逆行灌注心脏不停跳体外循环过程中心肌保护研究进展

钟 宏

(广西北海市人民医院心胸外科，北海市 536000)

逆行灌注心脏不停跳体外循环过程中心肌保护研究进展

钟 宏

(广西北海市人民医院心胸外科，北海市 536000)

大多学者认为手术过程中心肌保护成为手术成功的关键。目前，已有大量的实验和临床研究表明心脏不停跳手术有较好的心肌保护效果。本文就心脏不停跳手术对心肌保护效果做一综述。

心脏不停跳；手术治疗；心肌保护

心血管外科已有100多年的历史。早在1896年，Rehn就开始了人类心脏上的缝合技术，但直到1953年Gibbon等研究出体外循环机，才打开了心脏外科禁区之门，真正地揭开现代心脏外科学发展的序幕[1]。因心肌保护一直是心脏外科的重要环节，国内外学者一直不断寻找更理想的心肌保护办法，1955年Melrose首先提出了心脏停跳液技术，从此这种技术成为心外科心肌保护的主要方法。1973年Gay等对Melrose原液成功进行了改进，为临床合理应用高K+心停搏液奠定了基础，浅低温体外循环(CPB)结合主动脉根部灌注冷K+心停搏液加心脏局部深低温的方法已成为全世界绝大多数医疗机构常用的基本方法。到20世纪80年代，又提出了一个新概念，即“温心外科(Warm heart Surgery)”[2]。Lichtenstein等[3]在此基础上，利用持续灌注温血K+停搏液的办法保护心肌取得良好效果，并逐渐应用于临床。

1 背景与现状

随着CPB设备、灌注技术及心脏外科技术的不断发展，CPB心内直视手术的不良反应已明显减少，安全性有所提高。但仍不能避免心肌缺血再灌注损伤，众多改良心肌保护液尚无一种公认的配方能解决心肌缺血、缺氧和复灌的损伤。在此背景下，于上世纪80年代后期，国内外逐渐开始采取在CPB心脏跳动的条件下不阻断主动脉、不使用心脏停搏液进行手术，获得较理想的心肌保护效果，引起普遍关注。至1992年，顾瑞华等[4]首先报道了在CPB心脏不停跳下施行右心系统的心内直视手术，随后何巍等[5]改进了浅低温CPB心脏不停跳心内直视手术方法，使该技术发展到左心系统手术中。肖颖彬等[6]在此基础上又进一步地改善了手术野的显露，完善了术中排气措施，扩展了手术指征，进一步推动了心肌保护效果[7，8]。由于此手术方式使心肌持续得到氧、血液的灌注，可以维持较接近生理状态的有氧代谢及相对稳定的内环境，没有经过心脏停跳和复苏的非生理性过程，没有受到低温、高K+和较大温差的不利影响，也没有再灌注损伤的影响，心肌保护取得了较大的效果，术后低心排和严重心律失常少见[9～11]，特别是对于心功能不良、心脏高度增大和手术时间较长的患者更具有重要临床意义[12，13]。

经冠状静脉窦逆行灌注的心肌保护方法是1956年Lillehei等[14]首次成功用于临床，该方法在很长时间里一直未能得到重视和应用。但近几十年的研究发现，逆行灌注能为冠状动脉狭窄远端心肌提供良好的保护，这又重新激起人们对逆行灌注的兴趣。该手术采用经冠状静脉窦持续灌注，心脏无须停跳，因此，避免了中低温心脏停跳心内直视手术所致的心肌缺血再灌注损伤。大量动物实验及临床研究均证实有更好的心肌保护效果[15～19]。该技术是一种简便、安全、较接近生理状态且心肌保护效果较为理想的新方法，可为心脏外科医生多提供一种可选择的心肌保护措施[10]。

2 逆行灌注心脏不停跳心肌保护的基本原理

2.1 逆行灌注心脏不停跳的解剖学基础 心脏的静脉引流系统按照Hochberg等[20]的分法，可把其分为大系统和小系统两大内在联系的系统。前者包括联系冠状动脉系统、毛细血管网、冠状静脉窦和右房之间的静脉管道，占冠状静脉引流量的73%；后者包括动脉窦间隙(联系毛细血管前冠状动脉系统和心室腔)及Thebesian静脉(连接冠状静脉和心室腔)组成，小静脉是直接引流入心室腔的静脉网，主要分布在右心室心肌中，占冠状静脉引流量的27%。冠状静脉是无瓣膜的管道，并通过毛细血管及窦状隙和心肌细胞相通，氧的弥散距离较短，有利于心肌细胞摄取O2和进行物质交换，这为逆行灌注提供了解剖上的可能[21]。

