老年肩袖损伤手术患者术前肺功能的影响因素

Abstract

Objective

To analyze the preoperative pulmonary function in rotator cuff injury patients and the possible influencing factors.

Methods

All the rotator cuff surgery patients who underwent pre-operative pulmonary function examination in Peking University Third Hospital from Jan. 2020 to Jun. 2020 were retrospectively reviewed. Their perioperative medical records and main parameters of pulmonary function were collected from database management system, and their gender, age, body mass index (BMI), smoking history, time from injury, visual analogue scale (VAS) and other factors impacting on preoperative pulmonary function were studied.

Results

Twenty-nine patients with rotator cuff injury were included, among whom 1 patient was reported to have restrictive ventilation dysfunction and 2 patients to have obstructive ventilation dysfunction. All the three patients denied the history of respiratory diseases, and had no respiratory symptoms. In all enrolled patients, the mean forced expiratory volume in one second (FEV1)/ forced vital capacity (FVC) was 79.2%±5.9%, and the mean VAS pain score was 3.66±1.26. In addition, the dynamic pulmonary functions (FVC, FEV1) were reduced in more than half of the elderly, and the total lung capacity (TLC) was lower than the estimated value in 2/3 of the elderly. There were significant differences in three main indexes of pulmonary functions between genders, and the percentage of the estimated TLC between normal BMI group (18 kg/m² < BMI < 24 kg/m²) and overweight/obesity group (BMI≥24 kg/m²) was significantly different. Based on the injury time longer than 1 year or not, the results indicated that FVC and TLC were significantly different between the two groups.

Conclusion

In addition to gender and age, time from injury and severity of pain, as well as overweight/obesity, may influence pulmonary function outcomes in the elderly rotator cuff patients. Targeted intervention can be carried out on these factors before surgery. Preoperative lung function test can be used as one of the basic evaluation indexes for respiratory training and rehabilitation of patients.

肩袖是由冈上肌、冈下肌、肩胛下肌、小圆肌的肌腱在肱骨头前、上、后方形成的袖套样肌腱结构^[1]，这些肌腱对于维持肩关节的稳定和活动有着非常重要的作用^[2]。肩袖损伤是常见的肩关节损伤之一，在普通人群中有近20%的发生率^[3]，其也是体力劳动者及中老年人常见的退行性伤病。目前认为，肩峰下撞击、退变、内撞击、创伤等均可引起该病的发生^[4]。其临床症状主要表现为间歇性疼痛、关节活动度受限、肩关节功能下降及一定程度的日常生活能力下降。近几年，随着老年人运动参与度的增高以及人群对肩袖损伤这一疾病认知程度的提高，每年门诊就诊的肩袖损伤患者逐渐增多，行肩袖损伤手术的人数也逐年增加。

肩袖缝合术需要在全身麻醉(全麻)下进行，全麻对机体循环和呼吸系统干扰较大，并可对患者肺功能造成不良影响，不利于术后早期康复^[5]。老年患者在全麻术后更易发生咳痰无力、肺部感染等，影响呼吸功能及术后恢复，甚至影响手术效果。因此，充分评估患者术前的肺功能水平，加强术中的气道管理以及术后预防肺部感染等并发症对老年肩袖手术患者的快速康复至关重要。同时，对于拟行全麻下关节镜手术的老年患者，在围术期对其进行呼吸肌功能训练可以帮助提高呼吸肌耐力，延缓呼吸肌的疲劳时间，控制呼吸肌的血量在稳定范围内，进一步提高患肢的运动能力，增加关节的康复效果^[6]。呼吸训练能够调动呼吸肌群主动收缩，促进胸廓运动，减少胸腔通气量；有效的咳嗽锻炼保障了围术期及时排痰，继而减少了痰液在呼吸道内残留和细菌繁殖的机会，从而有效预防了肺部感染等并发症^[7]。本研究拟通过分析肩袖损伤手术患者的临床资料与肺功能检查结果，评估肺功能主要指标，通过相关性分析，寻找影响术前肺功能的主要因素，为肩关节镜手术患者围术期呼吸训练及康复提供理论依据。

1. 资料与方法

1.1. 研究对象

回顾性分析2020年1—6月于北京大学第三医院住院行肩袖损伤手术治疗且肺功能检查完善的≥60岁的患者。排除标准：(1)曾接受肺部手术；(2)手术前有肺部感染表现；(3)曾诊断为慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmoriary disease, COPD)；(4)既往存在肺功能检查结果异常。本研究通过北京大学第三医院医学科学研究伦理委员会审查批准(IRB2013111)。

