運(yùn)用近紅外光譜儀對(duì)不同改良超濾方式行質(zhì)控分析

沈 佳，張 蔚，唐嘉忠，姜 磊，傅惟定，朱德明

·臨床研究·

運(yùn)用近紅外光譜儀對(duì)不同改良超濾方式行質(zhì)控分析

沈 佳，張 蔚，唐嘉忠，姜 磊，傅惟定，朱德明

目的 運(yùn)用近紅外光譜儀（NIRS）監(jiān)測(cè)超濾期間腦組織血氧參數(shù)的變化，比較不同改良超濾（MUF）方式的效率，提高嬰幼兒改良超濾質(zhì)量。方法 20例簡(jiǎn)單先天性心臟病患兒隨機(jī)分為兩組，對(duì)照組采用傳統(tǒng)改良超濾方式（tMUF），實(shí)驗(yàn)組采用優(yōu)化改良超濾方式（mMUF）。在體外循環(huán)術(shù)后行MUF 8～12 min。MUF期間，用近紅外光譜儀（NIRS）實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)兩組患兒腦組織氧合指數(shù)（TOI）、腦組織血紅蛋白濃度指數(shù)（THI）、氧合血紅蛋白變化量（△O2Hb）、以及有創(chuàng)動(dòng)脈血壓、中心靜脈壓（CVP）和血細(xì)胞比容（Hct）等指標(biāo)。結(jié)果 兩種MUF方式都能顯著提高腦血氧參數(shù)，較開(kāi)始MUF時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)變化具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。THI與腦組織的血紅蛋白總濃度成正比，超濾期間，mMUF組THI變化幅度為（0.91±0.60）mM／cm，tMUF組為（0.46±0.30）mM／cm，mMUF組THI上升速度顯著快于tMUF組（P＝0.033）。mMUF組△O2Hb提高（7.42±2.94）mM，且避免了tMUF組在超濾初期的低效超濾時(shí)間。兩組TOI呈緩慢上升趨勢(shì)。mMUF組紅細(xì)胞比容（Hct）上升更顯著，MUF結(jié)束，Hct達(dá)到（0.369±0.018）（P＝0.001），無(wú)需再輸血。MUF期間，患兒血流動(dòng)力學(xué)趨于穩(wěn)定。結(jié)論 使用優(yōu)化改良超濾方式，能顯著提高嬰幼兒體外循環(huán)術(shù)后改良超濾的效率和質(zhì)量，并能夠改善腦組織血氧參數(shù)，穩(wěn)定術(shù)后血流動(dòng)力學(xué)，達(dá)到節(jié)約用血的目的。

改良超濾；近紅外光譜儀；腦組織氧合指數(shù)；腦組織血紅蛋白濃度指數(shù)；紅細(xì)胞比容

1991年倫敦兒童醫(yī)院首先報(bào)道了改良超濾技術(shù)（Modified Ultrafiltraion，MUF）［1］，本院于1996年開(kāi)始關(guān)于MUF的實(shí)驗(yàn)研究及臨床應(yīng)用，目前已積累了數(shù)萬(wàn)例的臨床經(jīng)驗(yàn)。但隨著嬰幼兒體外循環(huán)（cardiopulmonary bypass，CPB）管路的縮小，預(yù)充量減少以及節(jié)約用血技術(shù)的實(shí)施，筆者發(fā)現(xiàn)改良超濾后，患兒紅細(xì)胞比容（Hct）提高程度有所下降。因此，本研究旨在比較兩種改良超濾方式，對(duì)如何有效提高M(jìn)UF的效率，尤其是迅速提高低體重小嬰兒體外術(shù)后的Hct和膠體滲透壓，提高超濾質(zhì)量，對(duì)穩(wěn)定患兒體外循環(huán)術(shù)后早期血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定具有重要作用。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 2014年5月于上海兒童醫(yī)學(xué)中心心胸外科，行全麻CPB心內(nèi)直視手術(shù)的簡(jiǎn)單先天性心臟病患兒（室間隔缺損、房間隔缺損或合并動(dòng)脈導(dǎo)管未閉）20例。隨機(jī)分為兩組，其中對(duì)照組10例，使用傳統(tǒng)的改良超濾方式（tMUF組）；實(shí)驗(yàn)組10例，使用優(yōu)化的改良超濾方式（mMUF組）。

