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[摘要] 目的 采用经食管超声心动图（TEE）观察后路腰椎椎体间融合术中静脉气体栓塞（VAE）发生率及呼气末正压通气（PEEP）对VAE发生率的影响。方法 将120例拟全麻下行后路腰椎椎体间融合术病人随机分为对照组、PEEP1组和PEEP2组，各40例。3组术中分别设置PEEP为0、0.49、0.98 kPa，同时采用TEE监测并评估各组VAE分级。结果 对照组VAE主要为Ⅰ级和Ⅱ级，PEEP1组和PEEP2组VAE主要为0级和Ⅰ级，3组VAE分级比较差异有显著性（H=30.24，Z=1.98～5.43，P<0.01）。结论 手术中PEEP可有效降低后路腰椎椎体间融合术病人VAE的发生率，提高手术安全性。
[关键词] 脊柱融合术;栓塞，空气;正压呼吸;超声心动描记术，经食管
[中图分类号] R614 [文献标志码] A [文章编号] 2096-5532（2020）06-0715-04
doi：10.11712/jms.2096-5532.2020.56.175 [开放科学（资源服务）标识码（OSID）]
[网络出版] https：//kns.cnki.net/kcms/detail/37.1517.R.20201016.1124.002.html;
[ABSTRACT] Objective To investigate the effect of positive end-expiratory pressure （PEEP） on the incidence rate of venous air embolism （VAE） during posterior lumbar interbody fusion （PLIF） using transesophageal echocardiography （TEE）. Methods A total of 120 patients who planned to undergo PLIF under general anesthesia were randomly divided into control group， PEEP1 group， and PEEP2 group， with 40 patients in each group， and in these three groups， PEEP was set to 0， 0.49， and 0.98 kPa， respectively. TEE was used to monitor and evaluate the grade of VAE. Results Grade Ⅰ/Ⅱ VAE was mainly observed in the control group， grade 0 VAE was mainly observed in the PEEP1 group， and grade Ⅰ was mainly observed in the PEEP2 group; there was a significant difference in the grade of VAE between the three groups （H=30.24，Z=1.98-5.43，P<0.01）. Conclusion For patients undergoing PLIF， PEEP can effectively reduce the incidence rate of VAE during surgery and improve surgical safety.
[KEY WORDS] spinal fusion; embolism， air; positive-pressure respiration; echocardiography， transesophageal
静脉气体栓塞（VAE）是气体通过不同途径从手术部位进入到静脉系统从而导致一系列症状罕见但致命的手术并发症。VAE在多种手术及操作中均有发生[1-3]。近年来，脊柱外科手术中发生VAE已有多篇文献报道，而且病死率较高，但多见于病例报道[4-7]，无前瞻性大样本研究。由于有些VAE无症状、未诊断或未报道，使其确切发生率难以估计，而且缺少切实有效的预防方法。呼气末正压通气（PEEP）是指通过控制呼吸或辅助呼吸，保持呼气末期呼吸道一定的正壓。机械通气时通过PEEP增加中心静脉压（CVP）即右心房压，增加压力梯度，可以减少VAE发生的可能。本研究采用经食管超声心动图（TEE）观察后路腰椎椎体间融合术中心腔内VAE发生率及PEEP对VAE发生率的影响。
1 资料与方法
1.1 一般资料
2018年12月—2019年12月，选取在我院择期行后路腰椎椎体间融合术病人120例作为研究对象，男58例，女62例;年龄30～50岁，平均（39.0± 3.2）岁。按照美国麻醉医师协会分级标准（ASA）分级Ⅰ～Ⅱ级。排除术前存在心肺功能异常、先天性心脏病、胃及食管疾病病史的病人。采用随机数生成器将120例病人分成对照组、PEEP1组和PEEP2组，各40例。 本文研究经医院伦理委员会批准并获得病人及家属知情同意。
