Physiological Changes Caused by CO₂ Pneumoperitoneum and Key Points of Anesthetic Managements during Laparoscopic Operation

孟秀丽  张利萍
北京大学第三医院麻醉科，北京100083
Xiu-li Meng, Li-ping Zhang.
Department of Anesthesiology, Beijing University Third Hospital，Beijing 100083, China.<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

 ABSTRACT

　　From 1970’s, the concept of minimal invasiveness has changed the management of surgical patient, and almost all abdominal operations have already been performed laparoscopically. In addition to intraperitoneal CO₂ insufflation, retroperitoneoscopy is used for several urological procedures. In this paper, the ventilatory and hemodynamic effects of pneumoperitoneum were analyzed. The relation of PaCO₂ and PetCO₂ and the change of the gradient between them, the increased CO₂ absorption during retroperitoneoscopy, the effects of pneumoperitoneum on renal function and cerebral blood flow were also reviewed. Finally, the key points of  anaesthetic management were summarized.
　　Key words: laparoscopy, carbon dioxide insufflation, retroperitoneoscopy
　　Corresponding author: Li-ping Zhang，MD；Department of Anesthesiology, Beijing University Third Hospital，Beijing 100083, China.

　　自20世纪70年代以来，微创外科的发展使腹腔镜手术几乎被应用于所有的腹部外科领域，手术途径已经形成经腹腔和经腹膜后腔等多种方式^[1]。接受腹腔镜手术的病人从新生儿^[2]到老年人，包括了各个年龄层次，术前患者的病情更是轻重不一。与开腹手术相比，腹腔镜手术具有切口创伤小、术后疼痛轻、住院日期短、住院费用少、术后恢复快、疤痕小、腹壁美容效果好等多项优点，因此，越来越受到外科医生和患者的偏爱。但是，腹腔镜手术中的人工气腹和患者的特殊体位导致的病理生理改变，使麻醉管理复杂化，尤其是对一些高龄，心肺功能较差的患者，麻醉管理更加棘手。

一、腹腔镜手术中的生理功能变化
　　（一）人工气腹对呼吸的影响
　　1. 通气功能改变
　　腹腔镜气腹可使膈肌上抬，降低了胸肺顺应性。但是压力容量环并没有形状上的改变。一旦气腹建立并保持稳定，该顺应性即不随患者的体位倾斜而改变，也不会因为术中增大的分钟通气量而改变。膈肌上抬导致功能残气量的减少和肺脏通气血流的重新分布同时发生^[3]。在没有心血管疾病的患者中，若腹内压不超过15mmHg，头部抬高或头低位10-20度对生理死腔或分流都没有显著影响。
　　2. PaCO₂的增高
　　目前，人工气腹大多采用CO₂。在气腹的过程中同时测定氧消耗量和CO₂释放量，结果前者基本不变而后者明显增高。用CO₂和其他气体（N2O和He）行人工气腹相比较，前者引起PaCO₂的增高，而后者不引起^[4]。由此可见人工气腹引起的PaCO₂的增高主要由CO₂的快速吸收所导致。此外，腹压增高、体位变化、心排量减少所致的生理死腔量增大也是PaCO₂增高的原因。平稳的CO₂气腹过程中，若机械通气保持稳定，CO₂充气后15-30分钟可使PaCO₂达到平衡，并维持一个平台，一般这种PaCO₂增高通过增加肺泡通气量即可消除。若在腹腔镜手术期间监测到异常显著的PaCO₂持续增高，应想到其他方面的原因，如二氧化碳皮下气肿、气胸或气栓等并发症的发生^[3]。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

　　（二）气腹对循环系统的影响
气腹超过10mmHg即可影响循环系统功能。主要表现为心排量的下降，外周血管阻力的增高^[3]。
　　1．心排量的下降：多数研究认为，腹腔镜气腹建立时，心排量下降，并且其下降程度与充气速度有关。气腹导致的腔静脉受压，心室舒张末期容量减少是心排量下降的主要原因。
　　2．外周血管阻力的增高：在腹腔镜手术期间观测到的外周血管阻力增高一方面是由于心排量下降导致交感神经兴奋，儿茶酚胺、肾素、血管紧张素、加压素等体液因子分泌增加；另一方面也与体位变化等因素有关。
　　3．心律失常: 其原因尚不肯定，推测PaCO₂增高和术中快速充气腹膜膨胀引起迷走神经亢进以及术中血流动力学紊乱可能与心律失常的发生有关系。
　　4．腹腔镜下危重心脏病人的循环变化: 如前所述，腹腔镜下气腹和体位变化对患者的循环系统功能影响较大，主要表现为心排量下降。气腹下回心血量减少所致心室舒张末期容积减少是主要原因。但由于胸腔内压力高，心室舒张末期压力并不低，右房压和肺动脉压力也不低，这些平时能够反映容量负荷的指标此时意义都不大^[3,5]。在术前就有心排量低，中心静脉压低和外周阻力高的病人，二氧化碳气腹后主张适当扩容。硝酸甘油和尼卡地平对降低外周阻力增高的不良影响有一定帮助。尼卡地平选择性降低外周阻力而较少影响回心血量^[6]。在高危病人，降低充气压力和充气速度则显得至关重要。

