嘉兴市第二医院麻醉科 译审
介绍
在各种心胸外科手术中，通过双腔管或支气管封堵器实现单肺通气以用于隔绝术侧肺的通气。它会导致强制性分流，因为非通气侧肺依然存在灌注。虽然缺氧性肺血管收缩（HPV）将分流的一部分转移至通气侧肺，而现代麻醉药物对HPV的影响程度较低，但仍有4-10%的患者血氧饱和度低于90%。总的来说，这种程度的低氧血症会诱发干预措施，因为器官细胞的功能可能会因氧供减少而受损。通常情况下，干预措施包括增加吸入氧浓度，并增加通气侧肺的呼气末正压（PEEP）。如果这不能将外周血氧饱和度纠正到可接受的水平，则可对术侧肺应用低水平气道持续正压通气（CPAP）。由于麻醉医师在外周血氧饱和度降低的情况下的每一个纠正措施都有潜在的负面影响，并可能被忽略。然而，氧输送并不完全依赖于血氧饱和度，而是与血红蛋白水平和更重要的心输出量相一致。因此，通过外周血氧饱和度反映的低氧血症是否导致缺氧应取决于患者。这篇综述将简要讨论组织缺氧的决定因素，重点在于吸入氧浓度，一个可改变的参数，以及描述无氧代谢发生的临界水平。我们想挑战一个普遍持有的观点，即外周血氧饱和度低于90%普遍需要进行干预。我们还将探讨以更高的血氧饱和度为目标的潜在缺点，并最终提出结合新兴监测技术的患者个体化目标。
低氧血症和缺氧
了解低氧血症和缺氧之间的区别对于单肺通气患者的管理决策至关重要。低氧血症，传统上定义为外周血氧饱和度低于90%，通常是干预措施的触发因素，无论是通过增加吸入氧浓度，优化非术侧肺氧合，还是有选择性的干预术侧肺。低氧血症是动脉血中氧含量降低的结果，但并不一定与靶器官组织中的氧合相关。因此，认为氧饱和度下降或低氧血症会对患者造成伤害，并且总是需要麻醉医师采取干预措施的假设是不正确的。重要的是要说明，缺氧可以是局限性的，也可以是全身性的，它是组织水平上的缺氧，可能是由几种病理生理机制引起的，这些病理生理机制广泛的定义为氧输送或细胞利用。正如本综述将进一步阐述的，低氧血症与组织缺氧的相关性是一个复杂的、多因素的评估，需要了解病理生理学，并根据患者个体和围术期情况制定相关决策。
OLV时低氧血症的决定因素
与OLV相关的低氧血症主要归因于分流，只要HPV不受损，分流会随着时间的推移而改善，除非采取辅助措施或恢复双肺通气，否则分流会保持固定。血液中氧的运输主要取决于血红蛋白（Hb）浓度、血红蛋白饱和度（SaO2）和心输出量（CO）。任何一种减少都会导致氧输送（DO2）的减少，并可能导致靶器官功能障碍。微血管张力、组织水肿和溶解氧含量（PaO2）的区域性变化也是影响氧输送能到达靶器官细胞线粒体的变量。虽然上述所有因素都有助于氧转运，但在研究DO2方程时，心输出量变得尤为重要。
DO2=CO x ｛（1.31 x Hgb x SaO2 x 0.01）+（0.0225 x PaO2）｝
实际上，这表明血红蛋白浓度或其饱和度的降低可以在一定程度上通过心输出量的增加来补偿，反之则不然。因此，我们的重点不是假设所有患者都需要大于90%的血氧饱和度，而是针对血红蛋白和心输出量的临床实践中更为有效地定位氧饱和度，这样全身氧输送都将超过需求。此外，如果通气操作会导致损伤或影响手术进展，则改变心输出量可能是更为合适的干预目标。除了改善氧输送外，将心输出量增加至正常或高于正常水平可能会由于混合静脉血氧含量的增加而改善外周血氧饱和度。
讨论优化DO2的关键在于VO2（耗氧量或代谢需求量）和V02/DO2比值。在正常生理学中，DO2随着VO2的变化进行调节，使得V02/DO2比值保持在0.2-0.3之间，这与20-30%的氧摄取或70%的混合静脉血氧饱和度（SvO2）相关。当DO2减少时，VO2最初通过增加氧摄取维持（临床上表现为SvO2减小），直达达到临界DO2水平，此时VO2取决于氧供应，并且无法达到进一步的氧摄取。正是在这一点上（氧摄取率为60-70%），当氧需求量的进一步增加或输送量的减少会导致组织缺氧。不幸的是，SvO2趋势需要标准胸部手术的过度侵入，直至无氧代谢的发生以检测乳酸的升高，因为氧供不足可能导致器官损害。
