微型化体外循环装置在微创心脏手术中的应用

黄佳鑫 葛振伟 钱晓亮 葛畅 姚东风 赵健 程兆云

河南省人民医院/阜外华中心血管病医院（郑州 450003）

随着医疗技术和器械的进步，微创心脏手术（MICS）以其伤口美观、切口小、出血少、恢复快日渐受到患者青睐，逐步作为常规手术在临床开展，尤其在减少围术期出血方面拥有常规心脏手术无法比拟的优势。相较于常规心脏手术，MICS通过外周插管建立体外循环（ECC），并需要静脉负压辅助引流技术（VAVD）协助方能顺利实施，增加了ECC管理难度；常规体外循环使用的滚压泵和冗长的管路连接方式，一定程度上削弱了MICS的技术优势，因而选择更为行之有效的ECC方案迫在眉睫。针对MICS的特点，笔者应用微型化体外循环装置，充分发挥微创手术的优势，获得了满意的临床效果。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择2016年9月至2017年11月我院成人右前外侧小切口微创心脏手术29例。其中采用微型化体外循环装置（MECC）（n＝16）即离心泵、改良管路连接、改良超滤等综合措施避免或减少输血；采用常规体外循环方式（CECC）（n＝13），即滚压泵、传统管路连接方式、常规超滤完成体外循环。两组一般情况与手术类型均无明显差异，见表1。

1.2 麻醉与手术方法患者取平卧位右侧垫高30～45°，术前常规放置体外电击除颤片，开放静脉通路，尽早建立外周插管，以保证开胸安全。手术均采用静吸复合麻醉、双腔气管内置管及间歇正压通气（IPPV），术中常规监测心电图（ECG）、有创动脉血压（MAP）、右侧颈内静脉置管监测中心静脉压（CVP）、无创脉搏氧饱和度（SpO2）等，视患者心功能情况放置漂浮导管（Swan⁃Ganz）用以监测肺毛细血管楔压（PAWP）。游离单侧股动静脉并根据体质量选择合适型号股动静脉插管（Edwards公司，美国），在食道超声（TEE）引导下分别置管，尽量选择小号管道，减少组织损伤。麻醉诱导和维持用药基本类同，麻醉诱导用药：依托咪酯0.3～0.5 mg/kg，罗库溴铵1～1.5 mg/kg，咪达唑仑0.1～0.15 mg/kg，瑞芬太尼 1～2 μg/kg；麻醉维持用药：丙泊酚4～6/（kg·h），顺式阿曲库铵0.2/（kg·h），舒芬太尼1～2 μg/（kg·h），右美托咪啶0.6～0.8 μg/（kg·h），吸入七氟烷（呼气末浓度1.5%～3.0%）。维持 PETCO230～45 mmHg（1 mmHg＝0.133 kPa），使用VISTA⁃BIS监测仪（美国），维持BIS值40～50。根据体重选择相应型号Edwards股动脉插管置入颈内静脉作为上腔静脉引流管使用。

表1 两组临床资料对比Tab.1 Clinical data of 2 groups ±s

表1 两组临床资料对比Tab.1 Clinical data of 2 groups ±s

注：MECC，微型体外循环装置；CECC，常规体外循环；ASDR，房间隔缺损修补术；MVR，二尖瓣置换术；NYHA分级，纽约心脏病协会分级；Hb，血红蛋白；Lac，乳酸；Glu，血糖；BE，剩于碱；PO2，氧分压；PCO2，二氧化碳分压

年龄（岁）男/女（例）体质量（kg）手术类型（例）ASDR ASDR+MVR MVR左房黏液瘤摘除术NYHA分级（例）MECC组（n=16）26.97±8.9 2/14 36.51±6.39 CECC组（n=13）27.42±8.2 2/11 38.31±5.55 t值-0.140 P值0.889-0.7990.431 0.859 10 1Ⅱ Ⅲ2 2 2 1 5 1 7 2 3 1 1 2 1股主动脉插管时动脉血气分析Hb（g/dL）Lac（mmol/L）Glu（mmol/L）BE PO2（mmHg）PCO2（mmHg）13.0±0.8 1.1±0.5 4.5±0.9－3.6±0.4 249.3±35.3 30.7±3.8 12.5±0.9 1.3±0.1 5.0±0.8－3.3±0.7 253.4±35.1 33.1±4.0 1.583-1.415-1.563-1.451-0.312-1.652 0.125 0.169 0.129 0.158 0.756 0.110

