作者：闵雪，吕志坚，李孔兵，贾钰婕，王冬梅，青海大学附属医院手术麻醉中心

术后认知功能障碍（POCD）是术后常见的并发症之一，在老年患者中尤其普遍。POCD 表现为手术后记忆力、注意力和信息处理速度等认知功能的下降，严重影响患者的生活质量与康复进程。其发病机制复杂，涉及多种因素，包括神经环路机制、中枢胆碱能系统退化、炎症反应等。在此背景下允许性高碳酸血症（PHC）作为一种新兴的围手术期管理策略，近年来受到了广泛关注。

PHC 是通过调控患者的动脉二氧化碳分压（PaCO2）至相对较高水平，改善脑氧合，减轻缺血再灌注损伤和减轻炎症反应，进而对POCD 产生积极影响。尽管PHC 的具体机制尚不完全明确，且其临床应用仍需进一步优化，但已有研究表明PHC 在改善术后认知功能方面具有潜力。因此，本文将对近年来关于POCD 和PHC 的研究结果进行综述，以期为临床实践提供更加合理的指导。

1.　POCD的病因及机制

POCD 的病因是一个多因素的综合结果，包括但不限于麻醉药物对脑神经的可能损害、脑梗死和脑出血等脑血管事件的发生、脑部受到的外力损伤，以及神经退行性疾病如阿尔茨海默病的存在。此外，患者的年龄、术前的认知水平、手术的类型及其持续时间，甚至围手术期的各种并发症，都可能对术后认知功能产生不良影响。这些因素相互作用，使得POCD 的成因变得复杂且多样。

1.1　机制

尽管POCD 的确切机制仍然是一个谜团，但现有的理论和研究已经揭示了其中的部分机制。以下是对POCD 机制的一些概述和解释。

1.1.1　神经环路机制　

树突棘是神经元上的棘状凸起，其密度可以反映神经元储存信息和传递信息的能力进而影响认知功能。有研究发现，术后LHb-VTA 神经环路的过度兴奋可能与POCD 的发生有关。这一机制中，侧缰核（LHb）与腹侧被盖区（VTA）之间的相互作用导致VTA 脑区内N- 甲基-D 天门冬胺酸（NMDA）受体的激活，进而引发内质网应激、炎症反应和细胞凋亡。这些过程最终减少了前额叶皮层（PFC）和海马（HIP）的树突棘密度，从而参与POCD 的发生。

1.1.2　中枢胆碱能系统　

在学习、记忆、注意力等认知功能的调控系统中，中枢胆碱能系统发挥重要作用，神经系统中广泛分布的一种调节性神经递质乙酰胆碱，这种递质的受体可参与调节认知功能。麻醉过程中经常使用的M- 胆碱受体阻断药可能影响乙酰胆碱（Ach）的合成、释放和摄取等功能，而给予拟胆碱能药物则可增强注意力和记忆力，改善认知功能。除此之外衰老也可能导致中枢胆碱能系统发生退行性改变，这些变化可能与POCD 的发生存在一定的关联性。

1.1.3　炎症反应　

传统的观点认为，在中枢神经系统中存在的血脑屏障可保护使其不受到外周炎症反应的影响。但据目前研究结果显示外周炎症反应产生的大量炎症因子可通过弱化脑脉管系统内皮细胞间的紧密连接，进而使血脑屏障的通透性增加，外周炎症产生的白细胞进入脑部，产生中枢系统的炎症反应，影响认知功能。手术和麻醉可能引发炎症反应，导致炎症因子的释放，如白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等。这些炎症因子可能通过抑制长时程增强（LTP）的诱导形成、激活小胶质细胞进一步释放炎症因子，以及作用于NMDA 受体等方式，对认知功能造成损害。

1.1.4　其他因素　

除了上述机制外，还有一些其他因素可能与POCD 的发生有关，如突触功能受损、蛋白功能异常、易感基因、氧化应激、昼夜节律紊乱及铁稳态失衡等。总的来说，POCD 的机制是复杂且多方面的，可能涉及多个系统和通路的相互作用。目前的研究还在不断深入，以期更全面地揭示POCD 的发生机制，并为防治提供新的思路和方法。

