气腹对腹腔镜手术患者血液动力学的影响
发表时间：2012-08-14 浏览次数：1465次
作者：郝向东,宋铁鹰,马朋羽,怀乔 作者单位：河北省石家庄市第一医院
【关键词】 腹腔镜手术;气腹;血流动力学
自1987年腹腔镜胆囊切除术(laparoscopic cholecystectomy，LC)开展以来，腹腔镜手术具有创伤小、出血少、术后恢复快和住院时间短等优点，在临床外科的应用越来越广，目前，其已经广泛应用于妇产、胃肠(直肠、胃、脾脏和肝脏手术)、泌尿(肾切除和前列腺切除)和血管外科(主动脉)等领域[1]。CO2气腹可提供一个良好手术视野，但气腹对机体的影响较大，因此，与传统开腹手术相比术中的管理难度增大。本文就气腹对患者血液动力学影响的研究进展作一综述。
1 CO2气腹对机体影响的机制
临床上曾采用过多种气体作为气腹，但最终CO2成为临床上最广泛使用的气腹充气气体[2]。Brokelman等[3]研究显示，腹腔内注入CO2后，会使腹内压(IAP)升高，膈肌上升，对腹腔内脏器产生压迫;同时，CO2的跨膜吸收，加上体位的改变和麻醉的影响，导致呼吸、循环、血气等的相应变化。很多研究者已经注意到CO2气腹对机体的影响，并且做了大量动物试验和临床研究工作。
CO2气腹使腹内压升高、腹膜伸展，受到刺激的信号通过脊髓外侧丘脑束传导至大脑皮层，通过下丘脑-垂体-肾上腺轴和蓝斑-交感-肾上腺髓质轴，启动肾上腺皮质、髓质释放应激激素，引起机体应激，从而导致脏器功能变化。Mehigan等[4]研究显示，腹内压增高还可使腹腔内容量血管受压，肾血流量减少，进而激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统。高碳酸血症可以引起儿茶酚胺的升高。一方面，CO2气腹所致的高碳酸血症作用于外周神经系统，可通过体液因子刺激交感神经，导致儿茶酚胺释放增加，进而出现脏器功能的变化。另一方面也可直接作用于中枢神经系统，使机体神经内分泌、呼吸和循环等系统发生相应的改变，主要增加心脏交感神经的活动。此外，CO2气腹时使胸内压和腹内压升高，膈肌上抬，肺顺应性下降，VT下降、呼吸死腔增大、PaCO2升高，肺内分流量增大、下腔静脉受压回流减少，心排血量下降。如患者处于头高位20°，右心室舒张期容积减少，心脏指数和每搏输出量进一步减少。
2 气腹对血液动力学的影响
2.1 气腹对心脏功能的影响
CO2气腹对心功能的影响依然存在许多争论，Andersson等[5] 将LC手术患者随机分成腹壁提升组与CO2气腹组进行对照发现，气腹后，中心静脉压(CVP)、平均肺动脉压(MPAP)、肺毛细血管楔压(PCWP) 升高，与先前的研究结果相似;外周血管阻力(SVR)和MAP在气腹后显著增高，而心输出量(SV)和心脏指数(CI)则不受影响;心脏充盈压平均升高值与食管内压力平均升高值相同。由此得出结论：心脏充盈压在气腹时升高可能是对腹内压升高的一种反应。Galizia等[6] 的临床研究表明，CO2气腹可引起左心和右心充盈压升高，CI明显下降。但Larsen等[7]发现，CO2气腹可以引起左心室舒张与收缩末期直径、MAP和心率(HR)明显的升高，左心室舒张末期直径、收缩末期直径差值明显变小，从而使心脏前负荷和后负荷升高，降低心脏活动，但并不影响心输出量。Alijani等[8] 进行临床研究发现，CO2气腹后的头20 min心输出量明显减少。Mertens等[9]研究发现，当气腹压从12 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)升高至20 mm Hg时，心输出量开始明显下降，随后MAP和SVR升高。这表明CO2气腹对血液动力学的影响不是由血浆CO2气腹浓度改变导致，而是由静脉系统受压前负荷减少，进而导致SVR升高。
Uemura等[10]研究发现，气腹使手术患者室性或室上性心律失常的发生率增高，并认为这种改变是由于腹内压升高引起交感神经兴奋和副交感神经抑制所致。李煜等[11]研究发现，腹腔镜手术气腹后心电图(ECG)显示HR加快同时伴有ST段压低，虽然没有心肌缺血征象和室颤等恶性心律失常的出现，但有潜在的心律失常及心肌缺血的风险，特别是对老年和(或)合并心肺疾病的患者。国内有作者报道了腹腔镜手术中发生心跳骤停案例[12,13]，其分析CO2气腹时发生心率减慢很多见，可能有以下两个方面的原因：(1)充气速度过快，腹膜过度伸展，引发血管迷走神经反射，对心脏传导系统起负性作用，导致心率急剧减慢。此种抑制并非窦性抑制所致，静脉注射阿托品，降低腹内压或解除气腹后，患者HR可迅速回升;(2) 麻醉深度不够，导致血管迷走神经反射未被抑制。此病例应引起临床医师的重视。
