自主呼吸麻醉肺減容術(shù)對非均質(zhì)性肺氣腫犬呼吸生理和氣道炎癥影響的研究.pdf

1、目的:
　　本研究以一種可行、安全的方法構(gòu)建理想的非均質(zhì)性肺氣腫大型動物模型，并通過建立包括系統(tǒng)的生理學(xué)與影像學(xué)等多項(xiàng)指標(biāo)的評估方法，對所構(gòu)建的非均質(zhì)性肺氣腫動物模型進(jìn)行評估。同時(shí)，我們選用此模型開展自主呼吸麻醉肺減容術(shù)，過程全面引入了經(jīng)典呼吸動力學(xué)研究方法，真實(shí)反映自主呼吸麻醉肺減容術(shù)的呼吸生理變化及對機(jī)體心肺功能的影響。本研究擬在動物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在病理學(xué)、影像學(xué)、分子生物學(xué)等方面，觀察氣管、細(xì)支氣管末梢肺泡在氣道炎癥反應(yīng)及其

2、改變，了解自主呼吸麻醉對非均質(zhì)性肺氣腫犬氣道炎癥的影響。最后，為下一步自主呼吸麻醉下外科肺減容術(shù)的系統(tǒng)研究提供實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)，為臨床自主呼吸麻醉肺減容技術(shù)的推廣與應(yīng)用提供基礎(chǔ)支持。
　　方法:
　　為探討自主呼吸麻醉肺減容術(shù)對非均質(zhì)性肺氣腫犬呼吸生理和氣道炎癥的影響，本課題以自主呼吸麻醉肺減容術(shù)為中心，從以下幾個方面進(jìn)行深入研究:1、應(yīng)用纖維支氣管鏡技術(shù)于靶區(qū)肺組織區(qū)域滴注木瓜蛋白酶以及聯(lián)合通氣技術(shù)確保非均質(zhì)性肺氣腫靶區(qū)形成

3、，動物模型順利構(gòu)建并通過系統(tǒng)的生理學(xué)與影像學(xué)進(jìn)行評估，篩選出理想的動物模型，以滿足自主呼吸麻醉肺減容術(shù)外科應(yīng)用基礎(chǔ)研究的需要。
　　2、我們運(yùn)用纖支鏡技術(shù)置入多導(dǎo)食道一胃電極壓力球囊檢測管，采用經(jīng)典的呼吸力學(xué)數(shù)據(jù)獲取的研究方法，通過流量、容量、壓力測定，膈肌肌電的變化情況，在各時(shí)間點(diǎn)對呼吸力學(xué)，血流動力學(xué)，氣體交換及肌電生理學(xué)等進(jìn)行全面地評估，系統(tǒng)地獲取呼吸生理學(xué)基本的生理指標(biāo)，真實(shí)反映自主呼吸麻醉下肺減容術(shù)的呼吸生理改變與影響。

4、各時(shí)間點(diǎn)取開胸前15分鐘(T1)、開胸時(shí)(T2)、開胸后術(shù)程20分鐘(T3)、關(guān)胸后15分鐘(T4)，關(guān)胸后90分鐘(T5)。
　　3、上述實(shí)驗(yàn)完成后，留取標(biāo)本，通過常規(guī)光鏡和電鏡檢查了解病理學(xué)改變，以及酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測不同組織炎性細(xì)胞因子的改變，客觀反映自主呼吸麻醉肺減容術(shù)氣道炎癥的反應(yīng)以其改變。
　　結(jié)果:
　　第一部分犬非均質(zhì)性肺氣腫模型的構(gòu)建及系統(tǒng)評價(jià)
　　實(shí)驗(yàn)組構(gòu)建犬非均質(zhì)性肺氣

5、腫模型后，通過系統(tǒng)的生理學(xué)、影像學(xué)、病理組織學(xué)進(jìn)行綜合評估。
　　1、影像學(xué)
　　(1)胸片示:靶區(qū)肺組織密度顯著減低，肺野透光度明顯增強(qiáng)，呈典型的肺氣腫影像學(xué)改變。
　　(2)CT掃描檢查顯示:靶區(qū)肺組織密度降低，見形成肺氣腫區(qū)，余肺野良好，未見明顯感染或胸積液形成
　　(3)胸腔鏡探查胸腔鏡下表現(xiàn):實(shí)驗(yàn)組非均質(zhì)性肺氣腫犬造模成功后，縱隔居中，胸腔動度正常，縱隔胸膜未見炎性滲出，與其它肺葉相比較，靶區(qū)肺葉腫脹彈

6、性稍減弱，胸腔未見明顯積液，胸膜腔未見炎性粘連，未見膿胸的形成，適合開展外科手術(shù)。
　　2、病理組織學(xué)
　　(1)靶區(qū)肺組織的大體表現(xiàn):實(shí)驗(yàn)組靶區(qū)肺體積較正常對照組增大，肺彈性較差，剖胸后靶區(qū)肺體積不萎陷，大部分仍呈肺膨脹飽滿狀態(tài)。靶區(qū)肺邊緣鈍圓，肺組織柔軟而缺少原有彈性，指壓后肺未能凹陷，可有壓痕而漸恢復(fù)膨脹，可見有局部區(qū)域臟層胸膜下氣腔增大。
　　(2)光鏡下表現(xiàn):造模成功后鏡下見肺組織較稀疏，肺泡間隔變窄，肺泡腔

