超濾技術對體外循環(huán)心臟瓣膜置換術肺損傷保護的研究*

龔建平 梁秀生 冷冰花 劉玉研 黃志明 李恒

體外循環(huán)（Cardiopulmonary bypass，CPB）不僅造成機體水潴留，而且引起全身性炎癥反應，全身炎癥反應和內皮細胞的損傷是導致肺損害重要原因。其中肺損傷是體外循環(huán)心內直視手術重要并發(fā)癥之一。近來人們對采用超濾技術減輕CPB所致炎癥反應及肺損傷進行了大量研究并取得了令人滿意的臨床效果，但對CPB心臟瓣膜置換術術后肺功能變化，肺損傷炎性機理及防治研究較少，本研究采用不同超濾方法對心臟瓣膜置換術患者血漿內皮素-1、炎性因子的濃度、肺功能變化進行對比研究。旨在探討CPB術后肺損害機理及改良超濾聯合平衡超濾對其炎性因子和肺功能影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2013年1月-2014年8月廣東省清遠市人民醫(yī)院在體外循環(huán)下行心臟瓣膜置換術患者共60例。男26例，女34例，年齡25~68歲，體重35~78 kg，心功能Ⅱ~Ⅲ級，左室射血分數（LVEF）>40%，肝、腎功能正?；蚧菊＃喂δ芗靶仄痉尾壳闆r未見明顯異常，排除有肺部急性感染病史、長期抽煙病史。按隨機數字表法分為三組，對照組（C組）20例，體外循環(huán)未使用超濾技術，常規(guī)體外循環(huán)瓣膜置換術，實驗1組（D1組）20例，體外循環(huán)使用常規(guī)超濾，實驗2組（D2組）20例，體外循環(huán)使用改良超濾聯合平衡超濾技術。三組患者年齡、性別、體重、CPB及主動脈阻斷時間等一般情況比較差異均無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見表1。

1.2 麻醉及CPB方法的實施 術前30 min肌注嗎啡0.1 mg/kg、東莨菪堿0.3 mg，入室后采用氣管插管靜吸復合全身麻醉，麻醉誘導以咪唑安定0.05 mg/kg，芬太尼4 μg/kg，順阿曲庫銨0.2 mg/kg及麻醉維持藥物咪唑安定0.1 mg/（kg·h），芬太尼間斷給藥，總量不超過20 μg/kg，順阿曲庫銨0.2 mg/（kg·h）。術中監(jiān)測：5導聯心電圖、脈搏氧飽和度、PetCO2、有創(chuàng)動脈血壓、中心靜脈壓、鼻咽及肛溫度等。采用正中開胸，肝素3 mg/kg抗凝，活化凝血時間（ACT>480 s）。體外循環(huán)使用StockertⅢ型人工心肺機和AFFINTY或西京膜式氧合器，0.8 m2中空纖維血液超濾器（廣州東莞科威公司，中國）。管路預充液為乳酸林格液，6%羥乙基淀粉130/0.4，紅細胞懸液（根據術前紅細胞比容加入庫存紅細胞），甘露醇（0.5 g/kg），20%人血白蛋白20 g，預充總量1500~2000 mL，常規(guī)插管建立CPB，溫度降至30~34 ℃。以4：1含血晶體停搏液心肌保護且每30分鐘復灌1次（10 mL/kg），停跳液全部吸回儲血罐。各組麻醉、手術及圍術期抗炎、強心、利尿等均相同。

表1 三組患者一般資料比較

1.3 超濾方法 C組常規(guī)CPB不行超濾，D1組體外循環(huán)使用常規(guī)超濾，D2組CPB開始進行平衡超濾，CPB結束后進行改良超濾。常規(guī)超濾和平衡超濾即自微栓過濾器出口端接超濾器入口，超濾器出口接心內血液回收器，超濾量800~1200 mL，濾出液由乳酸林格氏液等量補充，改良超濾，即按Naik[1]報道的方法連接，晶體液預充，排氣后礦置，超濾器內血流由血泵控制在15~20 mL/（kg·min），改良超濾在停機后立即進行，超濾量約1000 mL；超濾前血壓要相對穩(wěn)定，根據體重和紅細胞壓積情況決定超濾時間，根據血壓情況調整流量，注意停機后保溫。

1.4 檢測指標 記錄各組體外循環(huán)時間、升主動脈阻斷時間，檢測各組體外循環(huán)后超濾前、超濾后Hct值。記錄麻醉后體外循環(huán)轉流前（T1），轉流結束時（T2），術后 2 h（T3），術后 6 h（T4）和術后 12 h（T5）潮氣量（TV）、呼吸頻率（F）、呼吸機氣道峰壓（Ppeak）、呼吸停頓壓（Ppause）、吸入氧濃度（FiO2）及各時點的動脈血氣分析。根據以上指標和血氣結果計算氧合指數（OI）[2]，肺靜態(tài)順應性（Cstat）[3]、肺泡-動脈氧分壓梯度（P（A-a）O2）[2]。采用酶聯免疫吸附法（ELISA）測定各時點動脈血中EF-1、IL-6和TNF-α的濃度。根據紅細胞壓積的比值換算相應值。