1.2 麻醉方法及CPB管理 所有患兒均采用吸入靜脈復(fù)合麻醉，給予咪達(dá)唑侖0.2 mg／kg，舒芬太尼2 μg／kg及維庫(kù)溴銨0.1 mg／kg靜脈麻醉誘導(dǎo)下行氣管插管，采用定壓控制通氣（PCV）模式，潮氣量8～10 ml／kg，術(shù)中予以常規(guī)生命體征監(jiān)測(cè)，暖風(fēng)毯保溫。至腔靜脈開(kāi)放后，恢復(fù)機(jī)械通氣。改良超濾期間予以適量正性肌力藥物維持血壓，根據(jù)呼氣末二氧化碳分壓（PETCO2）進(jìn)行調(diào)整潮氣量，維持二氧化碳分壓在35～40 mm Hg。

1.3 體外循環(huán)管理 為保持實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，20例患兒的氧合器均使用Dideco 901膜式氧合器和DFH－02型血液濃縮器。術(shù)中采用常溫CPB方式，維持Hct在0.24左右和血漿膠體滲透壓維持在15 mm Hg以上。超濾器并聯(lián)在CPB管路中，進(jìn)出口分別與CPB管路的動(dòng)、靜脈端管路相連，用晶體液充分預(yù)充排氣后鉗夾備用。術(shù)畢肛溫升至36～36.5℃，暖風(fēng)毯38℃保溫。

1.4 超濾方式 術(shù)中根據(jù)患兒情況，行常規(guī)超濾、平衡超濾。術(shù)畢脫離CPB后，待患兒循環(huán)基本穩(wěn)定，行改良超濾。若為tMUF組即直接開(kāi)始超濾。若為mMUF組，則采用一根與靜脈回流管道平行，直徑2 mm的改良超濾灌注管行改良超濾。灌注管臺(tái)上端經(jīng)側(cè)孔與右房?jī)?nèi)靜脈插管相連，臺(tái)下端經(jīng)三通開(kāi)關(guān)與超濾器靜脈端相連。連接后，松開(kāi)出水管處管鉗，開(kāi)始改良超濾。外科醫(yī)生將下腔靜脈插管拔出，并將其頭端置入一盛滿(mǎn)勃脈力－A溶液的小碗中，灌注師開(kāi)放靜脈回流管道的阻斷鉗，待靜脈回流管中的血液回收至貯血瓶后再次阻斷腔靜脈回流管（實(shí)際管腔內(nèi)已由勃脈力－A溶液填充），可回收約70 ml血液。改良超濾初期保持超濾泵流量10～15 ml／（kg·min），最高流量不超過(guò)20 ml／（kg·min），超濾負(fù)壓保持在50 mm Hg左右。主動(dòng)脈泵以超濾流量的20%～50%補(bǔ)充容量。超濾過(guò)程中應(yīng)密切關(guān)注中心靜脈壓和動(dòng)脈血壓以了解血容量和心功能的變化。待貯血瓶和氧合器內(nèi)血液基本上都補(bǔ)充到超濾管道內(nèi)時(shí)，即血細(xì)胞都充分利用后停止改良超濾。整個(gè)超濾過(guò)程一般在8～12 min。

1.5 實(shí)驗(yàn)儀器和數(shù)據(jù)采集 采用日本Hamamatsu NIRO－200NX型無(wú)創(chuàng)性近紅外光譜儀（near infrared spectroscopy，NIRS），將探頭用彈力繃帶固定于患兒前額正中，以避免外界光干擾。采樣率為0.5 Hz。在整個(gè)手術(shù)過(guò)程中實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)兩組患兒改良超濾期間腦組織氧合指數(shù)（tissue oxygenation index，TOI）、腦組織血紅蛋白濃度指數(shù)（tissue hemoglobin concentration index，THI）、氧合血紅蛋白變化量（△O2Hb）、以及動(dòng)脈血壓、中心靜脈壓（CVP）和Hct等指標(biāo)。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所有數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）的形式表達(dá)。計(jì)量資料的組間和組內(nèi)比較采用t檢驗(yàn)。P＜0.05為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P＜0.01為具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié) 果

2.1 一般情況 所有患兒手術(shù)過(guò)程無(wú)意外，術(shù)中腦血氧參數(shù)變化平穩(wěn)。術(shù)后恢復(fù)順利，無(wú)死亡。兩組超濾時(shí)間為7～12 min，組間無(wú)明顯差異（P＞0.05），超濾液量無(wú)差異（P＞0.05）。見(jiàn)表1。

表1 患兒一般資料（n＝50，±s）

表1 患兒一般資料（n＝50，±s）

組別 tMUF組 mMUF組年齡（月） 3.23±1.08 3.41±1.13體重（kg） 5.45±1.81 5.63±1.92 CPB時(shí)間（min） 42.21±8.23 43.04±11.21阻斷時(shí)間（min） 28.05±5.32 30.21±6.89后平行時(shí)間（min） 6.54±2.02 6.32±3.23 MUF時(shí)間（min） 9.75±2.25 10.25±1.59超濾液量（ml） 285.32±43.56 278.46±42.21