1.2 研究方法
病人术前禁食8 h，禁饮2 h，术前30 min肌肉注射苯巴比妥钠0.1 g、东莨菪碱0.3 mg。入室后常规监测心电图、无创血压、脉搏氧饱和度（SpO2）、有创动脉压。用舒芬太尼（0.3 μg/kg）、丙泊酚（2 mg/kg）、 维库溴铵（0.12 mg/kg）行静脉快速诱导。经口气管插管接麻醉机机械通气后，在超声引导下行右颈部中心静脉穿刺置管，监测CVP。麻醉维持用七氟醚和瑞芬太尼 （0.1 μg/（kg·min）），每30 min间断静脉注射维库溴铵（0.03 mg/kg）。根据术中出量，维持入量平衡。手术中输入液体为6 g/L羟乙基淀粉130/0.4（万汶，德国费森尤斯卡比公司）和9 g/L的乳酸钠林格液。麻醉成功后将5.0 MHz经食管超声探头（SONOS 4500， Philips， Boeblingen， Germany） 置入食管中。调整探头的位置与扫描角度，显示食管中段心脏四腔切面，重点观察右心房（图1）。PEEP值设定：对照组为0，PEEP1组为0.49 kPa，PEEP2组为0.98 kPa。维持呼气末CO2分压（PET-CO2） 4.655～5.320 kPa。于手术开始至结束监测并录制超声影像，所有手术由同一组外科医生完成，手术中应用TEE观察有无发生VAE，记录发现VAE的时间。手术后由两名医生查看录像并评估VAE分级。VAE分级标准：0级，没有气体栓子出现在右心房（RA）、右心室（RV）以及右室流出道（RVOT）;Ⅰ 级，单个气泡出现在RA、RV或RVOT;Ⅱ级，气泡填充量小于RA、RV或RVOT的半径;Ⅲ级，气泡填充量大于RA、RV或RVOT的半径;Ⅳ级，气泡完全填充 RA、RV 或RVOT[8]。分别记录病人有创动脉血压收缩压（SBP）、舒张压（DBP）、平均动脉压（MBP）、心率（HR）、CVP、SpO2以及PET-CO2等。血流动力学不稳定定义： MBP下降超过 2.66 kPa，SpO2低于 90%，PET-CO2 从基线值突然下降超过0.266 kPa。 1.3 统计学处理
采用SPSS 15.0软件进行统计学处理。计量资料数据以±s形式表示，3组不同时间生命体征的比较采用重复测量方差分析，两两比较用Stundent-Newman-Keuls（SNK）法。多组等级资料比较采用Kruskal-Wallis H秩和检验，两两比较采用Wlico-xon秩和检验。以P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 各组术前及术中各指标检测结果比较
各组病人一般资料及手术时间、失血量、输液量比较差异无显著性（P>0.05）。见表1。重复测量方差分析显示，3组间SBP、DBP、MBP、PET-CO2、HR比较，不同时间、不同组别以及时间、组别交互作用差异均无显著性（F时间=1.002～2.013，P>0.05;F组别=0.873～1.862，P>0.05，F时间×组别=0.755～1.214，P>0.05）;3组CVP不同时间以及时间、组别交互作用差异无统计学意义（F时间=1.114，P>0.05;F时间×组别=0.854，P>0.05），不同组别CVP比较差异有显著性（F组别=3.586，P<0.05）。单独效应分析结果显示，3组病人术中各时间点SBP、DBP、MBP、HR、PET-CO2等比较差异均无统计学意义（P>0.05），而CVP比较差异有统计学意义（F=2.685～3.147，P<0.05）。见表2。
2.2 各组术中发生VAE分级比较
对照组VAE主要为Ⅰ 级和Ⅱ级，PEEP1组和PEEP2组VAE主要为0级和Ⅰ级，3组VAE分级比较差异有显著性（H=30.24，Z=1.98～5.43，P<0.01）。对照组2例发生Ⅳ级 VAE病人，术中PET-CO2突然降低大于0.266 kPa，但是没有发生血流动力学参数改变和心电图变化。3组VAE主要发生于开始破坏椎板到肌肉缝合的过程中。见表3。
3 讨 论
腰椎退行性疾病是一种由于腰椎自然老化、退化等原因引起的临床常见病，随着我国老龄化进程的加剧，腰椎退行性疾病发病率居高不下。目前，对于保守治疗无效的病人，最有效的治疗方法是外科手术。腰椎手术通常会破坏椎板、椎体、椎弓根等骨性结构，手术过程中空气可能通过因骨性结构破坏而暴露的松质骨进入静脉系统[9]，引起不同程度的VAE。严重者可能会导致病人意识突然丧失、瞳孔扩大、牙关紧闭及心律失常、心搏骤停等，最终因心肺功能衰竭抢救无效而死亡。手术中通常使用框架悬空腹部降低下腔静脉压，从而减少术中出血。然而，手术部位与右心房压力梯度的减少将增加气体进入血液循环的可能[10]。有研究显示，压力梯度减少到0.49 kPa时，气体可能进入静脉[11]。机械通气时通过PEEP增加CVP即右心房压，增加压力梯度，可以减少VAE发生的可能。
