瓣膜病同时合并冠心病体外循环中的心肌保护

陈祥舟,刘 梅,彭 莉,胡 卫,杨宗英,肖颖彬,陈 林,王学锋,陈劲进

随着我国经济的发展,人民生活水平的不断提高,冠心病的发病率日益增高。再由于我国西南地区潮湿,湿润的气候条件,风湿性瓣膜病的发生率更是位于全国前列。特别是年龄超过 50岁者,瓣膜病同时罹患冠心病的数量并不少见,而冠心病者也可能同时伴有瓣膜损害,常需同时行瓣膜手术和冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting,CABG)。我院心血管外科从 2000年1月至 2009年12月,共施行此类手术 96例。现将瓣膜病合并冠心病体外循环(extracorporeal circulation,ECC)中的心肌保护策略做以下探讨。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本组 96例患者中,男性 53例,女性 43例,年龄 31～76(57.2±5.3)岁,体重 36～99(55.9±7.5)kg,体表面积 1.30～2.04(1.63±0.31)m2。

1.2 诊断和手术 本组 96例患者中,80例瓣膜病患者手术前冠状动脉造影发现冠状动脉有病变(冠状动脉肌桥 6例),2例术毕心脏复跳困难探查见左前降支粥样斑块而急行 CABG术;11例冠心病患者同时合并瓣膜病(主动脉瓣退行性病变 6例,先天性主动脉瓣二叶畸形 4例,感染性心内膜炎合并主动脉瓣毁损 1例);3例马凡综合征同时合并冠心病。96例患者中合并心绞痛史 27例,高血压史 29例,高脂血症 18例,高血糖 23例,心房纤颤 64例;左室射血分数 (EF)0.22～0.67,平均(0.55±0.12);心功能(NYHA)Ⅱ级 25例,III级 57例,Ⅳ级 14例,心胸比≥0.65的 41例。

手术为单纯二尖瓣成形(MVP)+CABG 2例;二尖瓣置换(MVR)+CABG 18例(同期行血栓清除 5例);MVR+三尖瓣成形(TVP)+CABG 20例(同期行左房血栓、右房血栓清除各 1例);主动脉瓣置换(AVR)+CABG 24例(同期行瓦氏窦瘤修补 1例,行室壁瘤切除 1例);二尖瓣 +主动脉瓣置换(DVR)+CABG 20例(同期行左房血栓清除 3例);DVR+TVP+CABG 8例(同期行左房血栓清除 3例);DVR+三尖瓣置换(TVR)+CABG 1例;Bentall术 +CABG 3例。本组病例冠状动脉单支病变 51例,双支病变 24例,3支病变 13例,4支病变 8例;选择内乳动脉做动脉桥 54例,其余均为大隐静脉桥,平均搭桥数量为(1.77±0.82)支。

1.3 ECC中心肌保护方法

1.3.1 ECC方法 本组 96例患者,均在全身麻醉下行胸骨正中切口,建立 ECC,使用 Jostra 20型或Stockert III型体外循环机,进口膜式氧合器,并使用Medtronic或 Stockert datamaster静脉血氧饱和度监测仪监测,保持转中 SvO2≥65%,中低温常规 ECC灌注管理方法,中度血液稀释,转前有贫血患者,预充 400～600 ml悬浮红细胞,保持稀释后红细胞比容(Hct)值维持在 0.23～0.27。为了维持较高的胶体渗透压,必要时在预充液中加入血浆或白蛋白,并常规在复温阶段采用超滤方法。

