不同晶體停搏液對未成熟心肌的保護(hù)效果

黃國棟，陳欣欣

·臨床研究·

不同晶體停搏液對未成熟心肌的保護(hù)效果

黃國棟，陳欣欣

目的 比較不同晶體停搏液對未成熟心肌的保護(hù)效果。方法 2013年1月至2013年10月期間在本院行體外循環(huán)(CPB)心臟手術(shù)治療的患者年齡在3個月以內(nèi)的共74例，隨機(jī)分A、B兩組，每組37例。病種有室間隔缺損、房間隔缺損、法洛四聯(lián)癥、右室雙出口、完全性房室隔缺損等。兩組麻醉方式相同，CPB采用中深度低溫，肛溫30℃時(shí)阻斷升主動脈，同時(shí)主動脈根部順行灌注。A組灌注改良St.ThomasⅡ晶體停搏液;B液組灌注康斯特液(HTK液)。觀察指標(biāo):在麻醉后、術(shù)后24 h及72 h時(shí)外周血血清的肌鈣蛋白Ⅰ(cTnⅠ)和肌酸磷酸激酶同工酶(CKMB)、乳酸脫氫酶(LDH)濃度，心臟自動復(fù)跳率，術(shù)后應(yīng)用正性肌力藥物，術(shù)后監(jiān)護(hù)天數(shù)，術(shù)后當(dāng)天左室射血分?jǐn)?shù)(EF)，主動脈阻斷前及停止CPB前右心房心肌組織的電鏡下超微結(jié)構(gòu)。結(jié)果 自發(fā)性復(fù)跳率無差別，B組正性肌力藥物，術(shù)后監(jiān)護(hù)的天數(shù)與A組差異明顯，B組的術(shù)后當(dāng)天左室EF優(yōu)于A組，且術(shù)后24 h血清cTnⅠ及CKMB、LDH濃度顯著低于A組，但術(shù)后72 h濃度與A組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。主動脈阻斷前心肌線粒體基本正常，偶見基質(zhì)顆粒丟失或線粒體腫脹。停止CPB前，線拉體存在不同程度的損傷樣改變，如基質(zhì)外漏、嵴斷裂或空泡樣改變。主動脈開放后兩組患兒心肌線粒體Flameng評分顯著增高(P＜0.01)，A組評分比B組明顯增高(P＜0.05)。結(jié)論 HTK液對未成熟心肌的保護(hù)作用明顯優(yōu)于改良St.ThomasⅡ液。

心肌灌注;心肌保護(hù);先天性心臟病;嬰幼兒;未成熟心肌

隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，心臟外科向著微創(chuàng)、低齡的方向發(fā)展。在先天性心臟病的心肌保護(hù)液的選擇上，目前國內(nèi)多數(shù)單位一直沿用的是以波士頓兒童醫(yī)院St.ThomasⅡ配方為主的細(xì)胞外液型晶體停搏液，但是由于未成熟心肌的結(jié)構(gòu)、功能、能量代謝及對缺血再灌注損傷的耐受性與成熟心肌存在明顯的差異［1］，其保護(hù)效果尚未十分肯定，而對成熟心肌具有很好的保護(hù)作用的康斯特保護(hù)液(histidine－tryptophan－ketoglutarate solution，HTK液)的文獻(xiàn)在低齡患兒方面偏少，故本文通過臨床對比研究，對比HTK液這一細(xì)胞內(nèi)液型晶體停搏液與改良St.ThomasⅡ的心肌保護(hù)效果并作一論述。

1 資料與方法

1.1 臨床資料和分組 2013年1月到10月期間在本院心臟中心住院并行心外直視手術(shù)治療的患者，手術(shù)時(shí)年齡在3個月以內(nèi)的共74例，其中男49例，女25例。按隨機(jī)數(shù)字表法將74例患者隨機(jī)分成兩組:A組37例，術(shù)中采用的心肌保護(hù)液為改良St.ThomasⅡ溶液;B組37例，術(shù)中采用的心肌保護(hù)液為HTK液。兩組患兒一般資料詳見表1。

表1 兩組患者術(shù)前臨床資料比較(n=37)

1.2 設(shè)備及耗材 采用Stockert S5型或Maquet HL30型人工心肺機(jī)，Terumo RX05或Maquet VKMO10000型膜式氧合器，Dideco DHF02型血液濃縮器，寧波菲拉爾產(chǎn)FAF－3嬰兒型動脈微栓過濾器及嬰兒型循環(huán)管道，采用Medtronic Biotrend動靜脈連續(xù)血氧飽和度監(jiān)測儀動態(tài)監(jiān)測紅細(xì)胞比容(Hct)及血氧飽和度。

