磁液懸浮離心血泵左心室輔助植入實驗麻醉的探討

榮彥生 王鶴昕 薛玉良 王洪武

摘要? 目的：通過分析實驗動物的成活率與麻醉相關(guān)的死亡率，探討合適的改進措施及合適的大動物麻醉方法。方法：回顧2010年8月—2018年1月在泰達國際心血管病醫(yī)院實驗動物中心實施的磁液懸浮離心血泵左心室輔助裝置植入36只小尾寒羊的實驗，統(tǒng)計實驗羊6 h拔管率與麻醉相關(guān)的死亡率，通過尸檢組織學病理特征分析麻醉相關(guān)死亡原因。結(jié)果：回顧分3個階段，2010年8月—2013年8月，共16只羊完成麻醉，其中1只羊麻醉采血，15只羊?qū)嵤┝俗笮氖逸o助裝置植入實驗，長期成活2只，麻醉相關(guān)死亡8只，6 h拔管率13%，麻醉相關(guān)死亡率50%；2014年11月—2015年3月，共8只羊完成左心室輔助裝置植入實驗，麻醉相關(guān)死亡3只，通過改進麻醉方案，麻醉相關(guān)死亡率降低至38%，術(shù)后6 h拔管率43%，長期帶泵存活3只；2017年10月—2018年1月，共12只羊完成左心室輔助裝置植入實驗，繼續(xù)優(yōu)化麻醉策略，無麻醉相關(guān)死亡，術(shù)后6 h拔管率83%，8只羊術(shù)后順利恢復(fù)無并發(fā)癥，6只存活達到了研究設(shè)定的90 d。結(jié)論：通過改進麻醉方案，優(yōu)化麻醉策略，全身麻醉插管，靜吸復(fù)合麻醉可以提高大動物實驗成功率。

關(guān)鍵詞? 磁液懸浮離心血泵；左心室輔助；優(yōu)化麻醉策略；全身麻醉插管；靜吸復(fù)合麻醉

doi：10.12102/j.issn.1672-1349.2024.02.010

基金項目? 國家重點研發(fā)計劃項目（No.2017YFC0111005）

作者單位? 1.泰達國際心血管病醫(yī)院（天津 300457）；2.航天泰心科技有限公司

通訊作者? 王洪武，E-mail：wanghw1967@163.com

引用信息? 榮彥生，王鶴昕，薛玉良，等.磁液懸浮離心血泵左心室輔助植入實驗麻醉的探討［J］.中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2024，22（2）：261-266.

心力衰竭是指由于心臟的收縮和舒張功能發(fā)生障礙所導致的心臟循環(huán)障礙癥候群，心力衰竭易導致一系列并發(fā)癥，給人們的生活帶來了極大的影響。晚期心力衰竭若未進行合理的治療可引起嚴重的并發(fā)癥，甚至導致病人短時間內(nèi)死亡。心臟移植是晚期心力衰竭治療的有效手段［1］，在今后很長時期內(nèi)晚期心力衰竭病人的數(shù)量將遠遠大于可提供心臟移植的供體數(shù)量，左心室輔助裝置不僅可挽救病人生命，還為病人提供了能夠維持正常生活的可能［2］。左心室輔助裝置是將心室血液引流到輔助裝置，通過血泵再回輸?shù)絼用}系統(tǒng)，起到部分或全部替代心臟做功，維持血液循環(huán)的作用，歐美發(fā)達國家已經(jīng)成功用于臨床十幾年［3-4］，國內(nèi)剛剛起步，泰達國際心血管病醫(yī)院聯(lián)合火箭空間技術(shù)研究院研發(fā)了第三代左心室輔助裝置磁液懸浮離心血泵［5］，經(jīng)過10余年不斷實驗、摸索、改進，終于成功植入羊體，取得了較好的臨床預(yù)期效果，現(xiàn)將麻醉處理過程及結(jié)果報告如下。

