机器人辅助腹腔镜小儿手术的生理病理学影响及围术期麻醉管理

吴庭楣，马亚群 综述 郭 航 审校

随着微创技术在医学领域的广泛应用，腹腔镜手术在临床实践中也取得了快速的发展，与开腹手术相比，腹腔镜手术可改善创面愈合，减轻术后疼痛，缩短恢复期及住院时间，减少住院费用等。机器人手术系统的出现，进一步克服了腹腔镜手术不够灵活、视野有限的缺点[1]。目前，计算机辅助机器人手术在泌尿外科、妇科、心内科、胸外科、儿科以及耳鼻喉科等得到了广泛应用[2-4]，并成功地从成人手术发展应用至各类儿科手术中，如肾盂成形术、PDA闭合术、肾切除术、Bochdalek疝修补术、Kasai门肠造口术和胆总管囊肿切除术等。

腹腔镜辅助机器人手术依然存在诸多不容忽视的问题[5]，例如：患者体位陡峭、气腹引起的生理变化大、失血量不确定、手术时间长等，因此为患儿提供安全、充分的围术期麻醉管理显得尤为重要。笔者就小儿机器人手术的生理病理学影响及围术期麻醉管理进行综述。

1 机器人手术的的生理病理学影响

CO2气腹可以使解剖结构实现可视化，使通过小切口进行手术成为可能。然而，由气腹引起的腹内压(intra abdominal pressure, IAP)升高会引起许多邻近器官系统的病理生理改变。在婴儿和幼儿中腹壁更加柔韧且腹膜腔小于成人，4～12 mmHg的IAP便足以构建腹膜前手术空间。

1.1 对心血管系统和区域循环变化的影响 机器人辅助腹腔镜手术中对心血管变化的决定因素是IAP和患者体位[6, 7]。当IAP水平<15 mmHg时，血液从内脏静脉床被挤出，静脉回流增加，心输出量增加。当IAP水平≥15 mm Hg时，下腔静脉与周围侧支血管受压，静脉回流减少，导致心输出量下降，从而导致低血压[8]。此外，IAP的增加可能导致儿茶酚胺释放和肾素-血管紧张素系统的激活，从而增加平均动脉压(MAP)和外周血管阻力(SVR)[9]，导致组织血供减少。儿科研究推荐中到低IAP(<12 mmHg)，因为通常情况下，当IAP<12 mmHg，器官功能障碍最小且是一过性的[10]。体位对心输出量和血压有不同的影响：抬头体位往往会减少静脉回流从而减少心脏充盈压力；相反，低头体位会增加静脉回流。CO2有直接和间接的心血管作用：它可以直接增加SVR、引起酸中毒、降低心肌收缩力，诱导致敏性心律失常和引起全身血管舒张，已有报道表明，这种作用即使在小儿患者使用较低的IAP情况下，发生率也与成人相似[11]。综合以上因素：气腹的机械和神经内分泌效应可能会增加循环阻力，而高碳酸血症则可引起内脏血管扩张。整体来讲，内脏循环的变化似乎很小并且没有临床影响[9]。

慢速心律失常包括明显的心动过缓、房室分离、节段性心律和心律失常，在放置Torcar和充气腹时均可能发生[12]。这很可能是由于最初放置Torcar时的迷走神经刺激和气腹诱导时的腹膜拉伸所致[10]。幼儿和学龄儿童很少发生明显的心动过缓，青少年偶尔发生，大多数心血管功能正常的儿童能够承受此类生理变化，对患有心血管疾病、贫血或低容量血症的患者需要特别注意容量负荷、体位和灌注压力。

随着腹内和胸内压力的增加，脑血流量和颅内压会增加[13, 14]，健康患者能耐受这些改变，但是应避免对颅内顺应性降低的患者进行腹腔镜手术。

1.2 对呼吸系统的影响 气腹、体位和CO2的吸收可引起肺通气和肺换气功能的改变。气腹使膈肌向头侧移位，引起肺容积和功能残气量(FRC)的减少，从而导致由于肺不张和气道压力的增加而引起通气/灌注不匹配，如肺内分流和低氧血症[15, 16]；Trendelemburg体位加重了这些效应[8]。CO2的高溶解度和溶解之后的高吸收速率，在儿童患者身上更加明显,因为儿童毛细血管和腹膜之间的距离更短,有相对于体重更大的吸收面积，因此儿童腹膜能够吸收比成年人更多的CO2，在健康的儿童中，这些影响很容易被通气量的增加所抵消[17]。年龄较小和有严重肺部疾病的儿童可能无法长期忍受高IAP。此外静脉破裂可导致CO2栓塞，通过肺内分流或卵圆孔未闭进入动脉循环，这种情况虽然罕见，不过一旦发生则可能导致显著的血流动力学损害[18]。

