CO2人工气腹对生理的影响
人工气腹在腹腔镜及机器人手术中的作用是形成足够的手术空间，以便于窥视与操作。制备人工气腹的气体要求具有弥散性好、溶解度高、刺激性小、不燃烧爆炸等特点，目前CO2是应用最广泛的气体。
腹腔和腹膜后CO2气腹均可引起充气压依赖的血流动力学和内环境改变。两种气腹对生理功能影响的差异尚无定论，但相比较而言，腹腔气腹对血流动力学、气道压力和肾功能影响较大，对血气影响小；腹膜后气腹对血气和术侧肾功能的影响较大，而对对侧肾功能和血流动力学影响较小。
研究表明，腹腔镜及机器人手术的许多并发症并非由手术本身操作不当所致，而与人工气腹所用的CO2及其产生的腹腔内高压对机体生理功能的影响有密切关系，特别是对于病情复杂或手术时间较长的患者尤为明显。
（一）对呼吸系统的影响
CO2气腹对呼吸系统的影响主要包括呼吸动力学改变、气道解剖形态学改变、CO2吸收导致的动脉血CO2分压（PaCO2）增高等。
1.呼吸动力学改变 气腹引起腹内压（intro-abdominal pressure，IAP）增高，使膈肌上抬，胸腔内压力增加，胸廓活动受限，胸廓及肺的顺应性降低30%～50%，功能残气量降低，肺泡无效腔增大，吸入气流减少，同时因气道压增加，肺泡通气量减少即有效通气量减少，从而导致通气／血流比失调，进而影响肺通气和气体交换功能，但此时监测患者压力-容量呼吸环的形态通常无明显改变。
临床研究表明，对于心肺功能正常者，当腹内压不超过14 mm Hg，且保持头高位或头低位在10°～20°时，肺生理无效腔量无明显增加，通气／血流值基本不变，可维持氧合充足及酸碱平衡。而在有基础心肺疾病的患者中，气腹对通气功能的影响则较为明显，严重者可出现肺不张、低氧血症、高碳酸血症和酸中毒等。由于肥胖患者常需要向腹腔内充入更多气体并采取极度头低位，以便更好地显露盆腹腔内的脏器，此时肺容量减少、通气／血流比例失调和相应的低氧血症更为明显，甚至可能成为腹腔镜手术的禁忌证。
2.气道解剖形态学改变 随着腹腔充气压力的逐渐增高，膈肌会发生不同程度的上抬。研究报道，当腹腔充气压力升至25 mm Hg时，对膈肌产生的推力可高达30 g／cm2，而头低位将使膈肌和腹内容物进一步向头侧移位。膈肌上抬所产生的推动力经心脏和肺传递至隆突，可使隆突向头侧移位。由于气管为一弹性管状结构，受外力作用时其解剖形态可发生变化，故膈肌上抬间接对气管形成一个向头侧的推动力，使得气管长度缩短。全身麻醉后气管插管的患者可能出现气管导管扭曲、打折或误入支气管导致单肺通气。
3.PaCO2增高 CO2在体内具有很强的组织穿透性并顺浓度梯度弥散。气腹建立后，CO2可经腹膜、肠黏膜、皮下组织及手术创面开放的血窦吸收入血，约93%的CO2在体内碳酸酐酶的作用下通过红细胞转运，其余7%则以物理溶解的形式存在。CO2的吸收量与气体溶解度、IAP大小、气腹时间长短有关，在腹膜毛细血管受压不严重的情况下，IAP越高、气腹时间越长，CO2吸收入血越多；当IAP进一步增高时，腹膜毛细血管严重受压，血流量减少，可相对减少CO2继续吸收入血。除了主要通过肺排出体外，吸收的CO2亦可储存于体内。因此当气腹停止后，仍可见较长时间的PaCO2升高。因人体具有强大的转运、储存及清除CO2的能力，过量的CO2负荷对于健康患者仅引起轻度的PaCO2升高。
当全身麻醉下保留自主呼吸时，因麻醉相关的呼吸抑制作用及气腹引起的胸肺顺应性下降，常导致通气代偿不足，因而PaCO2逐步上升。但在接受机械通气且保持分钟通气量不变的情况下，PaCO2渐进性升高一般在15～30分钟内达到平衡，之后便不继续升高；若在此之后PaCO2仍持续升高，则需排除是否存在CO2皮下气肿等其他原因。
对于行腹膜后腹腔镜手术的患者，由于后腹膜腔吸收CO2更快，故在气腹建立后约10分钟后即可达到CO2平衡，PaCO2稳定于某一高水平范围。此外，腹膜外巨大的CO2气肿常导致术后异常的高碳酸血症，需要在手术结束后适当延长机械通气时间，促使体内过量的CO2得以清除。
（二）对循环系统的影响
当气腹压力超过10 mm Hg 时可影响循环功能，通常表现为心排血量（cardiac output，CO）下降、血压升高、体循环和肺循环血管张力升高，其影响程度与IAP高低有关。