2.2 气腹对脑血流的影响
CO2气腹可引起颅内压、脑灌注压升高，脑血管扩张以及脑血流量(CBF)的增加。其机制：CO2吸收后使CO2分压(PaCO2)升高导致脑血管扩张，IAP升高导致颅内压升高，MAP升高导致脑灌注压升高。而CBF受PaCO2影响较大，当PaCO2在21～59 mm Hg范围内，PaCO2与CBF呈直线相关，PaCO2每升高1 mm Hg，CBF增加1～2 ml?100 g-1?min-1。石凌云等[14]研究发现，CO2气腹时随着PaCO2的增加，CBF显著增加，脑动-静脉氧含量差(Ca-vjDO2)明显减少。其间接反映了CO2气腹期间可能存在脑缺氧，尤其在中老年患者或合并慢性心脑血管病变的以及气腹时间较长的，术中应注意有脑缺氧的危险。Erkan等[15]建立动物气腹模型研究发现，CO2气腹可以降低血管阻力指数以及搏动指数，增加脑基底动脉血流量，并随气腹时间的延长和腹内压力的增高更加明显，据此得出结论：CO2气腹时，脑血流增加和脑血管阻力降低是脑对CO2的自身调节反应，CO2气腹本身并不会导致脑组织的缺血-再灌注损伤。
2.3 气腹对肺血流的影响
气腹时没有见到低肺通气血流比(VA/Q)的区域。到目前为止，关于CO2气腹对肺分流影响的研究并不多，一般认为，当IAP保持在11～13 mm Hg时[16]，气腹可引起暂时性肺分流减少，随后又能够恢复到气腹前水平，引起一过性肺分流减少的机制尚未明确，有待于进一步研究。
2.4 气腹对肝脏血流的影响
关于CO2气腹对肝血流影响的研究，目前研究结论尚不统一，有的认为肝脏血流减少与气腹时腹内压的升高有关，有的则认为IAP保持在16 mm Hg以下时肝脏血流量会增加。目前，关于气腹时IAP的增高对肝脏微循环影响的研究尚不多见。Gutt等[17] 建立动物气腹模型进行研究证实，CO2气腹可以减少肝门静脉血流(PVBF)，同时体位的改变对PVBF也有影响;同时发现，短暂的放气并不能改善平均PVBF。Leister等[18]研究发现，IAP在4～8 mm Hg时，肝窦的血流量明显减少，表现为肝中央带及其周围区域的血流要比肝门静脉周围血流量大。并且认为，气腹引起的肝微循环血流的减少，可能会对肝脏功能的改变产生影响。相反，Meierhenrich等[19]则认为，CO2 气腹可以增加右肝和中肝静脉的血流量。气腹后5 min，右肝血流指数从196 ml?min-1?m-2升至392 ml?min-1?m-2 (P<0.05)，气腹中血流指数变化不大;气腹后中肝静脉血流指数从105 ml?min-1?m-2升至159 ml?min-1?m-2 (P<0.05);气腹结束后，右肝和中肝静脉的血流量恢复到气腹前水平，他们认为，CO2气腹时IAP在12 mm Hg左右时，能够增加肝脏血流增加。
2.5 气腹对腹膜血流量的影响
目前，关于气腹对腹腔周围组织血流研究并不多见，通常认为，CO2气腹会引起腹膜血流量增加，而腹腔周围组织血流量改变不太明显，引起腹膜血流量增加的机制可能是腹膜对CO2反应，导致局部血管的扩张。Yavuz等[20] 用猪建立CO2和氦气(He)气腹模型进行研究发现，当气腹压在5～ 10 mm Hg时腹膜血流量会达到3倍以上，但腹直肌和膈肌的血流量变化不大。相反，在He气腹模型，当IAP在5～ 10 mm Hg时腹膜血流量明显减少，腹直肌和膈肌血流量也显著减少。Brundell等[21]实验模型得到了同样的结果。
2.6 气腹对周围血管阻力的影响
传统观点认为，腹腔镜手术时由于CO2气腹的原因，会导致周围血管阻力升高，认为其与交感神经兴奋有关。但Andersson等[22]对LC手术患者进行研究发现，气腹后患者的平均动脉压升高、心率加快、股静脉以及计算出来的股动脉血管阻力增加;双侧腓肠肌血流无显著改变;儿茶酚胺水平略有升高，但其绝对数值依然为低水平。据此他们认为CO2气腹时外周血管阻力增加是由于阻力血管平滑肌活动增强进而导致动脉的跨壁压力增加所致，而不是由交感神经的活性增强所致。
2.7 气腹对小儿循环的影响
自20世纪90年代初期，Alain等[23]报道将腹腔镜应用于新生儿幽门环肌切开术以来，腹腔镜在小儿外科的应用呈逐渐增多的趋势，小儿的呼吸系统功能尚不完善，对缺氧、酸血症敏感，病情情况变化快，小儿腹膜相对于成人来说面积较大，故CO2吸收更快，对生理影响更大。张道珍等[24]根据气腹压力的变化将小儿分成2组，气腹压高组和气腹压低组，发现气腹压高组血气和呼吸循环的变化高于气腹压低组。