　　（三）长时间CO₂气腹的手术过程中，PetCO₂是否可以反映PaCO₂？
　　目前广泛进行的腹腔镜胆囊切除术和腹腔镜下的短小妇科手术中，严重的高碳酸血症不难避免。但是，在腹腔镜下行直肠癌根治术或结肠癌根治术，经常需要长时间的CO₂气腹，并且患者多为高龄，伴随疾病较多。此时，如何正确判断PaCO₂是否正常，如何将患者的PaCO₂维持在正常范围是麻醉医师需要关注的问题。正常情况下，呼气末二氧化碳压力（PetCO₂）和PaCO₂差值比较恒定，一般认为在3-6mmHg。普通全麻状态下，PetCO₂可以间接反映PaCO₂。但是，许多研究表明CO₂气腹后动脉血与呼气末CO₂分压差(Pa-etCO₂)在不同病人个体之间差异明显增大，并且单个患者的此差值有规律地增加。与ASAⅠ级患者相比，ASAⅡ-Ⅲ级的患者更容易出现PaCO₂和Pa-etCO₂的增加^[3]。术前肺功能检查中，用力呼气量不足预计值的70%和弥散功能障碍两项指标常被认为是术中高碳酸血症和酸中毒发生的危险因素。术前存在心肺功能不全的患者，其PaCO₂和PetCO₂的相关性较差，许多病人术中Pa-etCO₂可以高达15 mmHg。另外，气腹时间的长短也影响Pa-etCO₂，随着手术时间的延长，可以观察到Pa-etCO₂明显增大，这样的结果经常见于腹腔镜下直肠癌或结肠癌根治术中。因此，许多研究认为，CO₂气腹过程中，加强对动脉血气分析，监测PaCO₂非常必要。如果临床上怀疑存在高碳酸血症，即便PetCO₂正常，也要进行动脉血气检查，以便及时发现和纠正高碳酸血症。

　　（四）后腹腔镜手术中CO₂的吸收速度是否有变化？
　　泌尿外科的肾癌根治术和肾上腺肿瘤切除术，经常采用经腹膜后人工气腹实施腹腔镜手术，又称后腹腔镜手术。与常规经腹腔CO₂气腹手术相比，腹膜后CO₂气腹对机体究竟有什么不同影响呢？有人认为，由于腹膜后腔并不是一个真正的空腔，需要水囊扩开腔隙以制造充气空间，与腹膜腔相比，对CO₂的弥散缺少屏障，可能会造成CO₂的吸收速度加快，从而导致CO₂在体内聚积。但是目前有关研究结果并不完全一致：对猪进行的动物实验并没发现二者有显著不同^[7]，而另外在狗身上进行的实验却表明腹膜外气腹比经腹膜气腹CO₂的吸收速度减慢^[8]。临床研究的结果表明，一些作者没有观察到二者有显著区别^[9]；但Streich等人的研究结果显示，经腹膜后腹腔镜下行肾肿瘤切除或肾上腺肿瘤切除术比常规腹腔镜下行胆囊切除术中的CO₂吸收速度显著加快^[10]。总之，因为实验条件差异，研究手段和方法不同，后腹腔镜下CO₂气腹的CO₂吸收速度明显不同，对此还需要进一步研究。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

　　（五）有关CO₂气腹下的局部血流问题
　　腹腔镜手术下，因为气腹导致的高腹压，使腹腔内脏器也受到较大的压力。肾脏是否会因为气腹而产生肾实质的病理改变，是许多麻醉医生关注的问题。在一项动物实验中，对新西兰成年兔进行CO₂气腹后的肾素和血管紧张素浓度测定以及肾脏病理检查，结果表明，气腹后肾素和血管紧张素浓度显著增高，病检发现较多组织损伤，提示长时间气腹可能导致肾脏缺血坏死^[11]；而在另一项动物实验中，对行CO₂气腹的猪进行MRI检查，发现气腹后的猪肾静脉血流速度减慢，肾脏皮质和髓质血流灌注减少^[12]。一些临床研究也发现腹腔镜胆囊手术时，肾血流、肾小球滤过率和尿量在气腹后明显减少；放气后，尿量明显增加^[13]。动物实验和临床研究结果相互支持，提示临床应注意在腹腔镜手术时密切监测肾功能和尿量，尤其在管理长时间手术和术前合并基础疾病的患者时，更应提高警惕。