1.3.2 心肌保护方法 ECC建立后,先经右上肺静脉插入左心引流管,及时心脏减压,防止心脏过度膨胀,之后再逐步进行血流降温,保持鼻咽温与水温之间相差不超过 10℃,鼻咽温与肛温相差不超过 2℃,并维持 MAP≥50mm Hg,当鼻咽部温度降至 30～32℃时,阻断主动脉,视手术具体情况分别以顺灌、逆灌、直视灌、先顺灌再逆灌的方式灌注 4：1冷血心脏停搏液(15～20℃),首次剂量为15ml/kg(心脏肥大的患者剂量可适当增加),每间隔 20 min冷血(10～15℃)半钾停搏液重复灌注,剂量为 10m l/kg,若为直视灌左右冠状动脉灌注量按总剂量 2：1进行分配,若为逆灌则始终保持灌注压＜50 mm Hg;当血管桥远心端吻合完成,则经血管桥小流量(50～100 Ml/min)进行远端心肌灌注,同时合并原有的灌注方式进行心肌保护。术中先行远端桥的吻合,再做瓣膜置换或成形,当心内操作结束,缝合完心脏切口,便开始复温,以温血(30～32℃)灌注,流量 200～300 ml/min,时间 3～5 min,至鼻咽温达 32℃左右开放主动脉,上侧壁钳,最后行血管桥的近心端吻合。若遇心脏复苏困难者,在血气及各种监测指数正常的情况下及时再次主动脉阻断,以温血半钾停搏液灌注方法直至心电图(electrocardiogram,ECG)为一直线,3～5min后再次开放主动脉,以使心脏复苏成功。全组 96例患者,ECC时间 101～360(204.66±49.22)min,阻断主动脉时间 67～241(140.18±34.40)min。转中 MAP维持在 50～80mm Hg,CVP 0～10 cmH2O。ECC中采用主动脉根部顺灌 +桥灌 40例、逆灌 +桥灌 24例、直视灌 +桥灌注 14例、先顺灌再逆灌 +桥灌 18例,开放主动脉前温血灌注 76例;复跳困难,二次阻断温血半钾停搏液灌注 8例。

2 结 果

全组心脏自动复跳 58例(60.4%)。转中尿量满意,超滤 230～3 900(1 135.7±538.2)ml。全组死亡 5例(5.21%)。其中 1例低心排无法脱机,1例术后 6 d死于呼吸心跳骤停,1例术前 EF仅 0.22,在植入主动脉内球囊反搏术(IABP)5天后死于心力衰竭,2例术后死于多器官功能衰竭。其余患者均康复出院。

3 讨 论

心脏瓣膜病合并冠心病并非少见,Lose等[1]对376例 40岁以上的瓣膜病患者行冠状动脉造影检查,发现 12.2%的患者存在明显冠状动脉病变需同期行 CABG;而冠心病术中发现有合并瓣膜病变者文献报道发生率 ＞2%[2]。心脏瓣膜病变合并冠心病者,手术操作复杂,手术时间长,术后并发症发生率相应增多,因此加强心肌保护、选择合理的心肌保护方法显得尤为重要。

3.1 冠心病与瓣膜病心肌保护特点

3.1.1 冠心病的心肌保护特点 冠状动脉硬化性心脏病,是以冠状动脉狭窄阻塞、心肌长期慢性缺血缺氧为特征,其心肌细胞功能、代谢及对缺血缺氧的耐受能力相对较差。在 CABG术中减轻心肌缺血和再灌注损伤尤为重要,其主要手段是控制再灌注条件和更新再灌注成分,其重点是:①保护尚未缺血的心肌;②防止心肌进一步缺血;③防止缺血-再灌注损伤;④促使受损或能量耗竭的心肌复苏,增加未缺血部位心肌的活力[3]。因此心肌保护具体措施应该以患者冠脉病变支数的多少和范围选择适宜的灌注方式。当左主干狭窄大于 50%,或者合并两支及以上病变时,我们通常选择逆灌作为首选的灌注方式。术中桥远端吻合完成,即通过血管桥灌注冷血停搏液,让阻塞远端尚未坏死的心肌得到灌注和养分;单支病变近年来都取乳内动脉作为血管桥,在顺灌的基础上直接将动脉桥搭好后便用动脉桥灌注狭窄远端。