2.2 逆行灌注心脏不停跳的心肌保护机制 该技术是从主动脉灌注管中分出的一根灌注管，并对冠状静脉窦进行逆行灌注，不采用心脏停搏液，使心肌得到持续的氧合血灌注，心脏始终保持有节律的空搏状态，有效地维持了心肌组织内环境的稳定，保持较接近生理的有氧代谢、酸碱平衡和电解质平衡。心脏不受高K+、低温、停搏及复苏过程的非生理性打击，不受心脏按压、电击除颤等机械性损伤，从而最大程度地减轻了心肌缺血再灌注损伤。近年来，何巍等[10]研究证明，浅低温CPB心脏不停跳手术能避免心肌缺血再灌注损伤，更好地保护了心肌的超微结构，能减少代表心肌细胞损伤程度的肌钙蛋白及各种心肌酶的释放；可减少术中中性粒细胞在肺部的积聚和激活，减少了术后肺部炎性因子的释放，从而可以有效地减轻术后肺损伤；能减少炎性因子而增加抗炎因子的释放致减轻术后炎性反应。

3 手术方法

3.1 CPB的建立 常规方法建立CPB后，经主动脉插管缓慢注入预充液，先开放上腔静脉引流，估计机内预充液基本所流出血量代替后再开放下腔静脉引流，并迅速提高灌注流量，同时注意保持灌注与引流的动态平衡。为了保证有效灌注量，必须保证静脉引流通畅，应及时回收术野和心包腔内的血液，防止丢失。

3.2 逆行灌注的基本方法 Shapira等[22]研究认为，逆行灌注不受冠状动脉病变程度的影响，心停搏液降温满意。到80年代后期，经冠状静脉窦逆行灌注冷心停搏液或含氧血心停搏液已较广泛地用于冠状动脉旁路移植术和主动脉瓣替换术。Menasche等[23]报道了一组500例主动脉瓣替换的临床研究，认为逆行灌注是安全有效的心肌保护方法，且无冠状动脉插管的并发症，手术操作简单，优势明显。逆行灌注法可分为直视插管和非直视插管法。

3.2.1 直视插管法 方法是手术过程中阻断上下腔静脉、切开右房后，在冠状静脉窦口处先缝一荷包，直视下将逆灌导管插入冠状静脉窦2～3 cm，注水3 mL使管前端水囊充盈，以防管道滑脱，然后收紧荷包。可采用CPB机的一个小泵作为逆行灌注专用泵，控制流量200～300 ml/min，控制压力在5.3～7.5 kPa(约40～60 mmHg)。该方法简单、准确，但须切开右心房。另一种方法可以从主动脉灌流管接“Y”形接头，分出一根灌注管道与逆行灌注管连接并进行持续灌注，可采用输液夹钳夹法控制其灌注量和灌注压。此方法操作简单，但不够精确。

3.2.2 非直视插管法 该方法是在右心房壁近冠状静脉窦处先缝一荷包，在CPB开始前将逆灌导管通过荷包孔插入右心房，用手指于右房室沟处引导，将逆灌导管插入冠状静脉窦，然后收紧荷包。其余操作同直视插管法。该方法优点是无须切开右心房，右心房可插单根引流管，但需有一定经验，有时不够准确，可致逆灌管脱出。

4 手术适应证及禁忌证

4.1 适应证

4.1.1 心脏瓣膜病手术 对于心脏瓣膜特别是对重症瓣膜病变的患者，往往因病史长、心脏扩大较明显、心功能较差、手术耐受力差等原因，术后容易出现低心排、恶性心律失常、肝肾功能衰竭等严重并发症，病死率较高。采用逆行灌注心脏不停跳手术，可以避免因心脏停跳而致的心肌缺血再灌注损伤、低温、心脏按摩和电除颤等物理性损伤，有效地减少术后并发症的发生率，明显降低手术病死率。尹俊等[24]报道161例心脏不停跳瓣膜置换术病例，证实此技术有较好的心肌保护效果；花光斌等[17]对心脏不停跳手术对心肌细胞存活情况进行研究，结果心肌细胞存活情况在不停跳组比在停跳组高，不停跳手术要比停跳手术显示出更好的心肌保护效果。该技术对重症瓣膜手术有良好的疗效。

