呼气末二氧化碳监测，已成为现代全麻中必备的监测项目，也是保障手术病人安全的最重要监测之一。因此，术中保障病人二氧化碳分压在正常范围内，是麻醉医生最重要的工作之一。然而某些特殊情况，权衡利弊，却可以容许病人存在一定的高碳酸血症。
本期，我们从《围术期麻醉相关生命质量调控策略》一书中找出相关内容分享给大家，以科学全面的认识该项技术：
首先，我们介绍一下容许性高碳酸血症技术的概念：
年Hicklng首次提出容许性高碳酸血症（PHC）的概念：实施小潮气量通气（4~7ml/kg），允许动脉血二氧化碳分压（PaCO2）适度升高，同时允许一定程度的呼吸性酸中毒存在，避免大潮气量和肺过度牵张引起的损伤，从而减少呼吸机相关性肺损伤。
一般认为采用PHC时，动脉血二氧化碳分压维持在5.33~10.7kPa，同时pH7.20是可接受的。如潮气量逐渐减少，使二氧化碳分压逐步升高，通过代偿机制调节患者常能耐受。当pH低于7.20时，可适当补充碳酸氢钠或三羟甲基氨基甲烷（THAM）纠正。
PHC如何实施？
呼吸器参数的设置：潮气量4~7ml/kg，呼吸频率10~15/min，吸呼比1：2，每分钟通气量≤ml/kg，氧浓度0.6，注意控制吸气末平台压≤2.94kPa，峰压≤3.43kPa。应用呼吸力学监测仪，采取稍高于吸气相P-V曲线转折点（Pinf）的压力作为最佳PEEP，可达到最大的肺泡复张、最小的肺泡吸气重开放以及较均匀的潮气量分配，避免肺泡的过度膨胀，减少机械通气相关并发症。
实际对PHC的耐受水平，取决于患者的疾病种类、病情严重程度和本身器官功能状况。只要CO2潴留是逐渐发生的，PaCO2的绝对值并不重要。关键是应维持血pH≥7.20，多数学者认为PaCO2上升速度10mmHg/h、PaCO2≤13.33kPa较合适。当血pH7.20时，多数学者主张补碱。另外清醒患者多不耐受，需使用镇静、肌松剂。
目前，对于PHC的治疗性还有许多有待解决的问题：
①PHC的治疗作用有效性的PaCO2上限和pH下限还没有明确，也没有描述剂量反应特性的资料；
②PHC持续的时间问题也有待研究；
③需要进一步的研究PaCO2和pH的改变对器官功能，尤其是在器官损伤期间功能的影响，为PHC在临床中的治疗性应用作准备。
总之，PHC虽作为一种非生理性的机械通气策略，其治疗性已经在大量临床应用中得以确认，但其治疗性的确切机制、应用指征、耐受程度、实施方法等具有一定争议性的问题还需进一步研究探讨。
容许性高碳酸血症对机体可产生哪些生理影响？
1.高碳酸血症对中枢神经系统的影响：
（1）脑细胞内酸碱平衡的变化：多数情况下，高碳酸血症的最初几小时内，脑细胞内pH在正常范围，而细胞外pH稍有变化，并由于肾脏的代偿作用于1~3d又达到新的稳定状态。
（2）神经细胞氧代谢的变化：高碳酸血症对脑组织的氧耗效应可能与动物种类、疾病病理状况及组织原有的PaCO2水平有关。一项临床研究发现，在心肺分流期间，低氧血症伴急性高碳酸血症（PaCO2在6~8mmHg）时脑氧耗降低30%。
（3）血流的变化：PaCO2水平的调整及其引起的pH的变化可以影响脑血管及血流的变化。CO2扩张脑血管，脑血流量增加引起颅内压升高，可加重原有颅内占位病变、脑外伤、严重高血压患者的病情。但动物实验发现健康动物能耐受长时间高碳酸血症，并在PaCO2恢复后，脑血流和脑代谢迅速恢复。有报道新生羔羊长达6h的高碳酸血症（PaCO2维持在75~79.5mmHg）期间，1h时脑血流增加了%，6h后脑血流高于基础值%，PaCO2恢
复正常后30min脑血流恢复正常。整个试验期间，脑氧耗没有变化，脑氧供1h时增加%，6h时增加%。氧摄取率1h时减少55%，6h时为39%，这或许可以解释机械通气患者为什么能很好耐受高碳酸血症。
