靜脈到靜脈人工胎盤轉(zhuǎn)流期間胎羊心功能的變化

李明亮，江 文，周成斌，許 剛，章曉華，陳寄梅，莊 建

·基礎(chǔ)研究·

靜脈到靜脈人工胎盤轉(zhuǎn)流期間胎羊心功能的變化

李明亮，江 文，周成斌，許 剛，章曉華，陳寄梅，莊 建

目的運(yùn)用超聲技術(shù)探討靜脈到靜脈人工胎盤對(duì)胎羊心功能的影響。方法孕100～140 d的山羊5只，切開子宮，建立靜脈到靜脈的人工胎盤轉(zhuǎn)流方式。血液從右頸內(nèi)靜脈引出，經(jīng)過(guò)人工胎盤后從臍靜脈回輸?shù)教パ蝮w內(nèi)。胎羊脫離母體后放置在40℃生理鹽水中。人工胎盤裝置包括離心泵、新生兒膜式氧合器、小兒超濾器等。分別于轉(zhuǎn)流前、轉(zhuǎn)流3 h、6 h和9 h對(duì)胎羊心功能進(jìn)行超聲評(píng)估，計(jì)算左、右心室的心排出量和Tei指數(shù)。采血監(jiān)測(cè)血?dú)狻⒀獫{肌鈣蛋白的變化。結(jié)果胎羊體重0.9～2.0（1.66±0.47）kg，胎齡100～140（128±16）d，轉(zhuǎn)流時(shí)間11～14.5（13.1±1.47）h。轉(zhuǎn)流期間，灌注流量恒定，胎羊血壓、心率沒(méi)有顯著變化。左心室的心排量和Tei指數(shù)變化沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；右心室心排量明顯下降（P＜0.01）；Tei指數(shù)顯著上升（P＜0.05）。轉(zhuǎn)流過(guò)程中血漿肌鈣蛋白含量明顯升高（P＜0.01）。胎羊均死于心臟停搏。結(jié)論頸內(nèi)靜脈到臍靜脈的人工胎盤技術(shù)可行，但是人工胎盤轉(zhuǎn)流影響胎羊右心功能。

人工胎盤；胎羊；心功能；心輸出量；Tei指數(shù)

新生兒醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得早產(chǎn)兒的存活率明顯提高，但是嚴(yán)重早產(chǎn)兒因肺發(fā)育的極不成熟而難以存活。基于體外膜肺氧合技術(shù)的人工胎盤技術(shù)可以發(fā)揮有效的肺支持作用，在國(guó)外已有50年的研究歷史，然而人工胎盤的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示胎兒最終死于循環(huán)衰竭或心臟停跳，影響該技術(shù)在臨床上的廣泛開展［1－2］。既往人工胎盤的建立是通過(guò)臍動(dòng)靜脈插管連接人工胎盤裝置，形成臍動(dòng)脈到臍靜脈的短路，可能影響胎兒的循環(huán)功能。頸內(nèi)靜脈到臍靜脈的人工胎盤轉(zhuǎn)流方式對(duì)胎兒動(dòng)脈系統(tǒng)的直接干擾作用小［3－4］，但是血液在大靜脈和心房?jī)?nèi)轉(zhuǎn)流，是否對(duì)胎兒心功能產(chǎn)生影響尚不明確。本研究運(yùn)用超聲監(jiān)測(cè)等技術(shù)開展人工胎盤對(duì)胎羊心功能影響的實(shí)驗(yàn)研究，為人工胎盤的臨床應(yīng)用奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 5只孕山羊（孕100～140 d，廣州白云區(qū)龍歸興科養(yǎng)殖場(chǎng)提供），重量為18～23 （20.6±2.3）kg，各孕有1只胎羊。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法 母羊禁食24 h。氯胺酮30～40 mg／kg肌肉注射麻醉，氣管插管，接呼吸機(jī)。勃脈力A（復(fù)方電解質(zhì)注射液）輸液，芬太尼10～20 μg／kg、丙泊酚15～20 mg／kg維持麻醉。孕羊下腹部正中切口進(jìn)腹，暴露子宮，胎羊麻醉采用芬太尼10 μg、氯胺酮10 mg肌肉注射。胎動(dòng)消失后切開子宮壁3～4 cm，暴露胎羊頸部。胎羊右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈切開穿刺置管，肝素化后用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)血壓、心率和采血標(biāo)本。