以前的研究发现，当DO2/VO2的比例低于2：1时，会发生这种转变。重要的是，我们知道临界氧运输阈值小于8 mlO2/kg/min，可能低至3 mlO2/kg/min。其他人认为500 ml/min足以避免全身麻醉下组织缺氧。在该比值的消耗方面，先前已经表明，胸部手术期间的VO2约为130 ml/min。由于我们可以粗略的计算任何给定患者的氧气输送量，这就提供了获得安全输送与消耗比率并提升个性化患者管理的机会。先前的一项研究评估了单肺通气期间计算的氧气输送，发现14%的患者输送低于500ml/min的阈值。有趣的是，这些患者的氧输送与外周血氧饱和度无关（图1），进一步强调了心输出量的重要作用。这种策略的局限性与微创心输出量监护仪的假设以及在动态、高节奏的胸科手术室所需的耗时相关，在这种手术室中，整体评估可能无法反映区域差异。
多低才算太低？
胸外科以及围术期的数据缺乏使得这个问题很难解决。目前还没有研究检测人类或动物模型单肺通气期间低氧血症的可耐受水平，或短暂性低氧血症在手术感染、肾功能不全、心肌功能障碍或术后认知功能障碍等结局中的占比顺序。随着电子麻醉记录的广泛应用，我们可以在不久的将来通过回顾性数据来评估这一点。尽管如此，低氧血症已被确定为所有接受全身麻醉患者中常见的问题，6.8%的患者外周血氧饱和度低于90%，3.5%的患者外周血氧饱和度低于85%持续2分钟或更长时间。这使得我们可以根据急性低氧血症的生理学和动物研究数据、暴露于低氧环境中的健康志愿者的人体实验数据以及对低氧血症危重症患者的观察数据来推断临床决策。
从动物生理学实验可知，组织缺氧是由VO2/DO2失衡引起的，但在正常生理情况下，存在一个安全界限，即通过增加摄取量，使得VO2独立于DO2直至达到临界值，此时将发生缺氧。这种VO2/DO2关系存在的范围是器官和环境特定的，温度、并发症甚至麻醉药物等因素都会影响这一比值。麻醉本身可以减少VO2，从而在围术期环境中创造更大的安全边际。虽然这增强了我们对氧输送的理解，但它并没有评估中度低氧血症暴露（80-90%）的结局，这将模拟胸部手术室的术中情况。在脑损伤的研究中，评估低氧血症再灌注的动物模型主要集中在慢性疾病状态，如阻塞性睡眠呼吸暂停或混合性缺氧缺血。
对暴露于缺氧环境中的健康个体进行了详细的研究，特别是通过对登山人群和高海拔人群的研究。鉴于前者，缺氧在数周内进展缓慢，60%的氧饱和度没有受到缺氧诱导因子（包括负责红细胞生成和代谢调节的基因转录）引发的生理适应的不利影响，氧离曲线移动，心动过速导致心输出量增加，通气量增加。一种更为严重的低氧血症情况是屏气潜水员，他们可以经历50%左右的氧饱和度最低值，并且没有明显的不良反应，但其也存在某些预处理措施。这两个在健康人群中的适应现象很难转化为在手术室中的情况。有趣的是，在脉搏血氧仪的开发过程中，超过10000名受试者暴露在急性缺氧条件下，以促进脉搏血氧仪检测低氧血症。一项研究需要80%以下的氧饱和度持续大约15分钟，持续较短时间的低至45%。这并没有导致可检测到的并发症发生率，但这些研究的目的不是完全评估受试者对低氧血症的耐受性，而是评估脉搏血氧饱和度的可靠性。对这一主题的进一步研究得出结论，健康人群对于50-70%的短暂性低氧血症具有良好的耐受性，没有发生并发症。在急性手术应激和慢性合并症条件下，这些水平远低于单肺通气患者的临床舒适度和接受度。然而，有人认为轻度缺氧环境可能是治疗从线粒体疾病到脊髓损伤等多种疾病的一种新兴疗法，有数据表明，患有多种合并症的清醒患者对短时-轻度（80-90%）缺氧状态具有良好的耐受性。目前，一项针对80-85%的长期暴露研究正在进行，并对生化和生理反应进行评估。