（4）对老年患者的影响：研究发现容许性高碳酸血症机械通气能改善老年患者早期术后认知功能，这可能和增加脑血流，改善脑氧代谢有关。老年患者脑细胞发生退行性改变，脑血流减少，易诱发术后认知功能障碍，允许性高碳酸血症引起脑血管舒张，脑血流量增加，改善脑氧代谢。研究发现，全麻手术中PaCO2水平与术后认知功能有关，高碳酸血症组（PaCO2，54.9mmHg）患者术后认知功能优于正常组（PaCO2，39.8mmHg）和低碳酸血症组（PaCO2，27.8mmHg），其可能机制为允许性高碳酸血症增加脑血流灌注，相反，将PaCO2降低到20~25mmHg则通过脑血管收缩使脑血流减少40%~50%，降低了脑缺血损伤的阈值，可能导致脑缺血。
2.高碳酸血症对循环系统的作用：
在正常机体，高碳酸血症刺激交感神经致循环中儿茶酚胺升高胜过了直接的抑制作用。这与前负荷增加、后负荷减少、收缩力增强和心率加快有关。
（1）高碳酸血症时，由于氧血红蛋白解离曲线向右偏移，使患者的氧输送进一步增加。相反，低碳酸血症对氧血红蛋白解离曲线有相反的作用，通过冠状动脉收缩减少心肌血流量。同时，由于低碳酸血症使心率和收缩力增加，这可能会加剧急性心脏病的心肌缺血。Ramirez等对狗实施了长达10h的高碳酸血症。CO在4h时最大，10h后开始明显下降；心率4h时减慢明显，先于CO的下降；平均动脉压保持稳定。血红蛋白浓度和血氧含量逐渐升高，10h时分别比基础值升高15%和11%。氧耗在整个试验期间基本无变化，但动脉血氧含量逐渐升高，提示氧携带能力增强。
（2）尽管高碳酸血症性酸中毒可抑制心脏收缩，降低全身血管阻力，但其净代谢率仍不高。
Allellano等对猪心肌梗死模型实施高碳酸血症后指出，CO2扩张冠状动脉血管，冠状动脉血流增加，提高心肌氧供，不增加冠状动脉“窃血”现象，对冠状动脉血管病变者有益，但能否用于心力衰竭，尤其是缺血性心脏病患者，还需进一步研究。
3.高碳酸血症对肺内分流（Qs/Qt）的影响：
以往报道高碳酸血症因为缺氧性肺血管收缩效应（HPV）使肺内分流减少。Pfeiffer等的研究表明，对伴感染性休克和无感染性休克的ARDS患者实施低潮气量、低压力通气后，伴随CO2升高，肺内分流均增加，但对通气/血流比值和PaO2影响不大。Qs/Qt的增减主要取决于CO和混合静脉血氧分压（PvO2）及混合静脉血氧饱和度（SvO2）的变化。
高碳酸血症引起的心输出量增加使混合静脉血氧分压持续明显升高，降低了缺氧性肺血管收缩效应，导致肺内分流增加。但混合静脉血氧饱和度的升高补偿了肺内分流增加引起的氧合不全，最终使PaO2升高或不变。在非感染性休克患者中，心输出量增加越多，氧合改善越明显。
在处于高血流动力学状态的感染性休克患者中，PHC对心输出量和周围血管阻力无明显影响，所有病例均需儿茶酚胺类药物维持血压。但Qs/Qt仍增加了28%，与非感染性休克组无差别。原因可能是PHC增强了感染性休克患者肺血管对缩血管物质的不敏感性。所以对心肺功能储备差的患者实施PHC，要充分考虑到PHC的潜在效应。
另外，高碳酸血症可诱导支气管扩张，并被证明能通过表面活性剂独立的机制改善肺顺应性。因此，HPC可以改善通气/灌注匹配，并可能更好地促进气体交换。
4.高碳酸血症对机体免疫系统和炎症反应的影响：
高碳酸血症会抑制先天免疫反应和适应性免疫反应（见图20-1）。
其可能机制如下：
（1）高碳酸血症在抑制吞噬的同时减少中性粒细胞和噬细胞向脓毒症原发病灶的迁移。
