摘要
自吸型一氧化氮(NO)主要在上呼吸道产生。经口气管插管破坏鼻咽和口咽的自然自吸NO。目的:探讨气管插管患者自行吸入一氧化氮对动脉氧合的影响。
两组9名无肺部疾病的患者在麻醉过程中使用0.50的吸入氧分数进行检查。在两组中,分别测定整个呼吸道和上呼吸道的NO。其中一组在经口气管插管后5分钟,替换正常上呼吸道自吸NO量。
试验组上呼吸道NO含量为47±19ppb,替换后NO浓度为48±20ppb。在更换自吸No时,动脉氧张力未见明显升高。血流动力学参数保持不变。对照组上气道NO为34±16ppb。与试验组相比,插管后未更换。
这些发现表明,在健康的受试者中,在麻醉过程中,一氧化氮的自动吸入在动脉氧合过程中并不起重要作用。
一氧化氮(NO)是由一氧化氮合酶在呼吸道内形成的,一氧化氮合酶将l-精氨酸转化为l-瓜氨酸。NO具有多种生理功能。它有助于调节肺血管张力的生理条件下,也许更重要的是,在缺氧1。内源性NO的主要部分设置在上呼吸道产生,特别是在鼻咽2-4。在生理条件下,鼻咽部和口咽部产生的一氧化氮在一定程度上被吸入。气管插管会干扰上呼吸道的自动吸气。据估计,在正常的呼吸过程中,∼50-100 parts per billion (ppb)是自动吸入的2,五。在各种与肺动脉高压相关的疾病中,以超常浓度吸入外源性NO作为一种治疗手段,选择性地降低肺通气区肺血管阻力。因此,通气/灌注不匹配和肺内从右至左分流减少,从而改善了动脉氧合6-10。autoinhaled NO的健康人的生理含义仍是未知数。
经口气管插管绕过上呼吸道会干扰口鼻咽部NO的自吸。因此,作者试图探讨自身吸入NO在麻醉诱导和插管患者中的生理作用。在一项随机对照研究中,我们验证了一种假设,即内源性一氧化氮的准确量的替代会影响动脉氧合。
方法
该研究经医院伦理委员会,并从每个患者的前一天动作而获得知情同意书。
病人
本研究中所有患者均接受了全髋关节假体置换术。本研究不包括患有急性或慢性肺病、严重心脏病或病态肥胖的患者。吸烟者也被排除在外。
一氧化氮的测量和传递技术
没有使用Exhalyzer系统(ECO Physics GmbH, Durnten, Switzerland)进行测量。该脱除装置由CLD 77 AM NO分析仪和spiroson科学超声波流量计组成。CLD 77am的工作原理是化学发光。它能够实时连续测量非常少量的NO,其检测限低至0.1 ppb。因此,使用350 mL·min的小样本流检测响应时间为100 ms的NO-1。用spiroson科学流量计测量流量和体积的准确性不受气体成分、湿度或温度变化的影响。
为了取代吸入式NO,使用了伺服通风机300 NO- a(德国西门子公司,慕尼黑,德国)。一个内置的计算机系统在吸气循环过程中从一个装有百万分之20的氮气的罐中释放NO (AGA Gas GmbH, Bottrop, Germany)。由于吸入一氧化氮的量很低,他们被控制在CLD 77 AM11。浓度的测量要尽可能接近病人,以获得吸入NO的真实量的最佳估计数,因为可能会在吸气侧发现明显的波动12。
测量
当患者进入手术室时,常规监测包括三导心电图、无创血压测量、指尖脉搏血氧仪和capnographic device (Datex-Engstrom,芬兰赫尔辛基)。所有数据都是使用数据采集系统记录和存储的。
除了无创血压测量外,使用局部麻醉插入桡动脉导管。将石英传感器(pvb Medizintechnik, Kirchseeon, Germany)连接到监测系统(AS/3紧凑型监测仪;Datex-Engstrom)。仰卧位零点参考位置于腋窝正中。动脉血样采集,立即进行厌氧性分析。动脉血氧张力(P啊,一个2)和动脉二氧化碳张力以及pH值用标准血气电极测定(rapidlab860;Chiron diagnostics GmbH, Tuttlingen, Germany)。
气体样本取自呼吸机管的吸气支,并进行分析(ABL505;辐射计,哥本哈根,丹麦)在每个测量点。因此,吸氧率(F阿,我2)可以通过测量吸入气体混合物中氧的分压并将其转化为F阿,我2。环境空气及吸入混合气体氧气/空气中的一氧化氮含量(F阿,我2=0.50±0.01)。检测到的浓度极低(环境空气中的浓度<1 ppb,吸入混合气体中的浓度<2 ppb)。根据美国胸科学会关于无测量的建议13,吸入空气中NO浓度<5 ppb为NO-free。然而,所谓的零点校准是在NO分析仪的帮助下进行的。根据这一特点,可以将吸气混合气中的NO设置为0,这样,在零点校准后,只测量患者从呼吸道呼出的NO。