2.　PHC概述和应用现状

PHC 是由于采用肺保护性机械通气策略所引发的。在实际运用小潮气量机械通气的过程中，由于每分通气量的减少，机体在清除二氧化碳方面的能力也会相应减弱，进一步导致了动脉血液中二氧化碳浓度的上升。这种策略虽然会导致一定程度的CO2 潴留，但其主要目的是减少呼吸机相关性肺损伤的风险。

2.1　急性呼吸窘迫综合征（ARDS）

国际上已经进行了多项关于允许高性碳酸血症在ARDS 患者中的安全性和有效性的临床试验，这些研究不仅关注PHC 这一通气策略对于急性呼吸窘迫综合征的影响，还论证性探讨了PHC 在改善急性呼吸窘迫综合征中的不良效应。旨在为临床提供更全的对PHC 的掌握。目前有文献指出，在ARDS 中，提倡使用低潮气量和低气道压力的肺保护性通气策略，因为这些策略有很大的改善效果的潜力。这些策略可能是以高碳酸血症和高碳酸性酸中毒为代价的。涉及PHC 的双面效应，一是起到积极作用：PHC 可能通过减轻肺部炎症和氧化应激而具有保护作用，同时，PHC 也可能通过抑制肺泡伤口修复、肺泡液的重吸收和肺泡细胞增殖而具有毒性作用。

与此同时，国外研究者还关注PHC 在早产儿呼吸窘迫综合征中的应用，在成年人中，PHC 可降低死亡率和通气持续时间。然而，在早产儿中，过去关于PHC 的疗效和安全性的研究结果存在争议。一项研究通过测量左右分流和通气/ 灌注（VA/Q）比率来量化早产儿CO2 升高与氧合损伤的关系，发现应用PHC 这一通气策略，早产儿可以耐受高水平的CO2，以最大限度地减少肺损伤，然而高碳酸血症可能直接损害氧合。

患有呼吸窘迫综合征或支气管肺发育不良的早产儿，二氧化碳水平升高与氧合受损显著相关。然而根据目前发表的一篇文章，该文章主要通过提取数据，评估偏倚风险，并评估证据质量（CoE），使用随机效应模型对随机对照试验进行荟萃分析，揭示了一个非常低的CoE，即持续高碳酸血症策略既没有提供任何显著的肺和神经发育益处，也没有造成伤害。由于这项系统综述的样本量不足以评估所有结果，因此有必要进行未来的研究。

2.2　预防呼吸机相关性肺损伤

PHC 在预防呼吸机相关性肺损伤方面具有一定的保护作用。根据多项研究文献报道，采用PHC 策略能够减少机械通气时的气道压力和肺过度膨胀，从而降低呼吸机相关性肺损伤的风险。这一策略通过减少潮气量和气道压力，使肺部受到更少的机械性损伤，有助于保护肺组织。同时，高碳酸血症本身也具有一定的抗炎作用，可以进一步减轻肺部炎症反应，可能的机制是高碳酸血症抑制了环氧化酶-2 蛋白的产生。对预防呼吸机相关性肺损伤具有积极意义。因此，在临床上，对于需要机械通气的患者，采用PHC 策略可能有助于降低呼吸机相关性肺损伤的发生率。

3.　PHC改善POCD的可能机制

国内外针对PHC 对腹腔镜手术老年患者术后认知功能影响的研究已逐步展开，旨在深入探讨该策略改善患者术后认知功能的各类机制。

3.1　脑氧代谢

研究表明，采用PHC 通气策略的老年患者，在术中及术后的脑氧代谢水平得到明显优化，这可能与该策略降低脑氧需求、增加脑组织氧供应有关。一项研究聚焦于胸腔镜食管癌根治术的老年患者，发现应用PHC 可显著提高患者的脑氧饱和度（rSO2）来优化脑氧供需平衡，最终减少术后神经系统并发症的发生。此外，这种方法还有助于减轻术中的血流动力学波动，从而为患者提供更加稳定的围术期环境。进一步的研究将视角转向了非急性期脆弱脑功能的老年患者。