3.1.2 瓣膜病的心肌保护特点 心脏瓣膜病患者的主要病理生理改变表现为:心室扩大肥厚,心肌及血管顺应性下降,心肌收缩力减弱,心肌耐受缺氧能力差。术中阻断主动脉后,心肌缺血缺氧,ATP被耗竭,无法维持细胞跨膜电位差,钙离子在细胞内大量聚集,表现为心肌冷挛缩,从而进一步加重瓣膜病患者的心肌损伤[3]。因此对于瓣膜病患者,在建立ECC后,及时插入左心引流管,并保持其通畅,可以有效保持心脏处于空跳状态,即可以减少正常心肌氧耗量的 50%,减少心肌的做功。同时选择良好的心肌停搏液和灌注方式,可以最大程度的减轻心肌缺血再灌注损伤。对于单纯主动脉瓣病变的患者,我们都选择左右冠状动脉窦直视灌注;对于联合瓣膜病变,心脏扩大明显,左室收缩功能差的患者,我们选择先顺灌再逆灌相结合的方式。

3.1.3 瓣膜病合并冠心病的心肌保护特点 应该根据两种病的病变程度及手术径路来选择适当的灌注途径进行心肌保护。顺灌及直视灌都可以让停搏液进入左、右冠状动脉,诱导心脏快速停跳,从而达到心肌保护作用。逆灌虽然操作稍微繁琐,但是其走行的冠状静脉系统不会被血管粥样病变累及,能有效减轻心肌的缺血性改变,维持术后心脏的血流动力学稳定,减少冠脉气栓,提高自动复苏率等优势对于心脏扩大明显合并多支冠脉病变的患者而言却是极其有利的[4]。对于逆灌右心保护不佳的缺点,Arom通过 7 032例冠脉外科临床研究指出,单纯逆灌与顺灌一样安全有效。Eichhorn等认为逆灌和顺灌冷晶体液患者术后右心室舒张功能相同[3]。林辉[5]等用犬进行逆灌心脏不停跳心肌保护实验得到左右心室心室肌的三磷酸腺苷、超氧化物歧化酶、丙二醛差异无统计学意义,说明逆灌心脏不停跳时右心也获得了良好保护。因此应将顺灌和逆灌两者协同作用,充分发挥其各自的优点。

对于选择腔房管作为腔静脉引流,通常选择直视灌注或顺灌 +桥灌的途径;如果需要经右房入路的手术,则逆灌 +桥灌或顺灌逆灌相结合再 +桥灌的途径;如果是联合瓣膜病合并多支冠脉病变的患者,先顺灌停跳,再逆灌维持并结合桥灌的途径更为适宜。

3.2 心肌保护液温度的选择

3.2.1 冷血停搏液 自 1950年心脏低温技术开始应用于心脏直视手术后,目前已成为最常用的心肌保护方法之一。但是近年来对于冷血停搏液诱导适合温度的选择仍存在争议。许多学者研究证明冷血停搏液(4～10℃)使心脏长时间停搏后,足可以使心肌功能恢复至基线水平。反映心肌细胞功能的敏感指标-维持心肌摄氧能力,冷血停搏在 10℃或20℃时具有同等效果。Gilbert[6]等研究结果显示,冷血停搏中氧释放量大于预计值,认为停搏心肌代谢酸性产物蓄积可拮抗氧离曲线左移效应,而且心肌局部深低温的维持,可弥补冷血停搏在心肌分布不均的不足,对冠脉狭窄合并心室肥厚时尤为重要。然而,部分试验及临床研究却表明当心肌温度低于15℃时,其所带来的红细胞“钱串”形成和沉积,影响心肌微循环灌注和停搏液分布;氧离曲线左移;肌浆网和细胞膜的离子泵活动降低,细胞水肿;抑制线粒体呼吸,导致术后心室功能恢复延迟;心肌冷挛缩等明显副作用,对心肌保护也是不利的[3]。

