改良CO2術(shù)區(qū)充溢技術(shù)用于小兒先天性心臟病手術(shù)的效果初探

高 鵬 劉雪來(lái) 吳明君 李世娥 王大海 李懷寧

(哈爾濱市兒童醫(yī)院外科，哈爾濱 150010)

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臨床論著·

改良CO2術(shù)區(qū)充溢技術(shù)用于小兒先天性心臟病手術(shù)的效果初探

高 鵬 劉雪來(lái)①吳明君②李世娥③王大海 李懷寧**

(哈爾濱市兒童醫(yī)院外科，哈爾濱 150010)

目的 評(píng)估改良CO2術(shù)區(qū)充溢技術(shù)(CO2De-airing, CO2De-A)在小兒先天性心臟病心內(nèi)直視手術(shù)中的排氣效果及安全性。 方法 選取2013年6月～2014年1月我院心外科開(kāi)胸手術(shù)45例，采用簡(jiǎn)單隨機(jī)化分組法將入選病例分為3組，每組15例。A組術(shù)中應(yīng)用CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為10 L/min；B組術(shù)中應(yīng)用CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為5 L/min；C組機(jī)械性手法排氣。全部手術(shù)為同一個(gè)醫(yī)療組實(shí)施，術(shù)者為同一名醫(yī)生。主動(dòng)脈開(kāi)放后10 min、體外循環(huán)停機(jī)前后5 min兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行經(jīng)顱超聲多普勒探查腦膜中動(dòng)脈的氣泡數(shù)量，并由2名有經(jīng)驗(yàn)的超聲醫(yī)師進(jìn)行盲評(píng)記錄。記錄主動(dòng)脈開(kāi)放時(shí)、體外循環(huán)結(jié)束時(shí)的血PaCO2。 結(jié)果 全部病例順利完成治療并出院，半年后復(fù)查無(wú)手術(shù)并發(fā)癥。超聲發(fā)現(xiàn)3個(gè)組于主動(dòng)脈開(kāi)放后均有氣體在雙側(cè)腦膜中動(dòng)脈出現(xiàn)，隨手術(shù)進(jìn)行，氣體逐漸減少至消失。主動(dòng)脈開(kāi)放后10 min內(nèi)A組、B組氣泡數(shù)量明顯少于C組(16.50±4.12 vs. 50.00±6.62,q=14.77,P=0.000; 22.70±4.06 vs. 50.00±6.62,q=12.04,P=0.000)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。停體外循環(huán)前后5 min 3組氣泡數(shù)量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.719,P=0.496)。主動(dòng)脈開(kāi)放及停體外循環(huán)2個(gè)時(shí)間點(diǎn)3組間血PaCO2差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 結(jié)論 改良CO2De-A在小兒先天性心臟病開(kāi)胸手術(shù)中可明顯減少進(jìn)入循環(huán)的氣泡數(shù)量，未見(jiàn)高碳酸血癥和酸中毒發(fā)生。

二氧化碳術(shù)區(qū)充溢技術(shù)； 先天性心臟病； 氣體栓塞； 高碳酸血癥

心臟外科心內(nèi)直視手術(shù)中，因手術(shù)操作使空氣進(jìn)入心臟不可避免。這些氣體將在主動(dòng)脈開(kāi)放時(shí)隨血流進(jìn)入循環(huán)，產(chǎn)生氣體栓子，甚至可能因氣體栓塞造成組織器官損傷[1～4]。盡管臨床上排氣方式很多，如循環(huán)恢復(fù)前頭低體位、灌注針倒吸、左房注水排氣、右心室插針排氣、手指按摩心臟底部及表面、膨肺等，排氣效果仍不十分確切。有研究表明，采用CO2充填術(shù)區(qū)(CO2De-airing, CO2De-A)可有效減少循環(huán)開(kāi)放后氣體栓子的數(shù)量，并已應(yīng)用于臨床[5～7]。近年來(lái)，我課題組對(duì)國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)[8]，并在引入該技術(shù)的同時(shí)，對(duì)CO2充溢裝置進(jìn)行探索性改進(jìn)，對(duì)其在不同CO2充填速度下的排氣效果及安全性進(jìn)行評(píng)估，報(bào)道如下。