1.2. 资料采集方法

由科室专人统一采集和管理所有因肩袖撕裂住院患者的资料，录入数据库管理系统(Microsoft SQL服务器)^[8]，根据临床经验提取对患者肺功能可能有影响的字段，包括年龄、性别、体重指数(body mass index，BMI)、吸烟史、损伤时间、疼痛视觉模拟评分(visual analogue scale，VAS)等。将BMI≥24 kg/m²定义为超重/肥胖，18~24 kg/m²定义为体质量正常。肩袖损伤到手术前的时间超过1年定义为损伤时间较长组，不足1年定义为损伤时间较短组。

1.3. 肺功能检查

肺功能检查均在呼吸科肺功能室由专业技术人员完成。具体检查内容包括通气功能、肺容量、肺活量、最大通气量等，肺功能检查数据包括用力肺活量(forced vital capacity，FVC)及占预计值的百分比(FVC%)、第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second，FEV1)及占预计值的百分比(FEV1%)、肺总量(total lung capacity，TLC)及占预计值的百分比(TLC%)。肺功能结果中，吸入支气管舒张剂后FEV1%＜80%且FEV1/FVC＜70%者，诊断为阻塞性通气功能障碍；TLC%＜80%者，诊断为限制性通气功能障碍。因此，本研究选择肺功能结果中FVC、FEV1、TLC以及它们占预计值的百分比分别进行统计分析。

1.4. 统计学分析

使用软件SPSS 26.0进行数据分析。计量资料服从正态分布者以均数±标准差表示，使用t检验评价组间差异。使用线性回归分析影响因素和肺功能参数之间的关系。

2. 结果

2.1. 病例筛选过程及患者基本情况

2020年1—6月于北京大学第三医院住院行肩部手术患者共计355例，有250例患者年龄在60岁以上，其中行单纯肩袖损伤手术者121例，选择有完善术前肺功能检查者30例，除外1例既往肺功能结果及病史提示COPD，最终有29例患者纳入本研究。入组患者中男性11例，女性18例，平均年龄(63.5±4.5)岁，基本信息见表 1。

表 1.

患者基本信息汇总

Summary of basic information

Gender	Age/years, x±s	BMI, n			Time from injury，n			Injury side，n
		18-24 kg/m2	≥24 kg/m2		< 1 year	≥1 year		Left	Right
BMI, body mass index.
Male (n=11)	63.9±4.7	4	7		10	1		2	9
Female (n=18)	63.4±4.4	11	7		10	8		7	11

2.2. 肺功能主要指标

入组患者中1例报告限制性通气功能障碍，2例报告阻塞性通气功能障碍。这3例患者病历系统中均无既往呼吸疾病史记录，入组前进一步通过电话随访确认手术前无呼吸疾病史，且无呼吸道相关症状，通过症状和病史排除了COPD。患者平均FEV1/FVC为79.2%±5.9%，有超过半数的患者FVC(22例)及FEV1(17例)低于预计值，有近2/3的患者(19例)TLC低于预计值，且有1/3患者(9例)TLC低于预计值的90%。VAS疼痛评分均值为3.66±1.26。

2.3. 影响因素分析

将患者按性别、BMI、有无吸烟史及损伤时间长短分组，t检验分析结果显示，不同性别间FVC、FEV1和TLC差异均有统计学意义，体质量正常者和超重/肥胖者间TLC占预计值的百分比差异有统计学意义，损伤时间不同组间FVC和TLC差异有统计学意义(表 2)。3名患者有吸烟史，吸烟组与不吸烟组各项肺功能结果差异无统计学意义。对年龄和VAS评分进行单变量线性回归分析提示，VAS疼痛评分与FVC呈负相关，年龄与FVC和FEV1相关(表 3)。

表 2.