1? 預(yù)實驗階段（2010年8月—2013年8月）

此階段共計完成16只小尾羊?qū)嶒灥穆樽恚?只采血羊麻醉，15只羊?qū)嵤┝俗笮氖逸o助裝置植入實驗）。1.1? 前期血泵性能實驗測試（采集實驗用羊血）遵循天津市實驗動物管理條例進行，經(jīng)過泰達國際心血管病醫(yī)院動物倫理委員會批準，選取健康成年綿羊1只，體質(zhì)量50 kg，陸眠寧（吉林省華牧動物保健品有限公司生產(chǎn)）1 mg/kg肌肉注射，復(fù)合丙泊酚（西安力邦制藥有限公司生產(chǎn)）0.2～0.5 mg/kg靜脈推注，麻醉起效后備皮，經(jīng)頸靜脈穿刺置入雙腔中心靜脈導管至上腔靜脈，抽取靜脈血1 000 mL，注入含有抗凝劑的儲血袋，同時補充膠體液1 000 mL。

1.2? 心室輔助裝置植入實驗

1.2.1? 實驗設(shè)備

磁液懸浮離心血泵，重量180 g，主體由鈦合金制成，包括血泵、電控系統(tǒng)、手術(shù)工具、植入附件。

1.2.2? 手術(shù)方法及步驟

實驗羊采取右側(cè)臥位，經(jīng)左側(cè)第四、五肋間進胸，逐層剝離充分顯露主動脈弓降部及心尖部，通過非體外循環(huán)手術(shù)將血泵安裝在實驗羊左心室，血泵入口插入實驗羊左心尖，血泵出口經(jīng)人造血管連接到羊的降主動脈，血液從左心室流入泵體，經(jīng)泵體流入降主動脈，泵體直接安裝在心包腔內(nèi)。遵循天津市實驗動物管理條例進行實驗，經(jīng)過泰達國際心血管病醫(yī)院動物倫理委員會批準，2010年8月—2013年8月共15只羊完成左心室輔助裝置植入實驗。

1.3? 麻醉步驟

1.3.1? 基礎(chǔ)麻醉

實驗羊術(shù)前禁食12 h，陸眠寧（吉林省華牧動物保健品有限公司生產(chǎn)）1.2～1.5 mg/kg基礎(chǔ)麻醉后，將羊移至手術(shù)室，抬至手術(shù)床上，對羊制動固定肢體，監(jiān)測血氧飽和度（SpO2），進行耳緣動脈穿刺，穿刺成功后縫合固定，進行連續(xù)有創(chuàng)動脈壓監(jiān)測，采集動脈血進行基礎(chǔ)血氣分析。麻醉效果見表1。

1.3.2? 慢誘導氣管插管

具體操作：靜脈注射丙泊酚（西安力邦制藥有限公司）0.5～1.0 mg/kg，待羊睫毛反射消失后，保持羊側(cè)臥，頸部伸直狀態(tài)下，由一助手將羊上下頜用力拉開，插管者將直接喉鏡從舌背插入，暴露會厭后用鏡片挑起會厭明視下行氣管插管（使用臨床8.5號氣管插管），導管插入后，根據(jù)呼出氣流證明位置無誤后，將導管及牙墊妥善固定，氣囊充氣，給予肌肉松弛劑氯化琥珀膽堿（上海旭東海普藥業(yè)有限公司生產(chǎn)）50 mg或阿曲庫銨（江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司生產(chǎn)）5 mg，連接麻醉機（Ohmeda7100，美國），麻醉機設(shè)置：潮氣量10 mL/kg，呼吸頻率8～12次/min，吸呼比1∶2，吸入氧濃度60%。

1.3.3? 中心靜脈穿刺

具體操作：將羊頸部墊高，暴露出頸靜脈，局部消毒鋪無菌孔單，穿刺導針刺入靜脈后，置入導絲，局部用擴張器擴皮，導入穿刺導管，送入20 cm，局部縫合固定，插胃管胃腸減壓，開皮前30 min預(yù)防性使用抗生素。