危重症患者的护理环境可能与术中胸外科手术环境最为相似。虽然已经进行了多项研究，比较了自由氧疗法和保守氧疗法（90-97% vs ＞97%），但随机选择血氧饱和度低于88%的低氧血症患者是一个重要的伦理问题。也就是说，ICU一半以上的入院患者是由于低氧性呼吸衰竭引起的，其中一些会发展成急性呼吸窘迫综合征和同等严重的低氧血症。虽然低氧血症的严重程度可能相似，但病因却截然不同，OLV期间低氧血症主要归因于肺内分流。目前正在进行一项大规模的确定性随机对照试验以评估危重症患者中氧饱和度降低的安全性，此前进行了一项初步的较小的可行性研究，评估了88-92%的氧饱和度。这项工作的前提是假设纠正措施本身可能比允许性低氧血症更为糟糕。当然，在一项小型多中心随机对照试验中以及显示了此种危害性。在ICU允许性低氧血症策略中，SaO2很大程度上是适应于严重的难治性急性呼吸窘迫综合征患者需要静脉-静脉体外膜式氧合（VV-ECMO）。
在VV-ECMO设置中，外周动脉血氧饱和度取决于流经体外循环的静脉血的比例，而不是通过ECMO循环分流至右心室和肺内分流的静脉血的比例。这意味着如果心输出量增加，但VV-ECMO流量和肺内分流保持不变，则外周血氧饱和度将降低。相反的情况也成立，如果唯一的变量是心输出量减少，那么外周血氧饱和度会增加。这两种情况都假设耗氧量没有变化。VV-ECMO患者的外周血氧饱和度通常为80-85%，在设定适当的心输出量和血红蛋白浓度以保持VO2/DO2比值为0.3的情况下不会引起损伤，并能够满足机体需求，正如《体外生命支持组织指南》所认可的那样。Spinelli和Batlett的回顾性研究表明，持续饱和度降低至90%的VV-ECMO患者的死亡率与氧分压为101-300mmHg的患者相似。尽管ECMO中心的氧饱和度目标各不相同，但允许性低氧血症（氧饱和度85-90%）是实现保护性通气的常见策略，似乎没有长期的认知后遗症。
增加吸入氧浓度的陷阱？
如果纠正单肺通气期间低氧血症的干预措施没有有害后果，则有望普遍应用。这显然不是事实，因为我们了解关于高流量吸氧和有害驱动压的负面影响。此外，由于目前大多数胸外科手术采用视频辅助方法进行，依赖于术侧肺的策略可能会影响手术暴露和进展。
当面对低氧血症时，一种自然的反应是提高吸入氧浓度。我们应该考虑这种策略同样存在益处和风险。已经证明，高氧水平可通过血管收缩特性降低心输出量，从而可能减少已经处于临界VO2/DO2比值患者的氧输送。预防性高吸入氧浓度以避免低氧血症也可能导致显著的高氧血症，因为大多数患者在单肺通气期间不会出现低氧血症。这种高氧已被证明会损害微循环，并可能选择性的损伤脑和冠状动脉的血流，后者导致在心肌梗死治疗中的氧疗法不应是常规疗法。高吸入氧浓度对通气肺的氧化应激也是单肺通气后肺损伤的一个重要因素，是肺部手术后死亡的主要原因。最后，高氧可导致全身炎症和细胞死亡，这是由于活性氧的形成，在全身疾病的发生过程中，活性氧很容易压倒天然抗氧化机制。
在吸入氧浓度增加的同时，通常认为通气侧肺已存在肺不张。虽然适当的肺复张和增加PEEP（开放式肺通气）是合理的，麻醉医师必须避免将呼吸机参数增加到已知和肺损伤相关的水平。应避免潮气量超过4-6ml/kg（理想体重）和驱动压超过14。难治性低氧血症被认为是继发于通过术侧肺的分流和缺氧血肺血管收缩的相对失败，这导致麻醉医师将注意力转向对术侧肺的干预。不幸的是，任何对术侧肺进行氧合的尝试都可能会影响视频辅助手术的进展。这可能会促使转为开放手术，从而增加围术期并发症、住院时间以及可能的长期死亡率。
找到正确的平衡点
大量研究工作仍在寻找术中血红蛋白浓度、液体管理和平均动脉压的最佳范围。术中氧饱和度同样受到关注，因为经验表明，过高和过低的极端值均可能造成损害。难点在于定义这些边界，然后预测和干预以避免显著超出最佳范围。关于上限，已提出使用多波长脉冲共血氧饱和度测定法的新型脉搏血氧仪作为监测和优化的工具。其提供了一个范围为0-1的无单位氧气储备指数（ORI），与100-200 mmHg之间的氧分压相关。该指数可以避免高氧，因为大于97%的传统脉搏血氧饱和度与90-600mmHg之间的任何PaO2相关。此外，储备指数的下降趋势可能是在发生严重低氧血症之前进行干预的信号。如果无上述设备，将氧气输送滴定至氧饱和度开始下降到临界点是值得的。将吸入氧分压水平维持在此临界点之上将确保避免不必要的PaO2水平升高及其不利后果。
