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体外循环心肌保护的研究近况
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体外循环心肌保护的研究近况
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冠脉搭桥术的心肌保护和体外循环（二）
　　（一） 原因和机理　　心肌钝抑是心肌在再灌注后没有不可逆的损伤，而灌注恢复正常或接近正常后仍有持续存在的心肌机械功能低下的总称。引起心肌钝抑损伤有两个成份：即缺血时产生的成份；发生于再灌注后的成份。 　　心肌钝抑系指心肌缺血再灌注时出现的异常状态，心内直视手术多在低温，体外循环，主动脉阻断及心脏停搏下进行。恢复灌注后，不可避免地可能出现心肌钝抑，其发生的可能性与术前心脏基础，主动脉阻断缺血时间，心肌保护完善程度均有密切关系。所以对可能出现术后心衰的估计应包括术前情况和缺血时间长短。搭桥患者的心脏原已有严重缺血，加之年龄偏大，易于发生心肌钝抑。有试验表明，老动物的心肌比年轻动物的心肌更易发生钝抑和钙离子超荷，原因未明。可能与胞浆及核内钙离子的堆积，造成DNA裂口，核酸内切酶有关。　　心肌钝抑反映了细胞膜ATP酶功能失调，涉及Ca2+的异常分布，O2储备和利用的减少，氧自由基的损害。此外还有小血管的无灌流现象。心肌钝抑为肌丝功能的紊乱，Ca2+的内转移并不受影响，相反地可能存在细胞内Ca2+超负荷。缺血时能源缺乏使Na+/Ca2+交换，一旦恢复再灌注，酸中毒被纠正，Na+/Ca2+交换再次被激活，当Na+超负荷仍存在时，Ca2+仍被转移入细胞内。再灌注期细胞内Ca2+超负荷激活蛋白酶，后者作用于肌丝，减低它们的对Ca2+敏感度，自由基增加，也可产生Ca2+超负荷。肌细丝的蛋白对溶蛋白的降解尤为敏感。肌丝对Ca2+敏感性降低似部分由于心肌钙蛋白调节复合物的改变，降解的收缩蛋白逐渐被新合成的收缩蛋白所代替，所以心肌钝抑中肌丝的改变是可以逆转的。
　　（二） 临床表现和治疗　　心肌钝抑的临床表现主要表现为心衰。　　左心衰的标志是：心脏指数CI<1.8L/min/m2，平均动脉压20mmHg， 右房压RAP正常或低于正常。右心衰的标志是：CI<1.8L/min/m2，MAP25mmHg，LAP正常或低于正常。双心衰中LAP及RAP可能都升高，临床上要慎重排除心包填塞。　　随着心衰的持续，心肌内NE的耗竭和合成的障碍，G蛋白的改变，cAMP合成的不足等等，心肌对肾上腺素的反应逐渐转弱。体外循环使血液内儿茶酚胺、血管紧张素、血管加压素增加，周身血管张力增加。体外循环后对于衰竭的心脏，前、后负荷的增加无疑是有害无益。肌丝对Ca2+敏感性降低，大量的正性肌力药只能增加心肌ATP的耗竭，不利于ATP的储存，易使心肌的损伤向不可逆的方向发展。所以正性肌力药用到一定程度（如多巴胺15ug/kg/min或多巴酚丁胺15ug/kg/min）时，应考考虑心室辅助。　　术后左心衰在试用大量血管活性药或IABP无效后应立即开胸建立左心室辅助（LVAD）。术后右心衰在试用扩大容量及扩张肺动脉药物及强心药物失败后应立即考虑右心室辅助（RVAD）或肺动脉内气囊反搏。一旦出现双心衰，应采用双心室辅助或体外心肺支持（体外膜肺氧合（ECMO））。
　　（三）心室辅助　　1、 滚压泵　　在心脏有一定前负荷，即右房压增高。出现动脉压降低，左房压增加可考虑心功能不佳。可给一些正性肌力药物。如果效果不显著，可采用简单的左心辅助，即将心内吸引管插入左房，吸出血液送至体外，再经泵等量注入主动脉。一般流量500～1000ml/min，时间60～180分钟。。滚压泵对血液破坏较大，不适于较长时间辅。按我国目前情况，限于经济条件，尚不可能普及离心泵，在病情急危时，仍可酌情使用滚压泵。　　2、IAPB 　　IABP的主动脉内气囊在收缩前萎陷，在舒张期又膨胀，因此它既能降低心脏后负荷，又能改善冠状动脉供血。对心功能极差的患者可在CPB前安装主动脉球囊反搏泵。心脏手术后立即进行反搏辅助。有关这类患者我们经验是尽早治疗，不要延误时机。术后左心衰试用一定量的血管活性药效果不显著，可尽快应用IABP。　　3、离心泵　　和滚压泵相比，离心泵对血液损伤小，可适合长时间心室辅助（三天〕。离心泵压力缓冲大，泵的转速越高，产生压力越大，泵输出量就越高。离心泵安全性高，离心泵周边是高压区，中心是负压区，如果有少量微气栓，由于比重轻而集中于中心部位难以泵出，当意外进入大量气体时，因气体质量轻难以形成强大的离心力从而避免大量气体泵入体内。心室辅助中高流量转流时可不用或少用肝素，结构简便，操作方便，且价格低廉。 　　