使用计算机数据采集系统,记录呼出NO和二氧化碳的数据以及流量值(分钟容积和呼吸频率),并在2分钟测量期间取平均值。呼气结束时测定呼出NO的浓度,分析每一次呼吸。呼吸频率为10次·min-1,得到20个值,计算平均值。为了适应呼吸机的设置,测量在5分钟后开始。
除上述参数外,还获得每个时间段的动脉血标本、血氧饱和度和血流动力学参数(心率、血压)。
协议
由于NO在不同患者中自吸剂量不同,故分别测定NO的自吸量。自吸NO定义为整个呼吸道呼出NO与下呼吸道呼出NO的差值。
为了检测整个呼吸道的呼出NO,患者使用了一个覆盖在鼻子和嘴巴上的紧绷的面罩,吸入的混合气体氧气/空气为0.50。病人被要求正常呼吸。为了保证测量期间的同质性,所有的病人都以同样的方式服用了镇静剂并瘫痪。连续输注异丙酚0.1 mg·kg镇静-1·敏-1after a bolus of 2.0 mg·kg-1和remifentanilµg·0.1公斤-1·敏-1维库溴铵0.1 mg·kg瘫痪-1。通气模式在整个方案中保持不变。插管前后,吸入氧气/空气混合气0.50,潮气量8ml·kg-1呼吸频率10次·min-1被应用。
麻醉诱导后,患者首先按上述方法用严密的面罩通气。然后进行经口气管插管,以方便从下呼吸道分离出NO的测量。插管后,设置呼吸机伺服300 NO-A,实现上述通气模式。未应用呼气末正压。在试验组中,每个人吸入NO的确切量在5分钟内被替换。对照组也测定生理自吸NO的量,但不进行替换。两组通风机的设置在整个实验期间都保持不变。对动脉氧合的影响在NO置换结束时被记录。对照组也在此时采集了动脉血样。该协议的流程图如图1所示⇓。
统计分析
数据以均数±标准差表示。采用Wilcoxon配对符号秩检验进行统计比较。p值<0.05为差异有统计学意义。
结果
患者资料及血流动力学参数基线值见表1⇓。在环境空气及吸入混合气体氧气/空气(F阿,我2= 0.50±0.01)。环境空气中检测到的NO为0.6±0.3 ppb,吸入混合气体中检测到的NO为1.7±0.8 ppb。
试验组全呼吸道呼出NO为53±22 ppb,气管插管后呼出NO为5±2 ppb,上呼吸道呼出NO为47±19 ppb。因此,试验组NO替换量为48±20 ppb。对照组全呼吸道呼出气NO为38±16 ppb,下呼吸道呼出气NO为4±1 ppb。因此,确定上呼吸道NO为34±16 ppb(表2)⇓)。各组上呼吸道一氧化氮含量差异无统计学意义。
试验组更换上呼吸道NO后,动脉氧合未见明显变化。此时,对照组的动脉氧合也没有明显变化(图2)⇓和表3⇓)。虽然各组间动脉氧合的变化不显著,但动脉氧合的差异有统计学意义P啊,一个2试验组与对照组比较,差异有统计学意义(p<0.05)。心率、MAP以及通气参数基本保持不变(表3)⇓)。
讨论
在本研究中,作者研究了是否autoinhaled NO参与了健康人的肺的气体交换的调制。为了检查autoinhaled NO的效果,被剥夺了NO的受试者在上呼吸道产生通过气管插管的装置。结果表明,在健康人,autoinhaled NO的作用似乎是次要的关于动脉氧合使用与F阿,我20.50。
大多数内源性一氧化氮是在上呼吸道合成的,特别是在鼻旁窦和鼻子2,3。不到10%的一氧化氮是在下呼吸道和肺部产生的4。在生理条件下,NO在生产上呼吸道到达与吸气肺和由此autoinhaled。
在化学发光的帮助下,可以在几个物种的呼出气体中检测到NO14。在人体中,吸烟者呼出的空气中的NO含量会减少2,15以及囊性纤维化和原发性肺运动障碍患者3,16。NO在呼出的空气的量大于哮喘患者3,五、不稳定的慢性阻塞性肺病和支气管扩张16。化学发光法测定呼出NO的结果具有重复性,其差异与性别和体重指数无关17。呼出的一氧化氮在本研究中的金额是按照以前的研究4,18,19。