1.3 體外循環(huán)及麻醉方法 安裝管道系統(tǒng)后，500 ml勃脈力A預(yù)充膜肺及管道后，加入紅細(xì)胞懸液、新鮮冰凍血漿及20%人血白蛋白50 ml，25%硫酸鎂(0.06 mg/kg)、5%碳酸氫鈉(20 ml)、甲潑尼龍(30 mg/kg)和呋塞米(1mg/kg)并排除多余的勃脈力A。

異丙酚、舒芬太尼及阿曲庫銨等靜脈注射及氣管內(nèi)插管七氟烷吸入復(fù)合全身麻醉后，經(jīng)胸骨正中切口徑路手術(shù)，常規(guī)經(jīng)升主動脈及上、下腔靜脈插管建立體外循環(huán)。常規(guī)監(jiān)測鼻咽溫、肛溫及靜脈回流血溫，降溫至肛溫30℃，阻斷升主動脈，足量灌注心臟停搏液，修復(fù)心內(nèi)畸形后心內(nèi)排氣，開放升主動脈，輔助循環(huán)一段時(shí)間后撤除體外循環(huán)。

1.4 心肌保護(hù)方法 A組采用改良St.ThomasⅡ液，單次主動脈根部順行灌注20ml/kg，灌注壓80～100 mm Hg，停搏液溫度4℃;

B組采用HTK液，主動脈根部順行灌注，初始時(shí)主動脈根部灌注壓80～90 mm Hg，達(dá)到快速停搏并心電活動完全靜止后，降低灌注速度使灌注壓力維持在30～40mm Hg，總灌注時(shí)間為5～7min，停搏液溫度5℃，如果升主動脈阻斷時(shí)間超過180 min，或出現(xiàn)心電活動再進(jìn)行2～3 min灌注。

1.5 心肌損傷血清生化酶學(xué)檢測指標(biāo) 取麻醉后阻斷升主動脈前(阻斷前)、手術(shù)后24 h及手術(shù)后72 h為時(shí)間點(diǎn)，中心靜脈采血，使用日立7600全自動生化分析儀、RANDOX公司的試劑以兩點(diǎn)酶法檢測血清肌酸磷酸激酶同工酶(CKMB)及乳酸脫氫酶(LDH)含量，使用Diagnostics ACS 180 cTnI自動檢測系統(tǒng)、Chiron公司的試劑檢測血清肌鈣蛋白I(cTnI)。

1.6 心肌組織電子顯微鏡檢查 在阻斷前和停止體外循環(huán)(cardopulmonary bypass，CPB)之前取右心房心肌組織少許，以生理鹽水沖洗去除表面血跡后馬上置入2.5%戊二醛、1%鋨酸溶液中固定，4℃冰箱保存。之后以乙醇、丙酮脫水，包埋，固定，切片，醋酸鈾及檸檬酸鉛染色，日本JEM－100CXⅡ型電子顯微鏡下檢查超微結(jié)果。使用Flameng方法評估線粒體的損傷程度:線粒體結(jié)果正常為0分，線粒體結(jié)構(gòu)基本正常、基質(zhì)顆粒丟失為1分，線粒體腫脹、基質(zhì)透明為2分，線粒體嵴斷裂、基質(zhì)凝固為3分，線粒體內(nèi)外膜完整性消失、呈空泡狀為4分。5個高倍視野，每個都隨機(jī)取100個線粒體評分，后計(jì)算平均分。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。計(jì)數(shù)資料比較采用卡方檢驗(yàn)，計(jì)量資料比較采用完全隨機(jī)方差分析(Oneway ANOVA)。P＜0.05為差異有統(tǒng)學(xué)意義。

2 結(jié)果

兩組患者的病種及體重構(gòu)成上差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但B組年齡偏小，術(shù)前左室EF值、新生兒比率(2.70%vs 27.03%，χ2=8.649，P＜0.05)、術(shù)前酸中毒(2.70%vs 18.92%，χ2=5.045，P＜0.05)以及術(shù)前機(jī)械通氣比率(13.51%vs 35.14%，χ2=4.698，P＜0.05)均高于A組，詳見表1。