（2）高碳酸血症抑制促炎因子的产生。肺动脉内皮细胞的表面标志物脂多糖通过加速核酸因子抑制蛋白的降解，导致人肺动脉内皮细胞核酸因子κB（NF-KB）的激活。而PHC时，升高的CO2生成过多酸通过修饰脂多糖、减少核酸因子抑制蛋白的降解，显著抑制脂多糖介导的NF-KB的激活，从而减少细胞内黏附分子-1（CIAM-1）和白细胞介素-8（IL-8）的表达，进而抑制了中性粒细胞对人肺动脉内皮细胞的黏附和乳酸脱氢酶的释放，减轻了肺炎症反应造成的组织损伤。
（3）酸中毒也能减轻淋巴细胞和自然杀伤细胞的细胞毒性作用。
值得注意的是，临床相关水平的酸中毒与感染细菌的增殖明显相关。研究发现，将培养基酸化至pH=7.20可以促进大肠埃希菌的生长，这种效果已经在几种细菌中得到了证实。
5.高碳酸血症对麻醉药物异丙酚的影响：
黎秋焱以90例择期拟行全身麻醉手术患者为研究对象探讨容许性高碳酸血症对丙泊酚复合舒芬太尼全凭静脉复合麻醉效果的影响。对照组控制PaCO2在35~40mmHg，研究组控制PaCO2在50~65mmHg。麻醉维持：予以舒芬太尼0.15微克/（kg·min）持续靶控泵泵入，而丙泊酚的靶控效应部位浓度根据手术时所需的麻醉深度脑电双频指数值进行调节。
研究发现，容许性高碳酸血症状态下的研究组切皮时与腹腔探查时丙泊酚在效应部位的浓度明显低于对照组，考虑原因为脑血流对CO2存在放射性变化，PaCO2升高可直接引起脑血管的扩张，增加脑血流量，同时刺激血管运动中枢，间接引起脑血管收缩，增加脑血流量，从而增加脑组织单位时间内麻醉药物灌注以增加麻醉效应。但两组的术后苏醒时间差异无统计学意义，提示允许性高碳酸血症保护性通气策略是安全可行的，同时也提示应用允许性高碳酸血症通气麻醉时应适当减少麻醉药物的用量，减少苏醒延迟等并发症的发生。
（1）允许性高碳酸血症通气治疗急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征（ARDS）：
急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是重症监护病房（ICU）常见的临床症状，发病率近9%。ARDS的死亡率相对较高，为27%~45%。机械通气是最有效的挽救生命的技术，通过维持足够的组织氧合可以挽救患者的生命。然而，相同的通气干预措施在不同的临床试验中对ARDS的死亡率显示出不同的影响，这个问题仍然存在争议。
Kallet等对照研究了小潮气量（6ml/kg）和传统通气方式治疗ARDS的结果，结果小潮气量组病死率有显著的降低（32%VS51%，P0.），且机械通气时间也显著减少。临床上为避免行机械通气患者可能存在的呼吸机相关性肺损伤（VILI）的发生，采用PHC通气策略已被证实可提高ARDS患者存活率。
以往认为是PHC减小了肺泡压所起的作用，而并不认为升高的PaCO2有任何的有利影响，甚至认为其对机体有害。但最近Laffey发现升高的PaCO2（即高碳酸血症）本身即对损伤肺发挥了独立的保护作用。推荐的ARDS肺保护策略机械通气参数见表20-1。
（2）容许性高碳酸血症通气治疗慢性阻塞性肺病（COPD）：
COPD呼吸衰竭进展缓慢，且多数已发生代偿，若机械通气时将PaCO2降至正常，必然导致碱血症，不利于氧在组织中释放，减少了组织氧供，因此PHC是完全符合COPD呼吸生理的一个过程。COPD患者机械通气时均存在内源性呼吸末正压（PEEPi），PEEPi可增加气压伤的危险，使呼吸肌耗能增加，影响血液回流，可引起心输出量减少及低血压。大量临床经验表明：小潮气量通气保持适当PHC可避免呼吸机相关肺损伤和最小化PEEPi，利于COPD患者的恢复。
（3）容许性高碳酸血症通气治疗危重哮喘：
支气管哮喘重度发作、全身情况进行性恶化或伴血气分析变坏时，应用机械通气（MV）治疗可防止猝死。