4.1.2 先天性心脏病(CHD)手术 目前，已有很多文献报道证实大部分CHD(如房间隔缺损、室间隔缺损)可用该手术进行。Ma等[25]研究了不停跳体外循环下先天性心脏病手术的心肌损伤情况，病例主要来自房缺、室缺、法洛氏四联症的病人，证实了不停跳下心内直视手术对先心病手术的心肌保护作用显著。冯旭等[26]报道心脏不停跳手术对法洛四联症根治术的心肌保护作用良好，说明掌握好该技术可纠治先天性心内畸形。

4.1.3 合并重度肺动脉高压患者 也有相关报道心脏不停跳手术对合并重度肺动脉压高患者的心肌保护效果良好，如陈林等[27]报道实验组58例CHD合并重度肺动脉高压的患者，术中测右室压/左室压比>0.70，术后效果良好，说明该技术适用于合并重度肺动脉高压病例。

4.1.4 冠状动脉旁路移植术或同时行瓣膜手术 一般情况下，粥样硬化病变不侵犯静脉系统，而对于严重病变的冠状动脉需行冠状动脉旁路移植术时，经冠状静脉窦逆行灌注能使已病变动脉远端所支配的心肌得到持续灌注，心肌保护效果好而且也便于手术操作。林辉等[28]采用非CPB心脏不停跳技术对73例冠心病患者行冠状动脉旁路移植术或同时行瓣膜置换术，取得较好的临床效果。该技术过程中避免了缺血再灌注损伤、低温、除颤等不良影响，降低了CPB导致的各种并发症的发生率。因此，冠状动脉旁路移植术或同时行联合瓣膜置换术，可以达到理想的心肌保护效果。

4.2 手术禁忌证 不适用逆行灌注心脏不停跳手术主要有以下情况：①复杂先天性心脏畸形；②侧支循环丰富者；③有冠状静脉窦畸形者；④合并永存左上腔静脉者；⑤较小的儿童等。

逆行灌注心脏不停跳法手术适用于大部分先天性和后天性心脏手术病例，特别适合于心脏高度增大、心功能差患者。但对于新开展此技术的单位来说，应严格掌握手术适应证，应从简单的先心病，如ASD修补及小的VSD修补术开始，然后再开展较大VSD的修补术、单纯瓣膜替换术及联合瓣膜替换术等。

5 心肌保护效果的评价

5.1 血液生化检查 目前，已有大量实验及临床研究证明，当心肌受损时，Troponin I是当今评价心肌损伤程度和心肌保护措施优劣的理想标志物；血清CK及CK-MB活性，也是检测心肌受损敏感度高和特异度强生化指标[29，30]。以脂质过氧化代谢产物为代表的丙二醛(MDA)，以及以超氧歧化酶(SOD)为代表的生物抗氧化酶，也可以间接反映氧自由基造成心肌细胞损伤程度[31，32]。除此之外，乳酸、乳酸脱氢酶(LDH)、C反应蛋白(CRP)、肌红蛋白、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)等也可间接反映心肌损伤的程度，应根据具体需要选择对应的检测指标。

5.2 心肌超微结构 Yin等[33]研究发现，不停跳心脏手术组较对照组心肌肌原纤维排列整齐、Z线清楚、线粒体肿胀轻、线粒体嵴较清楚、糖原颗粒较少。说明心肌超微结构变化可以反映心肌损伤的程度。

5.3 临床表现 该手术操作完成后即可停止CPB，一般不需另作辅助循环及心脏复苏，大多数停机顺利。大部分病人术中不需使用多巴胺等正性肌力药物。但对于术前心功能差、心脏高度增大患者，或者术毕短时间内血容量未补够者，若血压偏低可用适量多巴胺来维持血压、中心静脉压的稳定及理想尿量。术后心输出量较停跳组明显提高，很少发生低心排及严重心律失[9～11]。

6 优缺点及解决办法

6.1 优点 ①采用逆行灌注心脏不停跳手术， 全过程中心肌得到持续的氧合血液供应， 极大地避免了心肌缺血再灌注损伤；②避免了高K+的影响，不受停跳和复苏的非生理性打击，缩短了CPB时间及手术时间；③浅低温为心肌提供了更为接近生理状态的有氧代谢、酸碱平衡和电解平衡的内环境，避免了低温对机体的干扰；④避免了低温导致的酶活性改变及CPB诱导的全身炎症反应对肺等器官的损伤[10，34]；⑤心肌的代谢产物被不断冲刷掉；⑥可及时辅助判断手术效果，如是否导致残余分流、传导束的损伤及瓣膜启闭的情况。

