一次性貯血濾血器對心肺轉(zhuǎn)流術(shù)后炎癥反應(yīng)和肝腎功能的影響

朱悅倩，楊 菁，任 云，孫 煦，金 經(jīng)，姚 昊

心肺轉(zhuǎn)流（cardiopulmonary bypass，CPB）是利用一系列人工裝置將回心靜脈血引流到體外，經(jīng)人工方法進(jìn)行氣體交換，調(diào)節(jié)溫度和過濾后輸回體內(nèi)動脈系統(tǒng)的生命支持技術(shù)。在手術(shù)過程中，主要引起血液破壞的是吸引器在氣液平面對紅細(xì)胞的損傷。在手術(shù)過程中，紅細(xì)胞破壞，產(chǎn)生大量自由基，自由基通過對鄰近蛋白質(zhì)電子的爭奪，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，造成細(xì)胞破壞。此外，在吸引的血液中會出現(xiàn)紗布碎屑、機體組織碎屑、血凝塊等雜質(zhì)，沉積在氧合器儲血罐的濾過膜上，與血液長時間接觸會引起炎癥反應(yīng)。

一次性使用貯血濾血器是一種在自體血液回收技術(shù)中常規(guī)使用的設(shè)備［1］，主要用于過濾血液中的雜質(zhì)，包括血凝塊、紗布、組織等。雖然它在CPB中使用較廣泛，但尚未有研究報道過它對CPB術(shù)后全身炎癥反應(yīng)的影響。考慮吸引回收的血液中包含大量雜質(zhì)，應(yīng)用一次性貯血濾血器進(jìn)行濾過后，血液進(jìn)入氧合器儲血罐，減少了氧合器中濾過膜上的雜質(zhì)，縮短了血液與雜質(zhì)的接觸時間，理論上一定程度地減輕了炎癥反應(yīng)的發(fā)生。

本課題主要通過對患者血清炎性因子濃度的檢測，來研究術(shù)中、術(shù)后炎性因子濃度的變化情況，以及使用一次性貯血濾血器后是否對炎性因子有減少作用，探究兩組患者在肝腎功能方面是否有差異，檢驗貯血濾血器在CPB中是否能發(fā)揮作用。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇自2019年11月至2020年3月在本院行CPB手術(shù)（包括瓣膜病手術(shù)，先天性心臟病手術(shù)）患者101例，以隨機數(shù)字表方式分配方式分為兩組，實驗組（E組）為使用一次性使用貯血濾血器組（n＝50），對照組（C組）為不使用一次性貯血濾血器組（n＝51）?；颊叩募{入標(biāo)準(zhǔn)為：①年齡≥18歲且＜70歲；②術(shù)前心功能為Ⅰ～Ⅲ級（NY?HA分級）。排除標(biāo)準(zhǔn)為：①急診手術(shù)；②術(shù)前有嚴(yán)重感染者；③術(shù)前存在肝腎功能不全者；④長期使用激素和（或）免疫抑制劑者；⑤拒絕參加研究者。

1.2 使用設(shè)備 一次性貯血濾血器［西京－2000，東莞科威，濾網(wǎng)孔徑為（60±2）μm，極限流速為2 000 ml／min］；人工心肺機（HL20，MAQUETTE）；膜式氧合器（Sorin Inspire，意大利）；CPB管道（成人型，東莞科威）。

1.3 手術(shù)方法 患者入室后進(jìn)行心電圖、指脈氧、有創(chuàng)動脈壓、中心靜脈壓等監(jiān)測，予依托咪酯0.2～0.3 mg／kg，枸櫞酸舒芬太尼0.5～1.0μg／kg，順式阿曲庫銨0.2 mg／kg誘導(dǎo)麻醉。完成氣管插管后行機械通氣，通氣模式選擇容量控制模式，潮氣量為8～12 ml／kg，呼吸頻率為12～20次／min，維持氧流量在2 L／min左右，保持呼末二氧化碳在35～45 mm Hg。術(shù)中根據(jù)腦電雙頻指數(shù)（bispectral index，BIS）進(jìn)行全麻藥物調(diào)整，包括右美托咪定0.5～1.0μg／（kg·h）、舒芬太尼0.5～1.0μg／（kg·h）、順式阿曲庫銨0.1 mg／（kg·h）、七氟烷（1%～3%），維持BIS值在40～60。術(shù)中根據(jù)血壓調(diào)整血管活性藥物，使血壓波動維持在基礎(chǔ)值的20%內(nèi)，同時保證收縮壓不低于80 mm Hg。

