股动脉插管的体外循环与神经系统并发症

穆祉锟，杨 昌，胡义杰

作者单位：400042重庆，陆军特色医学中心心脏血管外科（穆祉锟、杨 昌、胡义杰）；400038重庆，陆军军医大学基础医学院三大队11中队（穆祉锟）

近年来，以股动脉为主的外周动脉插管建立体外循环技术广泛应用于心血管外科的微创手术、复杂二次开胸手术、心肺辅助操作和困难气道麻醉管理等情况，并取得了良好的临床效果。但其相关并发症，特别是神经系统并发症，逐步引起了人们的关注。本文拟就该问题综述如下。逆行主动脉夹层所致的脑部供血障碍以及主动脉夹层或主动脉瘤手术采用股动脉逆行插管等情况不在本文讨论的范围。

1 外周动脉插管体外循环技术逐步发展

随着科学技术和材料工艺的快速发展，以胸腔镜、机器人心脏手术为代表的微创手术和各类胸部小切口的手术成为心脏外科发展的主要趋势。胸壁切口的减小，中心插管的常规体外循环技术，逐步演变为外周动脉插管的周围体外循环技术。此外，外周插管的体外循环技术也广泛应用于难行升主动脉直接插管的患者，如二次开胸、心包腔严重粘连、升主动脉壁异常等。外周血管中的股动脉、髂动脉、锁骨下动脉、腋动脉、肱动脉等动脉插管均有相关文献报道。由于股动脉显露简单方便且血管直径粗大，成为目前临床实践中最常选择的插管部位。即使在体重15 kg、年龄6岁的患儿中，也有常规应用的成功报道［1］。

外周插管的体外循环技术的发展经历了三个阶段：①1996年至2000年阶段：新开发的闭式体外循环（Heart-Port）技术，即股动静脉插管、主动脉内球囊阻断，在大的心脏中心开始尝试。②2001年至2010年阶段：Heart-Port技术大量应用，但合并主动脉阻断不佳和动脉置管相关并发症，部分中心逐步改为中心插管并升主动脉阻断。③2010年至今阶段：各类胸壁小切口、胸腔镜、机器人等微创术式和CT、食道超声等影像学技术不断发展，股动脉插管逆行灌注再次受到大家的关注［2］。目前标准的外周插管建立体外循环步骤包括：股动脉插管逆行灌注、股静脉双级管（或颈内静脉和股静脉分别置管上下腔静脉）引流、并Chitwood钳升主动脉阻断、主动脉根部灌注心脏停搏液。股动脉插管周围体外循环技术的逐步成熟，反过来也极大的推进了各类微创心脏手术的发展。

2 股动脉插管体外循环的相关并发症不容忽视

根据既往的临床经验和文献报道，股动脉插管逆行灌注体外循环的常见主要并发症包括：①主动脉夹层，通常因为股动脉置管过程中暴力操作所致。术前仔细的进行周围血管评估、术中超声指导导丝先进入胸降主动脉、之后在导丝引导下轻柔操作导管进入髂动脉，通常可避免主髂动脉夹层或损伤的发生。②肢体远端缺血或坏死。其临床表现从轻微疼痛的下肢缺血到骨筋膜室综合征、肢体缺血坏死等严重并发症。术中采用远端动脉置管（股浅动脉或足背动脉）转流的方式，能有效预防术中下肢的缺血。目前也有研究设计带分流口的股动脉插管来保留肢体远端灌注［3］。③腹股沟区域神经、淋巴管损伤。采用经皮穿刺插管加Proglide缝合装置预制缝线，或小切口仅暴露股动脉前壁而非周围全游离套带等有限区域游离，能显著降低该并发症［4］。④其他罕见的并发症，如腹腔动脉或脏器损伤，估计与引导导丝的操作不当有关。除上述并发症外，近年来股动脉插管逆行灌注的体外循环与神经系统并发症间的关系受到广泛关注，但尚缺乏统一认识。