經(jīng)胎羊右頸內(nèi)靜脈置入單腔8 F中心靜脈管，超聲定位到達(dá)右心房水平；再將單腔8 F中心靜脈管插入1條臍靜脈，深度為突破臍環(huán)1 cm；連接人工胎盤裝置，斷臍脫離母體，血液從右頸內(nèi)靜脈引出，經(jīng)過(guò)人工胎盤裝置，從臍靜脈回輸?shù)襟w內(nèi)。人工胎盤裝置主要包括離心泵（Maquet公司）、新生兒膜式氧合器（Maquet公司）、國(guó)產(chǎn)小兒超濾器（東莞科威產(chǎn)）、3／16管道等。人工胎盤轉(zhuǎn)流建立后，將胎羊平穩(wěn)轉(zhuǎn)移入裝有復(fù)方電解質(zhì)注射液的恒溫40℃水浴箱中，浸沒(méi)胎羊頭部，見圖1。預(yù)充液包括成年供血羊羊血300 ml，復(fù)方電解質(zhì)注射液200 ml、甲潑尼龍60 mg，肝素30 mg，碳酸氫鈉10 ml，西力欣0.2 g。轉(zhuǎn)流前超濾出預(yù)充液體400 ml。

圖1 人工胎盤

分別于轉(zhuǎn)流前、轉(zhuǎn)流3 h、6 h、9 h監(jiān)測(cè)胎羊的心率、血壓和動(dòng)脈血?dú)?，同時(shí)監(jiān)測(cè)活化凝血時(shí)間（acti?vated clotting time，ACT）值，保持200 s以上。采血檢測(cè)血漿肌鈣蛋白I（cardiac troponin I，cTnI）含量。超聲評(píng)估胎羊心功能的變化。

1.3 超聲方法 采用GE超聲機(jī)和新生兒超聲探頭（GE LOGIQ Book XP），采集胎羊二尖瓣口、三尖瓣口、主動(dòng)脈瓣口、肺動(dòng)脈瓣口以及臍動(dòng)脈的多普勒超聲圖。分別測(cè)量二尖瓣口、三尖瓣口關(guān)閉到開放的時(shí)間（A）、主動(dòng)脈瓣口、肺動(dòng)脈瓣口射血時(shí)間（B）以及心率（heart rate，HR）。計(jì)算胎羊心室Tei指數(shù)＝（等容收縮時(shí)間＋等容舒張時(shí)間）／射血時(shí)間＝（A－B）／B。測(cè)量主動(dòng)脈瓣口、肺動(dòng)脈瓣口的直徑（D）和流速的速度時(shí)間積分（velocity time integral，VTI），計(jì)算心室心輸出量（cardiac output，CO）＝π（D／2）2×VTI×HR。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（xˉ±SD）進(jìn)行描述，SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各時(shí)間點(diǎn)的比較采用重復(fù)方差分析，LSD法組內(nèi)兩兩比較，P＜0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般情況 胎羊胎齡100～140（128.0±16.05）d，體重0.9～2.0（1.66±0.47）kg。人工胎盤流量0.15～0.20 L／min，氣體流量0.20 L／min，氧濃度21%。總體轉(zhuǎn)流時(shí)間11.5～14.5（12.70±1.15）h，最終因心臟驟停，終止觀察。尸體解剖顯示胎兒皮下水腫、胸腔積液、心包積液、腹水、肝淤血等，無(wú)明顯出血。

2.2 血?dú)庵档淖兓?在人工胎盤的作用下，胎羊氧分壓（PO2）水平較轉(zhuǎn)流前升高，但沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，氧飽和度（SO2）和二氧化碳分壓（PCO2）的變化沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。然而pH值和Lac值變化顯著（pH值下降，P＜0.05；Lac值明顯上升，P＜0.01），胎羊表現(xiàn)出明顯的代謝性酸中毒。K＋也明顯升高（P＜0.05）。見表1。

