del Nido停搏液在体外循环中应用研究的进展

刘海渊，高晴云，李艳丽，汪 洋，陶 静，方 敏，陈佳怡，张成鑫，葛圣林

作者单位:230001合肥，安徽医科大学第一附属医院心脏大血管外科

Pedro del Nido教授研制的del Nido停搏液由于成本经济且停搏液效果显著已逐渐在临床实践中予以推广应用。但是，对于其在心肌保护中的作用以及应用范围目前仍存在争议。本文以心肌损伤机制和停搏液原理为基础，对于del Nido停搏液的应用进展作如下综述。

体外循环是心血管外科手术中不可缺少的组成部分，心肌保护是其操作中的核心内容，心肌保护不充分会导致心肌缺血、心肌顿抑以及细胞坏死。如何配置理想的心脏停搏液能够达到充分保护心肌的作用，始终是体外循环手术中亟待解决的问题。目前多种类型的停搏液广泛用于体外循环手术中，但是，各种停搏液对于心肌的保护效果则存在差异。

1 心肌损伤机制

预防和控制心肌缺血再灌注损伤是心肌保护策略中尤为关键的部分，缺血再灌注损伤的防控对于患者临床预后具有重要意义。体外循环术中，心脏停搏期间，心肌的损伤效应逐渐显现，而在再灌注过程中损伤程度则是进一步加深，即缺血再灌注损伤。氧自由基和钙离子则是导致损伤加剧的独立因素［1-2］。术中心肌氧供缺失导致线粒体内ATP生成水平降低而氧自由基水平增加。Na＋-K＋泵的活性极度依赖于ATP的参与，而ATP水平减低使得细胞内Na＋出现累积进而出现细胞膜电位减弱。ATP生成的无氧代谢程序启动使得氢离子和乳酸水平升高，由此减弱无氧糖酵解效应。

随着酸中毒程度加深，Na＋和H＋的交换活跃更进一步加剧Na＋在细胞内的累积潴留。由于Na＋水平增加诱发Na＋-Ca2＋的交换功能出现障碍，甚至引发反向效应。与此同时，肌膜L型电压门控性Ca2＋通道因膜电位减弱诱发Ca2＋内流。此外，由于缺血去极化作用以及再灌注期间膜电位复极化过程受阻使得线粒体对于Ca2＋的摄取效应受到影响。上述三种机制相互作用进而导致细胞内Ca2＋水平升高。

同样，在再灌注期间，Na＋-K＋泵的活性由于ATP产量不足而回复迟钝。再氧合过程诱发氧自由基生成。当代偿机制不充足时，在再灌注早期升高的Ca2＋会导致心肌过度收缩并造成心肌出现严重的损伤。通常认为，Ca2＋超载是缺血再灌注损伤机制中最为核心的环节［3］。

2 停搏液原理

在心肌保护方面，20世纪50年代最早引入深低温保护的概念，之后，药物诱发心脏停搏的实验在动物模型中得以开展［4-5］。目前被普遍应用的模式为K＋诱导心脏停搏，理论基础即高浓度K＋使细胞膜去极化并诱导心脏停搏于舒张期。目前，停搏液主要存在两种类型，分别为晶体停搏液和混血停搏液。晶体停搏液中，K＋浓度在10～40 mmol／L不等，由于含有碳酸氢盐，因此，晶体停搏液的缓冲性能满意。晶体停搏液根据离子浓度的不同又分为两种形式，细胞内液型停搏液中Na＋和Ca2＋的浓度水平低甚至缺如，而细胞外液型停搏液中Na＋、Ca2＋和Mg2＋的浓度水平均显著升高。混血停搏液根据血液温度的不同则分为三种形式，冷血停搏液是目前应用范围最为普遍的。患者自体血经由体外循环管路引出并于晶体液相混合，停搏液中K＋浓度30 mmol／L形成高钾环境以利于心脏停搏。血液和晶体的混合比例通常为4∶1或8∶1。停搏液的温度保持在4～12℃之间。温血停搏液作为心肌保护的辅助手段常用大血管疾病、复杂以及危重心血管疾病的手术中，在主动脉开放之前予以少量灌注以减轻心肌损伤，改善预后。微温血停搏液温度则是保持于30～34℃，有研究表明，该停搏液对于有效避免术后高钾血症具有积极意义且稳定肌钙蛋白（troponin，cTn）I于安全范围内［6］。但是，微温血停搏液的优势还需要通过大型多中心的研究予以验证。