4、轴流泵　　轴流泵或称Hemopump，系根据阿基米得螺旋原理驱动血液，安置Hemopump不需再次开胸，经股动脉逆行通过主动脉瓣口将泵管放置左室内，泵体小，易于操作，价格较低，但其缺点为：流量受导管口径限制－最高3.5L/min；长久运转，超过6天，驱动钢丝有可能断裂；长时间导管压迫升主动脉瓣可能引起次发损伤；泵体在左室内可能引起室性心律不齐。　　5、人工心脏　　Abiomed采用竖立双重管形血囊和聚氨脂瓣膜。其流量大，可分别用于左、右或双心室辅助。驱动装置过于笨大，限制病人活动且无限延长病人住院日数，不适于长时间使用。Heartmate(TCI)和Novacor都仅适用左泵辅助。Novacor血囊为聚氨脂，采用猪心包生物瓣由电磁铁间断吸动两个对立的推板排血。由于其耗费高，加之我国心脏移植开展不多，限制了人工心脏的发展。
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体外循环心脏停跳与不停跳下心内直视手术中心肌保护效果的对比研究
发布时间： 来源：安徽省医学协会信息中心
&&&&&&&&&&&&&&& 作者：黄光梅，李聚禧，李泽均，吴勋宁，谭宁，周育华，雷春芳，梁妮&
【摘要】& 目的 探讨浅低温体外循环心脏不停跳下心内直视手术中对心肌的保护作用。方法 选择行心内直视手术患者50例，随机分为实验组(心脏不停跳法)和对照组(心脏停跳法)。两组分别在术前、停机即刻、术后6h、术后24h四个时点采静脉血测定磷酸肌酸激酶（CK）、磷酸肌酸激酶同工酶（CK-MB）、天门冬氨酸转移酶（AST）含量、心肌肌钙蛋白I（cTnI）含量。结果 两组CK、CK-MB、AST、cTnI转机后均升高，CK、CK-MB、AST停机即刻、术后6h，对照组高于实验组，24h逐渐恢复。对照组停机即刻至24h cTnI均高于实验组，两组高峰期均出现于术后6h，术后6～24h两组相比差异更明显(P＜0.01)。结论 不停跳手术对心肌具有更好的保护作用。
【关键词】& 体外循环；心脏停搏，人工；心肌保护；心内直视手术
　　Myocardial protection： on-pump vs.off-pump intracardiac surgery
　　Abstract：& Objective& To investigate the myocardial protection in off-pump intracardiac surgery with mild hypothermia.& Methods& 50 patients undergoing intracardiac surgery were randomly divided into experiment group (on-pump surgery) and control group (off-pump surgery).In these two groups，serum creatine kinase (CK)，creatine kinase-MB (CK-MB)，aspartate aminotransferase (AST) and cardiac troponin I (cTnI) were assayed before surgery，immediate post operative period，6h after surgery and 24h after surgery.& Results& In these two groups，elevated CK，CK-MB，AST and cTnI were found at the beginning of pared to the control group，the levels of serum CK，CK-MB and AST were higher at immediate post surgery，6h after surgery，and recovered gradually 24 hours later.In comparison to experiment group，serum cTnI was higher from immediate post surgery to 24 hours later，the peak period appeared in 6 hours after surgery，there was statistically significant difference from 6～24h after surgery between these two groups (P&0.01).& Conclusion& On-pump intracardiac surgery may result in better myocardial protection.&&& 　　Key words：& extrac heart arrest， intracardiac surgery