危重支气管哮喘急性发作期，缺氧与CO2潴留相比，缺氧对人体的危害更大。因此通气的目标一开始就应定在使PaO2接近正常水平。传统常规通气方法主张超生理、大通气量VE在10~15L/min，VT在12~15ml/kg，支气管哮喘患者进行常规机械通气过程中发生肺泡漏气与肺动态过度充气的关系更密切。高潮气量、高呼吸频率、高流量可诱发微血管损伤。VT过大是VILI的最重要原因。
超生理、大通气量应用时，如迅速纠正PaCO2至正常水平，易发生碱血症，加重组织和器官缺氧状态，神志转清也较慢，发生上消化道出血和心肌缺血ST-T变化等。如VT不变，提高PEEP水平易使平均气道压（paw）升高，常发生血压下降。尤其是昏迷或心跳呼吸停止者，心脏病患者或伴有心功能不全者、或伴补液量不足者，特别容易发生血压降低，因而各组织器官血流灌注量减少，容易发生多器官功能紊乱的综合征（MODS），使通气治疗失效。
针对采用PHC方法时可能出现不同程度的低氧血症，在PHC通气治疗的基础上增加FiO2，在保持血压尤其脉压不变的情况下，按呼吸音响度逐步加用PEEP。PEEP由5~10cmH2O，使SaO2迅速达到90%~95%以上。PEEP能产生较高的经气道压，足以打开严重痉挛的气道，使哮鸣音减弱、呼气气流延长，改善V/Q比例失调，增加肺泡内压提高氧合水平。即使没有氧合障碍，也加用0.29~0.49kPa（3~5cmH2O）PEEP，以克服通气机回路阻力。
在危重哮喘持续状态MV早期，PHC和低PEEP通气方法的联合应用，迅速保证了充分氧合水平和适当的通气，符合限制性气道高压（Pplat3.43kPa）“压力定标通气”技术，使患者迅速地达到临床情况缓解，神志转清、气道阻力下降、肺顺应性好转、动脉血气恢复正常和尽早撤机的满意通气治疗效果。
（4）容许性高碳酸血症通气治疗新生儿急性呼吸衰竭：
新生儿急性呼吸衰竭时，因肺泡菱陷引起功能残气量减少，导致肺通气量减少，肺顺应性下降，而传统的通气模式则是应用高通气压来保证潮气量和每分通气量以尽快维持PaCO2及pH正常，这样需要的潮气量较大，而引起较高的气道压，因而易引起肺损伤，如气压伤、支气管肺发育不良（BPD）和慢性肺部疾病（CLD），同时也增加循环系统不稳定的发生率，并造成撤机困难。
PHV保护通气策略是将每分通气量（Mv）控制在较小范围，并允许一定程度高碳酸血症；采用较小VT和较慢的通气频率，以降低气道内压，从而避免肺损伤；同时较慢的呼吸频率可取得较长的吸气时间，使气道阻力降低，吸入气体分布均匀，有效通气量增加，改善通气/血流比例。
有报道应用PHV治疗，选择合适通气参数：FiO2为0.8，潮气量6~8ml/kg（为正常1/2潮气量），呼吸频率20~30/min，且PIP不高，2~6h后PaO2升高而pH和PaCO2改善不明显，48~72h后pH和PaCO2明显改善，提示在充分氧疗下，给子控制性低潮气量通气，可提高PaO2，进一步降低PaCO2，提高pH，从而达到纠正呼吸衰竭的目的。
文献报道，PHV虽然减少MV，并有轻度代偿性酸中毒，但对肺血管阻力、体循环血管阻力、心脏指数、氧供及氧耗无影响；只要血氧饱和度正常，虽然PaCO2较高，pH较低，但仍能保持心血管系统稳定及无心律失常。因此维持PaCO2≤10.6kPa及pH7.15，高碳酸血症的不利生理作用是可逆的，且无不良反应。有报道将其应用于新生儿急性呼吸衰竭的抢救，也取得较好效果。
（5）容许性高碳酸血症策略在婴儿单肺通气中的肺保护作用及安全性：