表2 两组ECC方案对比Tab.2 ECC project of 2 groups

1.3 体外循环方法使用Stockert SCP离心泵系统或Stockert C5型体外循环机，SORIN inspire 6F型（肝素涂层）或SORIN inspire 6型膜式氧合器（肝素涂层），SORIN DHF06型超滤器，心肌保护根据手术情况选用HTK液（克勒化学，德国）或冷晶体St.Thomas液（阜外心血管病医院配方）和血液以1∶4比例混合后灌注心肌。雷度血气分析仪（丹麦），渗透压监测仪（冰点，美国）。ECC预充液成分为勃脉力A（百特，上海），羟乙基淀粉130⁃0.4氯化钠注射液（费森尤斯卡比，北京），20%人血白蛋白50～100 mL（华兰生物，新乡），5%碳酸氢钠2.5 mL/kg（康普，常州），维持晶胶比0.35～0.40。常规安装静脉负压辅助引流（vacuum assisted venous drainage，VAVD）装置（GENTEC，美国）和负压监测表（Medtronic66000，美国）。转流开始后启动负压，为保证应用过程中的安全性和有效性，将负压控制在-20～-60 mmHg，不能大于-80 mmHg，转流过程中视引流情况随时调整负压大小以达到最佳效果，转中灌注完毕血压稳定后给予20%甘露醇2.5 mL/kg（威高，山东），转中HCT维持在0.25～0.30、渗透压16～24 mmHg。ECC的转流中视手术大小及时间长短不同，鼻咽温度控制在30～35℃，灌注流量在50～80 mL/（kg·min），MAP控制在50～80 mmHg，维持转中混合静脉血氧饱和度（SvO2）＞75%。转流结束前逐渐减小负压至关闭，视血压情况调整主泵流量逐步脱离体外循环。转流过程中注意患者生命体征，有无过敏反应，肌颤等并发症并及时处理。

1.4 超滤的安装和实施CECC组即采用常规连接方式，在膜式氧合器的大侧路上加一Y型接头，分出连接管接超滤器入口端，出口端与静脉储血器直接相连，并与氧合器一起排气后备用。MECC组即采用改良连接方式，在动脉供血管路上加一10·10侧孔接头，分出连接管经血泵后接超滤器，出口端接前述颈内引流管的侧孔处。此连接与氧合器共同排气后备用。ECC开始后视液面情况和血红蛋白水平两组均可进行超滤，CECC组在停机后可继续超滤管路内剩余机血并视血压及血容量情况回输。MECC组停机后继续行改良超滤15～20 min，流量10～15 mL/（kg·min），超滤同时储血器内残余机血由主泵控制输入机体，储血器内加入适量林格液，确保液面不被排空。此法的优点在于停机后的超滤操作与外科手术互不影响，可精确控制超滤速度、时间和超滤量，以获得满意的效果。同时，保留颈内静脉引流管的连接，以防需要紧急转机。

1.5 资料收集分别于术前麻醉诱导后（T1）、停跳液灌注后5 min（T2）、常规超滤开始（T3）、停机后10 min（T4）、ECC后2 h（T5）时采集动脉血行血气分析和COP测定，记录转中尿量、术后24 h尿量、术中库血用量、术后库血用量、术后24 h引流量、术后呼吸机辅助时间、ICU停留时间。

1.6 统计学方法计量资料中符合正态分布的以均数±标准差表示，完全随机计量资料两组间比较采用独立样本t检验；计数资料采用百分数（%）表示，组间比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。采用SPSS 17.0软件进行统计学处理，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者ECC情况对比两组患者全部成功实施了体外循环，无相关并发症发生。MECC组患者平均预充量（890±133）mL明显小于CECC组（1 550±217）mL（P＜0.05）。总库血用量MECC比CECC组患者平均每例节约红细胞2～4 μ（P＜0.05）。MECC组有9例实现了全程无血心脏手术。MECC组超滤总量平均每例比CECC组多400～500 mL（P＜0.05）。MECC组术后24 h引流量（322.2±133.4）mL，明显少于CECC组（740±198.4）mL（P＜0.05）。两组其他临床指标无明显差异。见表3。

