二氧化碳气腹对生理功能的影响

二氧化碳气腹对生理功能的影响作者：张旭王少刚

无论腹腔镜或后腹腔镜手术，都需要经人工气腹形成足够的空间，以便于

窥视与操作。制备人工气腹的气体要求具有弥散性好、溶解度高、刺激性小、

不燃烧爆炸等特点，CO2是腹腔镜手术中应用最广泛的气体。研究表明，许多

腹腔镜手术并发症并非手术操作不当所致，CO2及其产生的腹腔内高压对机体

的生理功能有一定的影响，对于病情复杂或手术时间较长的患者尤为明显，表

现在心血管、呼吸、中枢神经和消化等各个系统〔1,2〕。

1 CO2代谢和高碳酸血症的发生机制

因为CO2具有以下显著特点而被选为腹腔镜手术的气腹递质：①CO2无色、不爆炸、不支持燃烧；②CO2易溶于血，很少发生气体栓塞；③CO2易通过内脏血管吸收并最终通过肺排出，通过适当增加每分通气量，可以很好地保持CO2

稳态；④CO2价格低，易得到。CO2在体内具有很强的组织穿透性，顺浓度梯度弥散，而腹膜腔有丰富的血管系统，气腹形成后，CO2很易弥散入腹膜的毛细

血管，在体内碳酸酐酶的作用下，约占93%的CO2通过红细胞转运，其余7%以

溶解的形式进行。除了通过肺排泄外，吸收的CO2亦可储存于体内，因此当气

腹停止后，仍可见较长时间的PaCO2升高。因人体具有强大转运、储存及清除CO2的能力，过量的CO2负荷对于健康患者仅引起轻度的动脉血CO2分压升高。磺胺类药物、噻嗪类利尿剂和乙酰唑胺等能抑制碳酸酐酶的活性，因此当患者

使用碳酸酐酶抑制剂时，其CO2转运能力明显下降，此时行腹腔镜手术最好不

用CO2作气腹递质。

在腹腔镜手术过程中，CO2自腹腔吸收后经肺排出，气腹后PaCO2升高呈

非进行性，一般认为，后腹腔吸收CO2快，10 min后PaCO2稳定于高水平，而

腹腔气腹需20 min。高PaCO2兴奋呼吸中枢，自主呼吸者的呼吸频率和潮气量

同时增加。腹膜及腹膜后组织吸收的CO2增加和肺排出CO2减少是高碳酸血症

产生的主要原因，如CO2快速从腹膜吸收入血液循环、肺通气/血流比值失调、体位改变、机械通气不当及自主呼吸受到抑制等。CO2扩散进入腹膜血管的能

力及腹膜的血流量是影响其吸收的重要因素，同时与暴露于CO2气体的腹膜面

积成正比，而与腹膜表面到血管的距离成反比。对于控制呼吸的全麻患者，增

加呼吸频率较增加潮气量能更有效地降低PaCO2。腹膜外巨大的CO2气肿常导

致高碳酸血症，需要在手术结束后延长机械通气时间，加快过量CO2的清除。

在患者心肺功能正常的腹腔镜手术中，高碳酸血症可通过增加每分通气量来纠正，PaCO2轻度增高，高通气量全麻患者的PaCO2明显低于自主呼吸的患者。

2 CO2气腹对呼吸系统的影响

2.1肺通气功能改变

气腹对通气功能的影响在有心肺疾患者中表现比较明显，即PaCO2升高和

pH下降。腹内压增加时，膈肌上抬，胸腔内压力增加，呼吸潮气量降低，胸廓

及肺的顺应性降低近30%~50%〔3〕，因此理论上认为膈肌上抬导致功能残气量

降低，气道压升高使肺通气/血流值失调。研究报道，当腹腔充气压达3.33kPa 时，对膈肌产生30g/cm2的推力，头低位使膈肌和腹内容物进一步向头侧移位。肥胖患者需要大量气体作气腹和极度头低位，以便更好地显露盆腔脏器，肺容