PEEP是指通过控制呼吸或辅助呼吸，保持呼气末期呼吸道一定的正压。应用PEEP可避免肺泡早期闭合，使肺泡扩张，功能残气量增加，改善通气和氧合，是治疗低氧血症的重要手段之一[12]。临床中一般主张PEEP为0.49～0.98 kPa可改善肺通气/血流比例，改善肺顺应性，提高氧合功能[13-15]。PEEP虽然有助于改善氧合，但气道峰压与气道均压会因PEEP的增大而显著增加，同时也存在减少回心血量和气压伤的风险。杨中良等[16]对30例颅脑损伤后行机械通气病人研究发现，CVP与PEEP呈直线关系，CVP随PEEP增加而增加，尤其当存在低血容量时，CVP随PEEP增加的幅度更高[17]。本研究结果显示，PEEP1组和PEEP2组CVP不同程度增加，使手术部位与右房压力梯度增加，氣体难以进入血液循环系统进而降低了VAE的发生。
气栓对机体造成的损害程度取决于气体进入量、进入速度、气体类型和气体进入时病人的体位等[18]。大剂量的气体快速进入静脉及肺血管中，会引起血管内皮损伤[19-20]，使内皮之间产生间隙，发生肺水肿[21]，引起肺换气功能障碍以及肺循环阻力增大，增加肺动脉压，还可引起心排血量降低、心律失常、右心劳损等，最终引起心力衰竭而死亡[22]。另外，小剂量的气体可通过室间隔缺损或房间隔缺陷如卵圆孔未闭进入动脉循环，引起反常栓塞而导致严重的临床事件发生，尤其在气体栓子累积使肺动脉压增高时更容易发生。尸体解剖结果显示，卵圆孔未闭成人发生率为20%～35%[23]。临床医生应充分认识到因为卵圆孔未闭存在右向左分流的风险，可能导致心、脑等重要脏器空气栓塞。如果发生严重VAE、早期气泡还在RA时，可以在TEE的指导下通过中心静脉导管吸出进入心房的空气，尽管通常只能吸出约50%空气，却可能因此而避免致命的临床事件发生。
本研究对照组中2例病人发生Ⅳ级VAE后，马上通知手术医生停止手术操作，生理盐水覆盖创面，调整头高脚低位，避免了严重VAE的发生;从中心静脉导管并未吸出气体，也没有发生相关的循环紊乱;心电图上并没有观察到ST-T改变、室上性或室性等恶性心律失常发生。其原因可能是VAE发现及时、经处理后进入心脏的气体量少。
综上，手术中PEEP可有效降低后路腰椎椎体间融合术病人VAE的发生率，提高手术安全性。
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（本文編辑 黄建乡）
[关键词] 脊柱融合术;栓塞，空气;正压呼吸;超声心动描记术，经食管
[中图分类号] R614 [文献标志码] A [文章编号] 2096-5532（2020）06-0715-04
doi：10.11712/jms.2096-5532.2020.56.175 [开放科学（资源服务）标识码（OSID）]
[网络出版] https：//kns.cnki.net/kcms/detail/37.1517.R.20201016.1124.002.html;
[ABSTRACT] Objective To investigate the effect of positive end-expiratory pressure （PEEP） on the incidence rate of venous air embolism （VAE） during posterior lumbar interbody fusion （PLIF） using transesophageal echocardiography （TEE）. Methods A total of 120 patients who planned to undergo PLIF under general anesthesia were randomly divided into control group， PEEP1 group， and PEEP2 group， with 40 patients in each group， and in these three groups， PEEP was set to 0， 0.49， and 0.98 kPa， respectively. TEE was used to monitor and evaluate the grade of VAE. Results Grade Ⅰ/Ⅱ VAE was mainly observed in the control group， grade 0 VAE was mainly observed in the PEEP1 group， and grade Ⅰ was mainly observed in the PEEP2 group; there was a significant difference in the grade of VAE between the three groups （H=30.24，Z=1.98-5.43，P<0.01）. Conclusion For patients undergoing PLIF， PEEP can effectively reduce the incidence rate of VAE during surgery and improve surgical safety.
