俯卧位脊柱手术患者的常规液体管理与基于容积描记可变性指数的目标导向液体管理——一项随机对照试验

摘要

最近，各种人口统计数据显示脊柱手术的频率急剧上升[1]. 使用Wilson支架进行俯卧姿势可以降低气道压力并改善肺部顺应性。然而，这可能会导致生理变化，使其难以维持适当的术中液体管理[2]. 此外，不适当的补液可能会增加低血压的风险，减少肾脏和其他重要器官的灌注，导致器官功能障碍。另一方面，过量给药与肺炎和呼吸衰竭风险的增加有关，也与肾功能增加、肠水肿、术后肠梗阻、组织氧合降低和伤口愈合延迟有关[三].

使用静态指标（如中心静脉压）预测患者对术中液体复苏的反应是一项挑战[4]尽管具有侵袭性，但其预测能力较差[5]. 另一方面，一些研究表明，基于心肺相互作用的动态指标有助于预测机械通气患者的液体反应性[6–9]. 然而，这些技术要么是侵入性的，要么依赖于先进的设备，要么是在患者处于俯卧状态时不可靠的。

体积描记可变性指数（PVI）是另一种用于评估容积状态的动态方法，已在许多临床环境中进行了检验，并在预测液体反应性和作为液体复苏指南方面显示出可靠性[10,11].

最流行的方案之一是传统液体管理（CFM），它根据临床评估、心率（HR）、动脉血压（ABP）和中心静脉压监测来替代液体。然而，临床研究表明，ABP变化不能用于监测心输出量或中风量[12]. 目标导向流体管理（GDFM）是一种不同的方法，它基于使用静态和动态因素的定制流体管理[13]. 在本研究中，我们比较了基于CFM和PVI的脊柱手术中俯卧位液体管理对血流动力学和器官灌注的反应。

因此，本研究的目的是比较俯卧位脊柱选择性手术中CFM和基于PVI的GDFM。

方法

在收到开罗大学医学院研究伦理委员会的批准后，所有患者都提供了书面知情同意书（电子邮件：kasralainirec@gmail.com编号：MD-179-2010）。该研究在clinicaltrials.gov上注册({“类型”：“临床试验”，“属性”：{“文本”：“NCT05239286”，“term_id”：“ncT05238286”}}NCT05239286号). 对于这项随机对照试验，遵循了合并报告试验标准（CONSORT）的标准。参与者为成年患者（18岁以上），ASA I–II，计划在俯卧位全身麻醉下进行选择性腰椎手术（例如腰椎固定和简单椎间盘切除术）。排除标准为心律失常、心力衰竭、不稳定心绞痛和失代偿性呼吸系统疾病（功能减退、普遍喘息、外周O₂室内空气饱和度<90%）；既往心脏手术或心导管检查；影响PVI读数的外周血管疾病或长期糖尿病（持续时间超过十年）或血糖控制不佳；复杂的手术（例如巨大的脊柱肿瘤、持续时间超过5小时或手术失血过多）。

使用计算机生成的封闭式随机数字，将患者分为两组，每组33名患者。

常规组：33例患者采用CFM方案。

PVI组：33名患者采用基于PVI的目标导向液体管理方案。

在手术前一天对所有患者进行了术前访视，以检查他们的身体状况，并确定他们是否符合上述入选和排除标准。患者一进入手术室，就应用监护仪（ECG、脉搏血氧仪和无创血压监护仪），并预先静脉注射2 mg咪达唑仑和4 mg昂丹司琼。

将Masimo SET“Mighty-Sat指尖脉搏血氧测定仪”（Masimo Corporation，Irvine，CA，USA型号9900）安装在两组患者的食指上；它既不包含静脉线路也不包含血压袖带。我们使用了三次PVI测量值的平均值和每分钟测量一次的灌注指数（PI）。如果读数存在显著的变化（连续三次读数的变化均>20%），我们在修改设备设置三次后重复该过程。但是，如果仍然存在很大的变异性，我们会停止手术，并让患者退出试验（根据我们的常规机构实践，该病例的液体管理仍在继续）。

所有患者仰卧时接受100%氧气和异丙酚（2 mg kg^–1)，芬太尼（1-2µg kg^–1)和阿曲库铵（0.5 mg kg^–1)用于诱导麻醉。面罩呼吸三分钟后，放置气管插管。由于高刺激性，因插管困难而需要长时间气道器械的患者不包括在剩余数据分析中。然后，使用6-8 mL kg的潮气量进行机械通气^–1理想体重和吸气/呼气比为1:2。为了维持35-40 mmHg的潮气末二氧化碳压，改变了通气频率。

异氟醚（1-1.5%）、阿曲库铵（每20分钟静脉注射10毫克）和吗啡（0.1毫克千克^–1静脉注射）用于维持麻醉。麻醉后，在没有任何外部刺激的情况下，在仰卧状态下测量患者的心率和平均动脉压（MAP）。然后，三名工作人员将患者置于Wilson架上的俯卧位。麻醉诱导后立即开始输液，并由指定组的同一麻醉师继续输液：

