中低溫和淺低溫腦灌注結(jié)合下半身停循環(huán)與臟器保護(hù)

陳 燕(綜述)，劉晉萍，龍 村(審校)

深低溫停循環(huán)使現(xiàn)代復(fù)雜心血管畸形矯治手術(shù)技術(shù)得到發(fā)展，然而，深低溫對機(jī)體有引起凝血功能紊亂、腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)受損、器官功能失調(diào)、延長體外循環(huán)(extracorporeal circulation，ECC)時(shí)間等不利影響［1］。由于順行選擇性腦灌注(selective cerebral perfusion，SCP)提供了生理范圍的流量和壓力，使腦保護(hù)不必再依賴深低溫，近十年來，很多心臟中心逐漸提高了停循環(huán)溫度，中度以上低溫可以減少深低溫相關(guān)副作用的發(fā)生，縮短降溫、復(fù)溫時(shí)間，降低機(jī)體炎癥反應(yīng)程度，但同時(shí)增加了內(nèi)臟器官和脊髓缺血性損傷的風(fēng)險(xiǎn)。本文對中低溫和淺低溫腦灌注結(jié)合下半身停循環(huán)用于主動(dòng)脈手術(shù)的安全性及其對重要器官保護(hù)的影響作一綜述。

1 中度以上低溫停循環(huán)用于主動(dòng)脈手術(shù)的安全性

1.1 中低溫停循環(huán) Minatoya等［2］對229例成年主動(dòng)脈弓置換術(shù)患者的回顧性分析顯示，停循環(huán)溫度在20℃、25℃、28℃，術(shù)后中風(fēng)、短暫性神經(jīng)功能失調(diào)、早期死亡率無明顯差別，提高溫度沒有增加術(shù)后早期神經(jīng)并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。Kamiya等［3］也對377例患者作了回顧分析，其中125例在20～24.9℃停循環(huán)，252例在25～28℃停循環(huán)，對病例數(shù)作匹配調(diào)整后，中低溫和深低溫停循環(huán)組在術(shù)后機(jī)械通氣時(shí)間、ICU停留時(shí)間、中風(fēng)、短暫性神經(jīng)功能失調(diào)、再次探查止血、呼吸功能不全、氣管切開、腎功能衰竭、短期血濾、長期血濾、癱瘓等并發(fā)癥的發(fā)生率和院內(nèi)死亡率上無明顯差異，對停循環(huán)時(shí)間超過60 min的患者和A型主動(dòng)脈夾層急診患者分別作亞組分析，兩組上述并發(fā)癥的發(fā)生率和死亡率也均無明顯差異，表明中低溫停循環(huán)可以安全應(yīng)用于主動(dòng)脈手術(shù)。他們還發(fā)現(xiàn)，中低溫組術(shù)后第1天血漿C反應(yīng)蛋白濃度明顯低于深低溫組，提示術(shù)后炎性應(yīng)激反應(yīng)程度更低，同時(shí)，中低溫與術(shù)后再次手術(shù)探查止血無關(guān)，而深低溫是與再次探查止血有關(guān)的強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)因素。另外，25℃低溫即能明顯縮短 ECC時(shí)間［4］，這對預(yù)防和減少ECC相關(guān)并發(fā)癥是有利的。