肺功能主要参数的统计分析结果

Statistical results of main indexes of lung function examination

Index	FVC/L	FVC%	FEV1/L	FEV1%	TLC/L	TLC%
BMI, body mass index; FVC, forced vital capacity; FVC%, percentage of estimated FVC; FEV1, forced expiratory volume in one second; FEV1%, percentage of estimated FEV1; TLC, total lung capacity; TLC% percentage of estimated TLC. Data are shown as x±s. *P < 0.001, vs. Male; # P < 0.05, vs. BMI 18-24 kg/m2; △P < 0.05, vs. Time from injury < 1 years.
Gender
Male	3.31±0.55	92.45%±11.77%	2.79±0.49	91.45%±13.80%	5.93±0.64	92.55%±9.58%
Female	2.49±0.34*	90.94%±14.92%	2.00±0.31*	93.67%±14.92%	4.61±0.73*	97.94%±15.99%
BMI
18-24 kg/m2	2.90±0.72	95.80%±11.07%	2.28±0.53	96.67%±11.76%	5.15±0.85	101.33%±12.63%
≥24 kg/m2	2.92±0.65	86.93%±14.97%	2.32±0.57	88.71%±16.05%	5.06±1.04	90.07%±13.36%#
Time from injury
< 1 year	3.08±0.69	93.05%±12.46%	2.41±0.54	93.20%±14.86%	5.40±0.88	97.80%±12.76%
≥1 year	2.52±0.50△	88.11%±15.95%	2.05±0.47	92.00%±13.79%	4.46±0.76△	91.67%±16.06%

表 3.

肺功能影响因素的相关性分析

Correlation analysis of influencing factors of lung function

Influencing factors	FVC	FVC%	FEV1	FEV1%	TLC	TLC%
Abbreviations as in Table 2. Data are shown as regression coefficient (95%CI). *P < 0.01, # P < 0.05.
Age	-0.1 (-0.1, 0)*	-0.7 (-1.9, 0.5)	-0.1 (-0.1, 0)*	-0.7 (-1.9, -0.6)	0 (-0.1, 0.1)	0.5 (-0.7, 1.7)
VAS pain score	-0.2 (0, -0.4)#	0 (-4.4, 4.4)	0.1 (0, 0.3)	-0.9 (-5.6, 3.7)	0.3 (0, 0.5)	0.7 (-3.8, 5.2)

3. 讨论

对于老年肩袖手术患者来说，围术期的呼吸系统管理是影响住院时间及术后康复的重要因素之一。肩袖损伤后，肩部疼痛及周围的相关呼吸肌群失用性萎缩会影响患者术前的肺功能水平。有研究发现，疼痛、肩关节活动度受限与姿势异常、胸廓活动度、肩胛骨功能下降息息相关^[9]，而胸廓活动受限、姿势异常会一定程度地影响呼吸功能^[10]。肩袖损伤患者在手术治疗前往往会经历3个月以上的保守治疗，有的甚至超过1年，过长时间的姿势不良也可能会影响呼吸功能。肩袖手术患者在全麻过程中进行气管内插管对气道造成了一定损伤，另一方面，术后伤口疼痛也限制了患者的咳嗽、排痰等自我防护措施^[11]，加之老年患者呼吸道黏膜萎缩，呼吸肌活动能力下降，分泌物在体内潴留，导致细菌滋生，继而引发肺部感染^[12]。因此，充分评估患者术前的肺功能水平，及时发现呼吸道感染高危的手术患者，可以给肩袖损伤手术患者带来更大收益。

本组29例患者术前肺功能检查结果提示有1例阻塞性通气功能障碍，2例限制性通气功能障碍，但电话随访显示此3例患者均无呼吸道疾病病史，手术前无呼吸道症状。根据2020年慢性阻塞性肺疾病全球倡议(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD)^[13]的标准，并不能诊断为COPD。值得注意的是，3例有吸烟史的患者中即包括肺功能报告阻塞性通气功能障碍的患者，说明此患者已处于COPD前期。这种肺功能异常结果中通气功能障碍的发生率与文献报道国内其他地区老年人的肺功能检查结果基本相符^[14]，对于肺功能异常结果的判读，有文献指出以FEV1/FVC < 70%作为COPD的诊断标准在低年龄段的人群中可造成大量漏诊，而在高年龄段的人群中又可出现过度诊断^[15]。同时有文献建议根据不同地区、性别、年龄，同时考虑受试者身高、体质量等因素，计算出其FEV1/FVC正常值低限(lower limits of normal，LLN)，作为诊断COPD的标准。另外，肺功能检测结果包括实际检测值和预计值两部分，往往通过实际检测值与预计值的比值来判断患者的肺功能状况。采用不同的预计值公式得出的肺功能结果差别很大，因此，本研究同时分析了实际检测值及其占预计值的百分比，预计值计算采用本地区医院常规算法。有文献对1 144例来自北京社区(怀柔区、大兴区农村及西城区城区)的60岁及以上老年人进行调研，评估其健康状况及肺功能，分析肺功能状况及变化特点，结果显示老年人肺活量平均为2.53 L、FVC 2.29 L、FEV1 1.81 L、FEV1/FVC 83.42%，有1/3的老年人静态肺功能下降，约半数的老年人动态肺功能(包括FVC、FEV1)指标降低^[16]。本研究结果显示，入组患者中有超过半数的老年人动态肺功能(FVC、FEV1)低于预计值，有2/3的老年人TLC低于预计值，这与上述文献^[16]报道老年人的肺功能情况基本相符，而TLC的降低更加显著。