表3 两组患者ECC情况对比Tab.3 ECC details of 2 groups ±s

表3 两组患者ECC情况对比Tab.3 ECC details of 2 groups ±s

注：MECC组与CECC组比较，*P＜0.001

平均预充量（mL）主动脉阻断时间（min）ECC转流时间（min）转中库血用量（mL）超滤总量（mL）转中尿量（mL）术后库血用量（mL）术后24 h尿量（mL）术后24 h引流量（mL）呼吸机辅助时间（h）ICU停留时间（d）MECC（n=16）890±133*60.1±13.5 90.5±23.5 69±30*1 280±79*305±101 66±32*3 007±1 068 322.2±133.4*8.9±4.1 2.1±0.2 CECC（n=13）1 550±217 63.1±18.1 101.3±18.5 224±96 708±85 321±98 176±48 2 885±891 740±198.4 9.5±4.7 2.3±1.3 t值-10.079-0.511-1.350-6.123 18.745-0.430-7.381 0.329-6.762-0.367-0.609 P值＜0.001 0.613 0.188＜0.001＜0.001 0.671＜0.001 0.745＜0.001 0.716 0.548

2.2 重要临床指标MECC组血红蛋白浓度在改良超滤后（T4）明显高于CECC组（P＜0.05）；血糖和乳酸值两组差异无统计学意义；COP值两组间均无明显差异。见表4。

表4 两组围术期重要临床指标对比Tab.4 The key clinical index of 2 groups ±s

表4 两组围术期重要临床指标对比Tab.4 The key clinical index of 2 groups ±s

注：MECC组与CECC组比较，*P＜0.001

时间点T1 T2 T3 T4 T5血红蛋白浓度（g/dL）MECC 119.1±9.1 75.5±4.7 73.3±3.9 91.3±5.8*103.7±2.7 CECC 120.4±8.5 74.2±5.9 73.1±4.2 75.8±4.5 102.5±2.2乳酸（mmol/dL）MECC 1.5±0.8 0.9±0.5 1.9±0.7 1.1±0.5 2.1±1.2 CECC 1.7±0.7 0.8±0.7 2.0±1.1 1.8±1.3 2.1±1.1血糖（mmol/L）MECC 5.5±1.6 4.3±0.9 7.6±4.2 7.3±4.1 7.5±4.6 CECC 4.9±1.3 4.1±0.5 6.5±3.9 6.7±5.2 7.1±4.9 COP（mmHg）MECC 22.0±0.8 21.7±0.9 19.4±0.5 20.8±1.6 21.7±0.5 CECC 22.4±0.7 21.5±0.8 19.8±0.8 22.7±0.7 22.0±0.7

3 讨论

MICS以其切口小、不损伤胸骨，开关胸腔时出血量少，相比常规心脏手术优势明显［1］。新型动静脉插管、心内外吸引管和改良型灌注针等的研发及应用于临床极大地促进了心脏外科的发展［2］。通过外周动静脉置管建立体外循环为MICS手术的开展提供了极大便利，较传统插管方式而言，外周体外循环的特点是：插管创伤小，且不占用有限的手术视野［3］。

CECC预充量大，血液稀释较为严重，开放式的系统［4］使得大面积血液与空气直接接触，导致各类炎性因子大量激活，是体外循环炎症反应的主要因素之一［4］。此外，CECC静脉引流主要靠虹吸作用实现，而外周静脉置管时单纯依靠虹吸的引流效果往往不佳，严重影响手术进行。为满足MICS手术的需求，体外循环灌注策略需要进行改进。笔者利用MICS的特点采用综合措施优化体外循环装置，实现体外循环系统微型化，管道更加合理化，包括缩短管路的长度、减小管路内径，去除非必需的管路组件，使用预充量更小的氧合器等，具体为用离心泵作为主泵、使用新型集成微栓过滤器的膜式氧合器、改良超滤技术等。

3.1 ECCECC［5］也叫迷你体外循环，是指将常规体外循环的开放式系统转为密闭，省略静脉储血器改为密闭的储血袋或静脉引流管路直接血泵相连接，避免了血液与空气直接接触，以最大化的减轻体外循环预充对机体造成的炎性反应问题，整个系统均为肝素化涂层管路，最早由KLINE［6］提出并应用于临床。密闭化的体外循环［7］改变了传统的管理方式，灌注师不必时刻关注液平面的波动，而可以把更多精力投入到管理控制上来，进而实现转流质量的提升。VALTONEN等［8］报道了MECC并行循环下行CABG的临床实践，指出限于传统心脏手术左右心吸引量大，推荐MECC目前仅限于辅助循环或预计出血有限的心脏手术应用。MECC需配合高质量血液回收入机（Cellsav⁃er）使用，因左右心吸引的血液不能直接进入循环系统，需要先将其吸回Cellsaver中暂时保存，视转流中血压及静脉回流情况而决定是否回输循环系统。值得指出的是，密闭式体外循环在非心脏手术的应用则更为广泛［9］，如器官移植术的外科辅助循环、腹主动脉瘤左心转流术、局部肿瘤的热灌注治疗等等。

