靶控七氟烷吸入麻醉系统对非心脏手术患者七氟烷消耗量及二氧化碳排放量的影响研究

《Journal of Clinical Monitoring and Computing》：Exploring sevoflurane consumption and CO2 emissions of individual patients undergoing noncardiac surgery using a target-controlled sevoflurane administration system

本研究针对全身麻醉中七氟烷(sevoflurane)消耗量过高造成的经济负担和环境影响问题，通过靶控呼气末(ET Control)麻醉系统对3064例非心脏手术患者进行回顾性队列分析。研究发现将新鲜气流量(FGF)控制在0.5 L·min-1可使七氟烷消耗量降至0.16(0.12-0.20) mL·min-1，显著低于高流量组(P<0.01)，相应二氧化碳当量(CO2eq)排放量为0.23(0.17-0.29) kg·min-1(GWP20=702)。该研究为优化麻醉方案提供了重要循证依据。

　　

在全球每年3亿患者接受全身麻醉的背景下，吸入性麻醉药物造成的温室气体排放已成为医疗领域不可忽视的环境问题。其中七氟烷(sevoflurane)作为目前最常用的挥发性麻醉剂，其全球变暖潜能值(GWP₂₀)高达702，虽然仅占全球碳排放的0.01%-0.1%，但在医疗机构碳足迹中占比达3%-5%。随着203年预计手术量增加30%，如何平衡麻醉效果与环境影响成为亟待解决的难题。

传统麻醉实践中，麻醉医师通常使用较高新鲜气流量(Fresh Gas Flow, FGF)（1-2 L·min^-1）进行七氟烷给药，导致药物利用率低且排放量大。尽管美国麻醉医师协会(ASA)和欧洲麻醉与重症监护学会(ESAIC)近年倡导低流量麻醉实践，但关于真实世界中不同 ventilator settings（包括初始呼气末浓度目标、气道管理方式等）对七氟烷消耗量的影响尚缺乏大规模数据支持。

为此，研究团队利用GE Aisys CS2麻醉工作站搭载的Carestation Insight软件，对2024年5月至9月期间3064例非心脏手术患者进行回顾性分析。该系统的独特优势在于能自动记录每例手术的七氟烷消耗量，避免了传统按瓶计量的不精确性。研究重点关注不同FGF设置(0.5/0.8/1.0 L·min^-1)、气道管理方式（气管插管endotracheal intubation vs. 喉罩laryngeal mask）和初始七氟烷目标浓度(1.2% vs. >1.2%)对药物消耗的影响。

研究方法采用单中心观察性设计，纳入标准为接受全身麻醉的成年非心脏手术患者，排除标准涵盖吸入诱导、面罩维持麻醉等情形。麻醉方案标准化包括：诱导后使用ET Control^TM软件维持麻醉，呼吸频率15次·min^-1，潮气量6-8 mL·kg^-1理想体重。关键技术创新点在于通过RJ45接口自动采集300余项数据点，实现每例患者七氟烷消耗的精准计量。

主要研究结果呈现于多个维度。整体数据显示中位手术时间79(47-124)分钟，七氟烷总消耗量达19,528 mL。最引人注目的发现是FGF设置对消耗量的决定性影响：当FGF为0.5 L·min^-1时，消耗量为0.15(0.12-0.20) mL·min^-1，显著低于0.8 L·min^-1组的0.17(0.15-0.22) mL·min^-1和1.0 L·min^-1组的0.21(0.17-0.24) mL·min^-1(P<0.001)。这种差异在不同时间区间持续存在，尤其在超过120分钟的长时程麻醉中更为明显。

二氧化碳足迹分析显示，全队列产生"院内碳排放"20,837 kg CO_2eq(GWP₂₀)，若考虑药品生命周期（生产、运输、包装等），总碳足迹达28,667 kg。按时间折算，七氟烷麻醉的碳排放强度为14(10.5-17.6) kg CO_2eq·h^-1(GWP₂₀)或3.9(2.9-4.8) kg CO_2eq·h^-1(GWP₁₀₀)。

气道管理方式比较发现，喉罩组在长时间麻醉(>120分钟)中消耗量显著高于气管插管组(P<0.01)，可能与回路泄漏有关。而初始呼气末目标浓度设置(1.2% vs. >1.2%)未对总消耗量产生显著影响，提示麻醉诱导阶段的浓度选择策略对整体环境影响有限。

研究结论强调，在采用ET Control技术的前提下，FGF是决定七氟烷消耗的关键因素。将FGF维持在0.5 L·min^-1可实现最优的经济和环境效益，而其他呼吸机参数调整的减排效果相对有限。该发现与ASA和ESAIC的最新指南相呼应，为临床实践提供了明确的操作指引。

讨论部分进一步指出，本研究首次通过自动化记录系统在大规模队列中验证了低流量麻醉的环保价值。与既往研究对比，本数据与Bernat等人报道的ET Control策略碳排放量(3.1 kg CO_2eq·h^-1)高度吻合，同时显著低于手动优化组的3.8 kg CO_2eq·h^-1。值得注意的是，虽然七氟烷的碳排放仍远高于丙泊酚全静脉麻醉(0.4 kg CO_2eq·h^-1)，但通过流程优化已大幅缩小差距。

研究的前瞻性意义在于建立了手术室碳排放的精准监测范式。Carestation Insight软件的应用使个体化麻醉碳足迹评估成为可能，为医疗机构开展环境审计提供了技术支撑。作者建议将FGF 0.5 L·min^-1作为标准实践，对长时程喉罩麻醉考虑替代方案，从而在保证麻醉质量的同时实现减排目标。

本研究也存在若干局限：单中心设计可能引入选择偏倚，未考虑七氟烷生产过程中的碳足迹差异，且未与其它麻醉方案进行直接对比。未来需要生命周期评估(Life Cycle Assessment)来全面量化麻醉操作的环境影响，同时需关注七氟烷作为全氟烷基物质(PFAS)对水生态的潜在风险。

综上所述，这项涵盖3000余例手术的大规模研究证实，通过靶控技术将FGF控制在0.5 L·min^-1是减少七氟烷碳足迹的最有效策略。研究建立的自动监测框架为医疗机构推行绿色麻醉提供了实践蓝图，对实现医疗可持续发展具有重要指导意义。