2.2 腦組織血氧參數(shù) 以每30秒為一數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)，繪制兩組患兒TOI、THI和△O2Hb的變化趨勢(shì)圖。無(wú)論采用哪種超濾方式，MUF能明顯提高腦血氧參數(shù)，和MUF前相比，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。THI與腦組織的血紅蛋白總濃度成正比，因此在腦血流量相對(duì)恒定時(shí)，與患兒體內(nèi)血紅蛋白濃度成正比。mMUF組THI上升速度顯著快于tMUF組，見(jiàn)圖1。超濾期間，mMUF組THI變化幅度為（0.91±0.60）mM／cm，tMUF組為（0.46±0.30）mM／cm，具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＝0.033），mMUF組超濾期間Hct上升速度更快。mMUF組△O2Hb提高（7.42±2.94）mM，tMUF組腦組織△O2Hb僅上升（3.31±2.83）mM（P＜0.01）。在兩組△O2Hb變化趨勢(shì)圖上（見(jiàn)圖2），tMUF組在超濾開(kāi)始的早期，由于回流到右心房?jī)?nèi)血液為靜脈回流管道中的低Hct、低氧血液，以及超濾泵對(duì)腦血流的分流，腦組織△O2Hb為負(fù)值，在改良超濾開(kāi)始2.5 min后，才轉(zhuǎn)入有效超濾階段，之后△O2Hb呈上升趨勢(shì)。而在mMUF組，腦組織△O2Hb在改良超濾開(kāi)始后，迅速轉(zhuǎn)為正值，且呈迅速升高狀態(tài)。改良超濾期間，兩組TOI呈緩慢上升趨勢(shì)，見(jiàn)圖3。mMUF組TOI為（64.99±3.46）%，tMUF組TOI為（58.20±2.47）%（P＜0.01）。

圖1 MUF期間THI變化情況

圖2 MUF期間腦組織△O2Hb變化情況

圖3 MUF期間腦組織TOI變化情況

2.3 Hct 兩組患兒MUF后，Hct與術(shù)前相比均有明顯上升，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見(jiàn)表2。mMUF組Hct上升更顯著，MUF結(jié)束，Hct達(dá)到（0.369±0.018）%，無(wú)需再輸血。

表2 改良超濾對(duì)Hct的影響（n＝10，±s）

表2 改良超濾對(duì)Hct的影響（n＝10，±s）

組別 超濾前 超濾后 P值tMUF組 0.242±0.025 0.318±0.025 P＝0.005 mMUF組 0.249±0.016 0.369±0.018 P＝0.004 P值 P＝0.51 P＝0.001

2.4 血流動(dòng)力學(xué) MUF過(guò)程中，患兒血流動(dòng)力學(xué)趨于穩(wěn)定。tMUF組有3例下調(diào)正性肌力藥物，cMUF組有1例下調(diào)。超濾過(guò)程中，患兒均有尿液排出，色清。

3 討 論

在大多數(shù)兒童心臟中心，改良超濾技術(shù)（MUF）已成為嬰幼兒 CPB手術(shù)的重要組成部分［2－3］。據(jù)2011年全球小兒CPB技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)查顯示，約71%的中心使用MUF技術(shù)［4］，以動(dòng)脈－靜脈改良超濾（A－V MUF）居多。由于嬰幼兒各組織、器官發(fā)育尚未成熟，腎功能較弱，對(duì)水的調(diào)節(jié)范圍窄［5］。Bocsi等稱(chēng)嬰幼兒 CPB術(shù)后組織間液蓄積發(fā)生率可高達(dá)25%［6］。停止CPB后，MUF能有效濾除體內(nèi)多余水分，提高Hct、血漿蛋白，增加各類(lèi)凝血因子如纖維蛋白原、凝血因子VII和X、血小板因子IV和抗凝血酶III（AT－III）［7］；因此，MUF能明顯降低嬰幼兒術(shù)后肺血管阻力，改善肺功能，增加左室心肌順應(yīng)性，從而穩(wěn)定CPB術(shù)后血流動(dòng)力學(xué)，改善心、腦、腎等重要臟器的灌注和功能［1，7］。如何有效提高M(jìn)UF技術(shù)，提升MUF質(zhì)量，與提高嬰幼兒CPB的整體水平密切相關(guān)。

