【醉仁心胸】低潮气量机械通气与静息肺策略对体外循环下冠脉搭桥手术术后肺部并发症的影响：一项MECANO试验的事后分析_通气_患者_研究

作者：古麻今醉

编译：张童 审校：刘美云 吕欣

同济大学附属上海市肺科医院麻醉科

肺部并发症是常见的术后并发症，是胸外科手术术后死亡率增加的重要因素之一。目前，有多种通气策略应用于冠脉搭桥术，然而不同的通气策略对术后肺部并发症发生率的影响尚未明确。目前临床上常用的通气策略主要包括低潮气量通气或采用静息肺策略。该研究通过对MECANO试验的725例接受体外循环冠脉搭桥术的患者进行事后分析，比较了术中低潮气量呼气末正压通气策略与静息肺策略对术后肺部并发症发生率的影响。旨在探究能够减少冠脉搭桥术术后肺部并发症发生率的合适的通气策略。该文由K´evin Boussion等人于2023年1月发表于JCA杂志。 摘要 研究目的：比较体外循环冠脉搭桥术中低潮气量呼气末正压策略（VENT策略）与静息肺策略（无通气（noV）策略）对术后肺部并发症发生率的影响。 试验设计：对MECANO试验进行事后分析。MECANO试验是一项前瞻性、单中心、盲法、随机、平行组对照试验。 试验地点：三级护理心脏外科中心。 试验对象：将接受孤立体外循环冠脉搭桥手术的患者随机分为VENT组或noV组。 试验干预：在心脏外科手术的体外循环阶段，VENT组的机械通气设置为潮气量3ml /kg，呼吸频率为5次/分钟，5cm H2O呼气末正压。此阶段noV组患者不进行通气。 测量指标：主要综合结局包括死亡、早期呼吸衰竭、ICU入住两天后的通气支持需求和再插管。 主要结果：在此项事后分析中，该研究从原始研究的1501例患者中保留了725例接受了孤立冠脉搭桥手术的患者。其中，VENT组352例，noV组373例。事后比较发现两组间基线特征无显著差异。VENT组的主要结局发生率低于noV组，两组分别为44例（12.5%）和76例（20.4%）（比值比（OR）=0.56（0.37-0.84），p=0.004）。与noV组相比，VENT组的早期呼吸功能障碍发生较少，延长呼吸支持的需求较少（OR=0.34（0.12-0.96）p=0.033，OR=0.51（0.27-0.94）p=0.029）。两组机械通气相关并发症发生率相近。 结论：在这项针对接受孤立冠脉搭桥手术患者的事后分析中，与静息肺策略相比，采取低潮气量通气与肺部术后并发症的减少相关。 介绍 高达40%的患者在心脏手术后会出现术后肺部并发症（PPC），仅次于心血管并发症。PPC主要包括肺不张、胸腔积液、膈肌功能障碍、呼吸衰竭、呼吸机或院内获得性肺炎以及机械通气时间延长。这些并发症与重症监护室（ICU）和医院的住院时间延长以及死亡率增加有关。胸骨正中切口、体外循环（CPB）无通气、输血相关急性肺损伤和冠状动脉旁路移植（CABG）手术中胸廓内动脉获取是导致呼吸道并发症的各种因素。此外，CPB也会通过缺血-再灌注损伤和促进全身炎症反应导致肺损伤的产生。 目前，由于在CPB期间维持通气的收益仍然存在争议，所以在CPB期间采用静息肺通气策略是最常见的做法。静息肺通气策略能够避免对血流动力学产生不利影响，也可避免心肺相互作用从而降低手术难度，但会不可避免地导致术后肺不张。然而，多项研究表明CPB期间保持通气对血氧合和炎症反应有益。体外循环期间有多种维持最小通气的方法，其中一种是低潮气量、低频、呼气末正压机械通气，并可联合肺复张操作。该团队之前进行了MECANO试验，在随机对照盲法试验设计中，比较了CPB期间低潮气量策略（VENT治疗组）和静息肺策略（无通气，noV治疗组）对PPC发生率的影响。两组在主要结局（合并死亡、早期呼吸衰竭、通气支持需求延长和再插管）发生率方面无显著差异。 在该研究中，该团队对MECANO试验进行了事后分析，重点关注了接受孤立冠脉搭桥手术的患者亚组，并比较了在CPB期间VENT治疗组和noV治疗组的患者的PPC发生率。 方法 2.1. 伦理批准 伦理批准依据现行的《赫尔辛基宣言》、《法国个人信息保护法》和《国家卫生法》进行。区域伦理委员会、法国数据保护局和机构审查委员会批准了这项研究试验方案。机构审查委员会（人身保护委员会）批准：2016年11月22日。MECANO试验在ClinicalTrials.gov上注册（标识码NCT03098524）。