1.3.4? 手術(shù)部位消毒開皮開胸

持續(xù)靜脈注射丙泊酚4～6 mg/（kg·h），芬太尼（宜昌人福藥業(yè)有限公司生產(chǎn)）0.1～0.2 mg靜脈注射，給予地塞米松（天津金耀集團有限公司生產(chǎn)）5～10 mg，抗炎及抗休克，凝血時間測試儀（型號：HR-7564，美國）監(jiān)測激活全血凝固時間（ACT）生理值，給予肝素（常州千紅生化制藥股份有限公司生產(chǎn)）1 mg/kg，防止人工血管凝血。

1.3.5? 心室輔助裝置植入

人工血管與主動脈吻合時，根據(jù)血壓情況，如血壓過高，加大醚的吸入濃度，也可以使用硝普鈉（廣東眾生藥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)）控制血壓?？p合左心室縫合環(huán)時，由于局部刺激多伴有心率增快，加深麻醉及使用艾司洛爾（齊魯制藥有限公司生產(chǎn)）0.05 mg/（kg·min）控制心率，心尖打孔及置入心室輔助裝置時血壓一般難以維持，準備鈣劑（上海信誼金朱藥業(yè)有限公司生產(chǎn)）、多巴胺（上海和豐制藥有限公司生產(chǎn)）、腎上腺素（北京市永康藥業(yè)有限公司），如出現(xiàn)血壓過低情況，間斷推注以上藥物。

1.3.6? 關(guān)胸及術(shù)中注意事項

間隔 1～2 h復(fù)查血氣（血氣分析儀，IL-1430，美國），術(shù)中監(jiān)測血糖，如果血糖過高，給予胰島素泵入。術(shù)中根據(jù)中心靜脈壓數(shù)值、血泵的轉(zhuǎn)速及流量調(diào)整補液速度10～15 mL/（kg·h），晶體及膠體的比例為1∶1，晶體液包括乳酸鈉林格氏液，生理鹽水，5%、10%葡萄糖注射液（天津大冢制藥有限公司生產(chǎn)），膠體溶液為血定安（蘇州貝朗醫(yī)療有限公司）。術(shù)中每30 min間斷吸痰，根據(jù)肌松恢復(fù)情況小劑量追加氯化琥珀膽堿。關(guān)胸前復(fù)查ACT，根據(jù)具體情況決定是否給予魚精蛋白（上海第一生化藥業(yè)有限公司），如果ACT不超過300 s，可以不給魚精蛋白中和。降低丙泊酚泵入濃度，肺膨脹滿意，關(guān)胸結(jié)束轉(zhuǎn)接呼吸機（型號：SIEMENS3000，瑞典）。具體麻醉策略見表2。

1.4? 實驗結(jié)果? 外科操作左室碎肉誤入至血泵停止工作5只，麻醉相關(guān)死亡8只（心室顫動死亡2只，氣管插管脫管死亡2只，肺水腫死亡2只，腎衰竭無尿死亡2只），麻醉相關(guān)死亡率50%，1只術(shù)后血泵左心輔助59 h，因觀察血泵對羊短時間的影響人為主動停泵，存活75 d。1只術(shù)后6 h順利脫機，血泵正常工作，健康存活120 d。麻醉后長期成活2只，6 h拔管率13%。詳見表3。

2? 批量動物實驗階段（2014年11月—2015年3月）

此階段共8只羊完成左心室輔助裝置植入實驗，通過第一階段的實驗教訓，本研究進行了麻醉改進，前期使用的陸眠寧劑量偏大，綿羊出現(xiàn)心率減慢、偶發(fā)傳導阻滯、氧合下降等麻醉過深情況，此階段將陸眠寧由1.2～1.5 mg/kg降至0.8～1.0 mg/kg；增加術(shù)前抗膽堿藥物的使用，探索使用長托寧術(shù)前30 min肌肉注射2 mg，實驗羊的氣道分泌物減少，術(shù)前及術(shù)后的血氣分析對比差異不明顯，氧合指數(shù)維持正常；氣管導管由臨床使用的8.5號氣管插管改為特制加長加粗導管，有效防止了氣管導管漏氣以及脫管。此階段由于外科操作心尖打孔左室碎肉誤入至血泵停止工作2只，麻醉相關(guān)死亡3只（心室顫動死亡1只，肺水腫死亡1只，腎衰竭無尿死亡1只），通過改進麻醉方案，麻醉相關(guān)死亡率降至38%，術(shù)后6 h拔管長期帶泵存活3只，均存活超過90 d，6 h拔管率43%。陸眠寧降低劑量麻醉效果見表4，麻醉呼吸管理策略見表5，實驗羊存活情況見表6。

