慢性阻塞性肺疾病的肺减容手术治疗

 慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种发病率、致残率与病死率都很高的疾病，严重影响患者的劳动能力和生活质量，美国约有1 600万COPD患者，其中大约90%伴有慢性支气管炎，其死亡率在过去的20年中超过了心脏病和脑中风，居死亡原因的第四位。1971～1978年我国人口普查中COPD患病率为2.5%～9.0%，平均为4.0%；近年我国北部和中部地区102 230成人调查中COPD患者约占15岁以上人群3%；每年因COPD死亡的人数达100万，致残人数达500～1 000万。既往常规内科药物治疗COPD的疗效不太理想，肺移植为COPD患者提供了一种有效的治疗方法，但供肺来源、免疫排斥和免疫抑制治疗等难题限制了肺移植手术的广泛应用。多年来人们一直在寻找新的治疗方法，近年的肺减容手术(lung volume reduction surgery,LVRS)治疗COPD取得了可喜的效果。

一、慢性阻塞性肺疾

　　美国胸科学会(ATS)和中华医学会呼吸系统学会对COPD定义为具有气流阻塞特征的慢性支气管炎和(或)肺气肿。气流阻塞进行性发展，但部分有可逆性，可伴有气道高反应性。某些支气管哮喘，在疾病进程中发展为不可逆性气流阻塞，当支气管哮喘与慢性支气管炎和(或)肺气肿重叠存在或难以鉴别时，也可列入COPD范围。但已知病因或特异病理表现的气道阻塞性疾病，如囊性纤维化、弥漫性泛细支气管炎或闭塞性支气管炎不属于COPD。COPD的主要特征是慢性进行性气流阻塞。小气道病变是气流阻塞的主要原因。正常的小气道在很大程度上是靠肺组织的弹性回缩力维持其开放状态。由于COPD患者肺泡壁破坏，失去了对小气道的牵引支持作用，导致细支气管塌陷，增加了气流阻力，同时加剧了肺脏的过度膨胀，使通气/血流比例失调。

　　临床症状主要为咳嗽、咳痰、气短、喘息、吸烟职业史等。随疾病进展，急性加重变得频繁，出现胸廓过度膨隆、前后径增加、横膈下降、膈肌运动受限、呼吸音减低、心音遥远等。COPD后期可出现低氧血症和(或)高碳酸血症，并可发生肺源性心脏病。

　　肺功能检查：气流阻塞是通过第1秒钟用力呼吸容积(FEV1)和FEV1与用力肺活量(FVC)的比例减少来确定的。FEV1/FVC是轻度COPD的一项敏感指标；FEV1占预计值的百分比(FEV1%)对中、重度COPD气流阻塞测定是很好的指标。肺容量改变包括肺总量(TLC)、残气量(RV)增加，肺活量(VC)下降等。因肺总量增加的程度不及残气量增加的程度大，故RV/TLC增大。肺功能检查(FEV1/FVC、FEV1%、RV/TLC、RV)对确立气流阻塞及其严重程度、COPD的诊断、疾病进展和预后有重要意义。由于FEV1%下降与COPD严重程度和预后有很好的相关性，故根据FEV1%下降对COPD进行分级。严重者还应进行动脉血氧分压(PaO2)和二氧化碳分压(PaCO2)测定。

　　COPD传统的治疗方法包括停止吸烟、控制职业性或环境污染、药物(支气管扩张剂、激素、祛痰药和呼吸兴奋药)治疗、氧疗和康复治疗等。肺移植为一有效方法，但难以广泛应用。近年开展的LVRS取得的结果令人们看到了希望。