所以本组病例全部在阻断主动脉后采用 4：1冷血(15～20℃)停搏液 15 Ml/kg作为首次剂量灌注,对于冠脉堵塞严重、完全闭塞、多支病变、心脏扩张明显的患者,其首次灌注量需要加大,同时术中在心脏周围放置冰盐水纱布。心脏停搏期间,每间隔20 min或出现心电机械活动后用冷血(10～15℃)半钾停搏液重复灌注,剂量为 10ml/kg。若为直视灌注左右冠脉的灌注量按总剂量 2：1进行分配,若为逆灌则始终保持灌注压 ＜50 mm Hg;当血管桥远心端吻合完成,则经血管桥小流量(50～100 Ml/min)进行远端心肌灌注,这样可缩短心肌缺血时间,以及为心肌提供氧和其他营养物质,冲洗代谢产物并能检查血管桥吻合口是否漏血[7];之后的每次灌注都以桥灌合并原有的灌注方式进行心肌保护。

3.2.2 开放前温血灌注 本组病例在心内操作完成,阻塞冠脉远端吻合完成以后便开始复温。同时采用原有的灌注方式加桥灌的途径用温血(30～32℃)灌注,流量 200～300m l/min,时间 3～5 min,至鼻咽温达 32℃左右开放主动脉。这样不仅使心肌在常温下有大量 ATP生成,使心肌细胞膜上的钠-钾泵和钙泵功能得以尽快恢复,以便心肌细胞在复跳的过程中有较好的调节水分和钙离子水平的能力,同时温血灌注还能将阻断期间产生的大量酸性代谢产物冲洗出心肌,也可以将冠脉内的气体冲出,减少开放后冠状动脉气栓的发生,这些都为心脏在恢复血流供应后的电机械活动恢复打下良好基础。对于心功能极差的患者,是防止再灌注损伤的有效方法之一[4]。Luo等[8]发现缺血后处理可减轻心脏手术后心肌缺血再灌注损伤及心肌顿抑和凋亡。如果在开放升主动脉前实施短暂、反复的温血灌注,可以进行准确的缺血后处理过程,能减轻缺血心肌的致命性细胞损伤,保护微血管的存活,缩小心肌梗死范围[9];能明显加快术后心肌收缩功能的恢复,保存心肌收缩力,对抗心肌顿抑作用[10];同时提高心室颤动阈值,减少缺血-再灌注后心律失常的发生率,为复跳做好准备。

3.3 复苏困难的处理 开放主动脉后,保持较高的灌注压,保证冠状动脉的灌注,在血气和其他监测指标均正常的情况下,本组病例有 8例出现顽固性室颤,多次电击除颤均无法复苏。此时及时的选择再次阻断主动脉,以温血(37℃)半钾停搏液高流量灌注(300ml/min)的方式,让心电活动完全停止,3～5 min后再次开放主动脉,心脏通常可以自动复跳或电击 1～2次即可。这种现象对于主动脉瓣重度狭窄、心脏扩张明显合并冠脉多支病变的患者较为普遍,随着复温的进行,机体氧耗增加,血管扩张,组织间代谢产物逐渐转移至血管内;再加患者术前本就存在的心肌肥厚,心内膜下缺血,心室顺应性下降,收缩舒张功能下降等因素就注定此类患者复苏较为困难,如果只是一味的进行电击除颤,会造成心肌能量的大量消耗。此时及时的再次阻断主动脉,温血半钾停搏液灌注,既偿还心肌细胞氧债,提供能量底物,又可冲走大量的代谢产物,并让心肌静止休息 3～5min,待心肌的内环境逐步恢复平稳,有能量底物的情况下心脏的复苏也就比较容易了。