　　心肌保护一直是心脏外科的焦点，近年来浅低温体外循环(CPB)不停跳心内直视手术取得了良好的效果，该术式被国内越来越多的单位采纳和推广应用，但其对心肌的保护作用尚有争议。现对体外循环心脏停跳与不停跳下心内直视手术中心肌保护效果作一对比研究，进而为心脏不停跳下心内直视手术临床应用提供客观的理论依据。
　　1& 资料和方法
　　1.1& 一般资料& 选择自2002年1月～2006年2月行心内直视手术的患者50例，其中男22例，女28例，年龄4～75岁，体重10～65kg。病种：先心病38例，瓣膜病7例，心脏肿瘤5例。随机分为两组，实验组为心脏不停跳组，对照组为心脏停跳组，每组25例。两组病人的年龄、性别构成、体重、病种构成差异无显著性。
　　1.2& 方法& ①基础治疗：全组病人采用咪达唑仑0.1mg/kg，维库溴铵0.1～0.15mg/kg，芬太尼10～15μg/kg，福尔利0.2～0.3mg/kg或丙泊酚2～2.5mg/kg快速诱导插管。术中动态监测有创动脉压、中心静脉压、血气和尿量、体外循环中持续监测心电图、血氧饱和度。②心脏不停跳法：实验组在整个体外循环转流中不降温（鼻咽温保持在31～35℃），阻断或不阻断升主动脉，不使用心脏停搏液，经冠状动脉循环使心脏始终得到如同全身器官一样的氧合机血灌注，心肌不断得到氧和营养物质供应，因此术中一直维持正常心脏循环而不载负荷的心脏空跳，心肌内环境几乎接近正常生理状态。③心脏停跳法：停跳组先心病者予冷晶体停搏液顺行灌注，瓣膜病予冷氧合血（晶体与血之比为1∶4）停搏液顺行灌注，两者均在首剂量诱导后，每隔20～30min灌注1次，若有心电活动随时灌注，并在心包腔内放置冰屑维持局部低温。体外循环采用国产天津XF-4B人工心肺机，西京鼓泡肺，有2例老年患者和3例换双瓣患者选用国产膜肺、西京体外循环管道及插管、动脉微栓过滤器、贮血器等。预充液为林格氏液、贺斯、血浆、浓缩红细胞等。术中维持一定的晶胶比例，为0.4～0.6∶1。采用中度血液稀释（Hct 0.20～0.26），鼻咽温保持在31～35℃，全身肝素化剂量先心病3mg/kg，瓣膜病3.5mg/kg，转流中ACT&480s。采用胸骨正中切口，升主动脉、上下腔静脉插管后建立体外循环，左心减压管依不同病种选用。术中注意调整左、右心的吸引速度，减少血细胞的破坏。转流中保持平均动脉压在5.99～10.64kPa，灌注流量70～100ml/kg?min-1。心内主要操作完成即开始复温，至鼻咽温36～37℃，心内操作完毕就可停机，辅助时间短。
　　1.3& 标本采集及检测方法& 分别在术前、停机即刻、术后6h、术后24h 4个时点采静脉血测定磷酸肌酸激酶（CK）、磷酸肌酸激酶同工酶（CK-MB）、天门冬氨酸转移酶（AST）含量、心肌肌钙蛋白I（cTnI）含量。分别采用郎道、澳斯邦、莱邦、北京艾康提供的试剂盒，用速率法测定4者含量。并对两组手术中的转流时间、上述各时点心肌酶谱含量的测定、术后多巴胺用量、机械通气辅助时间、ICU停留时间、术前术后心电图的监测等方面进行对比观察。
　　1.4& 统计学处理& 计量数据以x±s表示，数据间比较采用t检验，统计软件采用Stata 4.0和Excel 2000。
　　2& 结果
　　2.1& 临床结果& 实验组体外循环时间比对照明显缩短(P＜0.01)。实验组上下腔静脉阻断时间长于对照组升主动脉阻断时间，但差别不大(P&0.05)。实验组机械通气辅助时间比对照组少(P&0.05)；ICU停留时间短于对照组，但差异无显著性(P&0.05)。实验组术后不用多巴胺或用量＜5μg/kg?min-1，比对照组少。术中术后持续心电监测，实验组心律失常发生较少且在24～48h内恢复；对照组刚开放升主动脉时多有ST段的改变，心律失常发生较多，2～3天后恢复。全组病例除2例死于手术后低心排综合征外，其余患者均恢复良好，无术后并发症，痊愈出院。
　　2.2& 生化指标检测结果& 两组 CK、CK-MB、AST、cTnI转机后均升高。实验组与对照组各生化指标比较，除术前CK、AST和术后6h AST两组差别不大(P&0.05)外，其余各项指标差异均有显著性(P&0.05或0.01)。见表1、表2。
　　表1& 两组临床结果比较（略）
　　表2& 两组患者手术前后生化指标检测结果（略）
　　与对照组比较，a：t=1.49，i：t=1.08，k：t′=2.04，P均&0.05；e：t=2.12，l：t′=2.51，n：t′=2.36，P均&0.05；c：t′=5.64，d：t′=2.86，f：t′=3.38，g：t′=5.20，h：t′=3.52，m：t′=3.16，o：t′=9.38，s：t′=6.44，b：t=8.24，j：t=3.02，P均&0.01