1 臨床資料與方法

1.1 一般資料

本研究經(jīng)哈爾濱市兒童醫(yī)院倫理委員會(huì)審批(20120720)。

病例選擇標(biāo)準(zhǔn)：從2013年6月～2014年1月我院心外科心內(nèi)直視手術(shù)患者中選取簡(jiǎn)單先天性心臟病患者，包括室間隔缺損(ventricular septal defect，VSD)、房間隔缺損(atrium septal defect,ASD)、VSD合并ASD或卵圓孔未閉(patent foramen ovale,PFO)，無(wú)肺動(dòng)脈高壓，無(wú)其他復(fù)雜心內(nèi)或大血管畸形，1歲≤年齡≤5歲，7 kg≤體重≤20 kg，共45例。由同一術(shù)者采用標(biāo)準(zhǔn)前正中開(kāi)胸，建立體外循環(huán)。

家屬均簽署根據(jù)赫爾辛基宣言原則制訂的知情同意書(shū)，將45例按簡(jiǎn)單隨機(jī)化分組法[9]分為3組，每組15例。A組應(yīng)用CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為10 L/min；B組應(yīng)用CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為5 L/min；C組機(jī)械性手法排氣。3組年齡、體重、病種均無(wú)顯著差異，具有可比性，見(jiàn)表1。

表1 3組一般資料比較(n=15)

A組：CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為10 L/min；B組：CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為5 L/min；C組：機(jī)械性手法排氣

VSD:室間隔缺損；ASD:房間隔缺損；PFO:卵圓孔未閉

1.2 方法

1.2.1 手術(shù)方法 全部手術(shù)為同一個(gè)醫(yī)療組實(shí)施，術(shù)者為同一名醫(yī)生。體外循環(huán)應(yīng)用體外膜肺氧合、含鉀晶體停搏液灌注、改良超濾技術(shù)。手術(shù)均采用正中入路一期心臟畸形根治術(shù)，VSD直徑>5 mm、ASD>10 mm采用自體心包補(bǔ)片縫合修補(bǔ)，VSD直徑<5 mm、ASD<10 mm采用直接縫合，PFO術(shù)畢膨肺排氣后直接縫合，具體操作見(jiàn)文獻(xiàn)[10～12]。矯形完畢行食道超聲檢查確認(rèn)矯形效果。A、B組應(yīng)用CO2De-A結(jié)合機(jī)械性手法排氣(包括頭低位、心臟底部及表面按摩、膨肺等措施)預(yù)防氣栓，C組僅采用機(jī)械性手法排氣。關(guān)胸前留置縱隔引流管一枚，心包引流管一枚。1.2.2 改良CO2De-A應(yīng)用方法 與文獻(xiàn)[5,6]報(bào)道應(yīng)用的氣體彌散裝置不同，我們選用無(wú)菌軟管(吸痰管或氧氣管)作為CO2充注裝置，將其末端于切口下緣，略伸入胸腔手術(shù)區(qū)域。術(shù)前將醫(yī)用CO2儲(chǔ)氣罐、壓力表及自制改良充溢裝置連接完畢并檢查管道密閉性，術(shù)中建立體外循環(huán)后將充溢裝置用巾鉗固定于開(kāi)胸器下方，氣體輸出端與切口水平面平行并略超過(guò)切口下極(圖1)。切開(kāi)心臟前10 min用CO2充填術(shù)區(qū)，A、B組流量分別選擇為10、5 L/min，保證CO2充入術(shù)區(qū)并達(dá)到溢出效果(圖2)。體外循環(huán)停機(jī)時(shí)，停止充氣并拆除充溢裝置。C組不用CO2充填術(shù)區(qū)。

圖1 CO2充溢裝置及其在手術(shù)中應(yīng)用 1：固定充溢裝置的巾鉗；2：CO2充溢裝置末端；3：下腔靜脈插管；4：上腔靜脈插管；5：壓力表；6：CO2儲(chǔ)氣瓶 圖2 CO2 De-A氣體流向示意圖。箭頭指示CO2氣體流向，充入術(shù)區(qū)并達(dá)到溢出效果

1.2.3 術(shù)中排氣效果評(píng)估 根據(jù)文獻(xiàn)[5,7]報(bào)道，選擇術(shù)中在患者雙側(cè)顳部固定超聲探頭，在主動(dòng)脈開(kāi)放后10 min及體外循環(huán)停止前后5 min兩個(gè)時(shí)間段，通過(guò)經(jīng)顱超聲(IE33，飛利浦公司，荷蘭)記錄雙側(cè)腦膜中動(dòng)脈氣泡通過(guò)情況。術(shù)后錄像減速回放，并由2名有經(jīng)驗(yàn)的超聲科醫(yī)師對(duì)氣泡數(shù)量進(jìn)行盲評(píng)記錄。