兩組無死亡病例，其轉(zhuǎn)流時(shí)間、升主動脈阻斷時(shí)間、術(shù)后機(jī)械通氣時(shí)間、CICU停留時(shí)間、術(shù)后延遲關(guān)胸率及腹膜透析率差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，轉(zhuǎn)流過程中Hct、乳酸濃度相仿，自動復(fù)跳時(shí)間A組則長于B組，術(shù)后當(dāng)天經(jīng)胸多普勒彩色超聲測定下的左室EF值A(chǔ)組明顯低于B組，詳見表2。

表2 兩組患者圍術(shù)期臨床資料比較(n=37)

在實(shí)驗(yàn)室檢查上，阻斷前及手術(shù)后72 h相仿，手術(shù)后24 h數(shù)據(jù)差異明顯，詳見表3。

在心肌超微結(jié)構(gòu)比較上，兩組阻斷前大致一樣，均可見心肌纖維緊密整齊排列，線粒體外膜完整，嵴完好，基質(zhì)密度正常。停止體外循環(huán)前兩組均出現(xiàn)心肌受損的表現(xiàn):心肌纖維明顯攣縮變短;肌漿網(wǎng)擴(kuò)張，肌膜皺褶;線粒體存在不同程度的腫脹和基質(zhì)丟失，嵴斷裂，甚至有溶解及空泡樣改變;核膜萎縮;內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張。但上述表現(xiàn)以A組為明顯。線粒體評分分?jǐn)?shù)反映HTK液組心肌損傷較輕，見圖1～3及表4。

圖1 A組(左)和B組(右)患者阻斷前心肌結(jié)構(gòu)(×10 000)

圖2 A組患者停CPB前心肌結(jié)構(gòu)(左×10 000，右×16 000)

圖3 B組患者停CPB前心肌結(jié)構(gòu)(左×13 000，右×20 000)

表4 兩組患者線粒體Flameng評分分?jǐn)?shù)比較(n=37，±s)

表4 兩組患者線粒體Flameng評分分?jǐn)?shù)比較(n=37，±s)

注:與A組比較*P＜0.05。

Flameng評分 A組 B組阻斷前 0.45±0.43 0.51±0.41術(shù)后24 h 2.71±0.63 1.68±0.55*

表3 兩組患者血清cTnⅠ、CKMB、LDH濃度比較(n=37，±s)

表3 兩組患者血清cTnⅠ、CKMB、LDH濃度比較(n=37，±s)

注:與A組比較*P＜0.05。

A組B組實(shí)驗(yàn)室資料阻斷前 術(shù)后24 h 術(shù)后72 h 阻斷前 術(shù)后24 h 術(shù)后72 h cTnⅠ(ng/l) 2.43±1.22 88.14±46.51 77.80±32.45 2.22±1.16 61.54±34.14*47.01±25.78*CKMB(IU/L) 11.80±9.43 119.59±37.01 33.20±10.78 12.11±8.56 88.86±29.72*29.98±11.21 LDH(IU/L) 202.50±50.92 398.31±129.73 282.88±101.45 188.47±64.13 201.26±81.60*180.79±90.10*

3 討論

隨著心臟外科理論及技術(shù)的不斷成熟以及顯微外科精細(xì)器械及生物醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用，心外科趨于低齡、復(fù)雜、危重方向發(fā)展，外科醫(yī)生在心內(nèi)操作的時(shí)間往往較長，心肌保護(hù)問題越來越受到學(xué)界的關(guān)注。低溫與冷攣縮、心肌保護(hù)液選擇、缺血預(yù)處理和藥物預(yù)處理，是嬰幼兒未成熟心肌保護(hù)問題的熱點(diǎn)［1］。

未成熟心肌是心肌發(fā)育的特殊階段，雖然目前學(xué)術(shù)界對未成熟心肌暫無明顯的時(shí)間界線，人們普遍把未成熟哺乳動物(豚鼠＜2 d，羊＜6 d，豬＜15 d，新西蘭兔＜4 w，犬＜8 w)，新生兒及嬰幼兒的心肌稱為未成熟心?。?］。它與成熟心肌存在多方面的差異:如順應(yīng)性差、收縮力弱、前負(fù)荷儲備少、對正性肌力藥物敏感性差、缺血期間主要依靠糖酵解供能、但利用氨基酸能力強(qiáng)。

目前在國內(nèi)臨床中應(yīng)用多年的St.Thomas液及其改良液，屬細(xì)胞外液型高鉀去極化晶體停搏液。而HTK液則屬細(xì)胞外內(nèi)液型晶體停搏液，有低鈉、低鈣、低鉀和含組氨酸強(qiáng)緩沖系統(tǒng)的特點(diǎn)。