尽管优化了麻醉管理，仍有少数患者出现低氧血症。在此种情况下，可以使用计算个体患者的氧气输送来为决策提供信息。如果计算的氧气输送是临界耗氧量的两倍，并且替代方法是潜在伤害性或手术禁止的操作，则可以合理的假设患者可以耐受低氧水平以完成手术。许多患者似乎可以耐受85%至90%的外周血氧饱和度而不会出现负面后遗症，前提是血红蛋白浓度足够，更应该强调的是心输出量。由于需要肺动脉导管的传统热稀释法之外的心输出量的准确评估是不确定的，因此该提议存在困难。虽然依赖动脉波形分析以及生物特征和人口统计数据来估计个体患者每搏输出量的微创方法正变得越来越普遍，但其相较于侵入性方法在目标导向液体治疗之外的有效性以及读数方面的真实和精确受到质疑。此外，与肺动脉导管数值相比，这些监测方法在单肺通气期间的性能表现不一致。这意味着对氧气输送的任何计算都将是一个估计值。
这些信息的组合使得麻醉医师能够为具有不完整信息的特定患者确定可接受氧饱和度的最佳范围。理想情况下，我们可以选择性、持续评估主要关键器官的氧气输送；然而，这是不可能的。在可接受的最低氧饱和度仍不确定的情况下，应采取前文提到的避免高氧的措施。大多数麻醉医师可能会继续以大于或等于90%的传统氧饱和度为目标。
结论
单肺通气期间麻醉患者的氧气输送是复杂的，并且取决于血红蛋白、氧饱和度和心输出量。氧气输送必须超过氧气消耗量，否则会发生细胞缺氧。氧气输送的减少是倍增的，而不是累加的，并且在贫血或低心输出量的情况下降低氧饱和度可能是有害的。术中最受关注的往往是外周血氧饱和度。我们知道，健康清醒人群可以耐受短暂的低氧血症而不会造成不良后果，但缺乏来自全身麻醉患者的数据，或者更具体地说，缺乏单肺通气期间的研究。从手术室外的数据推断，短暂的轻度（85-90%）低氧血症在与足够的心输出量和血红蛋白时似乎是可以耐受的。单肺通气期间心输出量的精确测量尚未通过微创技术进行验证，从而使得氧气输送的计算仅为估计。当纠正低氧血症的管理步骤无害且不妨碍手术进展时，应进行此类干预。然而，当麻醉管理得到优化时，需要平衡进一步干预措施的不利影响和允许性低氧血症的不利影响。这种风险平衡将继续争论直至进一步研究为决策提供证据。
（Durkin C, Romano K, Egan S, Lohser J. Hypoxemia During One-Lung Ventilation: Does It Really Matter? Curr Anesthesiol Rep. 2021 Jul 7:1-7. doi: 10.1007/s40140-021-00470-5.）
嘉兴市第二医院麻醉科简介
嘉兴市第二医院麻醉科建科于1979年，为浙江省医学扶植学科，嘉兴市医学重点支撑学科，国家级住院医师规范化培训基地。科室人才辈出，梯队优良，目前麻醉科医生45名，主任医师6名，副主任医师9名，主治医师14名，麻醉护士14名，手术室护士60名。其中博士2名，硕士23名，教授1名，副教授6名，硕士生导师5名。年完成麻醉量近4万例。骨干成员分别在德国图宾根大学附属医院、德国鲁尔大学附属医院、英国皇家自由医院、美国西北大学芬堡医学院、北京阜外医院、上海中山医院、华西医院等国内外知名院校进修学习，在各领域打造嘉兴地区最优秀麻醉手术团队。
临床上承担嘉兴地区老年危重病人麻醉联合诊疗中心以及超声可视化教学基地，推动本地区舒适化医疗和围术期快速康复外科快速发展。教学上承担浙江省中医药大学、蚌埠医学院麻醉学硕士生培养，嘉兴学院、温州医科大学等临床本科实习生教学基地。是第一批国家级麻醉专业住院医师规范化培训基地，目前已培养优秀的麻醉住培医生70余人。科研上主攻方向为老年患者围术期脏器功能保护、精准麻醉与可视化技术和围术期认知功能障碍的预防与发病机制三个方向，目前承担各级科研项目20余项，GCP 项目5项，科研经费300余万元，发表论文100余篇，SCI30余篇，省市科研获奖十余项,专利20余项。医教研共同发展为手术科室提供卓越的麻醉手术平台，为本专业培养优秀的青年麻醉医生，也起到了本地区麻醉科研的学术引领作用。
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