CABG同期需要行瓣膜手术的患者本就是手术的高危因素[4]。手术创伤面积大,手术时间长,患者术前的心功能较差等因素更降低了手术成功率。美国 STS数据库统计,瓣膜手术同时行冠状动脉旁路移植手术死亡率 5.9%～11%[11]。本组死亡率5.21%,比统计值低,除了术前完善的检查诊断及术中精细的操作外,良好的心肌保护也是手术成功的关键因素。有研究表明[12],冠状动脉旁路手术后死亡患者的 25%与术中心肌保护不良有直接关系。本组病例从 ECC一开始就及时行左心减压,让心脏处于空跳状态,减少心肌做功,之后再逐渐降温,并于转中维持适当的灌注压;阻断主动脉后针对患者病情选择顺灌、直视灌、逆灌、桥灌多种心肌灌注方式相结合,既满足手术径路的需要又能以最佳的灌注途径保护心肌。术中我们采用 4：1冷血停搏液灌注-冷血半钾停搏液维持-开放主动脉前温血灌注的方式进行心肌保护,自动复跳率为 60.4%,死亡率为 5.21%,说明该方法有较好的心肌保护效果。对于复跳困难的患者,我们采用再次阻断主动脉,温血半钾停搏液灌注,让心脏静止休息 3～5 min后再开放的方法,也有不错的效果。

Dahlberg等[13]观察到影响同时行瓣膜手术和CABG远期生存率的主要因素并非瓣膜病变的病因,而是冠状动脉病变范围、瓣膜功能矫正的满意程度和患者术前的心脏功能。所以对于该类患者,只有进行满意的瓣膜功能矫正,保证缺血远端的心肌再血管化,术中完善的心肌保护措施等多方面结合才能够从根本提高手术成功率。而 ECC中的心肌保护,必须是一个综合考虑并实施的过程,应充分重视两病种相结合的特点,针对患者病情,选择多种灌注途径结合,采用良好的心肌灌注方法,才能提高自动复跳率,提高 ECC质量,增加手术成功率。

[1]Lose VJ,Gupta SN,Joseph G,et al.Prevalence of coronary artery disease in patients with rheumatic heart disease in the current era[J].Indian Heart J,2004,56(2):129-131.

[2]李德才,郭兰敏,吴树明,等.瓣膜置换并非计划冠状动脉搭桥术(附 7例报告)[J]山东医药,2000,40(2):1-2.

[3]董培青.体外循环损伤与保护 [M].北京:人民卫生出版社,2007.49-64.

[4]龙村.体外循环手册 [M].第二版.北京:人民卫生出版社,2005.281-295,384-388.

[5]林辉,李香伟,高尚志,等.逆行灌注心脏不停跳法对心肌的保护作用[J].中华实验外科杂志,2002,19(1):60-61.

[6]Gilbert NF,MeyerPE,Tauriainen MP,etal.Effectsof byhypotherm ia on myocardial substrate selection[J].Ann Thorac Surg,2002,74(4):1208-1212.

[7]龙树.体外循环学 [M].北京:人民军医出版社,2004.472-482.

[8]LuoW,Li B,Chen R,et al.Effectof ischemic postconditioning in adult valve replacement[J].Eur J Cardiothorac Surg,2008,33(2):203-208.

[9]Miura T,Iimura O.Infarct size lim itation by preconditioning:its phenomenological features and the key role of adenosine[J].Cardiovasc res,1993,27(1):36-42.

[10]Toyoda y,Di gregorio v,Parker ra,et al.Anti-stunning and anti-infarct effectsof adenosine-enhanced ischemic preconditioning[J].Circulation,2000,102(19 Suppi 3):III326-331.

[11]于波,刘锦屏,秦良光,等.心脏瓣膜手术同时行冠状动脉搭桥术 19例报告[J].浙江临床医学,2008,10(11):221-223.

[12]Weman SM,Karhunen PJ,Penttila A,etal.Reperfusion injury associated with one-fourth of deathsafter coronary artery bypass grafting[J].Ann Thorac Surg,2000,70(3):807-812

[13]Dahlberg PS,Orszulak TA,Mullany CJ,et al.Late outcome of mitral valve surgery for patients with coronary artery disease[J].Ann Thorac Surg,2003,76(5):1539-1548.