　　二、LVRS的历史由来

　　LVRS是指通过手术切除过度充气而膨胀破坏的、无功能的肺组织来治疗COPD的一种手术方法，称为肺部分切除术或肺减容成形术。1957年Brantigan等首次提出这一概念并应用于临床，认为通过肺局部切除或折叠可以恢复小气道弹性并减少气道梗阻，改善膈肌和胸廓的运动功能，解除气肿肺组织对正常肺组织的压迫。但术后早期死亡率达16%。1995年Cooper等［8］报道因COPD的肺移植手术供体有限。因而，决定重新运用Brantigan提出的LVRS原则，应用先进的外科和麻醉技术，采用切割缝合器和牛心包片作衬垫来减少并发症，经正中开胸对20例晚期COPD患者(FEV1平均0.77 L，FEV1为25%)进行了双侧LVRS。结果表明，患者的主观症状和肺功能指标均得到了明显改善，且无手术死亡。这一结果引起了胸外科、呼吸内科的关注。随后几年的LVRS例数呈指数增长。国内几家大医院也相继开展了此手。

　　三、LVRS治疗COPD的机制

　　COPD是终末支气管远端部分异常膨胀及过度充气而导致的肺组织弹性减退和容积增大的病理改变。重度COPD，一些肺泡过度膨胀和破裂，使肺毛细血管破坏，造成局部肺组织形成有通气无血流的无效腔；而在另外一些肺区，由于支气管阻塞，肺泡通气不良，形成只有血流而无通气的动静脉分流。这些均可造成肺残气量明显增大。此外，胸廓的明显扩大造成胸壁和膈肌的功能减退。通气阻塞和肺组织弹性减弱，使呼吸机械性阻力超过正常的数倍，呼吸做功增大，氧耗增加。由于肺的不同部位所受到的炎症刺激程度不同，肺气肿发生的严重程度也不一致，一般在肺的尖部和边缘比较明显，这就为我们手术提供了一些明确的切除区域。对LVRS治疗COPD的作用机制研究很多，归纳为以下几点。

　　1、 肺弹性回缩力增加　在正常情况下，具有弹性回缩能力的肺组织对相对柔韧的细小支气管有放射牵引力，保持支气管的扩张和通畅。COPD的肺组织弹性回缩力减弱，细小支气管的气流阻力增加。LVRS后余肺扩张使牵引支气管壁的肺弹性回缩力增强，从而减少细小支气管的阻力，增加通气量，改善肺通气功能。这也正是Brantigan［16］最初提出LVRS治疗肺气肿的理论依据。

　　2、通气/血流比值改善　COPD时周围肺泡的过度膨胀使残气量增加、血流灌注明显减少，引起高碳酸血症，同时邻近较正常肺组织受压，气体交换减少形成功能性分流导致低氧血症。手术切除这些过度膨胀的肺泡组织就可以减少死腔，改善通气/血流比值，增加周围正常肺泡换气功能，术后动脉血氧分压提高，可减少对氧气的依赖性。

　　3、呼吸肌作用增强　COPD患者的周围肺泡膨胀，肺容积明显增大，使得胸廓明显扩张，膈肌低平。膈肌和肋间肌等主要呼吸肌群处于一种伸张状态，肌肉回缩明显受限，因而出现呼吸困难。LVRS通过切除部分膨胀的肺泡组织，肺容积减少，使得胸廓直径缩小，膈肌也恢复或部分恢复原有的穹顶形状、呼吸肌恢复正常的收缩状态，伸张余地增加，从而改善驱动呼吸的功能。

　　4、心血管血液动力学改善［8，20］　通过LVRS切除过度膨胀的肺组织后，余肺组织扩张可使肺毛细血管床得到充分利用，受压的相对正常肺组织的血管阻力下降，肺组织供血增加，同时胸廓内负压增大使体循环回流增加，这样使右心室的前后负荷均能达到较为理想的水平，改善右心功能。

　　四、LVRS的手术适应证和禁忌证

　　由于开展LVRS时间短，还没有统一的手术适应证和禁忌证的标准。较为一致的认识是，接受LVRS的患者必须是肺功能重度减退，活动能力严重受限，保守治疗无效的严重COPD患者。因此手术危险性很大，严格掌握手术适应证是手术成功的关键，仅10%～20%的COPD患者适宜LVRS。根据文献报道，手术适应证为：