2.3 胎羊血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo) 人工胎盤轉(zhuǎn)流期間，灌注流量恒定，胎羊血壓、HR的變化沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。見表2。

2.4 胎羊心臟超聲結(jié)果 人工胎盤轉(zhuǎn)流期間，左心的CO沒(méi)有顯著變化，右心的CO在轉(zhuǎn)流早期上升，隨后下降，于轉(zhuǎn)流9 h時(shí)明顯降低（P＜0.01）。左心的收縮和舒張功能有下降趨勢(shì)，但沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。右心功能下降明顯，在轉(zhuǎn)流9 h后有顯著性差異（P＜0.05），見表3。

2.5 胎羊血漿cTnI的變化 人工胎盤轉(zhuǎn)流期間，cTnI含量于轉(zhuǎn)流后升高（P＜0.01）。見圖2。

表1 胎羊血?dú)庵档淖兓╪＝5，±s）

表1 胎羊血?dú)庵档淖兓╪＝5，±s）

注：與轉(zhuǎn)流前比較?P＜0.05；??P＜0.01；與轉(zhuǎn)流3 h比較＃P＜0.05。

項(xiàng)目 轉(zhuǎn)流前 轉(zhuǎn)流3 h 轉(zhuǎn)流6 h 轉(zhuǎn)流9 h pH 7.37±0.09 7.25±0.31 7.18±0.29 6.99±0.20?PCO2（mm Hg） 36.60±13.05 53.20±36.24 34.20±11.54 54.80±35.93 PO2（mm Hg） 33.0±16.31 73.0±56.03 64.60±24.13 64.20±31.72 SO2（%） 53.40±25.28 66.40±31.64 72.0±22.23 46.0±29.44 K＋（mmol／L） 3.40±0.74 3.60±0.90 3.96±1.34 5.02±1.29?＃Lac（mmol／L） 5.26±1.57 12.58±3.95??14.04±2.74??15.00±0.00??Hct（L／L） 0.374±0.07 0.306±0.09 0.260±0.10 0.294±0.11

表2 胎羊血流動(dòng)力學(xué)的變化（n＝5，±s）

表2 胎羊血流動(dòng)力學(xué)的變化（n＝5，±s）

項(xiàng)目 轉(zhuǎn)流前 轉(zhuǎn)流3 h 轉(zhuǎn)流6 h 轉(zhuǎn)流9 h平均動(dòng)脈壓（mm Hg） 55.4±19.0 60.6±16.2 46.6±10.0 43.2±15.5心率（bpm） 178.6±20.2 179.60±6.88 178.20±15.67 164.20±54.49流量［ml／（kg·min）］ — 108.40±29.21 117.20±25.24 112.00±20.78

表3 超聲評(píng)估胎羊心功能的變化（n＝5，±s）

表3 超聲評(píng)估胎羊心功能的變化（n＝5，±s）

注：與轉(zhuǎn)流前比較?P＜0.05，??P＜0.01；與轉(zhuǎn)流3 h比較＃P＜0.05，＃＃P＜0.01；與轉(zhuǎn)流6 h比較，△P＜0.05。

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圖2 胎羊血漿肌鈣蛋白cTnI隨時(shí)間的變化

3 討 論

胎盤具有氣體、營(yíng)養(yǎng)交換和內(nèi)分泌代謝功能?，F(xiàn)有人工胎盤主要發(fā)揮氣體交換功能，并提供部分能量物質(zhì)。既往采用胎羊臍動(dòng)靜脈途徑連接人工胎盤。然而臍動(dòng)脈相對(duì)細(xì)小，從髂動(dòng)脈分出后走行較長(zhǎng)。臍動(dòng)脈插管后，不論是動(dòng)力輔助還是通過(guò)胎兒動(dòng)脈壓驅(qū)動(dòng)血液流入人工胎盤裝置，其流量受管腔大小的影響明顯。并且文獻(xiàn)報(bào)道人工胎盤轉(zhuǎn)流后胎兒主要死于循環(huán)衰竭或心臟停跳，可能與動(dòng)脈到靜脈的分流有關(guān)［1－2］。為避免經(jīng)臍動(dòng)脈插管的風(fēng)險(xiǎn)，近期國(guó)外學(xué)者采用經(jīng)頸內(nèi)靜脈插管，將上腔靜脈含氧低的靜脈血引出體外，經(jīng)過(guò)氧合，從臍靜脈回流到體內(nèi)，經(jīng)肝靜脈到達(dá)下腔靜脈，一部分通過(guò)卵圓孔到達(dá)左房，仍然保留胎兒循環(huán)方式，支持時(shí)間可以超過(guò)70 h［4］。