在常规组中，林格溶液的剂量为5 mL kg^–1小时^–1在整个手术过程中监测HR、MAP和尿量。低血压被定义为MAP降至术前基线读数70%以下的状态。在这种情况下，提供一团250 mL晶体（0.9%NaCl），如果持续低血压，则每5分钟给予5 mg IV麻黄碱并重复，直到MAP≥基线值的70%。

在PVI组中，以2 mL kg的剂量输注林格溶液的基本速率^–1小时^–1已启动。如果PVI高于13%持续5分钟以上，则给药250-mL晶体丸。每5分钟重复一次PVI，直到在推注后降至≤13%，如果患者的MAP降至基线值的70%以下，则每5分钟静脉注射5 mg麻黄碱，以保持MAP≥基线值的70%。在PVI≤13%且MAP低于患者基线MAP 70%的情况下，每5分钟应用5 mg静脉注射麻黄碱，以保持MAP≥基线值的70%。

然后将患者转到俯卧位，重复根据PVI和PI读数进行的相同步骤(图1).

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图1

患者管理流程图

在这两组患者中，如果出现少尿，则定义为术中尿量小于0.5 mL kg^–1小时^–1，注射250 mL晶体（0.9%NaCl）进行治疗。当失血总量超过总血容量的20%时，根据估计的失血量开始输血。如果患者出现严重的大量失血（一小时内4个单位的RBCs或3小时内替换总血容量的50%），则将其排除在试验之外。

手术结束时，新斯的明（0.05 mg kg^–1)和阿托品（0.02 mg/kg^–1)用于逆转剩余的神经肌肉阻滞，并在气道反射完全恢复后拔出患者气管。患者被转移到麻醉后护理单元，在那里立即测量MAP和HR，并接受两小时的观察。

本研究的主要结果是各组术中注射的晶体总量。次要结果包括两组术中PVI和PI、MAP、HR、俯卧位后低血压的发生率，以及动脉血气样本数据（pH、动脉氧分压（PaO））₂)，动脉二氧化碳压力（PaCO₂)、HCO_三，血乳酸水平）。

结果

对80名患者的资格进行了检查。11名参与者未能满足入选要求，3名患者拒绝参加试验，导致14名患者被排除在外。该试验由66名患者完成，每组33名(图1). 除了性别（PVI组的性别比传统组大得多）外，两个研究组的人口统计学数据和手术持续时间具有可比性(表1).

两组从麻醉诱导到皮肤切开的时间、手术总持续时间和麻醉时间具有可比性。两组术中晶体总量、输血量、尿量和液体平衡相似。PVI组中只有一名患者接受了一单位的输血（300毫升）。PVI组出现少尿和服用麻黄碱丸的患者总数较高。然而，这些值没有达到统计显著性(表2).

两组在所有测量时间点的围手术期MAP值无显著差异(图2). 然而，与术前基线值相比，所有时间点的术中值在统计学上均显著下降，麻醉后诱导时间除外，195^第个两组术后分钟和135分钟^第个, 150^第个, 165^第个、和180^第个常规组为分钟。

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图2

两组的术前、术中和术后平均动脉压（MAP）值

同样，两组在所有测量时间点的围手术期心率值均无显著差异(图3). 然而，与所有时间点的术前基线值相比，各组的术中值在统计学上均显著下降，除了麻醉诱导后0和4分钟、俯卧后0和2分钟、135^第个PVI组术后2分钟和2小时，麻醉诱导后0分钟，俯卧位后2、4和6分钟，135^第个, 150^第个, 165^第个、和180^第个常规组为分钟。

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图3

两组的术前、术中和术后心率（HR）值

在麻醉诱导后（T1）和术后立即在恢复室（T2）提取两组患者的动脉血气样本。pH值，PaO₂，PaCO₂、HCO_三乳酸和血红蛋白在两组之间无统计学差异。与两组的T1值相比，T2时的血乳酸值显著增加(表3).

对各组俯卧位前后的不同血流动力学变量进行了比较，显示两组的平均血压和舒张压以及常规组的收缩压在统计学上显著降低(表4). 将两组患者合并到一个单独的分析中，以证明改变姿势的血液动力学效果，显示随着姿势的改变，收缩压、舒张压和平均动脉压显著降低(表5).

讨论

本研究的主要发现是，与俯卧位脊柱手术患者使用固定流率的常规液体管理相比，使用PVI依赖性目标导向治疗并没有减少术中的总晶体给药或输血需求，尽管与常规组相比，PVI组需要服用麻黄碱丸的患者数量更高。

这项研究的无意义结果可能受到几个变量的影响。首先，PVI组女性显著多于常规组。根据早期研究，全身麻醉会增加女性低血压的风险[15]. 第二，尽管这种差异没有达到统计学意义，但PVI组的麻醉时间和手术持续时间比常规组更长。

PVI是一个动态变量，通过测量呼吸周期中PI的变化并与脉压变化密切相关，通过液体反应性优化术中液体管理。研究表明，它可以预测重症监护或心脏手术和普通手术期间的液体反应性，并进行全面的血流动力学监测[16–19].