　　(1)呼吸困难进行性加重，内科治疗无效；

　　(2)年龄65～75岁；

　　(3)FEV1%＜35%，残气量(RV)200%～300%预计值，PaO2＜6.67 kPa(50 mmHg)，PaCO2＞5.33 kPa(40 mmHg)；

　　(4)无严重冠心病史和肝肾等重要脏器病变及精神病；

　　(5)停止吸烟＞3～6个月；

　　(6)核素通气和血流扫描及X线胸片、胸部CT显示肺上部及周围区域有明显通气血流不均匀区域(靶区)存在；

　　(7)肺动脉压＜4.8 kPa(35 mmHg)。

　　下述情况应视为手术禁忌证：

　　(1)严重弥漫性肺气肿，核素扫描无明显靶区；

　　(2)年龄＞75岁；

　　(3)平均肺动脉压＞4.8 kPa(35 mmHg)或肺动脉收缩压＞6 kPa(45 mmHg)；

　　(4)严重支气管炎、支气管扩张或哮喘；

　　(5)严重冠心病或其它重要脏器疾患；

　　(6)过度肥胖(体重超过标准体重的125%)或过度消瘦(体重不足标准体重的75%)；(7)术前需用呼吸机维持呼吸者；

　　(8)密闭胸、胸腔广泛粘连，胸廓畸形；

　　(9)长期服用激素治疗，如强的松＞15 mg/d；(10)目前仍吸烟。

　　五、LVRS的手术方法

　　手术前应进行胸片正侧位、CT扫描和放射性同位素肺灌注和通气显像以确定拟切除范围，肺功能测定和动脉血气分析可以确定肺功能状态，心脏多普勒超声和右心导管检查可以确定肺动脉压力，6分钟步行试验能观察整体机能状况。吸烟者要戒烟，合并感染的要控制，长期使用激素的要逐渐停用。最重要的是要参加至少6周的术前肺功能锻炼程序，包括：

　　(1)呼吸练习；

　　(2)憋气；

　　(3)上身锻炼；

　　(4)营养支持；

　　(5)步行或爬坡；

　　(6)自行车锻炼器等。锻炼期间要注意氧耗量及血氧饱和度监测，血氧饱和度不能低于90%。最后达到不间断练习30分钟。锻炼期间每2周复查肺功能的改善情况。

　　1957年Brantigan最早提出了后外侧切口行LVRS。虽然手术视野开阔，操作方便，但损伤胸壁和肋间肌肉，对呼吸功能的损伤较大，目前已少用。

　　目前LVRS手术方式多为以下两类：一类是以Cooper为代表的经纵劈胸骨正中切口开胸，应用直线切割缝合器(Linear Stapling Device)切除病肺组织，同期进行双侧手术；另一类是由Gelb倡导的经胸腔镜，应用激光和(或)胸腔镜专用切割缝合器(Endo GIA)去除病肺组织，行单侧或分期双侧手术。切除范围一般为单侧肺容积的20%～30%。LVRS成功的关键在于正确判断需要切除的部位，一般在肺尖等边缘，选择主要依赖于术前影像学检查和术中观察。术中可采取单肺通气使术侧肺萎陷，相对正常的肺组织很快形成萎陷，而病变严重部位的肺组织不萎陷，据此特点可确定切除范围。手术在全麻下进行，要求双腔气管插管。

　　1、纵劈胸骨行LVRS　首先切除病变严重一侧，而后再切除另一侧，术中注意保护膈神经，用切割缝合器切除病变肺组织，为减少术后肺断端漏气，目前常用牛心包作为垫衬，防止缝合钉眼漏气。切除时应尽量保持肺原有的形状，游离下肺韧带。术中定时膨肺以便估计已切除范围，避免切除过多。

　　2、 胸腔镜下行LVRS　自Cooper报道用LVRS治疗COPD以来，又有报道在胸腔镜辅助下开展LVRS，也取得较好的效果。胸腔镜手术的最大优点是创伤小，恢复快。在胸腔镜指导下，用Endo GIA进行缝切，一般需使用3～5个；也有用激光切除的方法或二者结合使用。但用激光切除的最大问题就是断面漏气较明显。胸腔镜手术也分为单侧和双侧两种，这主要取决于患者以前是否做过一侧开胸手术或患有胸膜炎，胸腔内广泛粘连等，如没有这些并发症应尽可能行双侧LVRS。