3 del Nido停搏液

del Nido停搏液于20世纪90年代应用于小儿心脏体外循环手术，之后逐步扩展应用于成人心脏体外循环手术中［7］。停搏液属于细胞外液型并于体外循环管道中的患者自体血相混合。血液与晶体比值为4∶1。停搏液灌注量为20 ml／kg，心肌保护效应持续时间90 min。灌注压力控制在100～200 mm Hg之间，流量 200～300 ml／min。 K＋浓度 25 mmol／L，停搏液温度低于15℃。晶体液以复方电解质注射液作为底液，成分包括甘露醇、硫酸镁、碳酸氢钠、氯化钾以及利多卡因。其中，甘露醇由于高渗特性能够有效清除自由基并减轻细胞水肿［8］。镁能够阻断钙通道从而有助于改善心肌功能［9］。碳酸氢钠中和酸性环境并维持细胞内pH水平。氯化钾快速实现去极化诱导心脏停搏。但是，有研究指出，快速去极化诱导心脏停搏导致细胞内 Na＋和Ca2＋产生潴留进而影响心肌功能的恢复［10］。抗心律失常药物利多卡因是钠通道阻滞剂能够积极拮抗高钾对于心肌的毒性反应并有效减少Na＋和Ca2＋向细胞的内流水平［11］。del Nido在心脏停搏期间能够有效预防心肌的自发性收缩活动并抑制肌钙蛋白的释放，对于心肌功能的充分保护具有积极意义［12］。而血液则是维护心肌代谢以及减轻再灌注相关的缺血性损伤的理想保障［13-14］。

3.1 小儿体外循环手术中的应用 在与小儿传统停搏液的对比研究中发现，del Nido停搏液灌注患儿体内cTnT水平更低且对于Ca2＋浓度的管理也更为理想［11］。 Charette 等［15］的研究中，先天性心脏病患儿主动脉阻断时间均超过90 min，患儿术中分别接受del Nido停搏液单次灌注以及改良成人停搏液多次间断灌注。研究结果表明，两组患儿在手术预后、体外循环时间、主动脉阻断以及输血等独立风险指标的对比中未见显著差异性。不过，两组患儿在围术期血糖水平的对比则具有统计学意义。结合阻断时间综合考量，del Nido停搏液是心肌保护策略中极为关键的手段。Talwar等［16］对于室间隔缺损和法洛四联症的患儿在术中分别予以del Nido停搏液和St.Thomas停搏液灌注，前者单次灌注而后者则是30 min间断灌注。提取心肌组织活检评估结构变化。研究结果显示，del Nido组患儿机械通气、ICU治疗时间和住院时间均显著低于St.Thomas组，且del Nido组患儿24 h内cTnI水平偏低。电镜观察发现St.Thomas组患儿心肌纤维破坏程度较del Nido组患儿更为严重。此外，还有研究发现，del Nido停搏液灌注的患儿在主动脉阻断开放后除颤率显著下降［17］。对于法洛四联症患儿的临床调查中发现，上述两种停搏液在炎症反应方面的影响无显著差异性，St.Thomas停搏液组患儿中白介素-10（interleukin，IL-10）的水平轻度升高。 但是，del Nido组中患儿术后的乳酸水平显著升高，考虑可能的原因在于 St.Thomas停搏液的灌注周期相对较短［18］。而在与HTK停搏液的对比中，del Nido停搏液并未发现存在优势。张蔚等［19］在小儿体外循环手术中分别予以进口HTK停搏液、国产HTK停搏液以及del Nido停搏液进行灌注并观察心肌保护效果。结果发现，前两者对于细胞形态的保护作用较为明显且del Nido停搏液组患儿所需的正性肌力药物剂量较大。因此，对于病情复杂，时间长的手术，del Nido停搏液的使用还需要慎重考量。