3? 左心室輔助泵上市前期批量動物實驗（2017年10月—2018年1月）

此階段共12只羊完成左心室輔助裝置植入實驗，在上階段工作的基礎(chǔ)上繼續(xù)優(yōu)化麻醉方案，采取利多卡因1～2 mg/（kg·h）持續(xù)泵入防止心室顫動；右旋美托咪定0.5～1.0 μg/（kg·h）持續(xù)泵入聯(lián)合七氟烷2%～4%靜吸復(fù)合麻醉，發(fā)揮七氟烷可控性好、術(shù)后蘇醒迅速的特點；靜脈給予烏司他丁肺保護，單肺通氣期間給予保護性通氣策略；關(guān)胸期間給予羅哌卡因0.25%肋間神經(jīng)阻滯；采用限制液體策略，保證血泵最低有效運轉(zhuǎn)的容量。結(jié)果1只羊術(shù)后第1天突發(fā)心室顫動死亡，1只羊術(shù)后6 h因失血休克死亡，2只羊因外科操作殘留心肌組織誤入血泵致停止工作，血泵里殘留心肌組織，考慮沒有長期存活價值放棄。以上4只羊死亡均與麻醉無關(guān)，其余8只羊術(shù)后順利恢復(fù)無并發(fā)癥，6 h內(nèi)拔管率上升至83%，無麻醉相關(guān)死亡，麻醉管理策略及實驗動物信息見表7、表8。

泰達國際心血管病醫(yī)院聯(lián)合火箭空間技術(shù)研究院研發(fā)第三代左心室輔助裝置磁液懸浮離心血泵［6］，歷經(jīng)3個階段不斷實驗、摸索、改進，終于成功植入羊體，血泵運轉(zhuǎn)良好，取得了較好的臨床預(yù)期效果，麻醉也不斷改進，高質(zhì)量配合完成了動物實驗。各階段6 h拔管率及麻醉相關(guān)死亡率見圖1。

4? 討? 論

心力衰竭是全球呈增長趨勢的心臟疾病，目前全球范圍有超過2 600萬例心力衰竭病人。雖然目前對晚期心力衰竭的最佳治療方法仍首推心臟移植，但由于供體心臟來源受限，離體心臟保存時間短，急性心力衰竭發(fā)作死亡率高；同時部分病人不適合心臟移植手術(shù)，因此，早期研制可替代心臟做功的機械裝置，就是針對這一類病人而提出的解決方案，而動物實驗又是檢驗心室輔助裝置有效性、穩(wěn)定性的重要組成部分。

歐美第三代血泵（磁液懸浮離心血泵）已經(jīng)成功用于臨床［6-10］。泰達國際心血管病醫(yī)院聯(lián)合火箭空間技術(shù)研究院成功研發(fā)第三代血泵，于2017年10月—2018年1月成功植入羊體，6只長期存活超過90 d，生理功能未受到明顯影響，取得了較好的臨床預(yù)期效果。

磁液懸浮離心血泵心室輔助裝置植入實驗要求動物具有和人類似的生理，同時又要滿足術(shù)后易監(jiān)護的特點，羊是最佳選擇。大動物實驗國內(nèi)開展有限，缺乏可借鑒的麻醉經(jīng)驗，因手術(shù)是側(cè)開胸單肺通氣，同時在左心室心尖打孔，勢必造成心肌損傷以及冠狀動脈缺血，增加了術(shù)后長期存活的難度。我院在實踐中總結(jié)了一套行之有效的大動物實驗麻醉常規(guī)，取得了良好的麻醉效果，高質(zhì)量配合完成動物實驗。