1.2 淺低溫停循環(huán) 目前還沒有足夠的依據(jù)證明淺低溫停循環(huán)的安全性。采用淺低溫結(jié)合順行SCP技術(shù)，術(shù)后死亡率為5%～11.6%，中風(fēng)發(fā)生率為5.1%～6.0%，脊髓功能障礙發(fā)生率為0～1.5%［5］。主動(dòng)脈弓手術(shù)中采用順行SCP結(jié)合28～32℃低溫停循環(huán)，術(shù)后院內(nèi)死亡率和神經(jīng)學(xué)評估結(jié)果在可接受范圍內(nèi)，同時(shí)輸血量減少、插管時(shí)間和ICU 停留時(shí)間縮短［6－7］。Zierer等［8］對 245 例成年主動(dòng)脈弓修補(bǔ)術(shù)患者采用淺低溫［(30.5±1.4)℃］停循環(huán)結(jié)合順行SCP，能提供足夠的腦保護(hù)和對遠(yuǎn)端器官的保護(hù)，認(rèn)為停循環(huán)時(shí)間在90 min以內(nèi)的手術(shù)都可以應(yīng)用淺低溫停循環(huán)。Toyama等［5］在2006年5月～2008年3月對26例胸主動(dòng)脈修補(bǔ)術(shù)患者(年齡34～79歲)采用淺低溫［(34.3±1.9)℃］停循環(huán)和順行SCP(30℃)，術(shù)后1例因殘余降主動(dòng)脈瘤破裂死亡，1例因出血行再探查術(shù)，2例有永久神經(jīng)功能障礙，均無脊髓功能障礙，由于病例數(shù)較少，同時(shí)缺乏對照組，還需要更多的病例證明其安全性和有效性。

2 中度以上低溫停循環(huán)對重要臟器保護(hù)的影響

2.1 腦保護(hù) 深低溫能顯著降低腦代謝率、維持細(xì)胞膜的完整性，是腦保護(hù)的主要措施，然而，有研究表明深低溫對腦代謝抑制過度，而中度以上低溫［(24～30)℃］SCP能通過減少對腦代謝的抑制維持組織能量代謝水平，還能減少血紅蛋白氧離曲線的左移，有利于向組織釋放氧，較深低溫對腦保護(hù)更有利［3，8－9］。Bakhtiry［10］報(bào)道在 30℃ 停循環(huán)，SCP 流量為(1320 ±160)ml/min，灌注壓為75mm Hg，對主動(dòng)脈夾層患者的腦保護(hù)是安全有效的。在4～5周齡豬模型上，Salazar等［4］比較25℃和18℃停循環(huán)，同時(shí)SCP時(shí)腦氧飽和度和腦微透析液成分變化，發(fā)現(xiàn)腦氧飽和度、血漿乳酸水平、微透析液中乳酸、甘油、葡萄糖、丙酮酸水平及乳酸/丙酮酸比值均無明顯差別，SCP在25℃和18℃停循環(huán)提供了相似的腦保護(hù)，都能改善停循環(huán)導(dǎo)致的腦低氧、能量耗竭和缺血損傷。但另有研究表明25℃時(shí)，SCP期間腦血流量、腦氧代謝率以及腦灌注壓力均較18℃時(shí)明顯升高［11］，使SCP的流量、壓力調(diào)節(jié)對腦保護(hù)更為重要。在幼豬模型上，與單純18℃停循環(huán)相比，SCP在27℃停循環(huán)90 min時(shí)，腦微透析液中葡萄糖、丙酮酸增加，乳酸/丙酮酸比值下降，葡萄糖水平穩(wěn)定，同時(shí)腦氧攝取率更高，表明腦能量代謝的保存和腦氧合均明顯改善［12］。然而，Jonsson 等［13］的研究發(fā)現(xiàn)，在28℃和20℃停循環(huán)80 min，SCP流量為10 ml/(kg·min)，停循環(huán)結(jié)束時(shí)，28℃組腦微透析液中葡萄糖、乳酸、乳酸/丙酮酸比值、甘油水平均較20℃組明顯升高，糖分解水平升高和細(xì)胞完整性受損反映出氧化應(yīng)激增強(qiáng)，可能導(dǎo)致不可逆的細(xì)胞損傷，因而，28℃停循環(huán)不利于維持腦代謝和細(xì)胞膜的完整性。