近年来，胸腔镜手术在新生儿外科的应用日渐广泛，此类手术需要在患侧胸腔建立二氧化碳人工气胸，但目前仍没有合适的双腔气管导管及支气管阻塞器可用于新生儿。术中多采用单腔气管导管行气管插管实施单肺通气（OLV），因而并非理想的OLV，导致患侧肺萎陷不佳，手术操作空间难满足，且此类手术患儿术前反流误吸而患有严重吸入性肺炎或合并有不同程度的肺发育不良，因而OLV期间可能出现严重的低氧血症与高碳酸血症。
增加通气量有望降低PaCO2及改善低氧血症，但术中人工气胸和手术操作对患侧肺的机械压迫，使得传统机械通气时，肺内会出现严重的不均匀通气，可能引起肺泡时间常数（即肺顺应性与气道阻力的乘积）增加的那部分肺泡过度充气，增加气压伤和气胸的发生率，如采取大潮气量通气，既增加肺气压伤与气胸的发生率，加重原有肺损伤，又不利于患侧肺萎陷。
有报道称对患有先天性膈疝的新生儿采取PHC通气策略，允许PaCO~65mmHg甚或更高的机械通气和传统的机械通气相比生存率增加，提示此类患儿对高碳酸血症耐受良好。这可能与下列因素相关：
①PHC策略可增加心排量，提高肺顺应性，减少肺内分流，改善通气/血流比失衡。
②高碳酸血症引起氧离曲线右移，促使氧释放。
③高碳酸血症引起微血管扩张，组织灌流量增加，改善组织氧合。
④PHC可在某种程度上减轻肺部相关损伤。机械通气引起的压力牵拉可激活肺泡细胞内ASK-1-JNK/p38通路，介导细胞凋亡，而PHC策略引起的高水平CO2可有效地抑制该通道的激活，从而减轻肺损伤。还有相关的研究报道，允许性高碳酸血症能抑制胸腔镜手术患者血浆TNF-α的产生，从而对肺组织有一定的保护作用。另外，Meta分析显示控制PaCOmmHg且pH≥7.2的PHC并不增加极低出生体重儿脑出血及脑损伤发生的风险。
（6）容许性高碳酸血症策略在呼吸机撤机中的应用：
长期传统机械通气，可使呼吸道阻力增加，呼吸肌的功能下降。PHC通气可缩短呼吸支持的时间，并使呼吸中枢对高PaCO2产生良好的耐受性，因而可提高撤机的成功率。
（7）容许性高碳酸血症策略在麻醉中的应用：
胸科手术中，为避免高容量和高气道压造成的肺损伤，减少术中肺运动，为术者提供良好清晰的手术视野，降低术后气漏及其他并发症的发生率，采取限制气道压和潮气量的措施必然伴随PaCO2排出减少，而致高碳酸血症。Myles在64例双侧肺移植麻醉的总结中提出，手术中保证组织氧供和右室灌注是必需的，PHC的应用有助于减轻肺动力性的高膨胀和机械通气对循环的影响，有利于移植肺的保护。
另有报道对一多发性气管胸膜瘘的9岁男孩实行肺叶切除，术中采用肺隔离技术，应用高频振荡通气和容许性高碳酸血症，小气流和低气道压为术者提供了清晰的视野，减少了气压伤的发生，对心血管系统无影响，使手术过程和结果更趋完美。
人体对PHC的耐受程度和PHC的不良反应：
1.人体对PHC的耐受程度：
有报道1例49岁重症哮喘患者应用PHC后出现蛛网膜下腔出血。患者在高碳酸血症状态下机械通气3d后右瞳孔固定、扩大，对光反应消失。CT扫描显示蛛网膜下腔出血和散在脑水肿。但4d后出血和水肿减轻，痊愈后未留下任何神经系统并发症。
急性高碳酸血症降低心肌纤维对钙离子的敏感性，心肌收缩力减弱，心输出量短暂减少。失代偿后心肌抑制效应明显，全身氧供减少，体内许多器官血流再分布，肾血流的减少和酸中毒可导致肾功能衰竭。急性高碳酸血症还可降低骨骼肌收缩力，尤其是膈肌，延长患者的脱机时间。
由于人体“耐酸不耐碱”，临床很少用碱性药物治疗酸血症。但pH7.15或可疑有酸中毒所致严重后果时，可应用碳酸氢钠、三羟甲基氨基甲烷（THAM）。有研究表明，PHC时应用THAM可减轻PHC对心肌收缩力和血流动力学的影响，维持循环功能稳定。
2.人体对PHC的不良反应及禁忌证：
（1）不良反应：针对PHC实施的必要性及其可能带来的不良反应，人们不断探讨PHC的“容许”究竟在什么水平?