全部手術(shù)由同一組人員完成。E組患者在吸引器與膜式氧合器之間連接一個一次性使用貯血濾血器。兩組患者入手術(shù)室后常規(guī)檢測基礎(chǔ)全血活化凝固時間（activated clotting time，ACT）值。CPB常規(guī)使用1 000 ml羥乙基淀粉、500 ml乳酸林格液、250 ml 20%甘露醇進(jìn)行預(yù)充。CPB前行全身肝素化，使用肝素劑量為400 IU／kg，維持ACT＞480 s，術(shù)中根據(jù)ACT追加肝素。全身肝素化后5 min予15 mg／kg的氨甲環(huán)酸負(fù)荷劑量，維持以10 mg／（kg·h）的速度至手術(shù)結(jié)束。術(shù)中維持血細(xì)胞比容（hematcrit，HCT）0.20～0.30。CPB期 間流 量控 制在60～80 ml／（kg·min），CPB間血壓在60～80 mm Hg，尿量不少于1 ml／（kg·h）。停機后使用魚精蛋白中和肝素（1∶1），隨后根據(jù)ACT數(shù)值追加魚精蛋白。術(shù)后帶管回ICU進(jìn)一步治療。

1.4 數(shù)據(jù)采集 于手術(shù)前（T1）、CPB開始前（T2）、CPB結(jié)束時（T3）、手術(shù)結(jié)束時（T4）、術(shù)后24 h（T5）、術(shù)后48 h（T6）六個時間點分別采集兩組患者的靜脈血3 ml，使用酶聯(lián)免疫吸附測定法（ELISA）測定上述6個時間點的腫瘤壞死因子－α（tumor necrosis factorα，TNF－α）、白介素（interleukin，IL）－6、IL－10的濃度。記錄患者圍術(shù)期一般情況，包括年齡、性別、體重、手術(shù)方式、手術(shù)時間、CPB時間、術(shù)中尿量、術(shù)后24 h尿量、術(shù)后48 h尿量、總出血量、總輸血量、使用白蛋白人數(shù)和ICU停留時間。同時記錄患者與術(shù)前相比，術(shù)后是否出現(xiàn)肝功能不全、腎功能不全和心功能不全。其中，肝功能不全診斷標(biāo)準(zhǔn)［2］為：術(shù)后丙氨酸轉(zhuǎn)移酶（alanine transaminase，ALT）＞40 U／L；術(shù)后急性腎功能損傷診斷標(biāo)準(zhǔn)［3］為：術(shù)后肌酐≥基礎(chǔ)值的150%；術(shù)后根據(jù)心排儀連續(xù)監(jiān)測患者心排指數(shù)，根據(jù)Forrester分級進(jìn)行心功能不全判斷：心排指數(shù)（cardi?ac index，CI）＜2.2 L／（m2·min）。

收集患者T1、T4、T5、T6四個時間點的血常規(guī)（白細(xì)胞計數(shù)、中性粒細(xì)胞計數(shù)、C反應(yīng)蛋白）、肝腎功能（尿素、肌酐、胱抑素C、總膽紅素、白蛋白、ALT）和凝血功能指標(biāo)（凝血酶原時間、國際標(biāo)準(zhǔn)化比值（international normalized ratio，INR）、活化部分凝血活酶時間、纖維蛋白原、凝血酶時間）。

1.5 統(tǒng)計方法 使用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗，正態(tài)分布數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；偏態(tài)分布數(shù)據(jù)采用中位數(shù)（四分位數(shù)間距）表示，組間比較使用Mann－Whitney U檢驗。計數(shù)資料采用例數(shù)（百分比）表示，組間比較使用卡方檢驗。P＜0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 圍術(shù)期資料 符合納入標(biāo)準(zhǔn)的病例共101例，其中男性44例，女性57例，主要施行瓣膜置換（80例）與先天性心臟病（21例）手術(shù)，將這些病例隨機分為兩組，其中E組為50例，C組為51例。兩組之間年齡、性別、體重、手術(shù)方式、手術(shù)時間、CPB時間、術(shù)中尿量、術(shù)后24 h和48 h尿量、總出血量、總輸血量、使用白蛋白人數(shù)和ICU停留時間均無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），術(shù)后肝、腎、心功能不全的發(fā)生率無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），見表1。兩組各有兩名患者因社會原因自動出院，其余患者術(shù)后均治愈出院。

