超滤技术对体外循环心脏瓣膜置换术肺损伤保护的研究*

龚建平 梁秀生 冷冰花 刘玉研 黄志明 李恒

体外循环（Cardiopulmonary bypass，CPB）不仅造成机体水潴留，而且引起全身性炎症反应，全身炎症反应和内皮细胞的损伤是导致肺损害重要原因。其中肺损伤是体外循环心内直视手术重要并发症之一。近来人们对采用超滤技术减轻CPB所致炎症反应及肺损伤进行了大量研究并取得了令人满意的临床效果，但对CPB心脏瓣膜置换术术后肺功能变化，肺损伤炎性机理及防治研究较少，本研究采用不同超滤方法对心脏瓣膜置换术患者血浆内皮素-1、炎性因子的浓度、肺功能变化进行对比研究。旨在探讨CPB术后肺损害机理及改良超滤联合平衡超滤对其炎性因子和肺功能影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2013年1月-2014年8月广东省清远市人民医院在体外循环下行心脏瓣膜置换术患者共60例。男26例，女34例，年龄25~68岁，体重35~78 kg，心功能Ⅱ~Ⅲ级，左室射血分数（LVEF）>40%，肝、肾功能正常或基本正常，肺功能及胸片所示肺部情况未见明显异常，排除有肺部急性感染病史、长期抽烟病史。按随机数字表法分为三组，对照组（C组）20例，体外循环未使用超滤技术，常规体外循环瓣膜置换术，实验1组（D1组）20例，体外循环使用常规超滤，实验2组（D2组）20例，体外循环使用改良超滤联合平衡超滤技术。三组患者年龄、性别、体重、CPB及主动脉阻断时间等一般情况比较差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。

1.2 麻醉及CPB方法的实施 术前30 min肌注吗啡0.1 mg/kg、东莨菪碱0.3 mg，入室后采用气管插管静吸复合全身麻醉，麻醉诱导以咪唑安定0.05 mg/kg，芬太尼4 μg/kg，顺阿曲库铵0.2 mg/kg及麻醉维持药物咪唑安定0.1 mg/（kg·h），芬太尼间断给药，总量不超过20 μg/kg，顺阿曲库铵0.2 mg/（kg·h）。术中监测：5导联心电图、脉搏氧饱和度、PetCO2、有创动脉血压、中心静脉压、鼻咽及肛温度等。采用正中开胸，肝素3 mg/kg抗凝，活化凝血时间（ACT>480 s）。体外循环使用StockertⅢ型人工心肺机和AFFINTY或西京膜式氧合器，0.8 m2中空纤维血液超滤器（广州东莞科威公司，中国）。管路预充液为乳酸林格液，6%羟乙基淀粉130/0.4，红细胞悬液（根据术前红细胞比容加入库存红细胞），甘露醇（0.5 g/kg），20%人血白蛋白20 g，预充总量1500~2000 mL，常规插管建立CPB，温度降至30~34 ℃。以4：1含血晶体停搏液心肌保护且每30分钟复灌1次（10 mL/kg），停跳液全部吸回储血罐。各组麻醉、手术及围术期抗炎、强心、利尿等均相同。

表1 三组患者一般资料比较

1.3 超滤方法 C组常规CPB不行超滤，D1组体外循环使用常规超滤，D2组CPB开始进行平衡超滤，CPB结束后进行改良超滤。常规超滤和平衡超滤即自微栓过滤器出口端接超滤器入口，超滤器出口接心内血液回收器，超滤量800~1200 mL，滤出液由乳酸林格氏液等量补充，改良超滤，即按Naik[1]报道的方法连接，晶体液预充，排气后矿置，超滤器内血流由血泵控制在15~20 mL/（kg·min），改良超滤在停机后立即进行，超滤量约1000 mL；超滤前血压要相对稳定，根据体重和红细胞压积情况决定超滤时间，根据血压情况调整流量，注意停机后保温。

1.4 检测指标 记录各组体外循环时间、升主动脉阻断时间，检测各组体外循环后超滤前、超滤后Hct值。记录麻醉后体外循环转流前（T1），转流结束时（T2），术后 2 h（T3），术后 6 h（T4）和术后 12 h（T5）潮气量（TV）、呼吸频率（F）、呼吸机气道峰压（Ppeak）、呼吸停顿压（Ppause）、吸入氧浓度（FiO2）及各时点的动脉血气分析。根据以上指标和血气结果计算氧合指数（OI）[2]，肺静态顺应性（Cstat）[3]、肺泡-动脉氧分压梯度（P（A-a）O2）[2]。采用酶联免疫吸附法（ELISA）测定各时点动脉血中EF-1、IL-6和TNF-α的浓度。根据红细胞压积的比值换算相应值。

