3 次潮气量，计算平均潮气量。
1.4 统计学方法
采用 SPSS 15.0 软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差表示，计数资料采用例数和百分比表示。计量资料组间比较采用单因素方差分析，计数资料组间比较用χ2 检验；潮气量与通气压力之间变化关系采用曲线-线性回归分析。检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 一般情况
4 组患者年龄、身高、体质量、BMI、面罩困难通气分级及 ASA 分级比较差异均无统计学意义（P>0.05）。见表 1。
表1
各组患者一般情况比较（
n=30）
2.2 潮气量和 PetCO2 比较
4 组患者面罩机械辅助通气期间，潮气量随着通气压力增加而增加，4 组间比较差异有统计学意义（P<0.05）。4 组 PetCO2 比较，P5 组低于其他3组，差异有统计学意义（P<0.05）；其余 3 组组间比较差异无统计学意义（P>0.05）。见表 2。
表2
各组患者通气参数比较（
n=30，
）
2.3 通气压力-潮气量关系
通气压力在 5～20 cm H2O 之间时，潮气量随通气压力增加而升高，呈正相关关系。分别采用二次曲线模型和线性模型对潮气量与通气压力之间关系进行分析，结果发现两者拟合度均为 0.90，F 统计量的P 值均<0.001，说明两个模型都能很好地对潮气量与通气压力之间关系进行分析，但线性模型能更好地反映二者的关系。根据具备常数项–53.155，参考估计值 33.612，得出线性方程为：潮气量=33.612×通气压力–53.155，曲线-线性模型拟合图形见图 1，通气压力-潮气量关系模型汇总和参数估计值见表 3。
表3
通气压力-潮气量关系模型汇总和参数估计值
图1
通气压力-潮气量回归曲线图
3 讨论
诱导期实施限制气道压力通气的理念来源于改良的快速顺序诱导，在急诊和饱胃患者麻醉诱导时，通过在经典的快速顺序诱导的基础上对患者实施限制气道压力通气不但可以减少胃胀气，预防和减少胃食道反流以及误吸的发生，同时，对于儿童或肺功能残气量降低的患者或氧耗量增加的患者，可以增加氧气储备，预防低氧血症[3-5]。随着对反流误吸严重性认识的逐渐深入，诱导期实施限制气道压力通气的理念已经开始逐渐在择期手术患者中得以应用。
即使在严格禁食的择期手术患者中，诱导时不合理的面罩通气仍然可能导致胃胀气，增加胃内压力，从而诱发反流误吸的发生。研究发现，在面罩控制通气时，通气压力在 20 cm H2O 时，胃胀气发生率为 5%，而当通气压力为 30 cm H2O 时则升高到 26%[6]。控制通气压力在 10～20 cm H2O 之间，能有效地预防和避免胃胀气，降低胃食道反流的发生概率[7-9]。人工辅助通气虽然是临床上麻醉诱导期最常用的通气方式，但这种方法在实施过程中受到很多因素的影响，无统一的实施规范和实施标准，操作者控制通气压力和通气频率的随意性大，因此也就不可避免地存在许多问题。尤其是当实施单手面罩辅助通气时，舌后坠、下颌宽大、颈部运动受限等因素均可导致气道通畅度受限，影响通气效果，还有可能导致通气压力过高，增加发生反流误吸的概率。Seet 等[10]发现不同通气模式对胃胀气也存在影响，机械压力通气模式相对于机械容量通气模式和手控通气模式更能减少胃胀气的发生。在本研究中，考虑到人工面罩辅助通气无统一的实施规范和标准，将其设定为对照组并无实际意义，同时，本研究的主要目的在于探讨通气压力与潮气量之间的曲线关系，因此，本研究未设定人工面罩辅助通气组，试验组采用了机械压力通气模式，压力设定在 20 cm H2O 以内，是目前限制气道压力通气最常用的也最安全的面罩通气方式。
本研究中观察发现，在 P5 组平均 PetCO2 仅为 9.3 mm Hg，明显低于其他 3 组，而 P10 组、P15 组和 P20 组 PetCO2 值均在 25～27 mm Hg 之间，作者认为主要原因在于，P5 组过低的通气压力导致潮气量过小，肺通气不足，肺泡不能充分进行气体交换，故检测出呼出气体二氧化碳浓度低，这不是患者体内二氧化碳水平真实的反映；相反，由于通气不足导致机体二氧化碳蓄积，甚至呼吸性酸中毒，同时红细胞不能充分氧合，导致无通气安全时限缩短。在其他 3 组通气压力下，肺泡均能充分进行气体交换，故其他 3 组通气方案都能避免二氧化碳蓄积。但我们也观察到，在 P20 组存在过度通气的情况，长时间可能导致一系列重要病理生理改变，特别是对于本身存在基础疾病的患者。研究表明，过度通气导致的低二氧化碳血症会诱发冠状动脉粥样硬化性心脏病患者冠状动脉痉挛[11]，诱发室上性心动过速[12]；在正常成人，麻醉诱导时过度通气会导致一过性高血流动力学反应[1]，同时也会导致脑电改变，诱发癫痫[13-15]。故在临床工作中应尽量避免通气不足或过度通气的发生。因此，合理的通气压力和分钟通气量都是值得关注的问题。
本研究通过统计软件进行模拟，分析了在 5～20 cm H2O 通气压力范围内，通气压力与潮气量之间的变化关系。结果发现二者呈直线相关，且线性方程为：潮气量=33.612×通气压力–53.155。在这一方程里，对潮气量影响最关键的因素是通气压力，也就是说在 5～20 cm H2O 通气压力范围内，潮气量随着通气压力的增加而呈直线相关性增加。但在超出 20 cm H2O 的范围以外，由于肺的扩张是有限度的，潮气量未必能随着通气压力的增加而呈现直线相关性增大。因此，希望单纯通过增加通气压力来增加潮气量最终达到增加分钟通气量的目的是不合理的，过大的潮气量还有可能导致胸腔压力过大，影响静脉回流。因此，目标分钟通气量的获得应通过合理的设定呼吸频率与潮气量相结合的方式。此外，方程中的斜率 33.612 反映的是研究人群的平均肺顺应性，也就是说只有当患者具备相对正常的肺顺应性的情况下，该公式才能成立。当患者合并肺纤维化等导致肺顺应性下降的疾病时，斜率也将随之减小。这就能解释，为什么在给予相同的通气压力下，合并肺部疾患的患者所获得的潮气量更小。因此，研究通气压力与潮气量之间的变化关系的主要意义在于，在患者气道通畅，面罩通气分级 1～2 级，诱导时安置口咽通气道，且操作人员合理培训后等条件下，通过该模拟方程可以根据预先希望达到的分钟通气量，在固定呼吸频率（如 20 次/min）的情况下，计算需要达到的潮气量，再根据该公式计算得出需要设定的面罩机械通气压力，由此可以在诱导前预先在麻醉机上设定出通气压力和通气频率，从而避免在麻醉诱导时发生通气不足或过度通气的情况。
综上所述，全身麻醉诱导面罩机械辅助通气期间，当通气压力限定在 5～20 cm H2O 之间时，潮气量与通气压力之间呈正相关直线关系，其相关方程为：潮气量=33.612×通气压力–53.155，预先设定合理的分钟通气量且通气压力不低于 10 cm H2O 时，能有效地避免通气不足或过度通气的发生。