[KEY WORDS] spinal fusion; embolism， air; positive-pressure respiration; echocardiography， transesophageal
静脉气体栓塞（VAE）是气体通过不同途径从手术部位进入到静脉系统从而导致一系列症状罕见但致命的手术并发症。VAE在多种手术及操作中均有发生[1-3]。近年来，脊柱外科手术中发生VAE已有多篇文献报道，而且病死率较高，但多见于病例报道[4-7]，无前瞻性大样本研究。由于有些VAE无症状、未诊断或未报道，使其确切发生率难以估计，而且缺少切实有效的预防方法。呼气末正压通气（PEEP）是指通过控制呼吸或辅助呼吸，保持呼气末期呼吸道一定的正壓。机械通气时通过PEEP增加中心静脉压（CVP）即右心房压，增加压力梯度，可以减少VAE发生的可能。本研究采用经食管超声心动图（TEE）观察后路腰椎椎体间融合术中心腔内VAE发生率及PEEP对VAE发生率的影响。
1 资料与方法
1.1 一般资料
2018年12月—2019年12月，选取在我院择期行后路腰椎椎体间融合术病人120例作为研究对象，男58例，女62例;年龄30～50岁，平均（39.0± 3.2）岁。按照美国麻醉医师协会分级标准（ASA）分级Ⅰ～Ⅱ级。排除术前存在心肺功能异常、先天性心脏病、胃及食管疾病病史的病人。采用随机数生成器将120例病人分成对照组、PEEP1组和PEEP2组，各40例。 本文研究经医院伦理委员会批准并获得病人及家属知情同意。
1.2 研究方法
病人术前禁食8 h，禁饮2 h，术前30 min肌肉注射苯巴比妥钠0.1 g、东莨菪碱0.3 mg。入室后常规监测心电图、无创血压、脉搏氧饱和度（SpO2）、有创动脉压。用舒芬太尼（0.3 μg/kg）、丙泊酚（2 mg/kg）、 维库溴铵（0.12 mg/kg）行静脉快速诱导。经口气管插管接麻醉机机械通气后，在超声引导下行右颈部中心静脉穿刺置管，监测CVP。麻醉维持用七氟醚和瑞芬太尼 （0.1 μg/（kg·min）），每30 min间断静脉注射维库溴铵（0.03 mg/kg）。根据术中出量，维持入量平衡。手术中输入液体为6 g/L羟乙基淀粉130/0.4（万汶，德国费森尤斯卡比公司）和9 g/L的乳酸钠林格液。麻醉成功后将5.0 MHz经食管超声探头（SONOS 4500， Philips， Boeblingen， Germany） 置入食管中。调整探头的位置与扫描角度，显示食管中段心脏四腔切面，重点观察右心房（图1）。PEEP值设定：对照组为0，PEEP1组为0.49 kPa，PEEP2组为0.98 kPa。维持呼气末CO2分压（PET-CO2） 4.655～5.320 kPa。于手术开始至结束监测并录制超声影像，所有手术由同一组外科医生完成，手术中应用TEE观察有无发生VAE，记录发现VAE的时间。手术后由两名医生查看录像并评估VAE分级。VAE分级标准：0级，没有气体栓子出现在右心房（RA）、右心室（RV）以及右室流出道（RVOT）;Ⅰ 级，单个气泡出现在RA、RV或RVOT;Ⅱ级，气泡填充量小于RA、RV或RVOT的半径;Ⅲ级，气泡填充量大于RA、RV或RVOT的半径;Ⅳ级，气泡完全填充 RA、RV 或RVOT[8]。分别记录病人有创动脉血压收缩压（SBP）、舒张压（DBP）、平均动脉压（MBP）、心率（HR）、CVP、SpO2以及PET-CO2等。血流动力学不稳定定义： MBP下降超过 2.66 kPa，SpO2低于 90%，PET-CO2 从基线值突然下降超过0.266 kPa。 1.3 统计学处理
采用SPSS 15.0软件进行统计学处理。计量资料数据以±s形式表示，3组不同时间生命体征的比较采用重复测量方差分析，两两比较用Stundent-Newman-Keuls（SNK）法。多组等级资料比较采用Kruskal-Wallis H秩和检验，两两比较采用Wlico-xon秩和检验。以P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 各组术前及术中各指标检测结果比较