Wong 等指出在这一特定人群中，PHC 的应用同样显示出积极的效果。通过维持较高的PaCO2 水平，能够在一定程度上提升术中局部rSO2，进而对术后早期的认知功能结局产生正面影响。尽管如此，罗宏等则表明虽然PHC 可以有效改善脑氧合指标，但对于术后早期认知功能的改变并不显著。这提示对于其作用机制和长期效果仍需更深入地探讨。而对于特定的老年慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者，通过采用小潮气量联合适当的外源性呼气末正压（PEEP）作为主要措施的肺保护性通气策略，可有效减轻急性肺损伤，同时改善肺内分流和氧合情况。

PHC 发生时，机体内PaCO2 的水平会上升，进而触发脑血管扩张反应，使得脑血流量增加。这一过程不仅降低了脑组织发生潜在缺血缺氧的风险，还优化了脑部的氧代谢效率。最终，通过这一机制，PHC 显著减少了POCD 的发生率。因此，为了预防脑缺氧并降低POCD 的发生率，应尽早采取干预措施来应对rSO2 的下降，实施脑保护措施。这样做不仅有助于防止脑缺氧，还能减少POCD 的发生，进而提升患者术后的生活质量。

3.2　炎症反应

现代医学研究显示，局部器官的炎症反应和损伤与炎症因子密切相关。PHC 通过适度提升PaCO2的水平，能有效抑制与炎症相关的通路激活，进而减少细胞间黏附因子和白细胞介素的产生，最终达到抑制炎症因子表达的效果。在炎症反应中，最早出现促炎因子是TNF-α、IL-6。郑荣芝等发现在腹腔镜阑尾手术中应用PHC 通气策略后可以有效降低机体炎症反应，进而减少TNF-α、IL-6 的产生。何明枫等则证实在肺叶切除术中应用PHC 通气策略不仅可以有效抑制患者单肺通气后萎陷侧肺的炎症反应，并能改善肺脏的弥散功能和顺应性。此外，在腹腔镜胃癌根治术中应用PHC 通气策略，也可以有效减少外周血清中TNF-α 和IL-6 的含量。这些发现为进一步探讨PHC 在手术中的应用可以减少炎症反应提供了有价值的依据。

研究表明，手术创伤所产生的炎症因子IL-6 和TNF-α 释放至血液循环系统中，不仅可以直接作用于中枢神经系统，还通过间接机制触发中枢炎症反应，进而对中枢神经功能产生负面影响，可能导致POCD。进一步深入分析表明，S100β 蛋白主要由神经胶质细胞和施旺细胞分泌。在正常生理状态下，这种蛋白发挥着多重关键功能，包括增强认知功能及营养神经细胞，对于维持神经系统的健康与功能至关重要。

然而，当S100β 蛋白的浓度超过某一临界值时，其性质发生转变，表现出神经毒性作用，可能对神经系统造成损害。因此，对S100β 蛋白的精准调控和监测在神经科学研究及临床实践中具有极其重要的意义。在急性颅脑损伤的情况中，S100β 蛋白及IL-6 在局部和全身水平上都会显著增加。应用PHC 策略后，老年患者术后脑损伤标志物s100β 蛋白的浓度变化相较于对照组显著减小，由于s100β 蛋白与IL-6 浓度的变化趋势是一致的，因此这两者之间可能存在上下游的关联性，为进一步探索脑损伤的机制提供了新的线索。

3.3　血清学神经功能指标

目前临床上研究表明血清学神经功能相关指标脑源性神经营养因子（BDNF）、神经元特异性烯醇化酶（NSE）、β 淀粉样蛋白（Aβ）、同型半胱氨酸（Hcy）是被证实与人体神经功能密切相关的指标。其中，BDNF 具有神经营养功能，在神经损伤后表达量减少。神经组织中存在NSE 特异性，在神经损伤后早期大量释放到脑脊液和外周血中。Aβ 是阿尔兹海默症的主要致病因子，通过激活小胶质和星形胶质细胞，伴随炎症反应，导致突触进行性损伤，改变神经元离子平衡状态，产生氧化应激损伤和神经元细胞死亡，逐渐引起痴呆。

