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CO2气腹对机体的影响
丁晓曼 冷金花 郎景和
随着腹腔镜技术的广泛应用，气腹对患者所产生的各种病理生理学改变已引起众多研究学者的重视。目前CO2是气腹的首选气体，其对人体的作用主要与CO2的吸收和气腹时腹腔内压力有关。 、CO2气腹对人体呼吸、循环系统的影响 CO2因无色、无味、非易燃性而普遍应用于腹腔镜手术，其在血液中有高度的溶解性。现已证实，CO2气腹对人体呼吸、循环系统可产生一定的副作用[
1，2]。CO2高度的可溶性和腹腔、血液之间CO2的压力梯度可导致CO2吸收的迅速增加，从而引起高碳酸血症和酸中毒。高碳酸血症则易激发交感神经系统，血压、心率发生改变,节律障碍的危险性增高。所以腹腔镜手术中应控制通气过度，从而避免高碳酸血症。但对呼吸系统疾病的患者通气过度难以控制，高碳酸血症和酸中毒则可能发生。 恒定的充气速度下，CO2分压（PaCO2）大约15分钟可到达平台期，血PH值轻度下降。增加充气频率可纠正呼吸性酸中毒，使终潮CO2分压控制在正常范围之内－实验证实每分钟充气量增加30％经常可对抗PaCO2的增加。但患有慢性呼吸系统疾病的患者因肺脏代偿能力减弱，增加充气量并不能减少PaCO2的增加，从而导致心脏输出量减少和心律失常。间歇性停止充气可减少PaCO2的增加。已有文献报道氦气可减少任何与CO2相关的并发症。但遗憾的是，氦气在血液中的溶解性明显低于CO2，从而使气体栓塞的发生率增加[3]。 气腹可增加腹腔内压力，压力为15mmHg时膈肌上抬，肺功能减退，尤其是在患者处于头低脚高位时。其结果是生理性死腔增加和充气－灌注失谐，全麻在一定程度上由于松弛性而有对抗作用[4]。另外，腹腔内压力增高也可导致内脏血管收缩，下腔静脉、肾静脉和肝静脉回流减少，从而减少心脏的前负荷。腹腔内压力增高亦可增加整个外周血管的阻力，提高平均动脉压，心脏后负荷增加。患有心脏疾病的患者，因后负荷增加，心室功能移向右侧。其治疗应针对增加心脏收缩力。腹腔内压力控制在8～12mmHg时，气腹对循环系统的影响处于边界；腹腔内压力增至16mmHg时则可产生显著影响。在正常充气压力时心输出量由于心率代偿性增快可不变或轻度减少；充气压力增加时心输出量明显减少。另外，腹膜扩张可能会诱发血管迷走神经反射，出现心律失常和心跳骤停。 ────────────────────────── 作者单位：100730中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医
院妇产科 静脉回流减少提示患者接受腹腔镜手术后，深静脉血栓的发生率可能会增加，但迄今还没有这方面的文献报道。已有个案报道因内脏血供减少而出现肠系膜缺血。 二、CO2气腹与术后疼痛 腹腔镜手术之优于开腹手术在于其死亡率和术后发病率低，手术切口小，住院时间短，术后恢复快，并能早日从事日常生活。腹腔镜术后疼痛程度明显减轻，但是疼痛却不能完全消失。患者除感到切口部位的不适，经常主诉上腹部和肩区疼痛。有文献报道80％的患者腹腔镜术后需类阿片止痛剂。 CO2气腹与术后疼痛的关系[5]： 1.气腹时膈神经受拉。
腹腔镜手术为形成一定的手术空间需建立气腹。腹腔内压力经常控制在15mmHg以下。有文献认为横隔扩张以及相应膈神经受牵拉可能是引起术后疼痛的原因。神经拉长20％可引起神经内血管的完全栓塞和神经的完全缺血。形成气腹时，峰值压力与平台期压力相比，前者对膈神经的影响更多。另外，电烧等造成的组织损伤是损害膈神经的另一原因。 某些研究学者建议上腹部应用局部麻醉剂，特别是如盐酸布比卡因等具有长效作用的局麻剂.应用适当剂量安全而有效。 2.充入气体的类型和腹腔内PH值。
充入CO2，因CO2吸收而形成的酸性环境，可能会损伤膈神经。应用CO2气腹时，腹腔镜术后迅速测腹腔内PH值为6.0。术后第一天，PH值升至6.4－6.9；然后维持正常水平7.0。减少气腹维持时间可能会减轻酸性环境对膈神经的损害。 3.充入气体的温度。
在一项前瞻性的随机实验中，为了解充入气体温度对术后疼痛的影响。200C的气体和接近体温的气体进行了比较。该研究发现应用温度较高气体的患者术后疼痛，尤其是上腹部和肩区疼痛明显减轻，其有效期为3天。目前气体温度对术后疼痛的作用机理还不清楚。 4.充入气体的湿度