7、內(nèi)可見毛細(xì)血管受壓，并見斷裂或部分消失的肺泡間隔，部分由若干肺泡融合成肺大泡，呈典型肺氣腫病理表現(xiàn)。彈力纖維減少，部份中斷，肺泡形成，肺泡間隔變薄。
　　(3)肺泡形態(tài)學(xué)定量分析:實(shí)驗(yàn)組與對照組比較，靶區(qū)肺葉平均肺泡數(shù)(Na)指標(biāo)顯著減少(P＜0.001)。
　　3、呼吸生理學(xué)
　　(1)生活習(xí)性，日?；顒?實(shí)驗(yàn)組造模前后比較，犬鼻子油光亮度同造模前，皮毛潤澤與造模前無明顯改變。日間活動較造模前明顯減少，呼吸較促，活動

8、后加重，出現(xiàn)間斷咳嗽，偶有喘息出現(xiàn)。
　　(2)血?dú)夥治?實(shí)驗(yàn)組與對照組造模后比較，實(shí)驗(yàn)組自身造模前后比較，血?dú)夥諷aO2顯著降低(P＜0.001)，PaCO2顯著增加(P＜0.001)。
　　第二部分自主呼吸麻醉肺減容術(shù)對非均質(zhì)性肺氣腫犬心肺功能的影響
　　本研究旨探索自主呼吸麻醉下肺減容術(shù)對非均質(zhì)性肺氣腫犬心肺功能的影響，在呼吸力學(xué)，血流動力學(xué)，氣體交換及肌電生理學(xué)等進(jìn)行全面地評估，系統(tǒng)地獲取呼吸生理學(xué)基本的生理指

9、標(biāo)。
　　1、呼吸相關(guān)力學(xué)
　　間接反映胸腔內(nèi)壓的食道內(nèi)壓(Pes)在兩組里，T5時(shí)實(shí)驗(yàn)組絕對值大于對照組(P＜0.001)。兩組跨膈壓(Pdi)，于T5時(shí)間點(diǎn)兩兩相比較，實(shí)驗(yàn)組絕對值大于對照組，有顯著性差異(P＜0.001)。兩組Pga于T4時(shí)未見顯著性差異(P=0.127)，在T5時(shí)兩組比較，實(shí)驗(yàn)組大于對照組，結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.001)。
　　兩組潮氣量(Vt)于T2和T3時(shí)間點(diǎn)相比較，實(shí)驗(yàn)組小于對照組(P

10、＜0.001)，但于T5時(shí)間點(diǎn)相比較，實(shí)驗(yàn)組大于對照組，且兩兩比較有顯著性差(P=0.002)。呼吸頻率(RR)于T5時(shí)間點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)組與對照組對比，實(shí)驗(yàn)組大于對照組，差異有顯著性(P＜0.001)。兩組肺減容術(shù)后，于T4和T5時(shí)間點(diǎn)相比較，肺彈性阻力，對照組大于實(shí)驗(yàn)組(P=0.003);肺順應(yīng)性，對照組絕對值小于實(shí)驗(yàn)組(P=0.003)。
　　2、膈肌肌電
　　膈肌電電壓的均方根(RMS)，實(shí)驗(yàn)組于T2-T3均反映有膈肌肌電活

11、動，而對照組T2-T3基本無明顯膈肌電生理活動;兩組RMS，分別于T4和T5時(shí)間點(diǎn)比較，實(shí)驗(yàn)組大于對照組，且均有顯著性差異(P＜0.001)。
　　3、血流動力學(xué)
　　術(shù)畢T5時(shí)，兩組每搏量(SV)，兩兩比較均無顯著性差異(P=0.330);容量管理的血管外肺水指數(shù)(ELWI)，兩兩比較均無顯著性差異(P=1.000);心率(HR)指標(biāo)，兩兩比較均無顯著性差異(P=0.128)。
　　第三部分自主呼吸麻醉肺減容術(shù)對非均

12、質(zhì)性肺氣腫犬氣道炎癥的影響
　　本研究擬在前期動物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在病理學(xué)、影像學(xué)、分子生物學(xué)等方面，通過對氣管、細(xì)支氣管末梢肺泡在氣道炎癥反應(yīng)以其改變進(jìn)行觀察，了解自主呼吸麻醉下肺減容術(shù)對非均質(zhì)性肺氣腫犬氣道炎癥的影響。
　　1、病理組織學(xué)
　　無論光鏡及電鏡下表現(xiàn):對照組:肺泡結(jié)構(gòu)保存，肺泡間隔血管充血，間質(zhì)及小血管周圍散在淋巴細(xì)胞浸潤。細(xì)支氣管管壁周圍有炎癥細(xì)胞浸潤，有粘液滲出到細(xì)支氣管管腔中。實(shí)驗(yàn)組:肺泡結(jié)構(gòu)保存