所有受试者均获得书面知情同意。 2.2. 试验设计 该研究为针对冠脉搭桥亚组患者的MECANO试验的辅助事后分析。MECANO试验是一项前瞻性、单中心、盲法、随机、平行组对照试验，比较了心脏手术CPB期间的两种通气策略（VENT和noV）的优劣。 2.3. 试验对象 MECANO研究中所有接受孤立冠脉搭桥手术的患者均纳入了该研究。MECANO试验纳入了年龄大于18岁，计划接受心脏手术的患者。包括了在接受口头和书面信息后签署书面同意书的患者。排除标准为胸腔镜手术、急诊手术或手术结束时CPB未撤机。 2.4. 干预 在CPB期间，VENT组的机械通气参数设定为潮气量3ml /kg，呼吸频率5次/分钟，呼气末正压（PEEP）为5cm H2O。noV组患者在CPB期间不进行通气。在手术结束时（关胸后）和入住ICU时对两组中的低氧血症患者（PaO2/FiO2比值低于250）进行肺复张，即持续30 s的30 cm H2O呼气末正压治疗。CPB前，ICU内的通气方案为肺保护性通气，潮气量设置为6 ml/kg，呼气末正压为5 cm H2O, 同时设定FiO2使PaO2高于100 mmHg，吸气/呼气时间比为1：2。其他治疗方法由危重症专家确定。 2.5. 结局 主要结局为死亡、早期呼吸衰竭（ICU住院第一天PaO2/FiO2<200），ICU住院后第2天需要高级呼吸支持（需要无创通气、机械通气或高流量吸氧)，以及疾病控制中心定义的院内或呼吸机获得性肺炎的综合结局。次要结局是指除了气胸、CPB持续时间、术后出血量、红细胞输入量、再次手术需要、ICU和住院时间外构成主要终点的因素。该研究还进行了患者出院前的成本分析。 2.6. 统计分析 主要分析采用意向性治疗模式。该研究还进行了符合方案分析，仅分析无方案偏差的患者。采用Shapiro Wilk检验评估数据分布。连续变量以均值（标准差（SD））表示。适时采用Student's t检验或Wilcoxon秩和检验进行分析。分类变量以数量（比例）表示，适时采用卡方或费舍尔精确检验进行比较。将VENT治疗组患者的基线特征与noV治疗组患者的基线特征进行比较。采用Logistic回归计算比值比（OR），以主要终点为因变量，并考虑：治疗组、年龄、EuroSCORE II评分和血液透析需求，计算调整后的比值比（aOR）。全部采用双侧显著性检验。统计学意义以p值小于0.05表示。以95%可信区间（CI）表示比值比和平均差异。所有计算均使用SPSS v23.0（IBM, Armonk, USA）软件进行。 结果 该研究在MECANO试验纳入的1501例患者中，纳入了725例（48.3%）接受孤立冠状动脉搭桥手术的患者，其中VENT组352例，noV组373例（图1）。研究人群的基线特征如表1所示。两组患者在人口统计学特征、心脏、呼吸系统和肾脏疾病方面没有差异。 64例VENT组患者（8.8%）因外科医生要求出现研究方案偏差。 93例noV组患者（27%）受益于至少一次肺复张治疗，而VENT组仅43例（13%），p <0.0001（两组缺失数据分别为28例和22例）。 VENT组的主要结局发生率较低，VENT组和noV组分别为44例（12.5%）和76例 （20.4%），OR为0.56（0.37-0.84），p=0.004。该结果是由于VENT组早期呼吸功能障碍发生率较低，延长呼吸支持的需求较少，分别为1.4% vs 4.0% p=0.033 OR 0.34（0.12-0.96）和4.6% vs 8.6% p=0.029 OR 0.51（0.27-0.94）（图2）。其他次要结果分析没有显著差异（表2）。VENT组前三天的平均PaO2/FiO2较高（390 vs 373，p=0.025）。 在多变量分析中（VENT组，aOR 0.57（0.38-0.86），p=0.007），治疗方式是唯一与主要结局相关的变量。 符合方案对象（n=661）的特征无组间差异。在符合方案分析中，VENT组的主要结局也较低39（13.5%）vs 76（20.4%）OR=0.61（0.40-0.93）p=0.02。 患者住院期间的全部护理费用的成本分析显示两组之间无显著差异，VENT组为21,412欧元（四分位数：19,078-25,542），noV组为21,204欧元（18,685-24,690），p=0.13。