第一，適當?shù)男g(shù)前禁食。羊有4個胃：瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃、皺胃。皺胃是唯一具有分泌消化液功能的胃，反芻動物的胃排空非常復(fù)雜，反芻需要8 h，反芻胃粗飼料停留時間可長達48 h，做到完全胃排空需要相當長的時間，過長的禁食時間對于羊的手術(shù)并不合適，我院常規(guī)禁食12～24 h，禁水12 h，如果出現(xiàn)胃脹氣，常規(guī)置入胃管胃腸減壓。第二，抑制腺體分泌。羊唾液分泌量非常大，6～16 L/d，造成脫水欠容，且極易出現(xiàn)肺部并發(fā)癥，影響術(shù)后恢復(fù)。給予長托寧2 mg靜脈注射，30 min血藥濃度達到高峰，維持8～12 h，持續(xù)抑制腺體分泌。第三，慢誘導保留自主呼吸氣管插管。羊的口咽距離長，使用特制的加長喉鏡，由于插管有一定的難度，必須保留自主呼吸，成年羊氣管內(nèi)徑3.0～3.5 cm，門齒距離氣管分叉60～65 cm，為防止氣管導管脫出及套囊破裂，經(jīng)過改進使用定制的套囊加強型加長氣管導管。第四，外周動脈及中心靜脈的置入。心室輔助裝置的置入要有可靠的外周動脈及中心靜脈，以往國外報道的是頸動脈、股動脈或開胸乳內(nèi)動脈或升主動脈監(jiān)護［11-12］，但關(guān)胸以后使用受到限制，而耳緣動脈由于比較表淺，穿刺容易，術(shù)后易于護理。羊的頸靜脈左右各一，肩部墊高，較易暴露穿刺。第五，保護性肺通氣模式及肺保護藥物的使用。綿羊的肺非常脆弱，早期的動物實驗很多脫離呼吸機困難，本課題組在實踐中摸索改進，單肺通氣期間給予小潮氣量通氣6 mL/kg，快頻率22～24次/min，合適的呼氣終末正壓6～8 cmH2O，防止肺萎陷。烏司他丁10萬U/h，抑制炎癥反應(yīng)介質(zhì)的釋放，穩(wěn)定溶酶體膜，改善微循環(huán)。綿羊術(shù)后快速拔管及血氣分析也說明了良好的肺保護作用。第六，容量適度控制。由于術(shù)前禁食，綿羊處于欠容狀態(tài)。如果過度補液，勢必造成血液稀釋，影響實驗羊的凝血機制，造成術(shù)后胸腔引流液過多，滲血增加，同時肺水增加，術(shù)后脫機拔出氣管導管困難，早期綿羊?qū)嶒炈劳雎蔬^高，補液過多也是原因之一。因此，補液盡量控制在1 000 mL以內(nèi)，晶體及膠體各500 mL，保證左心室輔助裝置能正常工作的最低容量。

動物實驗是人類直接認識生命現(xiàn)象的重要媒介，很多科研成果都是通過動物實驗得出的。動物實驗尤其是動物模型的建立在醫(yī)學各個領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。國外雙心室輔助也已應(yīng)用于臨床［13-16］，國內(nèi)近年陸續(xù)開展左心室輔助裝置在體動物實驗［17-19］，本研究探討大動物實驗合適的麻醉方法，取得了預(yù)期的臨床效果，為國產(chǎn)羊長期在體實驗提供了很好的參考依據(jù)，提高了實驗成功率，有利于國產(chǎn)心室輔助裝置早日應(yīng)用于臨床。

參考文獻：

［1］? 胡盛壽.中國心臟移植現(xiàn)狀［J］.中華器官移植雜志，2017，38（8）：449-454.

［2］? LIU X Y，KIMMELSTIEL C，COUPER G S，et al.Echocardiographic assessment of left ventricular assist device outflow velocity during percutaneous decommissioning［J］.Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia，2021，35（5）：1534-1538.