2.2 脊髓保護(hù) 下半身停循環(huán)(lower body circulatory arrest，LBCA)期間，脊髓是對缺血最敏感的器官，常溫(36.5℃)下脊髓耐受缺血的時(shí)間為 20 min，32℃時(shí)耐受缺血時(shí)間為50 min，延長的LBCA時(shí)間會使脊髓受到缺血損傷［14－15］。SCP開始時(shí)脊髓血流即明顯減少，胸8/9以下所有節(jié)段在SCP期間均呈無血流狀態(tài)，恢復(fù)腦灌注后1 h血流量才恢復(fù)到基礎(chǔ)水平。Kamiya等［3］的分析表明，在28℃停循環(huán)時(shí)間超過60 min的患者癱瘓發(fā)生率為18%，較深低溫停循環(huán)有更高的發(fā)生趨勢(18%:0%)。Etz等［16］將20只青年豬隨機(jī)分為28℃停循環(huán)90 min組(n=12)和120min組(n=8)時(shí)，兩組分別有7只和5只動(dòng)物發(fā)生多器官衰竭并在24 h內(nèi)死亡，所有存活動(dòng)物均有中重度腰髓的組織學(xué)損傷，90 min組有2只動(dòng)物癱瘓，3只動(dòng)物恢復(fù)正常功能，120 min組動(dòng)物全部癱瘓。20℃時(shí)停循環(huán)90 min沒有脊髓功能損害，但28℃停循環(huán)90 min超過了脊髓的缺血耐受，可造成不可逆的脊髓功能損害，停循環(huán)120 min則必定導(dǎo)致癱瘓。

2.3 肺保護(hù) 隨停循環(huán)溫度的升高和時(shí)間的延長，呼吸功能不全呈增加趨勢。25～28℃停循環(huán)時(shí)，10.7%的患者有呼吸功能不全，機(jī)械通氣時(shí)間 ＞48 h［3］，34℃停循環(huán)后呼吸功能不全發(fā)生率為34.6%［5］。呼吸衰竭的患者中需要血濾者明顯多于非呼吸衰竭患者，腎功能不全導(dǎo)致液體滁留可能是呼吸功能不全的主要原因。

2.4 肝、腎及其它器官保護(hù) 中低溫停循環(huán)［(32±14)min］主動(dòng)脈弓修補(bǔ)術(shù)與中低溫體外循環(huán)心臟手術(shù)相比，術(shù)后血漿中除乳酸脫氫酶升高外，其它所有肝、腎功能損害標(biāo)記物的檢測均顯示無明顯差異［17］，因而短時(shí)中低溫停循環(huán)對肝腎功能無明顯損害。常溫(37℃)下腎缺血的安全時(shí)限＜20 min，在18℃～20℃停循環(huán)60 min后，腎臟沒有形態(tài)學(xué)和功能損害的證據(jù)，但淺低溫停循環(huán)時(shí)間在(62±36)min時(shí)，19.2%的患者術(shù)后需要血濾，停循環(huán)時(shí)間在(23.5 ±15.8)min 時(shí)，6.6%的患者需要血濾，30℃停循環(huán)［(25±12)min］時(shí)，15%的患者術(shù)后需要持續(xù)血濾［10］。在 Toyama［5］的研究中，1 例腎移植術(shù)后患者行急診全弓置換術(shù)，術(shù)后第1天最高肌酐水平200 mg/L，第3天恢復(fù)至正常范圍內(nèi)，不需要血濾，其他需要血濾的患者，經(jīng)過恰當(dāng)?shù)闹委?，腎功能都能得到恢復(fù)。然而，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為腎缺血時(shí)間應(yīng)減低至避免術(shù)后血濾。在豬ECC模型上，30℃停循環(huán)與20℃相比，再灌注期間循環(huán)中乳酸水平顯著升高，表明器官保護(hù)不足，同時(shí)腸壁水腫和炎癥反應(yīng)加重［18］。