6.2 缺点及解决方法 逆行灌注心脏不停跳手术还存在一些争议[18]，主要体现在以下的几个问题。

6.2.1 手术术野问题 心脏回血较多，导致术野不够清楚，解决办法：①引流不良时，可切开房间隔，房缺将左心房引流管置入左室；②经主动脉瓣口放入心包吸引管，同时将右心引流管置于左冠脉口吸引；③助手间断用外用吸引器吸去瓣环处血液。

6.2.2 排气困难问题 心脏手术排气不良，解决办法：①CBP过程中始终保持头低位；②转流中保持较高的灌注压，保持平均动脉压在60 mmHg以上；③缝合主动脉切口后，主动脉根部接排气管，排气针插入腔静脉管；④缝合房间隔切口前，暂停左心引流，摇动手术床至头低左倾位，麻醉师配合膨肺，将气体经房间隔切口排除；⑤在缝合右房切口前，开放下腔静脉，使右房血液充盈，麻醉师配合膨肺，同时挤压右心室，排除右心气体。

6.3 血尿问题 血尿的出现主要与吸引器的过多使用、血液稀释度、红细胞脆性增加及CPB时间较长等有关。解决办法：①调节好吸引器吸力，避免吸力过大；②在保证术野清晰的条件下尽量少使用吸引器；③合理的血液稀释；④控制CPB时间，必要时更改手术方式等。

7 展 望

逆行灌注心脏不停跳手术技术日益受到重视的同时，存在的一些问题也不容忽视。张海洲等[35]研究结果发现，尽管理论上心脏不停跳手术无心肌缺血的过程， 但在实际手术期间仍有一定量的氧自由基的产生，心肌仍然会受到不同程度的损害。其原因是多方面的，如CPB、吸引器的使用、术中灯光照射、机械性刺激及暴露牵拉等造成心肌局部缺血损伤。尽管此技术的相关研究已取得可喜的进步，但仍有必要进行进一步深入研究，尤其是加强逆行灌注心脏不停跳手术过程中的心肌及血细胞保护，以期达到更为理想的心肌保护效果。

[1] 张桂敏.心血管外科进展[J].昆明医学院学报,2011,32(1):1-2.

[2] Kirklin JW,Banett-Boyes BG.Cardiac Surgery[M].New York:John Willey and Sons Inc.3nd edition.Elsevier Science,2003:554-656.

[3] Lichtenstein SV,Ashe KA,Dalati HE,et al.Warm heart surgery[J].J Thorac Cardiovasc Surg,1991,101(2):269-274.

[4] 顾瑞华,于 昂,王仲伦,等.体外循环心脏不停跳下心内手术[J].天津医药,1992,101(2):105-107.

[5] 何 巍,林 辉,陈铭伍,等.心脏跳动中二尖瓣替换术[J].中华外科杂志,1996,34(11):678-680.

[6] 肖颖彬,陈 林,王学锋,等.体外循环心脏跳动中心内直视手术2100例临床分析[J].中国体外循环杂志,2006,4(4):210-212.

[7] 冯 旭,林 辉,何 巍,等.逆行灌注心脏不停跳联合瓣膜置换术中内皮素的变化[J].广西医学,2005,27(2):172-173.

[8] 李福平,肖颖彬,高凌云,等.逆行灌注心脏不停跳心肌保护的试验研究[J].第三军医大学学报,2002,24(10):1208-1210.

[9] 闫路勤,闫 炀,耿希刚.温血逆行灌注心脏不停跳主动脉瓣膜置换手术73例[J].陕西医学杂志,2013,42(8):1047-1048.

[10]何 巍,郑宝石,冯 旭,等.浅低温体外循环的优点与心脏不停跳心内直视手术[C].岭南心血管病杂志,2012(增刊).第14届中国南方国际心血管病学术会议专刊:214-215.

[11]林 辉,何 巍,彭青云,等.逆行灌注心脏不停跳主动脉瓣及联合瓣膜替换术[J].美国中华医药杂志,1998,4(2):13-15.

[12]冯 旭,何 巍,郑宝石,等.心脏不停跳下生物瓣膜置换术的临床研究[J].微创医学,2012,7(3):235-237.

[13]龚兴瑞.不停跳体外循环下心内直视手术研究进展[J].西部医学,2011,23(3):587-588.

[14]Lillehei CW,Dewall RA,Gott VL,et al.The direct vision correction of calcific aortic stenosis by means of a pump oxygenator and retrograde coronary sinus perfusion[J].Dis Chest,1956,30(1):123-140.