本研究得出男性和女性的FEV1/FVC分别为78.38%±5.23%和79.30%±5.77%，低于文献^[16]中的数值。本研究结果表明，除BMI对FVC无明显影响外，性别、年龄、损伤时间及VAS疼痛评分均是影响FVC的因素，其中损伤时间小于1年组的FVC明显高于损伤时间大于1年组，VAS疼痛评分越高FVC越小。此外，我们还得出FEV1只与性别及年龄相关的结论。有文献报道FEV1与BMI相关^[14]，但该研究并未对BMI进行分组。本研究以24 kg/m²为界将BMI分为两组进行统计分析，结果显示分组后的BMI对FEV1和FVC均无明显影响。VAS评分反映了患者肩关节疼痛的程度，对于肩袖损伤无论是否采取手术治疗，相关研究多采用1年的时间节点来评估VAS评分以及肩关节功能评分的差异^[17]。因此，本研究以损伤时间1年为界进行分组，观察不同损伤时间对肺功能指标的影响。本组患者VAS评分2~8分，平均3.66分。长期疼痛、肩关节活动度受限会导致姿势异常、胸廓活动度、肩胛骨功能下降^[8]，进而在一定程度上影响呼吸功能。大部分呼吸肌参与上胸廓的姿势维持，如前锯肌、胸大肌、胸小肌、斜方肌、竖脊肌等，相反，姿势异常也会导致部分辅助呼吸肌的疲劳，影响吸气效率。因此，术前控制患者肩关节疼痛，可能会降低其对呼吸功能的影响，利于患者术后的早期康复。

本研究结果表明，有2/3老年患者的TLC低于预计值，且其中一半低于预计值的90%，进一步的影响因素分析提示，TLC与性别和损伤时间长短相关，TLC%与BMI相关。TLC等于肺活量加残气量，通常导致限制性通气障碍的各种情况均会使TLC明显降低。超重/肥胖人群分为以肌肉增加为主的健壮型和以脂肪增加为主的肥胖型，老年人中多为后一种类型，表现为腹型肥胖。胸壁和腹部脂肪堆积会使横膈膜的运动受限和胸腔的顺应性下降，腹部脂肪沉积会压缩横膈膜在呼吸期间下降的空间，而胸壁脂肪堆积则会使胸廓膨胀和偏移，均导致呼吸肌活动能力下降，最终影响呼吸功能。一项在18~40岁人群的横断面研究表明，肺功能中除FVC以外的各项指标在不同BMI人群中均有所不同，尤以TLC为著^[18]。针对COPD肥胖患者进行的肺功能检查也提示，肥胖对肺功能的气体交换、呼吸力、呼吸耐力以及呼吸控制都有负面影响^[19]。有文献认为，单纯测量BMI并不能反映肥胖程度及内脏脂肪占比，应加入腰围、身体成分等更具体的检查^[20]。已有针对健康人的研究也表明，内脏脂肪与FEV1和FVC的变化有负相关性^[21]，因此，需要更加关注腹部内脏脂肪含量的改变与肺功能之间的关系。这些结果不仅提示控制体质量对肺部疾病患者及肩袖损伤患者有利，也提示针对患者减弱的呼吸肌进行训练可以代偿一部分全麻手术对肺功能的不利影响，改善预后。

本研究的不足之处在于样本量偏小，个别分组的人数少，可能会影响统计分析结果的准确性。另外，对于BMI分组和损伤时间分组的时间节点选择上可以进一步优化，以获得更有临床指导意义的结论。

综上所述，本研究对老年肩袖损伤的手术患者术前肺功能进行了分析，寻找影响肺功能的影响因素，结果显示除性别及年龄外，损伤时间、疼痛程度和是否超重/肥胖会影响患者的肺功能。术前肺功能情况可以作为围术期患者呼吸训练和康复的参考，对影响肺功能的因素进行提前干预可以改善患者肺功能状态，更好地完成手术并有利于术后康复。