近年来,人们对NO的几种效应进行了研究。血管紧张的调节是NO的重要功能之一。在肺阻力增加的情况下,在ppm范围内吸入的超常剂量NO的价值已在许多研究中得到证实6-10,20.-22。在重症急性呼吸窘迫综合征(ARDS),NO的超常浓度吸入有几个方面的影响。在肺血管阻力增加的情况下,NO的吸入引起的选择性血管扩张肺,因此,从分流区域的血流量通风良好的肺部区域的重新分布。这导致减少肺内分流。改善通气/血流不匹配是通过增加动脉氧合透露9。低浓度NO的重症患者ARDS吸入过程中也可以观察到这些有益的效果。Even NO concentrations of ∼100 ppb, which are similar to physiologically autoinhaled amounts of NO in healthy humans, were capable of improving the ventilation/perfusion mismatch2,23,24。
相对于肺血管功能障碍,在吸气时的超常NO (F阿,我2= 0.21)似乎没有或几乎没有对正常的肺血管可测量的效果。外源性NO到吸入的空气不影响健康的狗肺血管阻力25。在呼吸正常氧空气的清醒绵羊中,NO的吸入并没有降低肺血管张力,也没有增强运动过程中肺血管阻力的降低26。在健康人群中也检测了吸入NO的影响。在常氧和低氧条件下运动时,吸入一氧化氮对气体交换无影响27。吸入NO对健康肺无影响呼吸常氧甚至低氧空气可能反映了足够的内源性NO的存在。
如上所述,在具有局部肺泡缺氧的肺部疾病中,与生理自吸型一氧化氮类似的低浓度一氧化氮的替代显然有助于血液从不通气区域向通气肺区域的再分配,并改善了动脉氧合2,9,23,24。
为了验证轻微自吸NO是否会影响麻醉后健康人的动脉氧合,我们使用了一个实验设置来阻止来自上呼吸道的自吸NO。通过经口气管插管绕过上呼吸道。每个病人从上呼吸道呼出的NO量,相当于生理上的自吸NO量。在这些条件下,自动吸入NO的替换允许研究其生理作用。如图2所示⇑,无显著上升P啊,一个2在试验组的任何患者中,均可在替换确切的自吸入NO量后确定。这一结果证实了自吸NO在使用an的健康人动脉氧合调节中不发挥重要作用F阿,我20.50。
不存在的取代autoinhaled NO的效果可以指示该NO产生在健康受试者中的下气道不生理条件下受到损害。相反,患者的肺部疾病,NO存在于肺中的量似乎是足以调节肺的气体交换。不幸的是,它不能保证NO的含量代替完全达到肺泡。由于吸入NO的显著波动可沿吸气分支中找到12,不能排除下气道NO浓度进一步下降。
众所周知,氧张力影响肺血管张力。缺氧导致肺血管收缩,将肺血流量从低氧区分流,从而优化通气/灌注关系28。氧气本身是肺血管扩张的有力刺激29。该应用F阿,我2在这项研究中,0.50导致了超常P啊,一个2值。这些P啊,一个2在麻醉期间值是正常的,因为全身麻醉通常是在高氧条件下进行的。氧和一氧化氮都起肺血管扩张剂的作用。因此,不能排除的是,没有替代对动脉氧合的影响被预先存在的肺血管扩张所掩盖F阿,我2。
因为我们认为缺氧时肺血管张力的非诱导调节更为重要1中,F阿,我2在本研究中,0.50的浓度可能过高,无法在更换自吸NO后达到显著效果。但是,必须指出,在较低的条件下不得更换F阿,我2很可能不会对动脉氧合有较大的影响。即使在常氧条件下,吸入NO没有在健康的狗或羊的效果25,26。由于不同物种之间可能存在差异,因此需要确定吸入NO对健康人类的影响。对于训练有素的骑自行车者,在常氧和低氧条件下吸入NO对气体交换没有影响27。这一结果强调了在健康人群中,即使在低氧条件下,NO的吸入在肺气体交换中也不发挥重要作用。
虽然这些患者是根据明确定义的随机化方案随机化的,但在这些患者中发现了显著的差异P啊,一个2实验组和对照组的值。所有患有急性或慢性肺病或严重心脏病的患者和吸烟者都被排除在研究之外。患者的人口学数据无相关差异(表1)⇑)。然而,不能假定其他未知的影响可能是造成这些差异的原因P啊,一个2两组的值。结果发现,试验组在NO替换后,未见明显升高P啊,一个2在所有病人中都有发现。此外,P啊,一个2在任何测量期间,各组之间的个体差异均不显著。这强调两个群体都可以被认为是同质的。因此,上述组间的差异并不影响本研究的信息价值。
要阐明自吸型一氧化氮的生物学意义,还需要进一步的研究。对自吸型一氧化氮的生理学和病理生理学的新认识,可能为今后治疗性替代一氧化氮提供更好的理解和新的适应证。
- 收到了2002年7月29日。
- 公认2002年11月7日。
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