本組研究表明，應(yīng)用HTK液對未成熟心肌的保護(hù)效果明顯優(yōu)于St.ThomasⅡ液。St.Thomas液可導(dǎo)致心肌局灶性壞死和冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞的損傷［3］，在部分病例會出現(xiàn)可逆性的心肌收縮功能低下或心肌頓抑［4］。而從機(jī)理上講，灌注HTK液后，鈉離子通道不能被激活，細(xì)胞動作電位就無法產(chǎn)生，心肌細(xì)胞在較低鉀離子濃度環(huán)境下處于舒張期停搏，從而減輕細(xì)胞水腫，并很好地保存了心肌能量物質(zhì)。同時(shí)，HTK液的大量高能磷酸底物的輸入，有利于缺血期間能量的維持，高效的組氨酸緩沖體系也可減輕細(xì)胞酸中毒程度［5］。高鉀心肌停搏液可以造成心肌局灶性壞死和冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，而且鉀離子濃度與冠脈內(nèi)皮細(xì)胞的損傷程度呈正相關(guān)，HTK液鉀離子濃度約為10 mmol/L，遠(yuǎn)低于St.Thomas液(鉀離子濃度約20 mmol/L)，故心肌損傷程度更低。早年Murashita［6］等的研究亦表明，對于未成熟心肌，快速灌注和多次灌注可加重冠脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷及加重心肌水腫。HTK液的安全時(shí)限長達(dá)180 min，對于減少灌注次數(shù)、方便外科操作從而縮短心肌缺血時(shí)間方面有明顯的優(yōu)點(diǎn)。兩組左室EF值比較也反映了HTK液組左室心肌收縮力恢復(fù)明顯較好，即對未成熟心肌的保護(hù)效果更好。

血清心肌酶學(xué)檢查是評估心肌損傷程度的敏感指標(biāo)［7］。LDH主要存在于肝臟、骨骼肌和心肌等組織中，雖然靈敏度不高和缺乏特異性，但動態(tài)監(jiān)測并比較實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)可以反映不同措施下的心肌損傷的程度;CKMB主要存在于骨骼肌和心肌中，心肌損傷發(fā)生后，CKMB 2～4 h升高，4～8 h達(dá)高峰，是心肌損傷的確定標(biāo)志物。cTnI僅存在于心肌細(xì)胞中，心肌壞死時(shí)釋放入血，1～6 h開始升高，24 h達(dá)峰值，是心肌損傷最特異的診斷指標(biāo)且診斷窗口期長，達(dá)4～8 d，為心肌損傷標(biāo)志物中的“金標(biāo)準(zhǔn)”。表3數(shù)據(jù)表明，在實(shí)施心臟手術(shù)24 h后，兩組患者的LDH、CKMB和cTnⅠ水平較阻斷前均有明顯升高，從血清學(xué)上證實(shí)了未成熟心肌存在有明顯的缺血再灌注損傷。而在統(tǒng)計(jì)學(xué)比較，A組損傷明顯重于B組，說明HTK液提供了更好的保護(hù)作用。由于各心肌酶在損傷后達(dá)峰時(shí)間不一，所以手術(shù)72 h后，僅有cTnⅠ結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這與國內(nèi)王璽勝［8］等人對兔子未成熟心肌(每組例數(shù)為6)的研究結(jié)果截然相反，可能與其樣本量小、沒有按照HTK液使用說明書要求僅使用了過短的灌注時(shí)間(僅2 min)從而心肌灌注極其不均勻有關(guān)。

高倍電子顯微鏡檢查可以直觀反映細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化。而能量代謝旺盛的線粒體是心肌細(xì)胞損傷的首站，心肌線粒體結(jié)構(gòu)的變化是評價(jià)心肌損傷的直觀指標(biāo)，F(xiàn)lameng評分是評估線粒體功能的量化指標(biāo)，二者結(jié)合更能反應(yīng)出線粒體的受損程度［9］。線粒體受損最常見于缺氧條件，此外還有毒素、毒物、射線及滲透壓改變等，其表現(xiàn)為腫脹?；|(zhì)變淡、嵴變短變少，甚至消失，極腫脹時(shí)變成燒瓶狀乃至空泡狀。本臨床觀察結(jié)果表明，HTK心肌停搏液可明顯減輕心肌細(xì)胞及間質(zhì)水腫，肌原纖維結(jié)構(gòu)破壞較及線粒體損傷使用St.Thomas液者輕，提示能有效的降低心肌缺血及缺血再灌注損傷。李桂芬等［5］通過高倍電子顯微鏡檢查心肌細(xì)胞也有類似的結(jié)果。