2.2 炎性因子濃度 兩組患者TNF－α的濃度從手術(shù)開始后即開始，T3開始迅速增加，T4和T5維持較高濃度，至T6濃度開始下降；IL－6的濃度從T2開始增加，至T4時濃度達(dá)到高峰，隨后開始下降；IL－10的濃度在T3達(dá)到高峰，隨后開始下降。組間進(jìn)行比較，E組在T3、T4、T5時TNF－α濃度均低于C組（P值分別為0.019、0.001、0.042）；E組在T3、T5時IL－6濃度均低于C組（P值分別為0.041、0.002）；E組在T3時濃度高于C組（P＝0.001），見圖1。

2.3 術(shù)后化驗指標(biāo) 將兩組患者T1、T2、T3和T4這四個時間點的血常規(guī)和肝腎功能進(jìn)行比較，兩組在術(shù)后48 h（T6）的ALT有差異（P＝0.001）；其他指標(biāo)在四個時間點均無明顯差異（P＞0.05）。見表2。

表1 兩組患者圍術(shù)期一般情況及臨床參數(shù)比較

圖1 兩組不同時間點TNF－α、IL－6、IL－10濃度比較

表2 兩組患者四個時間點化驗結(jié)果比較

3 討 論

CPB引起全身炎癥反應(yīng)一直是心胸外科手術(shù)關(guān)注的重點。炎癥反應(yīng)主要分為兩個階段，前期是血液與非內(nèi)皮材料接觸，內(nèi)皮細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和血小板等產(chǎn)生反應(yīng)，激活凝血、補體、纖溶系統(tǒng)，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)；后期炎癥主要來自于缺血再灌注損傷和內(nèi)毒素血癥［4］。因此，本研究中可以看到促炎因子TNF－α、IL－6均在CPB結(jié)束時濃度開始迅速升高，術(shù)后慢慢降低，這是可能是由于早期主要由第一途徑產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，后期兩個階段的炎癥反應(yīng)途徑同時進(jìn)行，同時產(chǎn)生炎癥級聯(lián)反應(yīng)，炎性因子濃度迅速上升。而本研究主要關(guān)注的是第一階段的炎癥反應(yīng)途徑，因此關(guān)注較經(jīng)典的內(nèi)源性介質(zhì)TNF－α、IL－6和IL－10的濃度，有助于判斷濾血罐是否起到了減輕炎癥的作用。目前認(rèn)為血管內(nèi)皮細(xì)胞在炎癥發(fā)展過程中起重要作用。國內(nèi)關(guān)于血管內(nèi)皮細(xì)胞在缺血再灌注和氧化應(yīng)激刺激下受損造成功能障礙的研究認(rèn)為［5］，TNF－α可以通過直接與間接途徑對血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生損害。同時TNF－α能通過誘導(dǎo)前列環(huán)素和一氧化氮來引起靜脈平滑肌的松弛，降低血壓，減少組織灌注量。IL－6也是常見的主要炎性因子，可以影響肝細(xì)胞，產(chǎn)生纖維蛋白原和C反應(yīng)蛋白等［6］。肝功能、凝血功能指標(biāo)的變化可以在一定程度上反映IL－6的水平。IL－10是一種抗炎和免疫調(diào)節(jié)因子，可以抑制多種細(xì)胞因子的形成，包括IL－1、IL－6、IL－8等，被稱為“細(xì)胞因子合成抑制劑”。