齐默曼证明了PVI作为液体反应性指标的有效性等. [20]，他们比较了基于动脉压的卒中体积变化和PVI波形振幅与中心静脉压的准确性，以预测接受大手术的机械通气患者对容量置换的反应。

忘记等. [21]确定在接受腹部大手术的患者中，与常规液体治疗相比，PVI依赖性目标导向治疗导致晶体较少，术后乳酸水平较低，尽管两组之间在临床结果和并发症方面没有统计学上的显著差异。

与食道多普勒中风量测量波动相比，Hood等. [22]评估了PVI在结直肠癌手术患者中的有效性，发现PVI在预测通气患者手术期间的液体反应性方面有一定的能力。

然而，科努尔等. [23]与侵入性血流动力学指标（包括间歇性经肺热稀释测定的心脏指数、脉压变化、全身血管阻力指数、，和使用PiCCO测量的冲程容积变化₂并得出PVI不足的结论。这一结果可以通过患者的肝脏状态（ASA III-IV）、大量液体移位、高外周灌注变异性以及在大手术期间频繁使用血管收缩剂来解释。

刘也有类似的发现等. [24]25项试验和975例机械通气患者的meta分析。用于预测预加载响应性的接收器工作特性（AUROC）曲线下面积为0.82（95%置信区间[CI]）：0.79–0.85）。综合灵敏度和特异性分别为0.77（95%可信区间：0.67–0.85）和0.77（95%可信区间：0.71–0.82）。未接受手术的患者亚组有可靠的发现（AUROC=0.86，Youden指数=0.65），而ICU患者的结果（AUROC=0.89，Youdens指数=0.67）表明，PVI的可靠性仅限于未接受手术、机械通气的ICU患者。

在接受选择性结直肠手术的患者中，Cesur等. [14]比较了流体管理的传统协议和PVI协议。他们报告称，PVI组排便时间更短，术中总晶体给药更少，但住院时间或术后并发症仍无差异。

血乳酸水平是器官灌注的代谢指标，与组织缺氧、手术并发症和住院时间相关。在我们的研究中，两种液体管理技术对乳酸水平的影响相当，在全身麻醉后诱导和术后样本中，PVI组的乳酸水平均不显著高于常规组。

此外，两组的术后样本显示血乳酸水平在统计学上显著增加，而全身麻醉后样本略高于正常参考值（0.5–2 mmol L^–1). 忘记等. [21]和Cesur等. [14]与传统液体管理相比，基于PVI的目标液体管理显示术中和术后乳酸水平降低。

本研究的另一个有趣发现是，所有患者从仰卧位转换为俯卧位后，SAP、DAP和MAP都发生了实质性变化。PVI在统计学上没有显著改变。这可能是由于使用Wilson框架刺激呼吸和心血管系统的生理变化，导致腹内压力增加，进而导致下腔静脉压力增加，从而促进静脉汇集和减少静脉回流。除了提高中心静脉压外，增加胸压还会降低左心室顺应性和充盈度，从而降低心室容量、中风量和心脏指数[25]. 此外，腹内压升高会导致呼吸系统顺应性降低和气道压力升高，这也会降低静脉回流和心输出量[26].

在之前的一项研究中，使用经食道超声心动图检测将患者置于不同位置后血流动力学和心脏功能的变化，威尔逊框架下心输出量和中风量的减少可能是由于心肌壁张力的增加以及胸壁顺应性降低导致的后负荷增加所致[27].

Kim显示了俯卧位患者PVI的AUROC曲线等. [28]较小（0.756，95%CI:0.618–0.863，P（P）=0.001），而仰卧位患者（0.814，95%CI:0.684–0.908，P（P）= 0.001). 当处于俯卧位时，使用血管活性药物、体温过低和手术应激都可能导致外周血管收缩和降低PVI敏感性[29].

Backofen公司[30]评估俯卧位和仰卧位之间心脏指数的变化，得出结论：俯卧位的心脏指数降低了24%。然而，患者的血压保持不变。

从仰卧位到俯卧位，Apar等.的研究[31]结果表明，心率、收缩压或舒张压在统计学上没有显著变化，而当患者从仰卧姿势变为俯卧姿势时，灌注指数显著降低。

本研究有一些局限性，包括样本量小，难以确定两组的真正影响，以及未能检查PVI引导的液体管理对乳酸水平的影响，这是术后并发症和术后12至24小时住院时间的更可靠指标。研究人员在整个手术期间没有失明，这是另一个研究限制。另一个局限性是，两组之间的手术和麻醉持续时间有所不同，PVI组的持续时间更长，尽管在比较两组持续时间时没有达到统计学意义，这可能会影响术中晚期时间点（术中150分钟后）MAP和HR的比较。建议使用更大的样本量进行未来研究。

建议未来的研究采用更大样本量（包括危重患者），调查失血过多和液体移位严重的大型外科手术中PVI依赖性目标导向液体管理对术后24小时乳酸水平和住院时间的影响。

结论

在俯卧位进行脊柱手术的患者中，与使用固定流率的传统液体管理相比，PVI依赖性目标导向治疗并没有减少术中的总晶体给药或输血需求。

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