[6]。充入湿润气体形成气腹的患者术后疼痛明显减轻。气体湿润程度与术后疼痛的确切关系还不清楚。但在一些动物实验中发现充入干燥气体和湿润气体相比，前者可造成外露细胞膜超微结构的损害，这可能是引起术后疼痛的机制。
5.术后腹腔内的残余气体
。
有文献报道腹腔镜术后腹腔内的残余气体可引起疼痛。残余气体可能引起腹膜张力和对腹腔内脏支持的下降，因此引起术后疼痛。实验证实术后保留排气管道的患者疼痛程度明显轻于对照组。因此腹腔镜术后应彻底排除残余气体。 三、CO2气腹对体温的影响 腹腔镜手术中，为避免血液中CO2因吸收而出现PaCO2大副度的改变，现代充气装置均以恒定的压力持续充入CO2气体。大量的CO2气体被充入腹腔以形成和维持气腹。气瓶中－900C
CO2以圆柱体的形式存在，其压力大约是大气压的40倍。
充气时气体的突然蒸发可形成“CO2雪”（CO2 snow）。CO2通过进气管时，其温度可升至室温或大约200C。长时间充入150C以下的CO2可引起腹膜和腹膜渗出物明显的增加。 临床低体温即中心温度低于36.00C。全麻通过干扰体温调节机制，产生低体温。其作用机制分三步[7]。首先全麻引起血管收缩，降低体温调节阈值2.50C，并使全身热量中心－外周的再分布。其次体温降低是由于热量丢失超过代谢性热量的产生。患者处于麻醉状态时，热量的产生仅轻度下降，呼吸性热量丢失也相对较少。热量丢失的主要途径是皮肤。诸如手术区域皮肤的准备、手术切口水分的蒸发、术中低温液体从静脉输入或腹腔内灌注均可造成热量从皮肤表面丢失。手术后3－4小时，中心温度达到平台期。在这一时期患者体温相对恒定，不需要体温调节；但患者若不保温，体内体温调节使血管收缩，减少皮肤热量丢失，而使代谢性热量分布于核心。另外，术后低体温可影响麻醉早期恢复阶段体温调节反应的恢复。麻醉期，战栗和外周血管收缩被抑制。一旦神经肌肉阻断消失，战栗反应重现。术后战栗性产热可使氧消耗量明显增加。心肺储存能力有限的年老患者发生心律失常、心衰或心肌缺血的危险性增高。因此一些作者建议低体温患者术后麻醉恢复的早期阶段应常规给氧以改善因战栗而出现的氧消耗。另外亦建议给予神经肌肉阻断剂以减少心肌活动以及代谢需求。 术后低体温可产生严重的后遗症。有文献报道，与体温正常者相比，术中低体温者氧消耗增加，血管收缩，凝血功能和心肌收缩力减退。Kurz[8]等亦发现术中低体温是术后刀口感染的重要因素。低体温亦增加术后死亡率。术后2、4和8小时仍持续低体温者死亡率明显增高。 开腹手术者无任何保温措施。患者的体温50％－70％低于36,00C；30％低于35.00C以下。腹腔镜手术虽然腹腔脏器暴露少，但许多研究发现，与开腹手术相比，术后低体温的发生率没有明显差异。 气腹时充入湿润的CO2气体可降低低体温的发生[9]。体内水分蒸发饱和CO2需要大量的能量。体重为30Kg的动物充入干燥的CO2气体，3小时体温可降低1.60C。但是充入温度较高的CO2气体则不能减少低体温的发生。其原因：充气温度，是在充气起始时测量的温度，而不是到达腹腔的温度。CO2在充气管内流通时可逐渐降温直至达到室温。每1.5米长的充气管内，气体温度约下降63％，而常用的充气管为3米，到达腹腔气体的真正温度已下降“0.70C”。Jakeways[10]等发现充入与体温接近的CO2气体，更接近“生理状态”，腹膜渗出物中细胞介素的浓度明显下降，对机体的损害小。如何防止腹腔镜术中低体温的发生还需要进一步研究。但设计保温充气管，防止充入气体与室温达到平衡则有着重要意义。 四、CO2气腹对细菌播散的影响 腹腔镜手术已越来越多地应用于急性阑尾炎、急性胆囊炎、盆腔炎症疾病和急性胃溃疡穿孔的诊断和处理。与开腹手术相比，腹腔镜手术可加快手术治疗过程，减少各种昂贵的诊断性检查，减少术后发病率以及不必需的开腹手术。但CO2气腹对腹腔内细菌播散的影响还不甚清楚。据推测持续高水平的腹腔内压力促进细菌播散，增加术后败血症的发生率。但Gurtner[11]等在患有腹膜炎的动物模型上发现腹腔镜手术与开腹手术相比，菌血症、内毒血症和临床败血症的发生率没有显著差异。Ozmen[12]等发现腹腔镜手术和开腹手术均增加了腹腔内大肠埃希杆菌的播散；并且腹腔镜手术时，大肠埃希杆菌向腹腔外脏器如肺、肾等播散的发生率明显增高。 现有学者认为腹腔内细菌的播散与气腹的压力密切相关。