小儿腹壁薄，腹部肌肉欠发达，较低的气腹压力即可使膈肌上升明显，所以，腹内压过大时，可致气道压明显增高，有造成气道压伤的危险;与此同时，过高的腹腔内压易胃内容物反流，增加误吸的风险。张道珍等[24]认为小儿腹腔镜手术时，能满足手术需要时，要尽量减小气腹压，以维持循环和呼吸系统功能的稳定。还有，建立CO2气腹时充气的速度一定要慢，以减轻腹内压力的骤增给循环及呼吸带来的严重影响。
邢美芬等[25]观察到小儿在气腹后约60%心率增快，与气腹前有显著差异，其特点为：(1)CO2气腹后由于膈肌抬高，气道压力增加，肺的顺应性降低，同时，伴随大量的CO2被吸收入血，致PCO2增高，pH值下降，导致轻度的碳酸血症;(2)CO2对循环系统的影响比较复杂，一方面，CO2气腹使膈肌抬高，压迫心脏，使心脏的机械性能和电生理发生改变，同时二氧化碳气腹兴奋迷走神经兴奋使心率减慢;另一方面，轻度的碳酸血症可增加交感神经兴奋性，促进释放儿茶酚胺，增强心肌收缩及血管张力，使心输出量增加，心率增快;(3)轻度碳酸血症，刺激主动脉体和颈动脉体的化学感受器，使外周血管阻力增加，血压升高，但术后很快恢复正常。
2.8 气腹对下肢静脉血流的影响
临床上腹腔镜手术时，CO2气腹压多维持在12～14 mm Hg，国外学者研究证实，该压力时气腹对下肢静脉的血液回流具有明显的阻滞作用，CO2气腹所致的腹内压增高，一方面，对下腔静脉和两侧髂静脉产生压迫作用，使血管阻力增加，阻碍下肢和盆腔静脉的回流;另一方面，气腹可使膈肌抬高，胸腔压力升高，影响心脏充盈，导致下腔静脉回流阻力增加[26,27]。Sobolewski等[28]研究认为气腹后机体血清中的肾上腺素、去甲肾上腺素及血管加压素的水平都明显升高，使血管收缩，从而间接限制了下肢静脉的血液回流，从而使下肢静脉血流速度减慢，血流量减少，管径扩张，股静脉横截面积增加，增加血栓形成的风险。
作者发现临床上常规使用的12 mm Hg CO2气腹压，会使下肢静脉扩张，流速减慢，血流量减少，静脉回流受阻。该研究进一步建议，腹腔镜手术可采取头低脚高位，改善下肢静脉的血液回流，可改善下肢静脉血流速度，从而减少患者术后发生下肢深静脉血栓的危险。相反，而头高脚低位可降低下肢静脉血流速度，血流量明显减少，下肢静脉血液回流受阻，从而增加患者术后发生下肢深静脉血栓的危险。作者建议腹腔镜手术患者术后应及早下床活动，以减少下肢深静脉血栓形成。
【参考文献】
1 Delis KT，Knaggs AL，Mason P，et al.Effects of epidural-and-general anesthesia combined versus general anesthesia alone on the venous hemodynamics of the lower limb.A randomized study.Thromb Haemost,2004,92：1003-1011.
2 Karayiannkis AJ，Makri GG，Mantzioka A，et al.Systemic stress response after laparoscopic or open cholecystectomy：a randomized trial.Br J Surg,1997,84：467-471.
3 Brokelman WJ，Holmdahl L，Bergstrom M.Peritoneal fibrinolytic response to various aspects of laparoscopic surgery： a randomized trial.J Surg Res,2006,136：309-313.
4 Mehigan BJ，Hartley JE，Drew P，et al.Changes in T cell subsets，interleukin-6 and C-reactive protein after laparoscopic and open colorectal resection resection for malignancy.Surg Endosc,2001,15：1289-1293.
5 Andersson L，Lindberg G，Bringman S，et al.Pneumoperitoneum versus abdomina1 wall1ift：effects on centra1 haemodynamics and intrathoracic pressure during laparoscopic cholecystectomy.Acta Anaesthesiol Scand,2003,47：838-842.