有學(xué)者提出，只有Hct達(dá)到0.30以上，血液的攜氧能力才能達(dá)到最佳狀態(tài)［8］。通過(guò)筆者的研究發(fā)現(xiàn)，相較于tMUF方式，mMUF效率更高，全身血液濃縮程度更快，能更迅速的提高Hct，縮短術(shù)后患兒體內(nèi)血液達(dá)到最佳攜氧能力的時(shí)間，更快更有效地償還組織氧債，改善術(shù)后心肺功能。TOI這一指標(biāo)，在MUF階段，由于患兒血壓、呼吸氧合情況的變化，容易受腦組織氧供、氧耗及動(dòng)靜脈血流比等多因素的影響［9］。在筆者的研究中使用的NIRS監(jiān)測(cè)儀為NI?RO－200NX型，新增了腦組織THI這一監(jiān)測(cè)指標(biāo)［3］。因THI＝μs’·CtHb，由此，THI相對(duì)其測(cè)量初始值變化的百分比就等于總血紅蛋白變化的百分比。在MUF開(kāi)始即刻，THI歸一化為1，所以在MUF流量相對(duì)穩(wěn)定的情況下，THI能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映局部腦組織中血紅蛋白濃度的變化，這一變化率也反映了全身血液的濃縮率。采用mMUF時(shí)，經(jīng)超濾灌注管回輸入右心房的血液，均為高Hct、高膠體滲透壓、高凝血因子、低炎性因子的血液，能減少M(fèi)UF的時(shí)間，迅速提高全身Hct濃度，改善重要臟器的氧合，利于CPB術(shù)后各臟器的恢復(fù)。

有作者報(bào)道tMUF技術(shù)，即動(dòng)脈－靜脈（A－V）的超濾方式，會(huì)造成一定程度的左心射血量的分流［7］。這一“左向右”的分流，在MUF早期，可能引起CPB術(shù)后心排量低下的重癥、低體重患兒的血流動(dòng)力學(xué)的波動(dòng)。這一盜血現(xiàn)象在tMUF組確有觀察到，MUF初始階段，腦組織△O2Hb為負(fù)值，直至MUF開(kāi)始2.5 min后，△O2Hb才轉(zhuǎn)為正值。而在mMUF組，這一分流現(xiàn)象，通過(guò)高Hct血液的高攜氧能力得到了補(bǔ)償，因此，△O2Hb從超濾初初始階段即為正值并快速升高。mMUF技術(shù)彌補(bǔ)了MUF初始階段的A－V分流現(xiàn)象及其對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響，不會(huì)對(duì)機(jī)體其它器官的血流灌注造成影響，顯著提高A－V的MUF方式的超濾質(zhì)量。

在本組研究中，所有患兒的靜脈回流管路均為“1／4”管道，使用mMUF方法后，術(shù)畢可回收靜脈管道內(nèi)血液約70 ml，可使體外循環(huán)管道中更多的血液參與MUF。這一增加的血容量，相當(dāng)于5 kg體重嬰兒全身血容量的20%，相當(dāng)可觀。相較于未回收這一部分血液的tMUF組，mMUF組超濾結(jié)束后的Hct可到0.35以上，無(wú)需輸血，達(dá)到節(jié)約用血的目的。相較于MUF方式，殘余機(jī)血經(jīng)Cell Saver離心洗滌后只能回輸紅細(xì)胞，丟失了大量血細(xì)胞、凝血因子、血漿蛋白等物質(zhì)，因此，不適用于低體重小嬰兒的術(shù)后恢復(fù)，同時(shí)也加重了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)［10］。

通過(guò)運(yùn)用近紅外光譜儀對(duì)不同改良超濾方式的質(zhì)量控制研究，筆者發(fā)現(xiàn)，mMUF，在不增加患兒經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的基礎(chǔ)上，嬰幼兒CPB術(shù)后的血液質(zhì)量得到明顯改善。mMUF可顯著提高嬰幼兒CPB術(shù)后改良超濾的效率，改善腦組織血氧參數(shù)，穩(wěn)定術(shù)后血流動(dòng)力學(xué)，達(dá)到節(jié)約用血的目的。

［1］ Naik SK，Knight A，Elliott M，et al.A prospective randomized study of a modified technique of ultrafiltration during pediatric open heart surgery［J］.Circulation，1991，84（5 Supp1）：422－431.

［2］ Ricci Z，Polito A，Netto R，et al.Assessment of modified ultrafil?tration hemodynamic impact by pressure recording analytical meth?od during pediatric cardiac surgery［J］.Pediatr Crit Care Med，2013，14（4）：390－395.