Eleftheriadis[13]等利用15mmHgCO2气腹的动物模型，引起了严重的肠缺血和腹腔内细菌向其他脏器的播散；而Ozmen[12]等利用12mmHgCO2气腹，则未引起对照组动物腹腔内任何细菌的播散。虽然机理还不清楚，但腹腔外脏器的细菌播散可能与菌血症有关。Eypasch等为14例急性胃穿孔的患者施行了腹腔镜手术（15mmHgCO2气腹压力），其中2例死于腹膜炎和败血症。炎症和其他刺激使腹膜表面的间皮细胞收缩，细胞间隙增宽，粘膜下层组织暴露，腹腔内液体通过淋巴管吸收。淋巴回流与腹腔内压力、内脏摩擦和腹膜间皮细胞的活性有关。持续的腹腔内压力和气体充入，形成间皮细胞层的压力梯度，可能促进腹膜炎症的播散和菌血症的发生。 另外研究学者们在腹膜炎的动物模型中发现，细菌播散与发生腹膜炎和形成气腹的时间间隔密切相关[14]。发生腹膜炎后6小时之内形成气腹，可能会使菌血症的发生率增高；但6小时以上形成气腹，腹腔镜手术与开腹手术一样安全。此外CO2气腹亦可使患者的某些免疫反应发生改变，从而促进了菌血症的发生。 虽然众多地动物模型不能完全复制各种临床情况，许多问题还有待解决。但目前大多数研究学者认为CO2气腹可促进腹腔内细菌播散，施行腹腔镜手术时应考虑到这种危险性。 五、CO2气腹对肿瘤生长的影响 临床观察、动物实验等均已证实腹腔镜手术可引起恶性肿瘤细胞在切口部位或腹膜表面的种植。CO2气腹的病理生理学研究表明CO2可能改变了腹膜表面的组织结构。Volz[15]等发现CO2气腹可暂时干扰腹膜间皮细胞的完整性，基底层裸露，而这种现象可产生严重的后果。Buck[16]等认为肿瘤细胞易于黏附在裸露的基底层和受伤部位，基底层本身即可支持肿瘤的生长。表层的损伤是可恢复的，经过一段时间后，间皮细胞得到修复，剥脱的基底层被新生细胞所覆盖。另外，有学者认为某些物质诸如植物血凝素（PHA）或蒸馏水等亦可改变腹膜表面结构。化学性刺激对腹膜的损伤强于物理性损伤。CO2气腹时大面积的腹膜基底层裸露，是肿瘤细胞继发种植的良好环境。 Jacobi[17]等利用不同气体形成气腹的动物模型
，以了解气腹对肿瘤细胞生长的影响。结果发现CO2气腹明显促进结肠腺癌细胞的生长，而氦气则使其生长速度减慢。CO2气腹时腹膜间皮细胞酸中毒，可能改变细胞内进行有丝分裂酶的活性。另外，细胞内还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸比例正常，保护细胞免受有氧基的损害，从而促进肿瘤细胞的生长。 Pauwels[18]等利用实体瘤的动物模型则认为CO2气腹并不促进肿瘤生长。CO2气腹对肿瘤生长的作用还存有争议。 六、CO2气腹的其他副作用 气腹时，CO2可进入我们所不希望的空间。据推测常规的充气压力时，横隔的压力是50Kg5。气体可进入胸腔或聚集于后腹膜，从而在心包、多腔隙和/或纵隔内发现气体。气体穿过横隔的机理还不清楚。这些异位气体如果处理不当可能会危及生命。气体进入静脉系统就是最危险的并发症之一，其死亡率高达50％。开放性腹腔镜手术因不损伤大静脉，充气压力低，可减少这些并发症。 静脉气体栓塞的发生率一般认为较低，1/63，845或15/113，253。但最近有学者认为妇科腹腔镜手术中其发生率高达7/1，194[19]。 静脉气体栓塞的早期证据为右心脏内气体吸入。患者出现心律失常或心动过缓。休克或发绀为其早期表现。可能的解释为气体团块增加了右心室的后负荷，从而减少到达左心室的血流，引起血压下降，心前区可听到“mill-wheel”（水轮样）杂音。另外患者常见双侧瞳孔突然散大。二氧化碳描记器显示终潮CO2分压的下降。 Cottin[19]认为静脉气体栓塞常见于既往有盆腔手术的患者。既往手术可能造成腹膜粘连。CO2充气过程中粘连带破坏，导致CO2进入循环系统。CO2也可能直接注入静脉系统或通过损伤的静脉进入。CO2亦可能在腹膜吸收后摄入到门静脉系统以后再释放入循环系统。 因此既往手术史的患者进行腹腔镜手术时应采取积极的预防措施；气针的正确进入，充气前氧吸入，充气中控制充气压力（10－15mmHg）等。 早期的研究认为CO2是一种接近生理状态，无害的气体。现越来越多的事实说明CO2在某些腹腔镜手术中可能是有害的。进一步的研究方向应建立生理性气腹。一些不适合建立CO2气腹的患者，亦可采用无气体腹腔镜。 参考文献： 1.Junghans
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