1.3 对肾脏和免疫系统的影响 对于肾脏，气腹直接压迫肾实质和血管，导致肾血管阻力增加，肾静脉血流减少。这种压迫也刺激抗利尿激素的表达增加，从而激活肾素血管紧张素系统，导致接受腹腔镜手术的患者在腹腔镜手术期间和术后数小时出现持续性少尿。虽然这通常是短暂的，在给予足够的液体负荷时耐受性良好，但肾功能受损的患者在IAP升高之前和升高期间都需要大量的血管内容积负荷。关于气腹对免疫功能的影响，仍有一些争议，一般情况下，由于单核细胞和巨噬细胞功能的抑制，局部腹膜免疫出现轻度的抑制，但由于组织损伤较开放手术减少，对于整体免疫系统影响很小。

2 围术期麻醉管理

2.1 手术安全 由于机器人操作系统体积庞大，在上腹部、胸部或头颈部的手术中，需要麻醉医师和呼吸机远离患者，因此必须事先保证通气管路、液路、监视器线路妥善固定，并且需要密切检测，早期发现问题，培训手术团队，在紧急情况下快速拆卸机器人系统。另外，在机器人手臂已放入腹腔后，不允许任何类型的移动，包括患者体动，由于患者的体动可能导致内脏器官和血管的撕裂或穿刺，从而造成破坏性后果[19]。

根据手术类型，机器人手术需要比其他传统或腹腔镜手术特殊的手术体位。这些体位增加了患者从手术床上滑落的风险，因此要细心固定[20]。麻醉医师还应注意机器人手臂和患者位置，防止挤压伤。在一个医学中心，334例机器人辅助的泌尿外科手术中有6.6%记录了机器人手臂定位相关损伤[20]。由于儿童腹腔空间小，机械手臂相对大，易造成损伤，损伤后不易发觉。据报道，长的手术时间和患者差的术前状态被认为是重要的危险因素[20]。

在儿科手术中，由于工作空间有限，其腹壁较成人薄，因此Torcar放置位置十分重要。机器人手术在成人外科中应用广泛，但是并没有小儿机器人的专用器械，机器人手术过程中，年龄越小的患者机械臂碰撞的可能性会越大，这会严重影响手术进程，甚至无法完成而改变手术方式。Finkelstein等[21]的研究表明，机器人手术患儿两髂前上棘距离>13 cm，剑突耻骨距离>15 cm，会明显减少机械臂的碰撞次数，确保手术顺利完成，降低机械故障的发生率。Finkelstein认为这两个测量值可以作为是否适合做机器人手术的指标。

2.2 术前准备 笔者总结了儿科患者机器人手术麻醉管理的流程图(图1)。术前与家属沟通，全面筛查患儿的基础疾病，将患儿调整至最佳状态，以降低围术期严重并发症的发生率；审慎评估手术指征与麻醉、手术的风险及耐受性，针对伴随疾患及可能的并发症制定相应预案。另外，机器人辅助腹腔镜手术术前需特别关注有无术前准备，胃肠减压和术前导尿对于降低在放置Torcar时意外穿孔的风险至关重要。根据标准的美国麻醉医师协会(ASA)，腹腔镜手术必须监测血压、心电图、血氧饱和度、呼末CO2和温度。所有的机器人手术都使用双光谱指数(BIS)监测。如前所述，术中任何的运动都可能是灾难性的,因此肌肉松弛对于手术成功至关重要，Alotaibi[22]的研究建议 BIS 联合肌松监测能精确地调节肌松程度。小儿手术持续时间难以估计，应行连续动脉监测，可通过动脉血气分析直接测量PaCO2及进行碱性剩余(BE)和电解质的连续测量。有报道称，在肾功能不全患者腹腔镜手术中，血清K+升高7～8 μmol/ml，尤其当手术时间延长时更加明显[23]。手术过程中，应在对接外科机器人之前再多留置一条静脉通路[24]，因为在紧急情况下，机器人及体位限制会增加深静脉穿刺难度。此外，第二条静脉通路用肝素水冲管可被用于检测CVP，还可用于在术中监测电解质，或在出血时迅速获得血细胞压积。