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图1 研究流程图

表1 试验对象特征

a数据以数字(%)或平均值±标准差表示。

b缩写：FEV1：一秒用力呼气量；FVC：用力肺活量；eGFR：估计肾小球滤过率；NYHA：纽约心脏协会评分；CCS：加拿大心血管学会评分；LV：左心室；MI：心肌梗死；PA：肺动脉；冠状动脉旁路移植术；SD：标准差。

表2治疗策略对治疗意向的影响分析（n=725）。

a数据以数字（%）、平均值±标准差、比值比或与（95%CI）的平均绝对差值表示。以noV通气策略为参照进行比较。

b缩写：OR：优势比；CI：置信区间；SD：标准差；PaO2/FiO2比值：动脉氧分压与吸入氧浓度的比值。

图2 森林图详细描述了临床结果的比值，将noV组与VENT组进行比较（与VENT组相比，noV组的比值低于1，表明风险增加）。

讨论 该研究的事后分析主要结果表明，与静息肺策略相比，接受孤立冠状动脉搭桥手术的患者在CPB期间实施低潮机械通气联合低PEEP与肺部术后并发症减少相关。 该研究发现，与noV组相比，VENT组合并死亡和PPC的主要结局发生率显著降低，早期呼吸功能障碍减少，ICU入住两天后的呼吸支持需求减少。多种机制参与了心脏手术后PPC的高发生率：肺缺血再灌注、炎症反应、输血、液体过载、长时间卧床休息、胸骨伤口疼痛以及膈肌麻痹。膈肌功能障碍是心脏手术后的常见并发症，可以通过定点超声诊断。此外，膈肌功能障碍与心胸手术后呼吸道并发症的发生相关。目前认为冠脉搭桥手术是PPC的危险因素，仅次于膈神经损伤，因为其靠近供血血管，且在胸廓内动脉获取时需要结扎供血血管，这导致了膈肌功能障碍。CPB期间维持机械通气也有生物学意义，因为VENT组患者在术后前3天P/F比改善。虽然在胸廓内动脉获取中，肺部会显著倾斜，但与瓣膜或主动脉手术相比，其倾斜程度较轻，且为了方便精细操作，术中会降低甚至停止呼气末正压。这可能解释了孤立冠脉搭桥手术和其他心脏手术的结果差异，即CPB阶段仍可维持肺通气的手术具有维持低潮气量通气的优势。此外，其他机制还包括冠脉搭桥术中频繁开放胸腔，冠脉搭桥术中CPB持续时间更长以及术后膈肌运动功能减退。在该研究中，非器质性的膈功能障碍发生率达到7.6%，冠脉搭桥手术是与该临床结果相关的主要变量。在noV组中，接受冠状动脉搭桥手术的亚组患者术后肺部并发症的发生率高于整个MECANO组（20.4% vs 17.9%），这支持该研究的假设，即采取VENT策略时，冠状动脉搭桥手术比其他类型的心脏手术受益更多。 国际CPB管理指南建议，应考虑在CPB期间进行呼气末正压和肺通气以进行肺保护。然而，这些建议的参考等级都较低，分别是IIa级和IIb级。该建议的可参考性较低是由于相关的已发表研究质量较差。目前有多种CPB期间的通气方案已进行了研究，包括CPAP，肺复张和机械通气。每种技术的模式可能因研究不同而异。大多数研究认为，机械通气对血氧饱和度有影响，但对临床终点无影响。因此，Schreiber等人对16项随机临床试验的814例患者进行了关于CPB期间通气的荟萃分析。CPB期间进行肺复张操作或CPAP与CPB后氧饱改善相关，但在短时间内对临床结果没有影响。此外，作者将这些随机对照试验（RCT）的方法学质量评分评定为低级。最近，Wang等人报道了一项包含15项RCT，总计748例患者的荟萃分析，结果表明，CPB期间的CPAP或机械通气没有临床收益。最后一个主要的多中心随机对照试验，PROVECS试验，比较了CPB期以下两种机械通气策略的优劣：低潮气量，低呼吸频率伴高呼气末正压（8 cm H2O）与无机械通气伴低呼气末正压(2 cm H2O)。该研究中，PPC的发生率较高，488名患者中有56%至少出现了一种PPC，并且各组间PPC的发生率没有差异。有趣的是，亚组之间也无明显差异，包括孤立冠脉搭桥手术。在一项预先计划的亚组研究中，在麻醉诱导后，开肺组观察到短暂的腹侧潮气量重新分布，该效应在手术结束时和ICU入住后无明显差异。另外，开肺组因肺部过度扩张而出现了了肺上皮损伤。因此，该研究的结果与前期研究表明的CPB期间维持机械通气具有临床收益的结果相吻合。 维持机械通气，特别是进行肺复张时，具有一定风险，因为会导致肺泡过度扩张引起肺损伤，也会对血流动力学产生影响。然而在该研究中，VENT组并未出现更多的气胸并发症。无论在手术室手术结束时还是在ICU入住时，选择有严重肺泡塌陷的患者，都可以提高这些操作的效率。有研究表明，在保护性通气的情况下，增强肺复张治疗可以降低术后肺部并发症的严重程度。CPB期间维持机械通气也会因为持续肺扩张导致术野暴露不良而阻碍外科操作，这也解释了所有方案偏差都发生在VENT组的原因。然而，VENT组的CPB时间没有延长，两组的围手术期出血量也相似。 该研究有以下局限性。首先，该研究是一项辅助研究，因此没有严格的研究对象纳入标准。但考虑到主要结局的发生率，该研究纳入了700例患者，足以达到统计学意义。此外，单中心设计可能使研究结论的推广能力降低。然而，该研究纳入的研究对象的临床特征与大型国际多中心队列研究的对象的临床特征相似，包括具有相似的术后死亡率。此外，虽然随机化过程未按手术类型分层，该研究共纳入的725例患者也均匀分布在了在两组（VENT和noV）中。然而，在该研究设计中可能存在一些混杂因素，包括呼气流量限制，这些因素在两组间可能存在偏倚分布。此外，该研究选择复合结局作为主要结局，这也限制了结果和临床结论的解释。然而，考虑到PPC的临床多样性及其累积性，使用复合结局仍是有意义的。最后，所有偏离方案的研究对象均在VENT组。然而，尽管VENT组的64例患者没有进行干预（尽管分析按照意向治疗方案进行，但该64例患者实际属于noV组），其主要结局仍有意义。这进一步支持了CPB期间维持机械通气对孤立冠脉搭桥患者有益的假说。但应开展针对该人群的随机对照试验，以总结该做法的临床收益。 综上，针对MECANO试验中接受孤立冠脉搭桥手术患者的辅助分析表明，在肺部术后并发症发生率方面（包括死亡、早期呼吸衰竭、超过2天的通气支持和再插管），维持低潮通气伴PEEP优于静息肺策略。