必須指出的是，HTK液作為未成熟心肌保護(hù)液，使用的總量是較大的，很容易造成血液稀釋及體內(nèi)電解質(zhì)混亂，術(shù)中應(yīng)該從旁路吸走并常規(guī)監(jiān)測血清離子濃度的變化，及時(shí)補(bǔ)充鉀、鈉、鈣等，同時(shí)使用各種超濾技術(shù)。

本組研究的患者年齡小，病情重，新生兒有一定的比重，更加符合未成熟心肌的定義。雖然在升主動脈阻斷時(shí)間、術(shù)后機(jī)械通氣時(shí)間、CICU停留時(shí)間、開放后的自動復(fù)跳率、術(shù)后死亡率等臨床觀察指標(biāo)的比較上兩組未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但在病例組成上HTK組術(shù)前酸中毒及機(jī)械通氣比率更高、轉(zhuǎn)流時(shí)間更長，病情較對照組更為危重，從側(cè)面上說明HTK液有更好的心肌保護(hù)作用。但本組研究數(shù)據(jù)的離散度較大，是由于病種過多，心肌缺血時(shí)間差異大所致，有待日后作多中心單病種聯(lián)合研究討論。

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The protection effects on immature m yocardium of infants by different crystallized cardioplegia

Huang Guo－dong，Chen Xin－xin
GuangZhou Medical University Affiliated Women and Children＇sMedical Center，Cardiac Center of Surgical Department，Guangzhou 510623，China

Chen Xin－xin，Email:zingerchen@163.com

Objective To summarize the protection effect of HTK solution on immaturemyocardium in cardiac operation of infants.M ethods From January 2013 to October 2013，74 infantswith congenital heart disease underwentoperation，were divided into two groups:Modified St.ThomasⅡsolution group(group A)and HTK group(group B).The age of patients at cardiac operation time was below 3 months.The diagnosis included ventricular septal defect(VSD)，atrial septal defect(ASD)，tetralogy of Follot(TOF)，double outlet rightventricle(DORV)，complete atrioventficular septal defect(CAVC)，etc.Themoderate hypothermiawasmaintained during cardiopulmonary bypass(CPB).In group A，myocardial protection during CPB was dependent on single time St.ThomasⅡsolution(－20 ml/kg)perfusion.In the group B，itwas dependent on HTK solution perfusion with the pressure of－－80 to 90mmHg to make cardiac arrest and 30 to 40 mmHg tomaintain，lasting 5－7minutes.Blood sampleswere collected tomeasure the serum level of cardiac troponinⅠ(cTnⅠ)，creative kinase MB(CKMB)，and lactate dehydrogenase(LDH)after anesthesia，24 and 72 hours after operation，respectively.Clinical parameters including the auto－resucitation ratio，inotropic support requirement，mechanical ventilation duration，and the stay time in the intensive care unitwere recorded.Ejection fraction(EF)wasmeasured preoperatively.The cadiocytes＇mitochondria of right atrial appendage evaluated by Flameng＇smethod，were observed by electron microscope prior to the aorta clamped(Time 1)and before CPB termination(Time 2).Results The level of CKMB，LDH and cTnⅠin group B at the time of 24 hours after operation were lower than those in group A.In the clinical parameters，the EF showed that themyocardial damage in group B was less than that in group A.At Time 1，the structure ofmitochondriamaintained as originally，loss ofmatrix granule and swelling ofmitochondria were found by chance.At Time 2，damage inmitochondriawas found，such as loss ofmatrix granule and cristae broken or spongiform.The scores of evaluation by Flameng＇swere increased in both groups(P＜0.01).The scores of group A was higher than that of group B(P＜0.05).Conclusion The protective effectof HTK solution on immaturemyocardial in infantswith congenitalheart disease is obviously better than St.ThomasⅡsolution.

Cadioplegia;Myocardial protection;Congenital heart disease;Infants;Immaturemyocardium

2016-09-08)

2016-10-14)

10.13498/j.cnki.chin.j.ecc.2017.01.05

510623廣州，廣州醫(yī)科大學(xué)附屬婦女兒童醫(yī)療中心外科部心臟中心(在職研究生)

陳欣欣，Email:zingerchen@163.com