　　Cooper仍主张使用正中开胸行LVRS，其理由是：

　　(1)在尽可能短的手术麻醉时间内同时进行双侧手术；

　　(2)能与常规开胸手术一样通过肉眼和触摸准确判断肺气肿严重的部位，而创伤较常规开胸小，对肺功能又影响少，且可同时进行双侧手术；

　　(3)检查和修补漏气比较容易。

　　关于单侧还是双侧LVRS的问题，Cooper等多数认为双侧病变同期手术可通过一次手术解决问题，减少病人痛苦，此外可避免术后另一侧代偿性加重。但Miller等［17］认为单侧手术更安全，死亡率低。LVRS本质上是一种姑息手术，并不能阻止余肺病变的发展而导致肺功能再次减低，因此，有人认为术前预计单侧LVRS可有确切疗效，另一侧完全可以保留以备将来需要再次LVRS或肺移植治疗。

　　六、LVRS的手术效果及预后

　　自Cooper报道LVRS治疗COPD以来，相继出现的近千例手术多取得了满意的结果，不论是患者主观感受和生活质量，还是各种客观指标均有不同程度的改善。双侧LVRS疗效似优于单侧。Cooper［8］结果显示：FEV1由术前的平均0.77 L(占预计值的25%)增加至术后的1.4 L(44%)；TLC和RV也分别由8.5 L(140%)和5.9 L(288%)降至6.6 L(110%)和3.6 L(177%)；RV/TLC由0.69降至0.55；PaO2增加1.3 kPa，PaCO2下降0.8 kPa。运动后吸氧人数术前为14例，术后仅为4例，6分钟步行距离术后平均增加43%。Norman等［12］的研究结果：FEV1由术前的0.581 L增至术后0.731 L，增加了26%；TLC由8.91 L降至7.51 L，降低了16%；RV/TLC由0.70降至0.60；肺弹性回缩力从0.95 kPa增至1.35 kPa；PaO2由8.7 kPa增至9.8 kPa。丁嘉安等［18］对术后1、3、6个月及1年连续观察肺功能变化，结果是术后6个月时优于3个月时，3个月时优于1个月时，而术后1年时结果与6个月时相近。Cordova等［9］利用队列研究对26例经胸骨正中开胸双侧LVRS患者进行了术后3、6、12、18个月的各项肺功能指标统计分析，结果表明术后3个月时各项肺功能指标的改善一直持续到12～18个月。

　　LVRS的最常见并发症为肺持续性漏气，术后漏气率(＞7天)为18%～55%。Cooper报道术后漏气＞7天为11例，其中4例再次手术。Miller等对53例患者进行手术，21例术后肺漏气＞7天，14例＞14天。Keenan报道57例LVRS中有31例漏气＞7天。其它并发症还包括膈神经麻痹、心脏并发症(心律失常，心肌梗塞)、肺炎、呼吸功能衰竭等。各组报道的手术死亡率为0～5.6%，死亡原因主要为肺部感染、心脏并发症及肺动脉高压。

　　重度COPD施行LVRS治疗，从理论到实践是一新思维，它以简单的解剖学手段使患者生理活动得到改善，用创伤性手段使患者呼吸功能得到恢复。

　　综上所述，临床结果表明LVRS是一种治疗COPD的有效方法，不但可以明显改善症状，还可提高生活质量。但应该指出，LVRS开展时间还比较短，病例选择、手术入路、手术方式、双侧病变同期手术还是分期进行以及围术期处理等各方面还存在许多问题和争议，肺功能改善的中、远期效果的报道还不多，疗效尚未得到确定，因而其确切的临床价值尚有待进一步的观察和探索。另外，肺癌患者合并重度COPD时往往被拒绝手术或减少到有限的切除范围，最近Mckenna和DeMeester等利用LVRS治疗COPD的理论，分别对51例和5例重度COPD合并肺癌患者同时进行肿瘤切除加LVRS也获得良好效果，不仅切除了肿瘤而且肺功能也有所改善，因此肺叶切除加LVRS为那些重度COPD合并肺癌患者提供了手术治疗机会。