[15]Salerno TA,Macedo FI.Beating-heart valve surgery: perspectives and insights into the future of myocardial protective strategies[J].J Heart Valve Dis,2010,19(6):723.

[16]Macedo FI,Carvalho EM,Hassan M,et al.Beating heart valve surgery in patients with low left ventricular ejection fraction[J].J Card Surg,2010,25(3):267-271.

[17]花光斌,杨蓓红,李立明,等.体外循环下心脏不停跳手术对心肌细胞存活的影响[J].中国现代药物应用,2013,7(23):36-37.

[18]刘浩杰,朱继先,李俊杰,等.体外循环心脏不停跳法心内直视手术保护心肌的疗效分析[J].中国医疗前沿,2013,8(23):49-50.

[19]韩 舟,陈 辉,岳 军,等.不停跳心内直视手术的临床研究[J].中国医药科学,2011,1(22):60-61.

[20]Hochberg MS,RobertsWC,Morrow AG,et al.Selective arterialization of the coronary venous system[J].Thorac Cardiovasc Surg,1979,77(5):1.

[21]谢晓勇.逆行灌注心脏不停跳对心肌的保护[J].广西医科大学学报,2005,22(4):646-647.

[22]Shapira N,Lemole GM,Spqgna PM,et al.Antegrade and retrograde infusion of cardioplegia Assessment by thermovision[J].Ann Thorac Surg,1987,43(1):92-97.

[23]Menasche P,Smbayi JB,Piwnica A.Retrograde coronary sinus cardioplegia for aortic valve operations:a clinical report on 500 patients[J].Ann Thorac Surg,1990,49(4):556-563.

[24]尹 俊,陈锁成,丁国文,等.心脏不停跳瓣膜置换术161例临床分析[J].江苏医药,2014,40(2):156-157.

[25]Ma J,Li XH,Yan ZX,et al.Effect of myocardial protection during beating heart surgery with right sub-axiliary approach[J].Chin Med J(Engl),2009,122(2):150-152.

[26]冯 旭,周华富,覃家锦,等.心脏跳动中法洛四联症根治术心肌保护的实验研究[J].广西医学,2009,31(6):826-827.

[27]陈 林,肖颖彬,王学峰,等.浅低温体外循环心脏跳动中手术矫治先心病合并重度肺动脉高压[J].第三军医大学学报,2001,23(5):505-507.

[28]林 辉,温昭科,李香伟,等.心脏不停跳冠状动脉旁路移植同时行主动脉瓣或联合瓣膜替换术[J].广西医科大学学报,2006,23(2):225-227.

[29]冯 旭,林 辉,何 巍,等.逆行灌注心脏不停跳心脏手术犬血浆肌钙蛋白变化[J].广西医科大学学报,2005,22(3):341-343.

[30]Katus HA,Remppis A,Neumann FJ,et al.Diagnostic efficiency of troponin T measurements in acute myocardial infarction[J].Circulation,1991,83(3):902-912.

[31]黄 荣.64例急性左心衰竭的急诊抢救体会[J].内科,2007,2(3):365-366.

[32]胡一鸿,牛健康.超氧化物歧化酶研究进展[J].生物学教学,2005,30(1):2-4.

[33]尹立国,邹志强.不停跳心内直视手术对心肌的保护效果[J].前卫医药杂志,2001,18(4):243-246.

[34]谢晓勇,何 巍,郑宝石,等.浅低温体外循环心脏不停跳术对HMGB1的影响[J].广东医学,2011,32(6):715-717.

[35]张海洲,薛 涛,郭兰敏.浅低温心脏不停跳心内直视手术对心肌保护作用的研究[J].山东医药,2003,43(30):6-8.

Researchprogressonmyocardialprotectionofretrogradeperfusionofextracorporealcirculationinbeatingheart

ZHONGHong

(DepartmentofCardiothoracicSurgery,People′sHospitalofBeihaiCity,Beihai536000,Guangxi,P.R.China)

Most scholars believe that intraoperative myocardial protection is key to the success of surgery. Currently, a large number of experimental and clinical studies have shown that beating heart surgery have better myocardial protection. This paper aims at making a review on the effect of beating heart surgery on myocardial protection.

Beating Heart; Surgery; Myocardial protection

钟宏(1971～)，男，研究生，副主任医师，研究方向：胸心血管外科。

R 654

A

1673-6575(2014)04-0470-04

10.11864/j.issn.1673.2014.04.25

2014-04-03

2014-06-01)