尽管对于MECC在常规心脏手术（尤其是CABG）的应用效果尚存在争议［10］，但其降低预充量、减小气血接触面积、最大限度降低凝血因子消耗和血小板功能时常、进而能减少术中术后失血量的事实，不失为实现无血心脏手术值得研究和尝试的新思路。已有学者认为［11］，不必采取完全化的MECC，只需将其中的一些关键技术应用于CECC，诸如离心泵、集成微栓的膜式氧合器等就能起到良好的作用。陈萍等［12］通过迷你化CPB管路减少预充量实现低体重小儿先心病无血体外循环就是良好的佐证。

3.2 离心泵作主泵离心泵是利用叶轮旋转而使液体发生离心运动来工作的，与滚压泵相比，对血液成分的破坏明显减轻，安全性更好，还具有体积小、占血少、重量轻，操作简单等优点。1976年商品化的离心泵（美敦力Biomedicus）被许多心脏中心在常规心脏手术中用以取代滚压泵［13］，同时，它也被作为体外膜肺氧合（ECMO）、心室辅助装置、经皮CPB支持的主要驱动泵而广泛应用与临床。

3.3 集成化的体外循环装置集成化的体外循环装置［14⁃15］，即可以减少单个装置所占预充液，又降低了血液与异物表面的接触面积，是更为理想的体外转流选择。Dideco公司的ECC.O系统和Sorin公司的IDEAL系统是小型集成化ECC设备的代表［16］。一些新型的膜式氧合器里的中空纤维还具有祛除微气栓的作用，进一步降低了微栓塞的发生率［17］。本研究所使用的肝素涂层化SORIN inspire 6F型膜肺集成了动脉微栓滤器的功能，结合离心泵使用时，相比于CECC组总预充量可节约500 mL。

3.4 静脉负压辅助引流（VAVD）系统VAVD系统［18］多在MECC中应用，它可以有效弥补重力和虹吸效应引流之不足，并且在保证充足静脉引流量的情况下允许我们使用更细的ECC插管和管路。笔者将VAVD装置与储血器连接，抬高膜肺与手术台高度相水平甚至可以提高到患者右心房水平［19］，有效缩短了静脉管路且有利于观察液面情况，使操作管理更简便有效。与此同时，有效的静脉回流解决了传统引流方式中常出现的引流不畅、静脉血液淤滞等问题，避免了过多液体的加入，有利于保证血容量的平衡和内环境的稳定。有学者［20］认为VAVD产生的负压通过静脉传导，还可以部分减少术区渗血，但需注意负压过大时的静脉壁塌陷和红细胞破坏。NYGAARD等［21］最新的研究发现VAVD可能引发氧合器微气泡逸出。两组均采用负压辅助静脉引流装置（VAVD），正确应用这种技术并不增加体外循环过程中的溶血［22-23］。

3.5 改良超滤技术（MUF）本研究利用微创心脏手术外周静脉插管，其优势在于：完全回收静脉管路、储血器至微栓过滤器的机血；超滤流量15～30 mL/（kg·min）时滤液流出速度可以满足在10～15 min完成超滤；改良超滤中不影响外科医生其他操作［24］。

改良超滤过程中需注意：（1）停机超滤时再次确认动静脉管路内无气泡方可进行；（2）超滤时流量不宜过大，一般控制在10～15 mL/（kg·min），减少股动脉插管处负压进气的风险；（3）补充容量时主泵流量应低于超滤泵流量，并在储血器内加入林格氏液避免排空；（4）超滤进行时应继续给氧合器加温，维持剩余机血温度，保证患者体温正常。

MECC组16例患者全部成功实施微创手术，其中有9例实现了全程无血心脏手术，无相关并发症发生。与CECC组相比，MECC组由于预充量小，体外循环中MECC组各时间点血红蛋白水平均高于CECC组，但仅在停机后10 min时血红蛋白水平［（91.3±5.8）g/dL］高于CECC组［（75.8±4.5）g/dL］差异有统计学意义（P＜0.05），说明改良超滤更有助于滤除机体水分，提高机体血红蛋白水平。

本研究两组不同时间点血浆COP值比较差异均无统计学意义，与改良超滤可明显提高婴幼儿体外循环术后血浆胶体渗透压水平不同［25］。

本研究两组术中和术后24 h尿量、术后呼吸机辅助时间和ICU停留时间差异均无统计学意义，与文献［26］报道改良超滤可改善成人体外循环术后肺功能、减少ICU停留时间、住院时间的结果不同。可能与本研究所选病种较简单、手术时间较短及术后ICU的管理理念有关。