3.2 成人体外循环手术中的应用 在冠脉旁路移植或双瓣置换的患者研究中发现，相比较于 St.Thomas停搏液，del Nido停搏液灌注的患者主动脉阻断时间和体外循环时间较短且术后患者左室射血分数改善较为明显［20］。 Smigla 等［21］在对于成人先天性心脏病术中，首次灌注后45 min追加del Nido停搏液灌注。研究结果发现，del Nido停搏液单次灌注的患者中主动脉阻断期间心脏停搏效果满意，术后心室射血分数较术前无显著变化，但是，约40%患者需要正性肌力药物予以维持心功能。患者术后cTnT的平均水平相对稳定。在主动脉瓣手术中，传统混血停搏液和del Nido停搏液进行对比发现，后者在平均体外循环时间和主动脉阻断时间均显著缩短。术后两组中予以正性肌力药维持心功能的患者比例分别为20.4%和24.1%，而两组停搏液的术后并发症统计则无显著意义［22］。张开天等［23］在瓣膜置换手术中，将del Nido停搏液和St.Thomas停搏液进行对比，观察结果表明del Nido停搏液灌注组患者主动脉阻断时间、体外循环时间均明显缩短，术中cTnI峰值水平低于St.Thomas停搏液灌注组，术后del Nido停搏液组患者cTnI水平均低于St.Thomas停搏液组且具有统计学意义。两组患者术后并发症发生率以及死亡率未见显著差异。陈波等［24］将del Nido停搏液用于联合瓣膜置换手术中，结果发现，与St.Thomas停搏液相比，尽管两者复跳后除颤率以及生化指标检测并未见统计学差异，但del Nido停搏液能够有效减少灌注次数且缩短主动脉阻断时间。此外，del Nido停搏液还有利于减少预充量，降低血液稀释并减少围术期输血量［25］。在微创手术中，传统的混血停搏液灌注方式存在顺行灌注和逆行灌注两种方式，然而，del Nido停搏液的灌注方式相对单一仅为顺行灌注。同样，del Nido停搏液的优势体现在体外循环时间和主动脉阻断时间均缩短且术中血糖峰值浓度较低，除颤次数减少，而术后肌酸激酶同功酶水平较低而相应正性肌力药物的维持也得以优化［26］。 Guajardo 等［27］在冠状动脉旁路移植手术（coronary artery bypass graft，CABG）中证实，del Nido停搏液灌注的患者除颤率和输血次数均显著降低。此外，CABG术中del Nido停搏液灌注患者的血糖水平也控制满意［28］。临床实践中，二次手术难度大时间长，因此对于停搏液的要求也是更为严格。在与传统混血停搏液的对比中，del Nido停搏液对于二次手术的患者并无显著优势，两组患者主动脉阻断时间、体外循环时间、术后并发症发生率以及预后并无统计学意义［29］。相似的结果可见于CABG＋瓣膜置换的联合手术中，Hamad等［30］在联合手术中发现，del Nido停搏液组体外循环时间和主动脉阻断时间均缩短，其灌注频率低于传统混血停搏液灌注，而两种停搏液心肌保护效应相似，围术期生化指标和术后患者并发症发生率未见显著差异。

4 展 望

del Nido停搏液由于其充分的心肌保护效应以及经济的配置成本逐渐在体外循环手术中占据关键位置。不过，对于其在当前临床推广应用的相关研究并不多见，尤其是del Nido停搏液在成人心脏体外循环手术中的应用价值仍然极为有限。在远期的研究中，需要规模更大的多中心随机性研究充分论证del Nido停搏液在体外循环手术中对于心肌保护的优势作用。