［3］ Teng Y，Ding H，Gong Q，et al.Monitoring cerebral oxygen satu?ration during cardiopulmonary bypass using near－infrared spectros?copy：the relationships with body temperature and perfusion rate［J］.J Biomed Opt，2006，11（2）：16－24.

［4］ Harvey B，Shann KG，F(xiàn)itzgerald D，et al.International pediatric perfusion practice：2011 survey results［J］.J Extra Corpor Techn?ol，2012，44（4）：186－193.

［5］ 付志達(dá)，李兵，劉立群，等.改良超濾技術(shù)在嬰幼兒心臟直視手術(shù)中的應(yīng)用［J］.濰坊醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，35（2），117－119.

［6］ Bocsi J，Hambsch J，Osmancik P，et al.Preoperative prediction of pediatric patients with effusions and edema following cardiopul?monary bypass surgery by serological and routine laboratory data［J］.Crit Care，2002，6（3）：226－233.

［7］ 鐘慧，梁雪村，陳張根，等.嬰幼兒心臟手術(shù)后兩種改良超濾方法對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響［J］.中華胸心血管外科雜志，2011，27（07）：412－415.

［8］ 劉建華，劉海霞，孫建全，等.改良的改良超濾在嬰幼兒體外循環(huán)中應(yīng)用［J］.中國(guó)體外循環(huán)雜志，2008，6（2）：94－96.

［9］ Soro M，Gallego L，Silva V，et al.Cardioprotective effect of sevoflurane and propofol during anaesthesia and the postoperative period in coronary bypass graft surgery：a double－blind random?ised study［J］.Eur J Anaesthesiol，2012，29（12）：561－569.

［10］ Boodhwani M，Williams K，Babaev A，el al.Ultrafiltration re?duces blood transfusions following cardiac surgery：a meta－analysis［J］.Eur J Cardiothorac Surg，2006，30（6）：892－897.

Quality control analysis of different modified ultrafiltration methods by near in?frared spectroscopy

Shen Jia，Zhang Wei，Tang Jia－zhong，Jiang Lei，F(xiàn)u Wei－Ding，Zhu De－Ming
Department of Cardiothoracic Surgery，Shanghai Children’s Medical Center，Shanghai Jiao Tong University，School of Medicine，Shanghai 200127，China

Zhu De－Ming，Email：scmccpb1＠aliyun.com

Objective To compare the efficiency of different modified ultrafiltration（MUF）methods and to improve the quali?ty of MUF in infants，we surveyed the cerebral oxygenation parameters by near infrared spectroscopy（NIRS）during MUF period.Methods Twenty simple congenital heart disease patients were randomly assigned to one of the following groups：the traditional MUF（tMUF）group（contrast group，10 cases）and the modified MUF（mMUF）group（experimental group，10 cases）.The duration of MUF was 8 to 12 minutes.During MUF period，tissue oxygenation index（TOI），tissue hemoglobin concentration index（THI），and quantitative changes in cerebral concentration of oxygenated hemoglobin（△O2Hb）were detected by near infrared spectroscopy（NIRS）in real time.Arterial blood pressure（ABP），central venous pressure（CVP），and haematocrit（Hct）were also recorded.Re?sults The cerebral oxygenation parameters after MUF period were improved statistically significantly in both two groups.THI was pro?portional to the cerebral total hemoglobin concentration during MUF period.The average rangeability of THI in tMUF group and mMUF group was（0.46±0.30）mM／cm and（0.91±0.60）mM／cm respectively，and the ascending velocity of THI in mMUF group was faster than that in the tMUF group（P＝0.033）.The△O2Hb in mMUF group was improved by（7.42±2.94）mM，and no period of low effi?cient MUF was observed in mMUF group.TOI was slowly rising in two groups.At the end point of MUF，the Hct of mMUF group，which reached to（36.86±1.79）%without extra blood transfusion，was statistically higher than that of tMUF group.The hemodynamic statuses of both group patients were tended to be stable.Conclusion Modified MUF could significantly enhance the efficiency and the quality of modified ultrafiltration after cardiopulmonary bypass in infants.The cerebral oxygenation parameters and the postoperative he?modynamic status were improved.The purpose of blood save was also achieved.

Modified ultrafiltration；Near infrared spectroscopy；Cerebral concentration of oxygenated hemoglobin；Tissue hemoglobin concentration index；Haematocrit

2014?07?14）

2014?07?18）

10.13498／j.cnki.chin.j.ecc.2014.03.07

200127上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心心胸外科體外循環(huán)科

朱德明，Email：scmccpb1＠aliyun.com