13、，肺泡間隔輕度充血，間質(zhì)僅見個別散在淋巴細(xì)胞浸潤，少見炎性細(xì)胞。兩組肺損傷評分，實(shí)驗(yàn)組低于對照組。
　　2、分子生物學(xué)
　　(1)酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)檢測血清、肺泡灌洗液(BALF)、肺組織及氣管組織IL-8、TNF-α含量
　　血清內(nèi)炎癥細(xì)胞因子的含量與肺組織內(nèi)、BALF炎癥細(xì)胞因子變化趨勢符合一致。開胸后，兩組血漿因子相比較，對照組TNF-α高于實(shí)驗(yàn)組，有顯著性差異(P=0.025)，而兩組IL-8在開胸

14、后相比較，無明顯變化(P=0.389)。術(shù)程畢，關(guān)胸后對照組血漿細(xì)胞細(xì)子TNF-α與IL-8，均高于實(shí)驗(yàn)組，有顯著性差異(P＜0.001)。與此同時(shí)，關(guān)胸后BALF、肺組織、氣管組織細(xì)胞因子變化趨勢相符，關(guān)胸后對照組均大于實(shí)驗(yàn)組，有顯著性差異(P＜0.001)。
　　(2)實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測肺及氣管組織TNF-a和IL-8蛋白表達(dá)
　　兩組動物肺組織中的TNF-a和IL-8的表達(dá)不同。相關(guān)基因相對表達(dá)水平檢測，實(shí)驗(yàn)組的T

15、NF-a和IL-8比對照組的TNF-a和IL-8表達(dá)上調(diào)，兩兩比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，實(shí)驗(yàn)組小于對照組(P＜0.001)。
　　3、PET/CT影像學(xué)
　　影像學(xué)PET/CT評估結(jié)果提示，隨著時(shí)間的推移，影像學(xué)氣管插管后氣道炎性損傷的4小時(shí)后才開始呈現(xiàn)，氣管插管組表現(xiàn)為氣管腔內(nèi)壁可見環(huán)形區(qū)域代謝增高。自主呼吸組氣管腔內(nèi)壁未見明顯代謝增高。
　　結(jié)論:
　　1、本研究結(jié)果表明應(yīng)用木瓜蛋白酶，運(yùn)用纖支管鏡技術(shù)并合理地

16、使用輔助通氣，可構(gòu)建出理想的大型動物非均質(zhì)性肺氣腫模型，其操作簡單，實(shí)驗(yàn)成本低，周期較短，重復(fù)性好，能在短周期內(nèi)構(gòu)建出一種可操作性強(qiáng)，同時(shí)滿足基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用研究所需要的大型動物非均質(zhì)性肺氣腫模型，方法可行、安全、有效。
　　2、通過對自主呼吸麻醉肺減容術(shù)心肺功能的影響進(jìn)行系統(tǒng)的評價(jià)和分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示方法可行，同時(shí)得出以下結(jié)論:
　　(1)自主呼吸麻醉下開展肺減容手術(shù)實(shí)驗(yàn)方法是可行、安全、有效的。
　　(2)自主呼

17、吸麻醉下開展肺減容手術(shù)術(shù)程血流動力學(xué)影響不大，膈肌肌電未受明顯干擾，術(shù)后膈肌肌電和呼吸動力恢復(fù)較氣管插管全麻快。
　　(3)展望自主呼吸麻醉胸腔鏡手術(shù)最大的獲益對象將是:
　　①在血流動力學(xué)平穩(wěn)的前提下，在一定范圍內(nèi)可以耐受適度的低氧血癥或/和允許性高碳酸性血癥，能通過建立代償機(jī)制平穩(wěn)度過的患者。
　?、谀切┛梢詮摹疤用摗奔∷蓺堄嘈?yīng)中獲益的患者。
　?、弁瑫r(shí)滿足膈肌肌電生理正常觸發(fā)的患者。
　　3、本研究

18、在外科大型動物手術(shù)實(shí)驗(yàn)操作全程，建立酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)及實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法檢測炎性因子的表達(dá)，從基礎(chǔ)學(xué)方面研究肺損傷。同時(shí)我們能結(jié)合病理學(xué)、分子生物學(xué)、影像學(xué)，綜合整體地去了解與分析氣道炎癥的演變及內(nèi)在相互間的關(guān)系。無論細(xì)支氣管肺泡還是大氣道，自主呼吸麻醉氣道炎性反應(yīng)較氣管插管明顯減輕。TNF-a為促使炎性介質(zhì)釋放和誘導(dǎo)，在發(fā)生炎性反應(yīng)的組織中其表達(dá)較快。而IL-8、TNF-a表達(dá)的不同提示IL-8與TNF-α在其致炎性損傷過程中的作