1.5 統(tǒng)計學處理 應用SPSS 13.0軟件對數據進行統(tǒng)計學分析，計量資料以（±s）表示，組間比較采用方差分析，組內比較采用t檢驗，計數資料采用 字2檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 三組圍術期血漿內皮素-1及細胞因子變化TNF-α、IL-6和 EF-1在 T2、T3、T4、T5時 點D2組低于D1、C組（P<0.05），見表2。對照組患者TNF-α、IL-6和EF-1在CPB停機后有顯著上升（P<0.05），T3時點達高峰隨后逐漸下降，T5時點仍明顯高于CPB前水平（P<0.05）。超濾組（D1組、D2組），EF-1、TNF-α和IL-6停機時有所升高但與CPB前比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

2.2 三組圍術期呼吸功能變化 OI在T2、T3、T4、T5時點均較術前降低，但D2、D1組較C組高（P<0.05）。P（A-a）O2在 T2、T3、T4、T5 時 點，D2組明顯低于D1、C組（P<0.05）。Cstat D2組明顯高于D1、C組，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），見表3。

2.3 三組患者Hct的變化 超濾后超濾組（D1、D2）Hct值較對照組顯著增高（P<0.05），見表4。

表2 三組各時點血漿EF-1、IL-6、TNF-α的變化（x-±s） ng/L

表3 三組患者各時點肺功能指標的變化（x-±s）

3 討論

體外循環(huán)技術的運用，使心內直視手術的安全開展成為可能，由于體外循環(huán)是非生理循環(huán)，血液與管道等體外循環(huán)裝置接觸，是一種有創(chuàng)性的輔助治療措施，治療的同時也會對人體造成不小的損傷。在心臟外科手術圍術期并發(fā)癥的發(fā)生與CPB所致的病理生理過程是密切相關[4]，其刺激機體產生大量炎性因子如TNF-α、IL-6等[5]，CPB后肺功能損害與肺外組織氧自由基及炎性反應激發(fā)的中性粒細胞和TNF-α有關[6]，TNF-α起到觸發(fā)點作用[7]，IL-6是反應炎性介質激活的一個靈敏指標。目前認為體外循環(huán)術后早期IL-6血漿濃度與患者的預后密切相關[8-9]。內皮素-1是在體內廣泛分布，具有強大生物活性的多肽。臨床和動物實驗均發(fā)現EF-1參與ALI發(fā)生發(fā)展[10]。作為一種重要的炎前因子能直接或間接激活炎癥細胞如肺泡巨噬細胞[11]，刺激他們產生氧自由基，釋放炎性介質，損傷肺泡-毛細血管屏障，致滲透性提高；并通過收縮血管，提高微循環(huán)靜水壓引起肺水腫。這在體外循環(huán)伴有血管內皮損傷的肺損傷發(fā)病中可能起重要作用，同時激活補體，產生過敏毒素，直接引起肺損傷[12]。

表4 三組患者Hct的變化（x-±s） %

CPB過程中預充了大量液體血液稀釋及心臟復跳后的缺血再灌注損傷，均可導致肺血管損傷，使肺微血管通透性增加，引起肺水腫，加重了肺損傷，直接影響術后早期心肺功能[13]，瓣膜病變在我國主要因風濕熱所致，以瓣膜置換手術為主，近年來，隨著心臟瓣膜外科的發(fā)展，高齡、二次換瓣、術前嚴重心功能不全、換瓣聯合搭橋等重癥心臟瓣膜置換患者越來越多地出現[14]，這些患者往往術前就存在不同程度器官功能不全、水鈉潴留，長時間的CPB后更容易出現水腫、凝血異常以及全身多臟器功能障礙，影響早期術后心肺功能恢復。

本研究結果證實CPB期間復合應用改良超濾聯合平衡超濾，既能迅速有效降低術中及術后各時點患者體內TNF-α、IL-6和EF-1的濃度，見表2，在T2、T3、T4、T5時點D2組低于D1、C組（P<0.05）；又能迅速提高患者術后Hct的水平，減輕術后肺水腫，因而對減輕術后因炎性因子導致的全身炎性反應及毛細血管滲漏綜合征具有積極作用[15]。OI及P（A-a）O2是利用氧氣和攜氧能力的重要指標，尤其是P（A-a）O2是鑒別動脈低氧血癥各種原因的基本方法之一。本研究表明術后各組OI值較轉前降低，但D2組較C組、D1組高，可能是常規(guī)超濾尚不能更有效去除體內多余水份。而術后各組P（A-a）O2皆有增高，特別是在T4達高峰，可見CPB本身及術后繼發(fā)損傷可導致患者術后的換氣功能的降低。

與常規(guī)超濾方法相比，復合超濾組能降低炎性介質血液濃度，減少對肺毛細血管內皮細胞損傷，又可迅速濾出水份濃縮血液及提高膠體滲透壓，增加Hct，增加術后OI、降低P（A-a）O2及增大肺順應性，達到有效減輕心肺功能損害，促進心肺功能恢復。

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