［3］? FEGLEY M W，GUPTA R G，ELKASSABANY N，et al.Elective total knee replacement in a patient with a left ventricular assist device-navigating the challenges with spinal anesthesia［J］.Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia，2021，35（2）：662-669.

［4］? HESS N R，SEESE L M，HICKEY G W，et al.The predictive value of preimplant pulmonary function testing in LVAD patients［J］.Journal of Cardiac Surgery，2021，36（1）：105-110.

［5］? 本刊訊.第三代全磁懸浮左心輔助裝置人工心臟［J］.生物醫(yī)學工程學進展，2019，40（4）：230.

［6］? LITTLEFIELD A J，JONES G，CIOLEK A M，et al.A reappraisal of the pharmacologic management of gastrointestinal bleeding in patients with continuous flow left ventricular assist devices［J］.Heart Failure Reviews，2021，26（2）：277-288.

［7］? MIRZA K K，XIE R，COWGER J，et al.Comparative analysis of regional outcomes and adverse events after continuous-flow left ventricular assist device implantation：an IMACS analysis［J］.The Journal of Heart and Lung Transplantation，2020，39（9）：904-914.

［8］? MONDAL S，SANKOVA S，LEE K，et al.Intraoperative and early postoperative management of patients undergoing minimally invasive left ventricular assist device implantation［J］.Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia，2021，35（2）：616-630.

［9］? JEFFERSON H L，KENT W D T，MACQUEEN K T，et al.Left ventricular assist devices：a comprehensive review of major clinical trials，devices，and future directions［J］.Journal of Cardiac Surgery，2021，36（4）：1480-1491.

［10］? VEEN KEVIN M，MOKHLES MOSTAFA M，OSAMA S，et al.Clinical impact and 'natural' course of uncorrected tricuspid regurgitation after implantation of a left ventricular assist device：an analysis of the European Registry for Patients with Mechanical Circulatory Support（EUROMACS）［J］.European Journal of Cardio-thoracic Surgery，2021，59（1）：207-216.

［11］? ALLISON B J，BRAIN K L，NIU Y G，et al.Altered cardiovascular defense to hypotensive stress in the chronically hypoxic fetus［J］.Hypertension，2020，76（4）：1195-1207.

［12］? SINGH REETU R，VARSHA S，BOOTH LINDSEA C，et al.Catheter-based renal denervation exacerbates blood pressure fall during hemorrhage［J］.Journal of the American College of Cardiology，2017，69（8）：951-964.

［13］? RENE S，MICHIEL M，MICHAEL S，et al.Current perspectives on mechanical circulatory support［J］.European Journal of Cardio-thoracic Surgery，2018，55（Sup1）：i31-i37.

［14］? SHAH P，HA R，SINGH R，et al.Multicenter experience with durable biventricular assist devices［J］.The Journal of Heart and Lung Transplantation，2018，37（9）：1093-1101.

［15］? COYAN G N，ZINN M D，WEST S C，et al.Heart transplantation from biventricular support in infant with novel SMYD1 mutation［J］.Pediatric Cardiology，2019，40（8）：1745-1747.

［16］? MARASCO S，SIMON A R，TSUI S，et al.International experience using a durable，centrifugal-flow ventricular assist device for biventricular support［J］.The Journal of Heart and Lung Transplantation，2020，39（12）：1372-1379.

［17］? 吳廣輝，藺嫦燕，徐創(chuàng)業(yè)，等.一款國產(chǎn)置入式心室輔助裝置動物在體研究［J］.中華胸心血管外科雜志，2016，32（4）：238-241.

［18］? 劉修健，吳廣輝，徐創(chuàng)業(yè)，等.ChinaHeart左心輔助裝置的動物在體存活實驗［J］.中國生物醫(yī)學工程學報，2012，31（5）：736-741.

［19］? 張冬，楊伯清，陳海波，等.CH-VAD左心輔助裝置動物體內(nèi)實驗研究［J］.中國生物醫(yī)學工程學報，2016，35（6）：705-711.

（收稿日期：2022-08-08）

（本文編輯王麗）