3 股动脉插管逆行灌注可能增加神经系统并发症

部分研究认为股动脉插管逆行灌注不增加脑卒中的发生率。Tomislav Mihaljevic等比较了759例不同手术方式的二尖瓣成形手术，发现机器人手术组、右前外侧小切口手术组与标准胸骨正中切口手术组之间，神经系统并发症发生率无显著性差异；分析其可能与术前通过CT血管成像和超声排除外周血管粥样硬化性病变患者有关［5］。Joseph Lamelas等回顾2009年至2015年2 645例微创瓣膜手术患者并发症情况，其中31例患者（1.17%）出现脑血管并发症。而且股动脉插管逆行灌注的患者中有1.17%（28／2 400）发生脑卒中，而升主动脉或腋动脉插管顺行灌注者脑卒中发生率为2.6%（6／245）。 由于两组插管方式的病例总数差异太大，其结论的可靠性尚需进一步评价［6］。之后数个回顾性和配对对照研究也认为股动脉插管逆行灌注和主动脉顺行灌注策略对脑卒中发生无影响［7-9］。但研究中样本总量和经股动脉插管病例总数较小，上述结论仍待明确。

另外，相当数量的研究则显示，股动脉插管逆行灌注体外循环可能影响部分患者的神经系统并发症。James SG等总结了2004年至2008年美国胸心外科协会数据库中28 143例单纯二尖瓣手术病例治疗，发现微创二尖瓣手术组患者在更低年龄、更少合并症的情况下，其脑卒中的发生率却高于标准胸骨正中切口手术组（1.87%vs.1.16%）。 在排除了不停跳和诱导室颤而非升主动脉阻断的微创病例后，脑卒中的发生率仍然高于标准胸骨正中切口组（1.52%vs.0.92%）［10］。 推测微创心脏手术较长的学习曲线、较长的体外循环时间和主动脉阻断时间，可能是脑卒中发生率高的原因。Davy等荟萃分析了35项微创与标准正中切口二尖瓣手术的对比研究，其中微创组脑卒中发生率显著增高（2.1%vs.1.2%）；亚组配对研究结果亦如此（1.9%vs.0.9%）；其中采用主动脉内球囊阻闭者，脑卒中风险显著增加［11］。但Filip Casselman等随访了连续50例主动脉内球囊阻断、股动脉插管逆行灌注的二尖瓣手术病例，脑卒中的发生率为1.4%，与既往报道的文献相近，认为主动脉内球囊阻断不影响脑卒中的发生率［12］。Grossi Eugene等回顾分析了1995年至2007年3 180例单独二尖瓣手术病例，提示逆行灌注是神经系统并发症的高危因素之一。年龄小于50岁时，逆行灌注对神经系统并发症发生无影响，推测可能与较少的动脉粥样硬化斑块负荷有关［13］。排除所有主动脉内球囊阻闭病例，Michele Murzi等报道胸部小切口并直接升主动脉阻断的二尖瓣手术1 632例，其中脑卒中的发生率为 1.3%（22／1 632），股动脉逆行灌注组的发生率显著高于升主动脉顺行灌注组（3.5%vs.1.1%）；多元回归分析也显示经股动脉插管的逆行灌注是脑卒中发生的独立危险因素（OR＝3.3，P＝0.004）；推测与老年患者较重的动脉粥样硬化斑块负荷有关［14］。Kareem Bedeir等回顾性分析了2004年至2012年单纯二尖瓣患者并术中食道超声严格监测排气的病例，排除了60岁以上、非升主动脉阻断、感染性心内膜炎、或其他合并术式等患者，发现与标准升主动脉中心插管相比，股动脉插管逆行灌注组中患者术前基础脑血管疾病、心功能衰竭或房颤比例低，但术后脑卒中发生比例却较高（5.3%vs.0.6%）。 研究结果提示：在排除基础脑血管病变、主动脉内球囊阻断、高龄患者中较重动脉粥样硬化斑块负荷、较长升主动脉阻断和体外循环转流时间以及微创排气干扰等因素下，逆行灌注可能导致主髂动脉血管壁应力发生变化、血管壁结构（包括原来的稳定斑块等）不稳定，导致微小斑块脱落而致脑卒中［15］。

需要指出的是，绝大部分回顾性或配对研究中关于神经系统并发症的定义标准并不统一。多数研究采用有临床症状的脑卒中作为观察指标，也有研究采用改良Rankin评分、短暂性脑缺血发作等。微小栓子所致的脑血管缺血性改变，可能无近期的临床神经系统表现，但可能出现远期的大脑认知功能障碍。今后综合采用术后早期磁共振弥散加权成像评估脑部微小病灶和临床症状，可能更有助于神经系统并发症的诊断和研究。