本研究采用這一新的人工胎盤轉(zhuǎn)流方式，結(jié)果顯示右心系統(tǒng)CO明顯減少。在不考慮心功能變化的前提下，由于胎盤血流主要由右心供應(yīng)，脫離自身胎盤循環(huán)后右心系統(tǒng)的CO下降應(yīng)該是符合這一循環(huán)方式的變化。然而胎羊左、右心的Tei指數(shù)變化趨勢(shì)卻反映出胎羊左、右心臟的收縮和舒張功能的下降趨勢(shì)。Tei指數(shù)是心室等容時(shí)間（包括等容舒張時(shí)間和等容收縮時(shí)間）與射血時(shí)間的比值。國(guó)內(nèi)外研究顯示Tei指數(shù)在胎兒心功能檢測(cè)方面不受心室?guī)缀涡螒B(tài)、心率和胎齡的影響，具有良好的可靠性和重復(fù)性［5－6］。心室收縮功能減弱，等容收縮時(shí)間延長(zhǎng)，射血時(shí)間縮短；舒張功能減弱，等容舒張時(shí)間延長(zhǎng)。因此，當(dāng)心臟收縮和舒張功能低下時(shí)Tei指數(shù)顯著增高。在本研究中左心系統(tǒng)Tei指數(shù)呈升高趨勢(shì)，沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是右心系統(tǒng)Tei指數(shù)上升極為顯著，表明靜脈到靜脈人工胎盤轉(zhuǎn)流下右心功能受損較左心功能更為明顯。

胎羊左、右心室Tei指數(shù)增高的同時(shí)伴有血cTnI含量上升和血?dú)鈖H值的下降。盡管人工胎盤支持期間的氧合水平稍高于胎羊生理水平，轉(zhuǎn)流9 h時(shí)流量仍可達(dá)（112.0±20.78）ml／（kg·min），但仍然存在高乳酸值和低pH值，胎羊cTnI含量緩慢升高，與血?dú)庵档淖兓?，推測(cè)在充分氧合、流量足夠的情況下，胎羊心功能的變化與人工胎盤后期的內(nèi)環(huán)境惡化有關(guān)。胎羊?qū)m內(nèi)操作和人工胎盤的轉(zhuǎn)流對(duì)胎羊的刺激非常大，既往胎羊體外循環(huán)的研究中采用大劑量麻醉藥物可以減輕胎羊的應(yīng)激反應(yīng)［7］，本研究中未使用大劑量胎羊麻醉藥物，有可能增加人工胎盤轉(zhuǎn)流下胎羊的應(yīng)激反應(yīng)，使人工胎盤的供氧不能滿足應(yīng)激狀態(tài)的需求，產(chǎn)生持續(xù)的高乳酸和低pH。胎羊體外循環(huán)的研究顯示轉(zhuǎn)流中胎羊大量炎性介質(zhì)釋放，影響胎羊心功能［8－9］。由于人工胎盤裝置同樣是非生理性材料組成，可能產(chǎn)生類似于胎羊體外循環(huán)的炎癥反應(yīng)，因此，人工胎盤轉(zhuǎn)流期間的炎性介質(zhì)也可能是影響心功能的重要因素。