TNF－α是主要的經(jīng)典炎性因子之一，屬于急性時相蛋白，伴隨機體組織損傷而上升的炎性因子，同時能誘導(dǎo)IL－6，IL－8等因子的釋放，加重炎癥反應(yīng)［7］。在手術(shù)、創(chuàng)傷、感染等機體產(chǎn)生損傷的刺激下，T細(xì)胞、單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生IL－6，而IL－6可激活補體系統(tǒng)，引起C反應(yīng)蛋白的升高，誘導(dǎo)產(chǎn)生黏附因子，引起白細(xì)胞聚集，加重機體炎癥反應(yīng)。因此IL－6是一個經(jīng)典的促炎因子，很多研究使用IL－6來反映炎癥程度［8］?；罨腜38絲裂活化酶通路（P38 MAPK）進(jìn)一步激活炎癥轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，其中包括TNF－α，IL－10。IL－10主要是由單核巨噬細(xì)胞和T輔助細(xì)胞分泌的，在抑制炎癥反應(yīng)的過程中起作用。它的主要作用是抑制巨噬細(xì)胞的趨化作用和促炎因子的釋放，同時促進(jìn)抗炎因子的釋放，減輕炎癥反應(yīng)。目前對IL－10的研究普遍認(rèn)為它是一個提示預(yù)后較好的因子［9］。

在CPB的設(shè)備方面，人們也進(jìn)行了多次的改進(jìn)革新，包括氧合器和血泵的變革、材料的改進(jìn)、多種過濾器的加入、超濾的使用等。手術(shù)過程中對血液的破壞最為嚴(yán)重的為吸引負(fù)壓［10］，破壞的細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生炎性因子，釋放的物質(zhì)可以激活凝血和纖溶系統(tǒng)，產(chǎn)生血栓；同時大量細(xì)胞碎片無法被及時清除，堆積產(chǎn)生固體雜質(zhì)；在術(shù)野中除了血液，還有細(xì)小的紗布縫線以及組織碎屑等，這些雜質(zhì)都會隨著血液一起被吸引回收。一次性使用貯血濾血器在本研究中置于吸引器與膜式氧合器之間，作用主要是對上述幾種固體雜質(zhì)進(jìn)行過濾，降低氧合器中儲血罐濾過網(wǎng)上雜質(zhì)的數(shù)量，減少儲血罐中血液與濾過網(wǎng)上雜質(zhì)的接觸面積和接觸時間，達(dá)到減輕炎癥的目的。然而，使用了一次性貯血濾血器后，增加了血液與非生理材料接觸的面積和時間，也是引起炎癥的因素。而在本研究結(jié)果中，在CPB結(jié)束至術(shù)后24 h，E組的TNF－α均低于C組，可以認(rèn)為濾血器減少了第一階段的炎癥反應(yīng)并減輕了術(shù)后炎性因子的產(chǎn)生。繼續(xù)擴大樣本量可能會繼續(xù)擴大兩者之間的差距，獲得更有意義的結(jié)果。E組的IL－10濃度在術(shù)后高于C組，也佐證了筆者的猜測，使用濾血器若能減輕術(shù)后炎癥反應(yīng)，那么減少促炎因子的產(chǎn)生，同時也增加了抗炎因子的產(chǎn)生［11］。

在ICU內(nèi)早期鎮(zhèn)靜狀態(tài)下，醫(yī)護(hù)人員對CPB術(shù)后恢復(fù)主要關(guān)注點在于呼吸、循環(huán)、消化、泌尿這幾方面，而消化和泌尿這兩大系統(tǒng)術(shù)后常常發(fā)生一過性的功能異常，因此本研究通過對術(shù)后化驗指標(biāo)的變化來看看濾血器是否能減輕這種術(shù)后的一過性損傷。

反映患者炎癥反應(yīng)的指標(biāo)最直觀的是白細(xì)胞計數(shù)、中性粒細(xì)胞、C反應(yīng)蛋白等，對患者的血常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計，兩組之間并無明顯差異；同時炎癥會影響肝腎功能，除了ALT外，其他肝腎指標(biāo)無明顯差異。由兩組血常規(guī)、肝腎功能指標(biāo)的比較中看出，兩組的炎癥反應(yīng)差距并不大，預(yù)后并沒有明顯的差異。

在急性腎損傷中，多種途徑刺激炎癥產(chǎn)生，因此減少一部分炎癥的產(chǎn)生對減輕術(shù)后炎癥進(jìn)展有一定效果［12］。TNF－α能誘導(dǎo)載脂蛋白－A4的表達(dá)顯著增加，與腎臟細(xì)胞內(nèi)的促炎蛋白激酶I有關(guān)［13］。在本研究中，兩組患者術(shù)后腎功能指標(biāo)沒有差異，同時，術(shù)中尿量、術(shù)后24 h尿量和術(shù)后48 h尿量均無差異。結(jié)合兩組患者炎性因子結(jié)果證明濾血器主要減少了第一階段的炎性因子濃度的結(jié)論，可以猜測，第一階段血液與雜質(zhì)等異物的接觸產(chǎn)生的炎癥對腎功能影響較小，腎臟的損傷主要是由缺血再灌注損傷和內(nèi)毒素血癥引起的。在其他對微型CPB的研究中［14］，均認(rèn)為減少血液與異物的接觸能降低炎性因子濃度，減輕胃腸、肝腎等炎癥反應(yīng)。

