改良呼出氣冷凝液收集裝置和EcoScreen 冷凝裝置用于全身麻醉機械通氣患者呼出氣冷凝液收集的比較*

姚 雷，陳金亮，趙露林，劉增慧，謝 瑋，宋 杰*

(江蘇省南通市第一人民醫(yī)院1 麻醉科，2 呼吸科，3 檢驗科，南通 226001)

呼出氣冷凝液(exhaled breath condensate,EBC)成分檢測可用于評價氣道炎癥和氧化應(yīng)激程度，它不干擾氣道的生理或病理狀態(tài)，具有無創(chuàng)、簡便、可靠和重復(fù)性好等優(yōu)點[1]。對機械通氣的患者，通過特殊連接裝置收集EBC，可用于動態(tài)監(jiān)測氣道炎癥、評估藥物療效、預(yù)測預(yù)后等，由于標(biāo)本直接來源于下呼吸道，因此更為準(zhǔn)確。EcoScreen 是目前臨床最常用于機械通氣患者EBC 標(biāo)本收集的冷凝裝置，但該儀器體積大，使用過程中噪音大，冷凝裝置昂貴且短時間內(nèi)不能反復(fù)使用[2-3]。近年來，一些學(xué)者[4-6]將改良的EBC收集裝置用于EBC 標(biāo)本的收集，該裝置價格較低，短時間內(nèi)可反復(fù)多次使用，但這種裝置與EcoScreen冷凝裝置相比是否具有其他優(yōu)缺點暫未見報道。

本研究采用改良EBC 收集裝置與EcoScreen 冷凝裝置收集全身麻醉期間機械通氣患者的EBC，比較兩組患者不同時間段的生命體征、呼吸參數(shù)及術(shù)后氣道不良反應(yīng)，并測定EBC 標(biāo)本收集量及8-異前列腺素F2α(8-iso-prostaglandin F2α,8-iso-PGF2α)質(zhì)量濃度來比較兩種方法的優(yōu)劣。

1 資料與方法

1.1 病例選擇 本研究經(jīng)南通市第一人民醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)并在中國臨床試驗注冊中心注冊(注冊號：ChiCTR1800014300)，患者及授權(quán)委托人簽署知情同意書。選擇擬擇期在全麻下行開腹手術(shù)的患者60 例，采用隨機數(shù)字表法分為改良組(M組)和EcoScreen組(E組)，每組30 例。入組標(biāo)準(zhǔn)：年齡18～65 歲，美國麻醉醫(yī)師協(xié)會(America Society of Anesthesiology,ASA)分級Ⅰ～Ⅱ級。排除標(biāo)準(zhǔn)：手術(shù)時間＜50 min 者，氣管插管困難行多次氣管插管者，發(fā)生氣管痙攣或氣管導(dǎo)管移位影響正常通氣者，術(shù)前已有咽喉部病變或不適者等。

1.2 麻醉方法 麻醉誘導(dǎo)采用靜脈注射咪達(dá)唑侖0.05 mg/kg、舒芬太尼0.4 μg/kg、依托咪酯0.25 mg/kg、順阿曲庫銨0.2 mg/kg。麻醉維持采用丙泊酚2～6 μg/mL 及瑞芬太尼4～6 ng/mL 靶控輸注，順阿曲庫銨0.05 mg/kg 間斷注射。麻醉誘導(dǎo)下行氣管插管機械通氣，吸入氧濃度60%，氧流量1.0～1.5 L/min，潮氣量(tidal volume,Vt) 6～8 mL/kg，呼吸12 次/min，吸呼比為1∶2，呼氣未正壓通氣設(shè)置為0 cmH2O，維持呼氣末二氧化碳分壓30～35mmHg(1mmHg=0.133kPa)；調(diào)整藥物用量，維持腦電雙頻譜指數(shù)為45～60。

1.3 標(biāo)本收集 手術(shù)開始后10 min 更換干燥的滅菌螺紋管，并串聯(lián)入EBC 收集裝置，串聯(lián)方法見圖1。M組串聯(lián)入干燥滅菌“U”形玻璃管，管身置入冰水混合物中，制作方法參考D.Z.LIU 等[4]的方案，見圖2；E組串聯(lián)入EcoScreen 冷凝器[2]，內(nèi)部收集管經(jīng)干燥滅菌，見圖3；兩組收集時間均為20 min。手術(shù)室內(nèi)環(huán)境控制在溫度20～25 ℃，濕度45%～50%。EBC 收集后立即置于-80 ℃冰箱內(nèi)保存。