靜脈到靜脈的人工胎盤轉(zhuǎn)流中，臍靜脈回流的血液通過(guò)卵圓孔到達(dá)左心系統(tǒng)，本研究中左心系統(tǒng)的CO沒(méi)有明顯變化，表明臍靜脈回流的氧合血在心內(nèi)的分配是合理的。進(jìn)入右房的血液有一部分又從上腔靜脈引出體外，這有可能使右室容量不足。然而早期右心舒張功能良好，能有效的將右房血液納入右室，保證右室高CO。隨著轉(zhuǎn)流時(shí)間的延長(zhǎng)，整體心功能下降，右室不能有效的將右房血液納入右室，右心系統(tǒng)CO明顯減少。與此同時(shí)，右房?jī)?nèi)由下腔到上腔的重復(fù)循環(huán)增加，重復(fù)循環(huán)產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)以及整體心功能的下降使三尖瓣反流明顯，從而使右室功能的惡化程度明顯超過(guò)左室。

本研究成功建立頸內(nèi)靜脈到臍靜脈的人工胎盤模型，平均轉(zhuǎn)流時(shí)間超過(guò)12 h，表明該轉(zhuǎn)流方式的人工胎盤技術(shù)可行。在保持胎兒循環(huán)方式的人工胎盤轉(zhuǎn)流中，胎羊右心功能受影響特別突出。這與以往經(jīng)臍動(dòng)靜脈插管的人工胎盤不同，后者同時(shí)明顯影響左、右心室功能。因此，本研究中的人工胎盤裝置還需微小化，操作微創(chuàng)化，減少對(duì)胎羊的刺激；調(diào)整靜脈插管部位的深淺，減少下腔到上腔的重復(fù)循環(huán)，

從而降低靜脈到靜脈的人工胎盤對(duì)右心功能的影響。盡管人工胎盤轉(zhuǎn)流時(shí)間不長(zhǎng)，離臨床需求有一定的距離，但是支持的體重可以小到900 g，這對(duì)胎兒生命支持的研究有積極地促進(jìn)作用。

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Fetal myocardial function during the veno－venous artificial placenta support in fetal goats

Li Ming－liang，Jiang Wen，Zhou Cheng－bin，Xu Gang，Zhang Xiao－h(huán)ua，Chen Ji－mei，Zhuan Jian
Southern Medical University，Guangdong Provincial Cardiovascular Institute，Guangdong General Hospital，Guangdong Academy of Medical Sciences，Guangzhou 510080，China

Zhou Chengbin，E－mail：zcbwwww＠163.com

ObjectiveTo explore fetal myocardial function during the veno－venous artificial placenta support in fetal goats by fetal echocardiography.MethodsFive pregnant goats with 100 to 140 days gestation underwent cesarean deliver.Veno－venous artifi?cial placentas were established to support fetal goats.The fetal blood drained from right jugular vein was pumped to an umbilical vein via artificial placenta.Fetuses were incubated in the warm saline at 40℃.The artificial placenta circuit consisted of a centrifugal pump，a neonatal membrane oxygenator，an ultrafilter，et al.Fetal echocardiography was performed to access fetal cardiac output and Tei index of two ventricles before artificial placenta and every 3 hours during support.Fetal blood gases，cTnI were assayed during support.Re?sults The mean weight of fetal goats was 1.66±0.47 kg.Duration of artificial placenta support was 13.1±1.47 h.Fetal cardiac output and Tei index of left ventricle had no significant changes during support.Fetal cardiac output of right ventricle decreased significantly （P＜0.01）and Tei index of right ventricular increased remarkably（P＜0.05）.The level of cTnI increased significantly during artifi?cial placenta support（P＜0.01）.All fetal goats died of cardiac arrest.ConclusionThe veno－venous artificial placenta might be a practicable experimental model for supporting the premature fetuses.However，it was associated with severe myocardial dysfunction in the right ventricle.

Artificial placenta；Fetal goats；Mocardial function；Cardiac output；Tei index

2013?09?30）

2013?11?11）

10.13498／j.cnki.chin.j.ecc.2014.01.16

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2011BAI11B22）；廣東省自然科學(xué)基金（S2011040005916）

510515廣州，南方醫(yī)科大學(xué)（李明亮、江 文）；510080廣州，廣東省心血管病研究所廣東省人民醫(yī)院廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院心外科［李明亮（在讀碩士）、周成斌、許 剛、章曉華、陳寄梅、莊 建］

周成斌，Email：zcbwwww＠163.com