量下降、通气/血流比例失调和相应的低氧血症更为明显，甚至可能成为手术的禁忌证。但临床研究发现，心肺功能正常者若腹内压不超过1.87kPa，头高位

或头低位保持在10~20°，肺生理死腔量无明显增加，通气/血流值基本不变。

2.2呼吸系统并发症及处理

气胸和纵隔气肿等均可在腹腔镜手术的过程中发生，经迅速处理后，这些

并发症很少导致死亡。Wolf和Stoller认为纵隔气肿、心包腔积气和气胸产生

的原因可能为：①胎儿时的通道遗留；②气体自具有完整膜屏障结构的薄弱处

溢出，如膈肌裂孔处、肺门处及沿着大血管进入胸腔或纵隔。若怀疑有胸腔积气，则应及时将腹腔内的气体排出。在手术过程中，穿刺部位漏气常导致皮下

气肿，尤其是实施腹膜外腔手术，皮下气肿逐步扩大，可能致呼吸性酸中毒，

这时需延长术后控制通气时间。

气腹和体位改变带来的另一个并发症是气管内插管的移位。当膈向上挤压

肺和气管隆突时，可使气管插管自气管内移位至右主支气管，这样可导致左侧

肺通气不足。头低位使静脉回心血量上升，左房压及肺泡压的升高可导致肺不

张、肺瘀血和继发性肺水肿，采用呼气末正压通气可以增加气道阻力，减少这

些并发症的发生。

3 CO2气腹对循环系统的影响

3.1循环系统的生理变化

特殊体位、腹内压升高、麻醉和高PaCO2血症对循环系统均有作用，而继

发迷走神经反射亢进和多源性心律失常也影响心脏功能〔4〕。

Trendelenburg体位能更好地显露盆腔脏器，因此在泌尿外科腹腔镜手术

中常被采用。通常认为Trendelenburg体位通过增加静脉回流，提高心输出量，改善心功能，增加脑血流量。在正常血管张力及正常血容量患者中，机体将通

过主动脉弓压力感受器调节，使血管扩张，心率减慢；而对于低血压的患者，

头低位不能提高平均动脉压(MAP)，且心脏指数会进一步下降，同时充盈压不升高，周围血管阻力增加，因此，适度头低位时对心血管系统不会产生很大影响。从而维持血流动力学的稳定。但全麻时此种压力调节作用受到抑制，头低位引

起血流动力学改变，心肌氧耗量增加，颅内压和眼内压升高，使有明显缺血性

心脏病和心力储备较差者可能发生心血管意外。

腹内压(IAP)升高能增加平均体循环充盈压和静脉阻力，从而减少回心血量，而静脉回心血量(VR)是影响心输出量的重要因素之一。在狗的实验中，IAP升

高使心输出量经过短暂升高后进行性下降。心输出量短暂升高是因为升高的

IAP挤压内脏静脉血液形成自体输血，但IAP进一步升高时，静脉阻力增加，

大量血液潴留于周围血管床，静脉回流减少。处于低血容量状况时，升高的

IAP导致静脉回流和心输出量减少更为明显。

CO2对心血管系统既有直接作用，亦有间接作用，且两者作用相反。高碳

酸血症可直接导致心肌抑制和动脉扩张，其间接作用是增加交感神经张力，释

放儿茶酚胺类物质增加，在全麻患者最终结果是心输出量上升，且与PaCO2大

致成正比例。通常患者在使用CO2气腹时，PaCO2很少超过5.33~6.67kPa，轻

度的高碳酸血症对心功能影响不大。当PaCO2达6.67~8.66kPa时，收缩压、心率及心输出量将会显著上升，这可能与交感神经张力升高有关，此时血浆儿茶

酚胺上升2~3倍，对心脏产生正性肌力及速率作用。由于CO2作用使总的外周