6 Galizia G，Prizio G，Lieto E，et al.Hemodynamic andpulmonary changes during open，carbon dioxide pneumoperitoneum and abdominal wall lifting cholecystectomy.A prospective，randomized study.Surg Endosc,2001,15：477-481.
7 Larsen JF，Svendsen FM，Pedersen V.Randomized clinical trial of the effect of pneumoperitoneum on cardiacfunction and haemodynamics during laparoscopic cholecystectomy.Br J Surg,2004,91：848-852.
8 Alijani AMB，Hanna GB.Abdominal wall lift versus posifive-pressure capnoperitoneum for laparoscopic cholecystectomy：randomized controlled trial.Ann Surg,2004,239：388-392.
9 Borg MZ，Lim A.Effect of intra-abdominal pressure elevation and positioning on hemodynamic reponses during carbon dioxide pneumoperitoneum for laparoscopic donor nephrectomy：a prospective controlled clinical study.Surg Endosc,2004,18：919-922.
10 Uemura N，Nomura M，Inoue S，et al.Changes in hemodynamics and autonomic nervous activity in patients undergoing laparoscopic cholecystectomy：dlfferences between the pneumoperitoneum and abdominal wall lifting method.Endoscopy,2002,34：643-648.
11 李煜，张永福，金宇林，等.妇科腹腔镜手术中二氧化碳气腹对血液动力学及ST段的影响.广东医学，2005,26：939-940.
12 熊琴.二氧化碳气腹过程中心跳骤停1例.腹腔镜外科杂志，2005,10：239.
13 王玮.静吸复合麻醉下腹腔镜胆囊切除术心跳骤停1例.中国基层医药，2002,9：480.
14 石凌云，王信云，郑素文.腹膜后腹腔镜手术中二氧化碳气腹对脑血流的影响.海南医学，2006,17：101-102.
15 Erkan N，Gokmen N，Goktay AY，et al.Effects of CO2 pneumoperitoneum on the basilar artery.Surg Endosc August,2001,15：806-810.
16 Andersson L，Lagerstrand L，Thorne A，et al.Effect of CO2 pneumoperitoneum on ventilation-perfusion relationships during laparoscopic cholecystectomy.Acta Anaesthesio1 Scand,2002,46：552-555.
17 Gutt CN，Schmedt CG，Schmandra T，et al.Insufflation profile and body position influence portal venous blood flow during pneumoperitoneum.Surg Endosc,2003,17：1951-1957.
18 Leister I，Schuler P，Vollmar B，et al.Microcircu1ation and excretory function of the liver under conditions of carbon dioxide pneumoperitoneum.Surg Endosc,2004,18：1358-1364.
19 Meierhenrich R，Gauss A，Vandenesch P，et al.The effects of intraabdominally insufflated carbon dioxide on hepatic blood flow during laparoscopic surgery assessed by transesophagea1 echocardiography.Anesth Analg,2005,100：340-345.
20 Yavuz Y，Ronning K，Lyng O，et al.Effect of carbon dioxide pneumoperitoneum on tissue blood flow in the peritoneum，rectus abdominis，and diaphragm muscles.Surg Endosc,2003,17：1632-1638.
21 Brundell SM，Tsopelas C，Chatterton B，et al.Experimental study of peritoneal blood flow and insufflation pressure during 1aparoscopy.Br J Surg,2002,89：617-621.
22 Andersson LE，Jogestrand T，Thrne A，et al.Are there changes in leg vascular resistance during laparoscopic cholecystectomy with CO2 pneumoperitoneum.Acta Anaesthesjologjca Scandinavica,2005,49：360-365.
23 Alain JL，Grousseau D，Terrier G.Extramucosal pyloromyotomy by Laparoscopy.Pediatr Surg,1991,26：1191-1192.
24 张道珍，陈芳，邢大军.不同气腹压力对小儿呼吸和循环的影响.临床麻醉学杂志，2006,22：784-785.
25 邢美芬，徐小群，刘继炎，等.二氧化碳气腹对小婴儿血液动力学及血气的影响.江苏医药杂志，2001,27：604-605.
26 Vivier E，Metton O，Piriou V，et al.Effects 0f increased intra-abdominal pressure on central circulation.British Journal of Anaesthesia,2006,96：701-707.
27 Hirvonen EA，Nuutinen LS，Vuolheenaho O.Hormonal responses and cardiac filling pressures in head up or head down position and pneumoperitoneum in patients undergoing operative laparoseopy.Br J Anaesth,1997,78：128-133.
28 Sobolewski AP，Deshmukh RM，Brunson BL，et al.Venous hemodynamic changes during laparoscopic cholecystectomy.J Laparoendosc Surg,1995,5：363-369.