1.2.4 評(píng)估向術(shù)區(qū)充入CO2對(duì)循環(huán)中酸堿平衡可能產(chǎn)生的影響 記錄主動(dòng)脈開(kāi)放時(shí)及體外循環(huán)結(jié)束時(shí)動(dòng)脈血?dú)夥治鲋械腜aCO2值。

2 結(jié)果

手術(shù)均獲成功，3組手術(shù)時(shí)間、主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、體外循環(huán)時(shí)間差異無(wú)顯著性(表2)，全部治愈出院，半年后復(fù)查無(wú)手術(shù)并發(fā)癥。經(jīng)顱超聲多普勒記錄主動(dòng)脈開(kāi)放10 min以及體外循環(huán)停機(jī)前后5 min兩個(gè)時(shí)間段雙側(cè)腦膜中動(dòng)脈氣泡通過(guò)數(shù)量：主動(dòng)脈開(kāi)放后10 min內(nèi)腦膜中動(dòng)脈處可見(jiàn)氣體進(jìn)入循環(huán)，A、B組明顯少于C組(P<0.01)，停體外循環(huán)前后5 min 3組間通過(guò)腦膜中動(dòng)脈氣泡數(shù)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表3)。3組主動(dòng)脈開(kāi)放時(shí)及體外循環(huán)停機(jī)時(shí)兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)患者血PaCO2比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表3)。

表2 3組手術(shù)時(shí)間、主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、體外循環(huán)時(shí)間的比較

A組：CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為10 L/min；B組：CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為5 L/min；C組：機(jī)械性手法排氣

3 討論

3.1 CO2De-A在先天性心臟病患兒術(shù)中應(yīng)用的有效性及安全性

CO2De-A是利用CO2密度大于空氣，且易溶于血液中的物理特性，向術(shù)區(qū)充填CO2，排出術(shù)區(qū)內(nèi)空氣，并在主動(dòng)脈開(kāi)放時(shí)取代空氣進(jìn)入血液循環(huán)，隨循環(huán)逐漸溶解于血液中，達(dá)到減少氣體栓子的目的。世界上有若干心臟中心開(kāi)展該技術(shù)，并對(duì)其排氣效果、安全性及對(duì)心、腦等重要器官的保護(hù)作用進(jìn)行評(píng)估[5,7,13～18]。有學(xué)者認(rèn)為該技術(shù)可明顯減少開(kāi)胸手術(shù)中氣體栓塞的發(fā)生，無(wú)明顯并發(fā)癥存在[5,19]。也有學(xué)者認(rèn)為，該技術(shù)的應(yīng)用有引起高碳酸血癥和酸中毒的風(fēng)險(xiǎn)[13,17,18]，還有報(bào)道稱該技術(shù)雖然能夠減少氣體栓塞的發(fā)生，卻不一定具備顯著的心腦等重要器官的遠(yuǎn)期保護(hù)作用[20,21]。然而，該技術(shù)是否在兒童患者中同樣具有排氣效果？是否更易或更不易誘發(fā)高碳酸血癥和酸中毒并發(fā)癥？我們選擇一部分先天性心臟病患兒在手術(shù)中應(yīng)用CO2De-A，觀察臨床應(yīng)用效果?？紤]到結(jié)果可能會(huì)受到手術(shù)時(shí)間、阻斷時(shí)間、體外循環(huán)時(shí)間等因素的影響，本次研究選擇手術(shù)時(shí)間、手術(shù)方式等相對(duì)容易控制的簡(jiǎn)單型先天性心臟病病例。組間病例資料顯示患者手術(shù)治療期間手術(shù)時(shí)間、主動(dòng)脈阻斷時(shí)間、體外循環(huán)時(shí)間無(wú)差異，保證入選病例可比性。在氣泡觀察時(shí)相的選擇上，有文獻(xiàn)描述：“主動(dòng)脈自開(kāi)放后氣體大量進(jìn)入人體循環(huán)，隨手術(shù)進(jìn)行進(jìn)入循環(huán)的氣體逐漸減少，至體外循環(huán)結(jié)束后消失”[5]。故我們選擇主動(dòng)脈開(kāi)放后10 min和體外循環(huán)停機(jī)前后5 min這兩個(gè)時(shí)段，通過(guò)觀察進(jìn)入雙側(cè)腦膜中動(dòng)脈的氣泡數(shù)量來(lái)評(píng)價(jià)排氣效果。

表3 3組間腦膜中動(dòng)脈氣泡數(shù)量、血PaCO2比較(n=15)

A組：CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為10 L/min；B組：CO2De-A和機(jī)械性手法排氣，氣體灌注速度為5 L/min；C組：機(jī)械性手法排氣