　　3& 讨论
　　3.1& 心脏不停跳下心内直视术的优点& 　　在心脏外科的发展过程中，低温体外循环直视手术一直是心脏外科最基本的手术方法。但低温和主动脉阻断引起心肌超微结构和病理生理改变，以及心肌缺血缺氧性损害和再灌注损伤都会给机体带来很多不利影响。20世纪80年代末Buckberg［1］提出了一个新概念即Warm Heart Surgery，Lichenstein等［2］在此领域取得良好的效果。与此同时国内外学者开始了心脏不停跳下心内直视手术的尝试。&&&& 　　心脏不停跳下心内直视手术，该技术是指在浅低温（31～35℃）心脏不停跳下行心内畸形或瓣膜病变的直视手术方法。其特点为在整个体外循环转流中不降温，阻断或不阻断升主动脉，不使用心脏停搏液，经冠状动脉循环使心脏始终得到如同全身器官一样的氧合机血灌注，心肌不断得到氧和营养物质供应，因此术中一直维持正常心脏循环而不载负荷的心脏空跳，心肌内环境几乎接近正常生理状态。持续灌注的血流不仅满足心肌代谢需要，减轻缺血再灌注损伤，而且可迅速冲刷组织中有害的代谢产物。本实验组较对照组而言在转流中血气分析、电解质大致正常，无需添加任何药物。对照组因灌注液回吸及低温的影响，转流中往往需添加碳酸氢钠、电解质也常发生变化。不停跳组术中不用灌注心脏停跳液，减轻了灌注师的负担，其灌注方法无特殊，术后病情平稳，易管理。同时术中心脏避免了高钾的影响，不遭受停跳和复苏的非生理性打击，也可缩短体外循环时间和手术时间，进一步有利于心肌保护及各脏器保护。本研究结果表示，实验组体外循环时间明显短于对照组，术后机械通气辅助时间和ICU停留时间也分别短于对照组。实验组术后不用多巴胺或用量&5μg/kg?min-1，比对照组少。本研究不停跳组上下腔静脉阻断时间长于停跳组升主动脉阻断时间，说明心脏跳动中心肌有一定的张力，对手术医生的技术操作难度增加。
　　3.2& 心脏不停跳心内直视术的缺点& 　　心肌代谢障碍和再灌注损伤是体外循环心内直视手术中主要的病理生理改变，心肌酶谱中CK、CK-MB是反映心肌细胞受损较为客观、敏感的指标。cTnI是迄今为止发现对心肌损伤诊断特异性和敏感性最高的标志物之一［3，4］。cTnI不仅能判定心肌的损伤而且能准确评估心肌损伤程度。本实验的研究结果表明，实验组CK、CK-MB、cTnI、AST在转机后几乎都低于对照组，且下降速度较对照组快，两组差异有显著性(P&0.05或0.01)，可见实验组心肌细胞受损较轻。这与何巍等［5］的实验研究结果相一致。虽然不停跳组心肌损伤较停跳组轻，但与术前相比，CK、CK-MB、AST、cTnI含量升高明显，由此表明尽管理论上心脏不停跳手术无心肌缺血过程，但在实际手术期间仍有氧自由基的产生，组织清除氧自由基的能力也受到不同程度的损伤，表明理论和实验研究结果尚有差异［5，6］。尽管如此，不停跳手术对心肌的损伤程度较停跳者轻，范围小，持续时间短，在心内直视手术中多能取得良好的心肌保护效果和手术效果。
【参考文献】& 　　［1］ Buckberg GD.Myocardial temperature management during aortic clamping for cardio surgery.Protection，preoccupation，and perspective ［J］.J Thorac Cardiovasc Surg，)：895-903.　　［2］ Lichenstein SV，Ashe KA，Dalat HE，et al.Warm heart surgery ［J］.Thorac Cardiovasc Surg，（2）：269.　　［3］ Cummins B，Auckland ML，Cummins P，et al.Cardiac-specific troponin-I radioimmunoassay in the diagnosis of acute myocardial infarction ［J］.Am Heart J，)：.　　［4］ Mair J，Larue C，Mair P，et al.Use of cardiac troponin I to diagnose perioperative myocardial infarction in coronary artery bypass grafting ［J］.Clin Chem， Pt1)：.　　［5］ 何巍，林辉，郑宝石，等.浅低温体外循环心脏跳动中施术对心肌保护的实验研究［J］.中华胸心血管外科杂志，）：96-98.　　［6］ 李光华，吕大同.空搏与停搏心内直视手术中心肌保护效果对比研究［J］.中华胸心血管外科杂志，）：55-56.
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