1.5 统计学处理 应用SPSS 13.0软件对数据进行统计学分析，计量资料以（±s）表示，组间比较采用方差分析，组内比较采用t检验，计数资料采用 字2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组围术期血浆内皮素-1及细胞因子变化TNF-α、IL-6和 EF-1在 T2、T3、T4、T5时 点D2组低于D1、C组（P<0.05），见表2。对照组患者TNF-α、IL-6和EF-1在CPB停机后有显著上升（P<0.05），T3时点达高峰随后逐渐下降，T5时点仍明显高于CPB前水平（P<0.05）。超滤组（D1组、D2组），EF-1、TNF-α和IL-6停机时有所升高但与CPB前比较差异无统计学意义（P>0.05）。

2.2 三组围术期呼吸功能变化 OI在T2、T3、T4、T5时点均较术前降低，但D2、D1组较C组高（P<0.05）。P（A-a）O2在 T2、T3、T4、T5 时 点，D2组明显低于D1、C组（P<0.05）。Cstat D2组明显高于D1、C组，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

2.3 三组患者Hct的变化 超滤后超滤组（D1、D2）Hct值较对照组显著增高（P<0.05），见表4。

表2 三组各时点血浆EF-1、IL-6、TNF-α的变化（x-±s） ng/L

表3 三组患者各时点肺功能指标的变化（x-±s）

3 讨论

体外循环技术的运用，使心内直视手术的安全开展成为可能，由于体外循环是非生理循环，血液与管道等体外循环装置接触，是一种有创性的辅助治疗措施，治疗的同时也会对人体造成不小的损伤。在心脏外科手术围术期并发症的发生与CPB所致的病理生理过程是密切相关[4]，其刺激机体产生大量炎性因子如TNF-α、IL-6等[5]，CPB后肺功能损害与肺外组织氧自由基及炎性反应激发的中性粒细胞和TNF-α有关[6]，TNF-α起到触发点作用[7]，IL-6是反应炎性介质激活的一个灵敏指标。目前认为体外循环术后早期IL-6血浆浓度与患者的预后密切相关[8-9]。内皮素-1是在体内广泛分布，具有强大生物活性的多肽。临床和动物实验均发现EF-1参与ALI发生发展[10]。作为一种重要的炎前因子能直接或间接激活炎症细胞如肺泡巨噬细胞[11]，刺激他们产生氧自由基，释放炎性介质，损伤肺泡-毛细血管屏障，致渗透性提高；并通过收缩血管，提高微循环静水压引起肺水肿。这在体外循环伴有血管内皮损伤的肺损伤发病中可能起重要作用，同时激活补体，产生过敏毒素，直接引起肺损伤[12]。

表4 三组患者Hct的变化（x-±s） %

CPB过程中预充了大量液体血液稀释及心脏复跳后的缺血再灌注损伤，均可导致肺血管损伤，使肺微血管通透性增加，引起肺水肿，加重了肺损伤，直接影响术后早期心肺功能[13]，瓣膜病变在我国主要因风湿热所致，以瓣膜置换手术为主，近年来，随着心脏瓣膜外科的发展，高龄、二次换瓣、术前严重心功能不全、换瓣联合搭桥等重症心脏瓣膜置换患者越来越多地出现[14]，这些患者往往术前就存在不同程度器官功能不全、水钠潴留，长时间的CPB后更容易出现水肿、凝血异常以及全身多脏器功能障碍，影响早期术后心肺功能恢复。

本研究结果证实CPB期间复合应用改良超滤联合平衡超滤，既能迅速有效降低术中及术后各时点患者体内TNF-α、IL-6和EF-1的浓度，见表2，在T2、T3、T4、T5时点D2组低于D1、C组（P<0.05）；又能迅速提高患者术后Hct的水平，减轻术后肺水肿，因而对减轻术后因炎性因子导致的全身炎性反应及毛细血管渗漏综合征具有积极作用[15]。OI及P（A-a）O2是利用氧气和携氧能力的重要指标，尤其是P（A-a）O2是鉴别动脉低氧血症各种原因的基本方法之一。本研究表明术后各组OI值较转前降低，但D2组较C组、D1组高，可能是常规超滤尚不能更有效去除体内多余水份。而术后各组P（A-a）O2皆有增高，特别是在T4达高峰，可见CPB本身及术后继发损伤可导致患者术后的换气功能的降低。

与常规超滤方法相比，复合超滤组能降低炎性介质血液浓度，减少对肺毛细血管内皮细胞损伤，又可迅速滤出水份浓缩血液及提高胶体渗透压，增加Hct，增加术后OI、降低P（A-a）O2及增大肺顺应性，达到有效减轻心肺功能损害，促进心肺功能恢复。

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