4 股动脉插管逆行灌注中神经系统并发症的预防

针对上述股动脉插管逆行灌注的体外循环相关神经系统并发症的研究以及可能机制的探讨，推测未来在体外循环的探索方面，特别是神经系统损伤防护应包括以下几个方面：

4.1 术前充分评估动脉易损病变和股动脉插管逆行灌注所致的应力变化，预判斑块脱落致脑卒中风险，决定微创手术插管的策略。股动脉插管逆行灌注，导致血流方向从股髂动脉逆行流向降主动脉、主动脉弓，其作用于主动脉壁的应力可能发生变化。特别是在患者个体化的血管解剖结构和扭曲程度的条件下，主动脉壁应力变化的主要部位和趋势尚需要生物力学分析并结合体外实验予以明确。另一方面，术前可采用正电子发射计算机断层显像（positron emission tomography-CT，PET-CT）、冠状动脉血管造影、核磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）等综合影像学技术，来评价主髂动脉不稳定斑块情况。既往CT能反应动脉钙化程度和总体负荷，但不能区分斑块稳定性。PET和MRI在一定程度上，能反映动脉粥样硬化斑块内部组织状态和炎症反应情况，对斑块稳定性的评估具有重要价值［16］。后续可以从主髂动脉不稳定斑块负荷多少的角度，评价逆行灌注对血管壁的损伤来分析其是否为脑卒中的高危风险因素。

4.2 术中严密监测，维持术中良好的脑灌注状态。通过持续脑氧监测，可准确了解术中脑组织灌注状态。值得注意的是，在股动脉插管逆行灌注的周围体外循环过程中，有创桡动脉测压低于实际中心压力，特别是在升主动脉开放至停机后20 min期间（两者压力之差能超过20 mm Hg）。此时采用心血管活性药物调整血压时，要充分考虑桡动脉有创血压的可靠性，必要时应同步测量袖带血压［17］。

4.3 改进动脉插管部位或装置。考虑到经股动脉插管逆行灌注对主髂动脉应力和血管壁成分稳定性的影响，有研究建议调整动脉插管位置至升主动脉或腋动脉，有助降低主髂动脉脱落斑块进入脑血管的风险［15］。不同的插管设计，能对主动脉及其弓上分支的血流方向、应力分布以及直接微颗粒分布产生显著影响，进而影响脑血管微栓塞发生率和程度［18-19］。既往有报道在主动脉夹层的插管方式的选择中，采用经股动脉逆行长插管至降主动脉起始部来模拟中心顺行灌注，不仅能比腋动脉实现较快操作和早期灌注，也避免了远端假腔范围的扩大和主髂动脉假腔内血栓进入脑血管的风险［20］。类似的插管材料和技术尚未见于微创心脏外科中应用，仍有待进一步开发和评估。

4.4 实施主动脑血管防护策略。值得探索的另一可行性方案为主动脑血管防护，类似近年来微创治疗重度主动脉瓣狭窄时经导管主动脉瓣置入术（transcatheter aortic valve implantation， TAVI）中的脑血管保护装置。TAVI术中由于主动脉瓣严重钙化、不切除原有钙化瓣膜、新支架瓣膜直接挤压等原因，易导致较高水平脑卒中的发生。采用Embol-X、Embrella、Sentinel、TriGuard 等多种脑保护装置临时置入后，尽管无高质量的证据显示脑保护装置对临床明显的脑卒中或死亡率有影响，但磁共振弥散加权成像所发现的脑病变数量和体积发生率等均显著低于无保护组，有可能改善亚临床脑缺血所致远期大脑认知功能［21-22］。如前所述，股动脉插管逆行灌注增加脑卒中的主要风险来源于主髂动脉粥样斑块脱落，进入脑血管，采用类似TAVI手术中的脑血管保护装置则有可能降低脑卒中或亚临床症状脑血管病变的程度和发生率。

综上所述，目前多数证据表明，在老年患者或者主髂动脉动脉粥样硬化斑块负荷较重者，股动脉插管逆行灌注可能增加脑卒中发生率。充分的术前影像学评估、股动脉插管的改良、术中脑灌注状态监测以及脑血管防护，有可能预防股动脉插管逆行灌注体外循环所致的脑血管不良事件。