1.4 觀察指標(biāo) 記錄患者手術(shù)開始時(T1)、手術(shù)開始后10 min(T2)、20 min(T3)、30 min(T4)、40 min(T5)和50 min(T6)時的生命體征[平均動脈壓(mean arterial pressure,MAP)和心率(heart rate,HR)]、Vt、氣道峰壓(peak airway pressure,Ppeak)、氣道平均壓(mean airway pressure,Pmean)等指標(biāo)，測量所收集的EBC 量，并觀察患者術(shù)后氣道相關(guān)不良反應(yīng)的發(fā)生情況。采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)測定EBC 中8-iso-PGF2α濃度(采用購自上海優(yōu)寧維生物科技股份有限公司的Abcam ab133025試劑盒，批號：GR3199975-1)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用GraphPad 7.0 統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s 表示，正態(tài)分布的計量資料組間比較采用t 檢驗，非正態(tài)分布計量資料組間比較采用Mann-Whitney′s U 檢驗，正態(tài)分布重復(fù)測量的計量資料采用重復(fù)測量設(shè)計的方差分析，非正態(tài)分布的重復(fù)測量的計量資料采用非參數(shù)檢驗。計數(shù)資料比較采用χ2檢驗或Fisher 確切概率檢驗法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般情況的比較 兩組患者的性別、年齡、身高及體質(zhì)量比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P＞0.05)，見表1。

表1 兩組患者一般情況的比較(n,%,±s)

表1 兩組患者一般情況的比較(n,%,±s)

2.2 呼吸參數(shù)的比較 兩組患者不同時間點Vt、Ppeak和Pmean組間和組內(nèi)比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P＞0.05)，見表2～4。

表2 兩組患者不同時間點Vt 的比較(±s，mL/kg)

表2 兩組患者不同時間點Vt 的比較(±s，mL/kg)

表3 兩組患者不同時間點Ppeak 的比較(±s,cmH2O)

表3 兩組患者不同時間點Ppeak 的比較(±s,cmH2O)

表4 兩組患者不同時間點Pmean 的比較(±s,cmH2O)

表4 兩組患者不同時間點Pmean 的比較(±s,cmH2O)

2.3 生命體征的比較 兩組患者不同時間點MAP和HR組間比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P＞0.05)，見表5～6。

表5 兩組患者不同時間點MAP 的比較(±s,mmHg)

表5 兩組患者不同時間點MAP 的比較(±s,mmHg)

2.4 EBC 收集量及8-iso-PGF2α質(zhì)量濃度的比較 M組患者EBC 標(biāo)本收集量低于E組(P＜0.05)，但8-iso-PGF2α質(zhì)量濃度差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，見表7。

表6 兩組患者不同時間點HR 的比較(±s,次/min)

表6 兩組患者不同時間點HR 的比較(±s,次/min)

表7 兩組EBC 收集量及8-iso-PGF2α 檢測濃度(±s)

表7 兩組EBC 收集量及8-iso-PGF2α 檢測濃度(±s)

2.5 術(shù)后氣道相關(guān)不良反應(yīng)發(fā)生情況比較 兩組患者胃管留置、術(shù)后咽干、咽痛及咳嗽的發(fā)生率組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，見表8。

表8 兩組患者留置胃管情況和術(shù)后氣道相關(guān)不良反應(yīng)發(fā)生情況(n,%)

3 討 論

EBC 檢測近年來因其無創(chuàng)、簡便、可靠和重復(fù)性好等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。盡管有報道[7]認(rèn)為EBC 收集裝置是非侵入性的，風(fēng)險很低，但使用過程中仍有阻塞氣道的風(fēng)險，因此其安全問題依然值得關(guān)注。但歐洲呼吸學(xué)會[8]認(rèn)為，EBC 的收集不會改變氣道條件，即使在患有嚴(yán)重肺病的幼兒和成人中應(yīng)用也是安全且無不良反應(yīng)的。

本研究通過將改良EBC 收集裝置和EcoScreen冷凝裝置應(yīng)用于全身麻醉期間機械通氣患者EBC的收集，發(fā)現(xiàn)兩組患者不同時間點MAP、HR、Vt、Ppeak、Pmean等比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。EcoScreen 冷凝裝置組咽干、咽痛及咳嗽的發(fā)生人數(shù)雖高于改良組，但組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。EcoScreen 冷凝裝置組EBC 收集量高于改良組，但所測EBC 中8-iso-PGF2α質(zhì)量濃度兩組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