注：PaCO2生理參考范圍為35～45 mm Hg

數(shù)據(jù)顯示，主動(dòng)脈開(kāi)放后10 min內(nèi)在患者雙側(cè)腦膜中動(dòng)脈有大量氣泡通過(guò)，CO2組(A組、B組)氣泡數(shù)量明顯少于傳統(tǒng)排氣的對(duì)照組(C組)，說(shuō)明主動(dòng)脈開(kāi)放后術(shù)區(qū)內(nèi)確有大量氣體進(jìn)入循環(huán)，由于CO2栓子逐漸在血液中溶解，使CO2組通過(guò)腦膜中動(dòng)脈氣泡數(shù)量明顯少于對(duì)照組(C組)，證實(shí)CO2De-A可減少進(jìn)入循環(huán)中氣體栓子的數(shù)量，有確切排氣效果。在體外循環(huán)停機(jī)前后5 min時(shí)段，3組間氣泡數(shù)量無(wú)明顯差異，提示CO2De-A在小兒先天性心臟病手術(shù)中主要排氣優(yōu)勢(shì)在主動(dòng)脈開(kāi)放后10 min時(shí)段。為探索該技術(shù)的安全性，我們同期觀察了3組患兒手術(shù)中血PaCO2值的變化，CO2組與對(duì)照組無(wú)差別。即在本次研究中，沒(méi)有以往一些文獻(xiàn)報(bào)道的高碳酸血癥和酸中毒現(xiàn)象出現(xiàn)。

3.2 不同CO2充溢速度干預(yù)下，CO2De-A的有效性及安全性評(píng)估

目前關(guān)于CO2De-A的應(yīng)用方法并不統(tǒng)一，尤其在不同充注速度下該技術(shù)的有效性和安全性存在爭(zhēng)議。有研究認(rèn)為在6 L/min、10 L/min充注速度下CO2可明顯減少進(jìn)入循環(huán)的氣泡數(shù)量，且無(wú)并發(fā)癥[5,6]，也有研究稱在充注速度為10 L/min甚至3 L/min時(shí)即可能出現(xiàn)高碳酸血癥和酸中毒并發(fā)癥[17,18]。針對(duì)上述爭(zhēng)議，我們?cè)O(shè)計(jì)了2個(gè)CO2充注速度組別(A組10 L/min，B組5 L/min)分別與對(duì)照組(C組)進(jìn)行比較，旨在觀察不同充注速度下CO2De-A的有效性和安全性是否存在差異，并從中探索是否存在最合適的CO2充注速度。我們的數(shù)據(jù)顯示，10、5 L/min充注速度均可達(dá)到明顯減少主動(dòng)脈開(kāi)放后進(jìn)入雙側(cè)腦膜中動(dòng)脈的氣泡數(shù)量，提示兩者均可有效地輔助排氣；而且，全部患者未發(fā)生高碳酸血癥和酸中毒并發(fā)癥，提示該技術(shù)在小兒先天性心臟病手術(shù)中應(yīng)用相對(duì)安全。即便如此，考慮到以往文獻(xiàn)曾報(bào)道過(guò)一些并發(fā)癥，我們?nèi)越ㄗh應(yīng)用該技術(shù)時(shí)采用一些預(yù)防措施(如盡量減少心內(nèi)吸引器的使用，關(guān)注術(shù)中血?dú)夥治鲎兓氨３趾线m的CO2充注速度，根據(jù)血?dú)夥治鲎兓皶r(shí)調(diào)整體外循環(huán)的通氣血流比例等)增加安全性[18,21]。

3.3 改良?xì)怏w充注管道的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

關(guān)于CO2充注裝置的設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)報(bào)道多選用無(wú)菌軟管修剪成多孔后圍繞心臟底部和兩側(cè)，達(dá)到將CO2充填術(shù)區(qū)的效果[5,6]。如此設(shè)計(jì)雖然可以保證氣體充入效果，卻增加了術(shù)區(qū)內(nèi)管道的數(shù)量和復(fù)雜性，可能干擾部分手術(shù)操作，影響手術(shù)進(jìn)程。我們將充溢裝置和應(yīng)用方式進(jìn)行改進(jìn)，選用無(wú)菌軟管(吸痰管或氧氣管)置其末端于切口下緣，略伸入胸腔手術(shù)區(qū)域。利用CO2比空氣重的性質(zhì)，向術(shù)區(qū)持續(xù)注氣，達(dá)到將空氣排出術(shù)區(qū)的目的(圖2)。改良后的技術(shù)無(wú)需將充氣管環(huán)繞心臟周?chē)?，減少了術(shù)區(qū)內(nèi)管道數(shù)量和復(fù)雜性，使手術(shù)區(qū)域更加簡(jiǎn)潔，從而避免了可能存在的因管道多而復(fù)雜對(duì)手術(shù)進(jìn)程的干擾。實(shí)踐證明，在主動(dòng)脈開(kāi)放10 min時(shí)段通過(guò)腦膜中動(dòng)脈的氣泡數(shù)量CO2組(A組、B組)均明顯少于對(duì)照組(C組)，提示該技術(shù)經(jīng)改良后能夠?qū)崿F(xiàn)輔助排氣，且未見(jiàn)并發(fā)癥出現(xiàn)，可以在臨床應(yīng)用。