各组病人一般资料及手术时间、失血量、输液量比较差异无显著性（P>0.05）。见表1。重复测量方差分析显示，3组间SBP、DBP、MBP、PET-CO2、HR比较，不同时间、不同组别以及时间、组别交互作用差异均无显著性（F时间=1.002～2.013，P>0.05;F组别=0.873～1.862，P>0.05，F时间×组别=0.755～1.214，P>0.05）;3组CVP不同时间以及时间、组别交互作用差异无统计学意义（F时间=1.114，P>0.05;F时间×组别=0.854，P>0.05），不同组别CVP比较差异有显著性（F组别=3.586，P<0.05）。单独效应分析结果显示，3组病人术中各时间点SBP、DBP、MBP、HR、PET-CO2等比较差异均无统计学意义（P>0.05），而CVP比较差异有统计学意义（F=2.685～3.147，P<0.05）。见表2。
2.2 各组术中发生VAE分级比较
对照组VAE主要为Ⅰ 级和Ⅱ级，PEEP1组和PEEP2组VAE主要为0级和Ⅰ级，3组VAE分级比较差异有显著性（H=30.24，Z=1.98～5.43，P<0.01）。对照组2例发生Ⅳ级 VAE病人，术中PET-CO2突然降低大于0.266 kPa，但是没有发生血流动力学参数改变和心电图变化。3组VAE主要发生于开始破坏椎板到肌肉缝合的过程中。见表3。
3 讨 论
腰椎退行性疾病是一种由于腰椎自然老化、退化等原因引起的临床常见病，随着我国老龄化进程的加剧，腰椎退行性疾病发病率居高不下。目前，对于保守治疗无效的病人，最有效的治疗方法是外科手术。腰椎手术通常会破坏椎板、椎体、椎弓根等骨性结构，手术过程中空气可能通过因骨性结构破坏而暴露的松质骨进入静脉系统[9]，引起不同程度的VAE。严重者可能会导致病人意识突然丧失、瞳孔扩大、牙关紧闭及心律失常、心搏骤停等，最终因心肺功能衰竭抢救无效而死亡。手术中通常使用框架悬空腹部降低下腔静脉压，从而减少术中出血。然而，手术部位与右心房压力梯度的减少将增加气体进入血液循环的可能[10]。有研究显示，压力梯度减少到0.49 kPa时，气体可能进入静脉[11]。机械通气时通过PEEP增加CVP即右心房压，增加压力梯度，可以减少VAE发生的可能。
PEEP是指通过控制呼吸或辅助呼吸，保持呼气末期呼吸道一定的正压。应用PEEP可避免肺泡早期闭合，使肺泡扩张，功能残气量增加，改善通气和氧合，是治疗低氧血症的重要手段之一[12]。临床中一般主张PEEP为0.49～0.98 kPa可改善肺通气/血流比例，改善肺顺应性，提高氧合功能[13-15]。PEEP虽然有助于改善氧合，但气道峰压与气道均压会因PEEP的增大而显著增加，同时也存在减少回心血量和气压伤的风险。杨中良等[16]对30例颅脑损伤后行机械通气病人研究发现，CVP与PEEP呈直线关系，CVP随PEEP增加而增加，尤其当存在低血容量时，CVP随PEEP增加的幅度更高[17]。本研究结果显示，PEEP1组和PEEP2组CVP不同程度增加，使手术部位与右房压力梯度增加，氣体难以进入血液循环系统进而降低了VAE的发生。
气栓对机体造成的损害程度取决于气体进入量、进入速度、气体类型和气体进入时病人的体位等[18]。大剂量的气体快速进入静脉及肺血管中，会引起血管内皮损伤[19-20]，使内皮之间产生间隙，发生肺水肿[21]，引起肺换气功能障碍以及肺循环阻力增大，增加肺动脉压，还可引起心排血量降低、心律失常、右心劳损等，最终引起心力衰竭而死亡[22]。另外，小剂量的气体可通过室间隔缺损或房间隔缺陷如卵圆孔未闭进入动脉循环，引起反常栓塞而导致严重的临床事件发生，尤其在气体栓子累积使肺动脉压增高时更容易发生。尸体解剖结果显示，卵圆孔未闭成人发生率为20%～35%[23]。临床医生应充分认识到因为卵圆孔未闭存在右向左分流的风险，可能导致心、脑等重要脏器空气栓塞。如果发生严重VAE、早期气泡还在RA时，可以在TEE的指导下通过中心静脉导管吸出进入心房的空气，尽管通常只能吸出约50%空气，却可能因此而避免致命的临床事件发生。
本研究对照组中2例病人发生Ⅳ级VAE后，马上通知手术医生停止手术操作，生理盐水覆盖创面，调整头高脚低位，避免了严重VAE的发生;从中心静脉导管并未吸出气体，也没有发生相关的循环紊乱;心电图上并没有观察到ST-T改变、室上性或室性等恶性心律失常发生。其原因可能是VAE发现及时、经处理后进入心脏的气体量少。
综上，手术中PEEP可有效降低后路腰椎椎体间融合术病人VAE的发生率，提高手术安全性。
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（本文編辑 黄建乡）