研究認(rèn)為，CPB對消化系統(tǒng)中不同器官的影響不同，其中，肝細(xì)胞在CPB術(shù)后損傷較重［15］。肝功能主要由凝血功能，白蛋白，丙氨酸轉(zhuǎn)移酶這幾個指標(biāo)來體現(xiàn)。其中，患者術(shù)后凝血功能異常的原因更復(fù)雜。在CPB過程中需要全身的肝素化，轉(zhuǎn)機過程對血液產(chǎn)生機械性破壞，對血小板功能產(chǎn)生損害，破壞的血細(xì)胞釋放的炎性因子又作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，造成內(nèi)皮細(xì)胞損傷，產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)。內(nèi)皮細(xì)胞的破壞引起毛細(xì)血管滲漏，凝血因子進(jìn)一步稀釋，同時補體、凝血和纖溶系統(tǒng)的激活，消耗凝血物質(zhì)，凝血功能遭到進(jìn)一步破壞［16］。有人認(rèn)為手術(shù)創(chuàng)面中血液與漿膜的接觸是引起出血增多，凝血障礙，加重炎癥的主要因素之一［17］。術(shù)后肝功能受損，導(dǎo)致凝血因子合成障礙等，均是術(shù)后凝血功能障礙的原因。本研究中，由于患者可能術(shù)中術(shù)后使用抗凝藥物影響凝血功能，使得不能正確反映肝功能狀態(tài)。此外，由于術(shù)后使用白蛋白制劑等原因，兩組患者的白蛋白沒有差異，也無法作為準(zhǔn)確的指標(biāo)。ALT主要存在于肝細(xì)胞，是反映肝細(xì)胞完整性和肝功能的較為準(zhǔn)確的指標(biāo)。本研究中，ALT成為術(shù)后兩組差異較大的指標(biāo)，說明E組患者肝細(xì)胞破壞較少，肝功能損傷較輕。分析可能的原因，由于濾血器主要減少了第一階段血液與非生理材料、雜質(zhì)的接觸，從而減少炎癥的產(chǎn)生。術(shù)后肝功能的一過性障礙主要存在兩個原因，一個是CPB的非生理性血流方式和材料，另一個是術(shù)后的缺血再灌注損傷和內(nèi)毒素血癥［18］。術(shù)中術(shù)后肝細(xì)胞內(nèi)聚集大量的炎性因子，將導(dǎo)致巨噬細(xì)胞被激活，再次釋放出TNF－α等，加重肝損害，而在本研究中，E組TNF－α濃度較低，同時術(shù)后E組肝功能較好，證明了使用濾血器能減輕術(shù)中肝臟炎癥浸潤。

目前尚未有文獻(xiàn)報道過一次性使用貯血濾血器用于CPB過程中對全身炎癥的影響。在CPB過程中檢測患者炎性因子濃度，同時觀察患者術(shù)后器官功能變化，來判斷濾血器是否對患者預(yù)后有影響，本研究總共納入了101名患者，病例數(shù)較少，誤差較大，尤其術(shù)后化驗指標(biāo)的個體差異性過大，結(jié)果需要擴大樣本量進(jìn)一步證實。本研究中患者的年齡差異（18～70歲）較大，雖然理論上來說70歲以上的生理改變較為明顯，會對麻醉產(chǎn)生較大影響，但由于個體差異較大，衰老的生理進(jìn)程不同，因此年齡的差異過大會導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)誤差。此外，在CPB過程中，血液的破壞最直觀的指標(biāo)是游離血紅蛋白，由于經(jīng)費和技術(shù)的限制，本研究未將該指標(biāo)納入。

4 結(jié) 論

CPB術(shù)中使用一次性使用貯血濾血器能減少炎性因子的產(chǎn)生，減輕術(shù)后炎癥反應(yīng)；減輕了術(shù)后肝功能損傷，對術(shù)后腎功能無影響。