綜上所述，在小兒先天性心臟病開(kāi)胸手術(shù)中，CO2De-A可有效取代術(shù)區(qū)空氣，明顯減少進(jìn)入循環(huán)的氣栓數(shù)量，減少氣體栓塞的發(fā)生。10、5 L/min充注速度均可達(dá)到排氣效果，未見(jiàn)并發(fā)癥發(fā)生。該技術(shù)改良后在保證有效性的同時(shí)，使術(shù)區(qū)相對(duì)簡(jiǎn)潔，避免對(duì)手術(shù)的潛在干擾，應(yīng)用簡(jiǎn)便易行。然而，由于客觀條件的限制，本研究未進(jìn)行胸腔內(nèi)二氧化碳與空氣比率檢測(cè)，而該技術(shù)對(duì)患者術(shù)后心腦等重要器官遠(yuǎn)期保護(hù)效果的隨訪數(shù)據(jù)，我們將在后續(xù)研究中進(jìn)一步完善。

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(修回日期：2015-06-17)

(責(zé)任編輯：王惠群)

Modified Carbon Dioxide Field Flooding Technology During Operation for Congenital Heart Disease in Children

GaoPeng*,LiuXuelai,WuMingjun,etal.

*DepartmentofPediatricSurgery,HarbinChildren’sHospital,Harbin150010,China

Correspondingauthor:LiHuaining,E-mail:hrylhn@163.com

Objective To assess the efficacy and safety of carbon dioxide field flooding in open-heart operations for congenital heart disease in children. Methods A total of 45 children undergoing heart surgery in our hospital from June 2013 to January 2014 were randomly divided into 3 groups: 15 cases receiving CO2de-airing and mechanical de-airing with an inflation rate of 10 L/min (group A); 15 cases receiving same technique with an inflation rate of 5 L/min (group B); 15 cases receiving mechanical de-airing as control (group C). All patients were operated by the same surgeon and treated in the same medical group. The bubbles in middle meningeal artery were detected by trans-cranial Doppler and the number was recorded and blindly evaluated by two experienced ultrasound doctors. The value of PaCO2at the moment of open aortic and stop cardiopulmonary bypass was recorded for the assessment of body acid-base balance status. Results All the cases recovered well and there were no complications during a 6-months follow-ups. In all three groups, amount of bubbles were detected by trans-cranial Doppler in double sides of middle meningeal arteries after open aortic and gradually decreased to disappearance. By comparison, the number of bubbles both in group A and group B was significantly less than that in the group C during 10 min after opening aorta (16.50±4.12 vs. 50.00±6.62,q=14.77,P=0.000; 22.70±4.06 vs. 50.00±6.62,q=12.04,P=0.000). However, no difference was seen among the three groups during 5 min before and after stopping cardiopulmonary bypass (F=0.719,P=0.496). The value of PaCO2had no difference among the three groups at the moment of opening aortic and stopping cardiopulmonary bypass. Conclusion The modified CO2field flooding technique is effective to decrease the number of bubbles entering the circulation in the open-heart operations in children, without hypercarbia or acidosis.

CO2fielding flooding; Congenital heart disease; Gas embolism; Hypercarbia

黑龍江省衛(wèi)生廳科研課題(2012-040)

R726.1

A

1009-6604(2015)09-0781-05

10.3969/j.issn.1009-6604.2015.09.004

2015-04-22)

**通訊作者，E-mail：hrylhn@163.com

①(香港大學(xué)深圳醫(yī)院小兒外科，深圳 518053)

②(哈爾濱市兒童醫(yī)院超聲科，哈爾濱 150010)

③(哈爾濱市疾病預(yù)防控制中心免疫規(guī)劃所，哈爾濱 150056)