评述

该研究通过对已开展的MECANO临床试验进行事后分析，探究了低潮通气伴PEEP通气和静息肺策略对孤立冠脉搭桥手术患者术后肺部并发症发生率的影响。该研究的结果表明：与静息肺策略相比，CPB期间采用低潮气量通气能够减少孤立冠脉搭桥手术患者的肺部术后并发症。主要包括降低术后死亡率、减少早期呼吸衰竭发生率，以及降低ICU住院后的高级呼吸支持需求。心脏手术后的PPC高发生率主要与肺缺血再灌注、炎症反应相关。低潮通气伴PEEP通气改善氧饱和，且作为与肺复张联合治疗的策略，CPB期间的肺保护性通气能够改善血液分布，改善肺部缺血区域的氧化应激损伤，发挥肺保护作用。然而该研究未对两组间的混杂因素进行限制，如呼气流量限制等在两组间存在偏倚分布，因此还需要后续研究在提高分组的随机性后，进一步探究保护性通气对孤立冠脉搭桥手术术后肺部并发症发生率的影响。 编译：张童 审校：刘美云、吕欣

原始文献：

Boussion et al. Efficacy of maintaining low-tidal volume mechanical ventilation as compared to resting lung strategy during coronary artery bypass graft cardiopulmonary bypass surgery: A post-hoc analysis of the MECANO trial. J Clin Anesth. 2023 Jan; 84 (2023) 110991

参考文献：

Mohamed MA, Ding S, Ali Shah SZ, Li R, Dirie NI, Cheng C, et al. Comparative evaluation of the incidence of postoperative pulmonary complications after minimally invasive valve surgery vs. full sternotomy: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials and propensity score-matched studies. Front Cardiovasc Med 2021;8:724178.

Canet J, Gallart L, Gomar C, Paluzie G, Vall`es J, Castillo J, et al. Prediction of postoperative pulmonary complications in a population-based surgical cohort. Anesthesiology 2010;113:1338–50.

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