3 中度以上低溫停循環(huán)期間加強(qiáng)器官保護(hù)的策略

Urbanski等［19］總結(jié) 2005年1月～2009年12月共347例患者的經(jīng)驗(yàn)，提出主動(dòng)脈弓手術(shù)中按預(yù)期停循環(huán)時(shí)間(6～70min)調(diào)整全身降溫程度(26～35℃)對缺血器官的保護(hù)是簡單、安全、有效的。在升主動(dòng)脈和主動(dòng)脈弓手術(shù)中采用25～28℃停循環(huán)，同時(shí)調(diào)整腦灌注溫度在14℃，灌注壓力40～60 mm Hg，相應(yīng)流量400～650 ml/min，臨床結(jié)果表明，腦保護(hù)是有效的［20］，然而，LBCA期間的缺血和復(fù)灌后，再灌注損傷仍然是腹腔臟器損傷的主要原因，一直受到臨床醫(yī)生的關(guān)注。國內(nèi)王軍等［21］較早在深低溫停循環(huán)下主動(dòng)脈弓手術(shù)中采用全身逆行灌注(上腔+下腔+冠狀靜脈逆灌)的方法對重要器官進(jìn)行保護(hù)，取得了良好的效果。最近林寶泉等［22］的實(shí)驗(yàn)研究通過觀察腸系膜微血管管徑、血液流速的變化，結(jié)果表明，在28℃停循環(huán)60 min期間經(jīng)下腔靜脈逆行灌注后，腸系膜微循環(huán)明顯改善，合適的逆灌壓力為25 mm Hg。Charumathi等［23］對2例全弓置換術(shù)患者實(shí)施了中低溫下三泵供血(分別向腦、胸腹主動(dòng)脈和心臟供血)，術(shù)后恢復(fù)平穩(wěn)，沒有并發(fā)癥，該方法對腦及全身重要器官均提供了很好的保護(hù)，但操作較為復(fù)雜。Peterss等［24］在30℃停循環(huán)60 min，采用低流量行下半身灌注，對下半身器官提供了足夠的保護(hù)，灌注期間微循環(huán)參數(shù)和整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間乳酸水平都在正常范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

雖然提高停循環(huán)溫度的技術(shù)改進(jìn)還未得到廣泛認(rèn)可，較多的中心都在進(jìn)行提高溫度的嘗試，但理想的停循環(huán)溫度仍未確定。停循環(huán)溫度和時(shí)間是影響重要臟器保護(hù)的兩個(gè)關(guān)鍵因素，中度以上低溫停循環(huán)還不能常規(guī)用于主動(dòng)脈手術(shù)，尤其淺低溫停循環(huán)意味著脊髓損傷的潛在危險(xiǎn)增高。按預(yù)計(jì)手術(shù)時(shí)間選擇停循環(huán)溫度有其合理性，但實(shí)踐操作上有一定難度，一旦術(shù)中發(fā)生未預(yù)料到的困難，需要延長手術(shù)時(shí)間時(shí)，選擇過高的溫度是較為被動(dòng)的。對時(shí)間較長的復(fù)雜主動(dòng)脈手術(shù)仍應(yīng)首選深低溫停循環(huán)。

［1］Mossad EB，Machado S，Apostolakis J.Bleeding following deep hypothermia and circulatory arrest in children［J］.Semin Cardiothorac Vasc Anesth，2007，11(1):34 －46.

［2］Minatoya K，Ogino H，Matsuda H，et al.Evolving selective cerebral perfusion for aortic arch replacement:high flow rate with moderate hypothermic circulatory arrest［J］.Ann Thorac Surg，2008，86(6):1827 －1831.

［3］Kamiya H，Hagl C，Kropivnitskaya I，etal.The safety ofmoderate hypothermic lower body circulatory arrest with selective cerebral perfusion:a propensity score analysis［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2007，133(2):501 －509.

［4］Salazar J，Coleman R，Griffith S，et al.Brain preservation with selective cerebral perfusion for operations requiring circulatory arrest:protection at25℃ is similar to 18℃ with shorter operating times［J］.Eur JCardiothorac Surg，2009，36(3):524 －531.

［5］Toyama M，Matsumura Y，Tamenishi A，et al.Safety ofmild hypothermic circulatory arrest with selective cerebral perfusion［J］.Asian Cardiovasc Thorac Ann，2009，17(5):500 －504.

［6］Kaneda T，Saga T，Onoe M，et al.Antegrade selective cerebral perfusion with mild hypothermic systemic circulatory arrest during thoracic aortic surgery［J］.Scand Cardiovasc J，2005，39(1－2):87－90.

［7］Pacini D，Leone A，DiMarco L，etal.Antegrade selective cerebral perfusion in thoracic aorta surgery:safety ofmoderate hypothermia［J］.Eur JCardiothorac Surg，2007，31(4):618 －622.