另一方面，CO2 对心血管系统既有直接作用，亦有间接作用，且两者作用相反。高碳酸血症可直接导致心肌抑制和动脉扩张，其间接作用是增加交感神经张力，释放儿茶酚胺类物质增加，两者的最终作用结果是心排血量上升，且与PaCO2大致成正比。轻度的高碳酸血症（PaCO2为40～50 mm Hg）对心功能影响不大，但当PaCO2达50～65 mm Hg时，收缩压、心率及心排血量将会显著上升，这可能与交感神经张力升高有关，此时血浆儿茶酚胺上升2～3倍，对心脏产生正性肌力及速率作用。由于CO2作用使总的外周血管阻力下降，心排血量增加，而血压上升不明显。当PaCO2进一步升高时，将会产生心肌抑制、心动过缓和低血压。(https://www.daowen.com)
1.心排血量的变化 多数情况下，气腹后的心排血量下降10%～30%，此变化通常发生在充气期，且与充气速度有关。心排血量下降的主要原因为气腹后腹内压增高，腹腔内脏血管及下腔静脉回流受阻，且膈肌上升使胸腔内压力增高，从而使回心血量减少，对于低血容量的患者此种变化尤为显著。此外，由于心脏舒张及收缩均受限，亦导致心排血量降低。由于受到应激等因素的影响，引起交感神经系统兴奋，心排血量一般能恢复到正常水平，对于无严重心肺疾病的患者均可耐受此种心排血量降低。
由于气腹后胸腔内压增高，心室舒张末期压力、右房压和肺动脉压这些能够反映心脏容量负荷的指标在气腹状态下意义有限，其数值有时不能正确反映当时真实的循环功能变化。
2.外周血管阻力的变化 气腹时心排血量下降引起交感功能兴奋，同时人工气腹使体内儿茶酚胺、血管升压素分泌增加，肾素-血管紧张素系统激活，导致外周血管阻力增高。但在交感神经系统未受刺激的情况下，CO2对心肌的直接作用是导致心排血量和外周阻力下降，在此种情况下将有可能发生低血压。
3.对心律的影响 在腹腔镜手术过程中，有25%～47%的患者会发生心律失常。高碳酸血症可使心肌易激性增强，常引起窦性心动过速和室性早搏。由于CO2栓塞或腹腔的过分牵张致迷走神经张力增高（刺激腹膜牵张感受器）可出现心动过缓甚至停搏，这在服用β受体阻滞药的患者或麻醉过浅者中更易发生，处理措施包括暂停气腹、使用抗胆碱能药物和适当加深麻醉等。
4.对冠状动脉血流的影响 PaCO2升高还可导致血pH 下降，使冠状动脉扩张，但是由于心肌氧耗增加和冠脉灌流时间缩短，抵消了冠脉系统扩张的有利作用，最终结果是心肌相对低灌注。
5.对内脏血流的影响 人工气腹使心排血量降低，同时气腹对腹腔脏器的直接压迫导致血流阻力升高，可使腹腔脏器的血流灌注减少，内脏脏器均处于缺血状态，继而影响脏器功能。但也有研究认为，CO2的扩血管作用部分对抗了IAP增高引起的腹腔内脏血流下降，故总的影响不大。
（三）对中枢神经系统的影响
腹内压增高使腰静脉丛回流减少，脊髓腔压力升高。另一方面，CO2是影响脑血液循环的重要因子。PaCO2升高时，脑血管阻力降低，脑血流量增加。当CO2气腹压力达10 mm Hg时，脑血流速度增加30%，脑灌注增加而回流减少，导致脑脊液压力上升。因此，合并脑部病变的患者在施行腹腔镜手术人工气腹时，应注意到颅内压增高的可能。
（四）对消化系统的影响
腹内压增加使内脏血流不同程度地减少，但在IAP不超过12 mm Hg时，对胃肠血流及功能的影响不明显。头低位和腹内压增高可增加患者胃内容物反流的风险，通过术中胃肠道减压能减少反流误吸及穿刺时损伤内脏的危险性。
（五）对肾功能的影响
当IAP超过12 mm Hg时，肾总血流量、肾皮质血流量以及肾小球滤过率均下降。无肾功能障碍的患者，此种程度的血流量减少并不影响肾功能；但对肾功能障碍患者的影响目前尚无定论。动物试验已发现，当IAP达20 mm Hg时，肾血流量及肾小球滤过率分别为基础值的21%和23%，肾血管阻力显著增加。
（六）气腹相关的并发症
气胸和纵隔气肿等均可在腹腔镜手术过程中发生，经迅速处理后，这些并发症很少导致死亡。Wolf和Stoller认为纵隔气肿、心包腔积气和气胸产生的原因可能为：①胎儿时的通道遗留。②气体自具有完整膜屏障结构的薄弱处溢出，如膈肌裂孔处、肺门处及沿着大血管进入胸腔或纵隔。有时穿刺部位漏气会导致皮下气肿，尤其是实施腹膜外腔手术，皮下气肿逐步扩大可能致呼吸性酸中毒，这时需延长术后机械通气的时间。
另一个较严重的并发症是CO2气体栓塞。以气腹建立时多见，亦可发生于手术期间。当气体栓塞量较大，致右心室流出道受阻时临床表现为发绀。用于早期诊断最敏感的监测方法是心前区彩色多普勒超声，其次是呼气末CO2。其他有助于诊断CO2气体栓塞的征象包括：血压突然降低、心律失常、双肺啰音、肺动脉压升高及经食管听诊可及心脏“水车轮杂音”。一旦怀疑气体栓塞，须立即终止气腹，必要时可尝试将患者置于极度头低位和左侧卧位，使CO2气体由肺动脉进入右心室，再经中心静脉导管插管至右心房吸出气泡。