目前推测，POCD 患者也有一定数量的Aβ、Hcy 可通过诱发脑血管病变而导致痴呆的发生，所以这些血清学神经功能相关指标能敏感地反映患者的神经功能。陈立新等则证明与对照组比较，应用PHC 通气策略组患者术后24 h 血清中BDNF 含量较高，NSE、Aβ、Hcy 含量较低，说明PHC 能有效降低老年腹腔镜手术患者术后认知功能损伤。

值得注意的是，尽管现有研究为允许高碳酸血症在老年腹腔镜手术中的应用提供了理论支持，但目前的研究仍存在样本量小、研究设计单一等局限，未来的工作需要在更大范围、多中心及长期随访的基础上进行验证。

综上所述，PHC 作为一种围手术期管理策略，在国内的研究现状中表现出潜在的临床价值。通过精细调节PaCO2 水平，不仅可以改善老年腹腔镜手术患者的脑氧代谢，而且有望对他们的术后认知功能产生积极作用。然而，要全面评估其临床应用效果，还需更多高质量、深入地研究以支撑。

4.　发展的趋势

在探讨PHC 对腹腔镜手术老年患者术后认知功能的影响这一主题时，发展趋势的讨论成了一个不可或缺的环节。随着医学研究的深入和临床技术的进步，对于这一领域的认知逐渐深化，新的观点和技术不断涌现。既往研究表明，PHC 策略具有多方面潜在益处。维持较高的PaCO2 水平可改善脑氧代谢，可能与高碳酸血症促使脑血管舒张、增加脑部血液供应有关。同时，适度高碳酸血症还能降低术中肺损伤风险，因为它能减小机械通气时的气道压力和潮气量。

进一步地，针对老年患者的研究显示，PHC策略能显著提高腹腔镜术后认知功能评分，并降低认知功能障碍发生率。这可能与优化脑氧供需平衡、减轻炎症反应及改善脑血流动力学等多重因素的综合效应有关。

综上所述，PHC 对腹腔镜手术的老年患者有多方面的益处，但研究前景依然广阔。未来研究将更精细地调控PaCO2 水平和探索最佳通气策略，同时考虑手术类型、患者基础疾病及个体差异。神经生物学和生物标志物检测技术的进步有望为术后认知功能提供更精确的诊断工具。此外，考虑到高碳酸血症可能带来的潜在风险，如酸中毒、电解质紊乱等，如何平衡利弊，制定个体化的治疗方案，也是未来发展的关键所在。这要求未来的研究不仅局限于单一的生理参数调控，而是应综合考虑患者的整体状况，包括术前评估、术中监测和术后管理等多个环节。

5.　问题与展望

临床上PHC 通气策略已广泛应用于改善腹腔镜手术老年患者术后认知功能，其生理效应和保护机制也得到了深入地认识，但仍面临以下问题：

（1）PHC 对老年患者生理状态的总体影响。老年患者可能无法有效适应术中CO2 水平的变化，这可能会引发低血压、心律失常等并发症，从而对术后认知功能产生负面影响。

（2）术后疼痛管理。术后疼痛是影响老年患者术后认知功能的重要因素。有效的镇痛可以减少术后应激反应，进而可能有助于改善认知功能。然而，目前尚不存在着相关研究证明PHC 策略在术后疼痛管理中的作用及其对术后认知功能的潜在影响。

（3）确定实施PHC 通气时PaCO2的合理范围和安全界限尚有困难。

综上所述，尽管PHC 在理论上具有改善老年腹腔镜手术患者术后认知功能的潜力，但在实际应用中仍面临多重挑战。未来的研究需要更加精细化的麻醉管理策略，更为精确的脑氧代谢监测技术，及更为严谨的研究设计，以全面评估PHC 在老年腹腔镜手术患者中应用的安全性和有效性。

来源：闵雪,吕志坚,李孔兵,等.允许性高碳酸血症对腹腔镜手术老年患者术后认知功能的影响及研究进展[J].中国医学创新,2025,22(10):183-188.

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