图1 机器人辅助腹腔镜小儿手术麻醉管理流程

2.3 麻醉诱导和维持 对大多数患儿来说，在麻醉诱导过程中采用分散注意力的方法可以缓解焦虑，而不是服用抗焦虑药物。当需要药物治疗时，咪达唑仑是首选药物，为了防止打气腹时引起的反射性心动过缓和减少气道分泌物，可将阿托品或长托宁作为术前用药。全身麻醉的维持以吸入或静脉给药为基础，术中补充静脉阿片类药物和肌肉松弛药[22]。麻醉诱导可以采用静脉或吸入两种方式，在临床实际操作中，学龄前儿童首选吸入诱导，年龄较大的儿童首选静脉诱导。也需根据孩子的焦虑程度来决定是否要进行个性化的麻醉诱导。与吸入剂相比，静脉诱导剂能够更快地达到足够耐受气管插管的麻醉深度，如连续输注丙泊酚滴定BIS至40～50。丙泊酚起效快，作用时间短，减少插管引起的支气管痉挛反应，具有止吐作用。当选择吸入诱导时，七氟烷是首选，因为它比异氟烷和地氟烷刺激性小，术中避免使用N2O，防止因其扩散入肠腔而引起的肠胀气增加机器人手术难度[25]。诱导后，根据需要放置胃管进行胃肠减压，从而增加腹腔内可见度，减少胃肠损伤的可能性。在机器人辅助小儿腹腔镜手术的气道管理中，气管内插管儿科麻醉的一般做法是在8岁以下的儿童中使用无套囊的气管内导管(ETT)，但是在机器人辅助腹腔镜手术中，即使是婴幼儿，也会由于患者的体位和IAP的增加危及呼吸。因此，在腹腔镜手术过程中使用无囊气管导管很难保证分钟通气量，所以应首选带套囊的气管内导管。在气腹期间，使用套囊的ETT还可以使呼气末正压(PEEP)和压力控制通气得以使用，最大程度限制通气困难。

2.4 术中气道管理 文献[26]指出，在合适的呼吸频率和吸气峰压(PIP)下采用压力控制模式是最有效的通气策略，对于大部分有正常的胸壁顺应性的儿童，设置PIP小于2.66 kPa(20 mmHg)即可使得潮气量在6～8ml/kg及保持PECO2小于6.65 kPa(50 mmHg)。由于婴幼儿新陈代谢增加，为了排出CO2，常常需要增加吸气时间。如果为了达到有效潮气量而使得PIP已超过基线水平的50%，此时应与手术医师商量降低腹内压[23]。该通气策略由于潮气量不是固定的，因此在此过程中潮气量的突然增加或减少往往提示气道漏气或气腹压力变化。术中还可以使用PEEP来预防肺不张[22]，并且如果有需要，可以采取间断膨肺操作来恢复肺不张[27]。尽管理论很清楚，但因为在儿科患者中难以获得精确的体重和最佳的PEEP水平，因此仍然需要个体化调节呼吸机参数。尽可能实现以下目标：(1)在最少吸入氧浓度下维持氧分压；(2)保持可接受的动脉CO2分压；(3)控制足以满足潮气量的气道压力。

2.5 液体管理 液体管理与术后康复相关。事实上，围术期的液体需求取决于多种因素，例如，术前容量状态、手术方式、患者年龄、麻醉管理和手术时间等。液体治疗的第一个目标是补充血容量不足：一般情况下通过体重计算液体需要量，补充大量的液体。然而无论在成人或者儿童患者身上，都观察到通过限制术中补液可以降低围术期发病率和病死率[28]。但对于接受输尿管手术的患者，早期容量扩张有利于预防气腹对心血管和肾脏的不良影响，并促进持续的尿液输出，术后可以通过尿液中少量的血液，检测手术侧输尿管的通畅性[23]。

2.6 围术期疼痛及术后恶心呕吐管理 虽然腹腔镜手术通常比开腹手术术后切口疼痛少，但机器人辅助腹腔镜手术除了手术切口处的疼痛外，还有一些患者有弥漫性腹痛和肩部疼痛[29]。弥漫性疼痛的确切来源尚未阐明，但推测可能是由于腹膜表面受到刺激，以及在打气腹过程中使用干CO2气体使腹膜干燥所致。切口疼痛可以通过局麻、神经阻滞[30]、非甾体抗炎药如和小剂量阿片类药物很好控制，但弥漫性腹痛和肩部疼痛有时很难控制。在腹腔中使用雾化布比卡因是一种减轻这种疼痛的方法[31]。用等渗盐水加热和加湿CO2气体也可减轻这种内脏疼痛。FDA最近批准了一种用于腹腔镜手术的一次性加热加湿器[32]，其优点是既能保持腹膜表面湿润，又能减少摄像机镜头雾化的发生，提高手术部位的可视性。腹腔镜手术已被确定为PONV的危险因素，因此，应对所有接受机器人辅助腹腔镜手术的患者进行常规预防性多模式止吐治疗[33]。

机器人手术系统是腹腔镜手术的一项新发明，它是一种安全、有效的儿科手术技术。它为外科医师提供了更加可视化、灵活性强的操作条件，能够减轻疼痛、减少粘连和缩短住院时间。然而，对于接受机器人辅助腹腔镜手术的患儿，尤其对婴幼儿或较小的儿童，麻醉医师必须了解其对心血管、呼吸系统、肾脏等系统的生理影响及可能的并发症，并采取预防措施。儿科麻醉医师应熟悉所有的麻醉相关操作及抢救技术并对机器人的定位及安装拆卸有一定的了解，以最大限度地提高患者的安全性，将技术和生理风险降到最低。麻醉医师在确保患儿平稳度过围术期，促进快速康复中扮演着重要角色。