掌握好PHC的安全界限，有利于扩大这一通气策略的应用范围。人体对PHC的耐受极限与以下两方面因素有关：
①本次疾病恶化前的基础状态是否使机体内环境的稳定受到影响（主要是酸碱平衡机制）；
②单位时间内CO2的产量是否已明显超过机体的代偿能力。实际上对PHC的耐受水平取决于患者的疾病种类、病情严重程度和本身器官功能状况。只要CO2潴留是逐渐发生的，PaCO2的绝对值并不重要，关键是应维持血pH≥7.20。
多数学者认为PaCO2上升速度10mmHg/h、PaCO2≤13.33kPa较合适，当血pH7.20时，多数学者主张补碱，因顾虑补充碳酸氢钠后产生二氧化碳增加，有学者主张补充三羟甲基氨基甲烷。很多人对PaCO2（80~）mmHg感到焦虑，但近来临床实践表明，PHC的耐受性比预想的要好，个别患者PaCOmmHg、甚至达mmHg时也能很好耐受。
最近关于2例重症哮喘治疗的报道，PaCO2在治疗过程中最高分别为mmHg和mmHg，但恢复后并未因为长时间重度PHC留下后遗症。
（2）禁忌证：CO2有强烈的脑血管扩张作用，增加颅内压（ICP），加重或诱发脑缺血，因而凡已有ICP升高或有升高倾向的患者（如外伤性颅内血肿、颅内占位性病变、严重高血压），应禁用PHC；由于CO2具有负性肌力作用，可致心血管系统衰竭，故未经纠正的低血压或心功能不全患者，应慎用PHC；此外，合用β受体阻滞药以及未经治疗的严重代谢性酸中毒患者，也不宜应用PHC。
Meta分析比较目前有创机械通气策略与ARDS患者全因死亡率之间的关系：
王长松等通过Meta分析比较了26种应用于ARDS的机械通气策略与ARDS患者全因死亡率之间的关系（表20-2，图20-2）。结果发现低潮气量加FiO2引导下高PEEP加俯卧位这种通气策略降低死亡率最明显。排在第二位的是通气策略LVT+PV-PEEP（低潮气量+P-V静态曲线引导下的PEEP），可能性为18.4%。而容许性高碳酸血症+RM+LAP（容许性高碳酸血症、手控和低气道压力）是全因死亡率中导致死亡率最高的。
在降低气压伤发生率方面，通气策略PV-PEEP和VT+RM（每天测量静压-容积[P-V]曲线，根据P-V变化设置PEEP和VT，手控前评估肺开放电位）效果最好，可能性为63.4%。通气策略LVT+FiO2-HPEEP+HDPLV（低潮气量、FiO2引导下高PEEP、高剂量局部液体通气）引起气压伤的概率最高。
总之，通气策略W（低潮气量伴FiO2引导下的高PEEP和俯卧位）和T（低潮气量伴P-V静态曲线引导下的个体PEEP）是ARDS患者潜在的最佳通气策略。
参考文献及更多围术期患者生命质量调控相关麻醉技术：详见《围术期麻醉相关生命质量调控策略》
该书围绕围术期和舒适化医疗期间，如何更优化和调控患者的生命质量，从围术期患者生命质量调控相关麻醉技术、麻醉管理、麻醉变革和麻醉思考等方面进行详细阐述和分享。在临床麻醉技术的改革与提升、理论知识的丰富与传播、舒适化医疗与围术期医学理念的推广等诸多事件中不落伍、地位更突出，真正担当起平台型学科的重任。
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