［8］Zierer A，Detho F，Dzemali O，et al.Antegrade Cerebral Perfusion With Mild Hypothermia for Aortic Arch Replacement:Single－ Center Experience in 245 Consecutive Patients［J］.Ann Thorac Surg，2011，91(6):1868 －1873.

［9］Zierer A，Aybek T，Risteski P，et al.Moderate hypothermia(30 degrees C)for surgery of acute type A aortic dissection［J］.Thorac Cardiovasc Surg，2005，53(2):74 －79.

［10］Bakhtiary F，Dogan S，Zierer A，et al.Antegrade cerebral perfusion for acute type A aortic dissection in 120 consecutive patients［J］.Ann Thorac Surg，2008，85(2):465 －469.

［11］Sasaki T，Boni L，Riemer RK，etal.CerebralOxygen Metabolism During Total Body Flow and Antegrade Cerebral Perfusion at Deep and Moderate Hypothermia［J］.Artificial Organs，2010，34(11):980 －986.

［12］Cavus E，Hoffmann G，Bein B，et al.Cerebral metabolism during deep hypothermic circulatory arrest vs moderate hypothermic selective cerebral perfusion in a pigletmodel:amicrodialysis study［J］.Paediatr Anaesth，2009，19(8):770 －778.

［13］Jonsson O，Myrdal G，Zemgulis V，et al.Selective antegrade cerebral perfusion at two different temperatures compared to hypothermic circulatory arrest－an experimental study in the pig with microdialysis ［J］.Interact Cardiovasc Thorac Surg，2009，8(6):647 －653.

［14］Strauch JT，Spielvogel D，Lauten A，et al.Optimal temperature for selective cerebral perfusion［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2005，130(1):74 －82.

［15］Halstead JC，Meier M，Wurm M，et al.Optimizing selective cerebral perfusion:deleterious effects of high perfusion pressures［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2008，135(4):784 －791.

［16］Etz CD，Luehr M，Kari FA，et al.Selective cerebral perfusion at28 degrees C－－is the spinal cord safe［J］?Eur JCardiothorac Surg，2009，36(6):946 －955.

［17］Saritas A，Kervan U，Vural KM，et al.Visceral protection during moderately hypothermic selective antegrade cerebral perfusion through rightbrachialartery［J］.Eur JCardiothorac Surg，2010，37(3):669 －676.

［18］Khaladj N，Peterss S，Pichlmaier M，et al.The impact of deep and moderate body temperatures on end－organ function during hypothermic circulatory arrest［J］.Eur JCardiothorac Surg，2011，Apr 29.［Epub ahead of print］

［19］Urbanski PP，Lenos A，Bougioukakis P，et al.Mild－tomoderate hypothermia in aortic arch surgery using circulatory arrest:a change of paradigm［J］?Eur J Cardiothorac Surg，2011，May 24.［Epub ahead of print］

［20］Khaladj N，Shrestha M，Meck S，et al.Hypothermic circulatory arrest with selective antegrade cerebral perfusion in ascending aortic and aortic arch surgery:a risk factor analysis for adverse outcome in 501 patients［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，2008，135(4):908 －914.

［21］王軍，徐志云，鄒良健，等.深低溫停循環(huán)重要器官逆行灌注的應(yīng)用研究［J］.中國體外循環(huán)雜志，2003，1(1):4－7.

［22］林寶泉，王軍，王強(qiáng)，等.中低溫停循環(huán)經(jīng)下腔靜脈逆灌對豬腸系膜微循環(huán)的影響［J］.中國體外循環(huán)雜志，2011，9(1):36－39.

［23］Charumathi D，Vaijyanath P，Sekhar L，etal.Aortic arch replacementwithmoderate hyperthomia and amodified 3－pump circuit［J］.Perfusion，2011，26(2):141 －144.

［24］Peterss S，Khaladj N，Pichlmaier M，et al.Hypothermic Circulatory Arrest with"Low Flow"Lower Body Perfusion:An Experimental Feasibility Study of Microcirculatory Parameters［J］.Thorac Cardiovasc Surg，2011，59(6):335 －41.