　　（六）CO₂气腹下的脑血流和脑代谢
　　研究表明，人与兔在气腹下大脑中动脉或基底动脉气腹下脑血流速度(CBFV)均加快，PaCO₂明显升高，CBFV与PaCO₂有显著相关性。气腹时中心静脉压(CVP)及气道压升高，当CVP升高时颈内静脉回流受阻，脑静脉淤血，引起ICP升高^[14]。气腹引起ICP升高的机制可能为：①CO₂引起脑血管扩张，脑血流量增加；②颈内静脉回流受阻导致脑静脉淤血。因此，头低位或怀疑ICP增高的患者在气腹条件下尤其应该注意ICP的变化。关于CO₂气腹引起ICP升高是否会影响脑氧代谢，单闯等对30例行全麻下后腹腔镜肾囊肿去顶术的患者进行了研究，术中保持PetCO₂<40mmHg，结果表明PaCO₂及颈静脉球血氧饱和度(SjvO₂)均显著增加，动、静脉氧含量差(Da-jvO₂)显著减小，认为虽然结果似乎表明存在脑过度灌注，但其实质是脑组织细胞水平的氧合不足，是脑缺氧的另一种形式^[15]。而有研究发现猪气腹下SjvO₂保持不变。有人用近红外光光谱分析仪检测12例行LC患者脑细胞色素aa3，结果无明显改变，认为气腹不造成细胞呼吸功能的损害^[16]。另研究表明兔在CO₂气腹下脑丙二醛水平，结果无显著变化，提示CO₂气腹不造成脑缺血再灌注损伤^[17]。由此可见，目前的研究尚不能表明短时间CO₂气腹对脑氧与能量代谢有较严重损害作用，而长时间气腹对其又产生什么影响，更需要继续深入的研究。

二、腹腔镜手术的麻醉处理要点<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

　　（一）术前评估
　　腹腔镜手术的术前评估主要判断患者对人工气腹的耐受性。有颅内高压、低血容量、脑室腹腔分流术后者应该属于人工气腹的相对禁忌证。对于心脏病人，应该考虑腹内压增高和体位变化对血流动力学的影响，虽然腹腔镜手术过程中的血流动力学调控比较棘手，但是，手术后的影响却比开腹手术小，所以要综合考虑，做出最佳选择。对于肾功能不全的患者，术中要避免应用有肾损害作用的药物，并且要加强血流动力学管理，密切监测术中尿量。对于呼吸功能不全的患者，应用腹腔镜手术对患者术后影响较小，但术中管理难度增加，应密切监测术中气道压和PetCO₂及PaCO₂。

　　（二）麻醉选择
　　腹腔镜用于妇科、泌尿外科等疾病的诊断时，可以采用局麻或硬膜外麻醉，但手术时间长时应选择全麻，因为长时间的CO₂气腹对自主呼吸影响较大，呼吸做功增加，全麻气管插管最为安全。近年来，有用喉罩维持全麻通气的报道^[16]，但也仅限于体形偏瘦健康病人的短小手术，否则会因为气道压增加而导致漏气。全麻术中机械通气一般需要增大潮气量，但对于气道压较高或者术前有COPD病史及自发性气胸病史的患者，应以增大呼吸频率为主。

　　（三）术中监测
　　除常规监测血压、心率、心电和脉搏氧饱和度之外，呼气末二氧化碳监测非常重要。对于危重病人，还需要中心静脉压和肺动脉压监测。血气监测在长时间和危重病人手术非常有价值，必要时还可监测乳酸^[20]，以进一步了解组织灌注和代谢情况。

　　（四）术后处理
　　危重病人的术后处理应当重视，因为腹腔镜对机体的干扰可以持续到术后，包括循环高动力状态和呼吸方面的干扰，必要时应该进入SICU，以保证患者循环和呼吸功能恢复到正常。
　　腹腔镜手术后，病人发生恶心呕吐的机率较大，高达40-60%，应注意术后预防和治疗。

三、总 结
　　腹腔镜手术日益受到外科医生和患者的青睐，但其广泛的应用给麻醉管理带来挑战。要正确认识气腹后机体的变化，改进麻醉管理，使高危患者术中的内环境更加稳定，尚需进一步的研究。

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孟秀丽，女，1973年出生。1995年毕业于湖南医科大学麻醉学系，1999年获北京医科大学麻醉学临床博士学位。1999年8月至今，于北京大学第三医院麻醉科从事临床麻醉，主治医师。
张利萍，女，1954年出生。1976年毕业于山西医学院医疗系，1993年毕业于协和医科大学研究生院，获麻醉学临床博士学位。现工作于北京大学第三医院麻醉科，副教授，硕士生导师，科主任。目前承担的研究项目：（1）围麻醉期特殊群体药代动力学研究；（2）原位肝移植期间药代药效动力学研究。于核心期刊发表论文数篇。现为本刊编委。