機械通氣可用于全身麻醉或呼吸衰竭患者的呼吸支持，除患者自身可能合并呼吸道相關(guān)疾病外，機械通氣本身也會導(dǎo)致機械通氣相關(guān)肺損傷的發(fā)生[9]。多數(shù)肺部疾病的病理生理基礎(chǔ)主要是過度的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)，而這些指標(biāo)的量化一般較復(fù)雜，傳統(tǒng)的方法(如支氣管鏡下肺泡灌洗術(shù))均具有侵入性，除在一定程度上干擾氣道正常的生理狀態(tài)外，所獲得的標(biāo)本還存在被稀釋的可能[10]。EBC 直接來源于下呼吸道，其指標(biāo)可直接反映呼吸道炎癥及氧化應(yīng)激，因此近年來被較多地運用于呼吸系統(tǒng)疾病的診治中，如慢性阻塞性肺疾病、支氣管哮喘、肺癌等[1,11-13]。EBC 分析因其樣本采集為非侵入性且在機械通氣患者中幾乎可被無限次重復(fù)收集而成為一種更具有吸引力的監(jiān)測呼吸系統(tǒng)疾病演變的方法[3]。然而EBC標(biāo)本也被認(rèn)為可能被稀釋，在非病理狀態(tài)下其生化物質(zhì)含量較低，不易被檢測到。8-iso-PGF2α是氧自由基作用于花生四烯酸所產(chǎn)生的過氧化物，在體內(nèi)含量穩(wěn)定，作為炎性介質(zhì)在全身氧化應(yīng)激反應(yīng)時其濃度增加，是敏感的反映氧化應(yīng)激的指標(biāo)[14]，可作為肺部氧化損傷的介質(zhì)，已被證實能在大部分患者的EBC 中檢測出8-iso-PGF2α[3,15-16]。

改良EBC 收集裝置的收集效率沒有EcoScreen冷凝裝置高，主要是因為改良EBC 收集裝置采用的是0 ℃冰水混合物進(jìn)行冷凝，而EcoScreen 裝置采用電氣冷卻系統(tǒng)冷卻至-20 ℃左右進(jìn)行冷凝。Eco-Screen 冷凝裝置這一工作原理的不足之處在于每次使用前需提前開啟冷卻系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)冷，所需時間約20 min，所獲得的冷凝物需融化后才能進(jìn)行檢測，再次收集前內(nèi)部管路需要進(jìn)行清洗消毒，且每個儀器僅配有一套管路，因此不能在短時間內(nèi)反復(fù)多次進(jìn)行取樣。改良EBC 收集裝置由于設(shè)備制作簡單，價格低廉，采樣條件易于獲得，能彌補這一缺點。雖然收集效率低于EcoScreen 冷凝裝置，但在20 min 內(nèi)所收集的標(biāo)本量足以進(jìn)行檢測，若所需樣本量較多可適當(dāng)延長采集時間。研究[17]表明，采用EcoScreen冷凝裝置有導(dǎo)致機械通氣氣流受限而阻力增高的可能，其主要原因為收集標(biāo)本過程中其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和收集器中的冷凝物質(zhì)會一定程度上影響氣流的通過，約5 mL 固態(tài)冷凝物可導(dǎo)致冷凝器內(nèi)部堵塞，因此建議收集時間≤30 min。而改良EBC 收集裝置由于收集過程中獲得的是冷凝液而非固態(tài)冷凝物，因此理論上不存在這一風(fēng)險。本研究中，雖然兩組患者術(shù)后咽干、咽痛及咳嗽發(fā)生率無明顯差異，但EcoScreen冷凝裝置組咽干、咽痛及咳嗽的發(fā)生人數(shù)高于改良組，不排除是由于樣本量偏小而導(dǎo)致的，因此在實際應(yīng)用過程中，采用EcoScreen 冷凝裝置收集EBC 時需密切監(jiān)測，尤其是收集時間較長者。

綜上所述，在全身麻醉期間機械通氣患者EBC標(biāo)本收集過程中，建議綜合考慮費用、收集時間、收集次數(shù)等情況決定采用哪種裝置進(jìn)行EBC 標(biāo)本的收集。