新型改良低预充体外循环系统的临床应用

刘 刚，李勇男，刁晓林，高思哲，周 纯，闫姝洁，王 茜，滕 媛，王 建，吉冰洋

心肺转流（cardiopulmonary bypass，CPB）是心脏直视手术的重要辅助技术，促进了心脏外科的发展［1］。自1953年首例CPB手术问世以来，其相关材料及技术已得到极大改进，包括泵、氧合器、管路以及心肌保护、抗凝技术等。尽管传统CPB系统很安全，但仍旧存在较明显的血液稀释、凝血功能紊乱以及全身炎症反应等缺陷［2］。当今医疗技术的发展使心脏外科进入微创化时代，体外循环亦然，目前迷你体外循环（minimal extracorporeal circulation，MECC）在欧洲应用已较广泛［3］。MECC整合缩短的闭式管路和离心泵，无动脉微栓滤器及硬壳式回流室。MECC具有诸多优点，包括整个环路的表面生物活性涂层；无静脉储血室故无气血直接接触界面；离心泵对血细胞的破坏更少；预充量少血液稀释度更小［4］；含大量炎性介质的术野出血经过处理后再回输等。2019年10月欧洲成人CPB指南将MECC作为CPB期间血液保护及提高生物相容性为Ⅱa级推荐，B级证据［5］。但MECC成本高昂且存在较长学习曲线［6］，无静脉储血室会导致术野出血较多的开放心腔的心脏手术术中血容量丢失太多而被迫输血，对于体型相对较小的亚洲人影响更为显著。

本院体外循环中心参考部分MECC的设计特点，针对一些方面进行了改进，联合应用改良缩短管路、整合动脉微栓滤器的氧合器、负压辅助静脉引流装置（vacuum assisted venous drainage，VAVD）、迷你停搏液装置，构建新型改良低容量预充MECC系统——FUWAI－SAVE系统。本研究旨在探究FU⁃WAI－SAVE系统的安全性及实效性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2015年1月1日至2018年1月31日在中国医学科学院阜外医院行CPB下心脏外科手术的成人患者资料。纳入标准：①患者年龄≥18周岁；②各种病因引起需进行CPB下心脏直视手术。排除标准：①行心脏移植或心肺联合移植；②行急诊手术；③行二次开胸手术；④行杂交手术；⑤行深低温CPB的大血管手术。根据接受的CPB方式分为：FUWAI－SAVE组1 070例和常规组18 617例。将年龄、性别、射血分数、欧洲心脏手术风险评分（EuroSCORE I）以及实验室检查（含丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、乳酸脱氢酶、肌酸激酶、肌酐、尿素氮、白细胞、中性粒细胞、红细胞、血红蛋白、血细胞比容、血小板）进行1∶1倾向性评分匹配，共1 070对患者匹配成功。匹配后两组患者基线资料均无统计学差异，标准化均数差（standard mean difference，SMD）＜0.1（表1）。

1.2 FUWAI－SAVE系统 FUWAI－SAVE系统与常规CPB系统构成对比见表2，FUWAI－SAVE系统结构示意图见图1。

1.3 CPB管理 本院所有常规心脏外科CPB手术患者麻醉诱导维持及转中管理均采取相同策略。所有患者术前禁食水，入手术室后，行心电监护，开放前臂静脉通路，面罩吸氧，局麻下行桡动脉穿刺监测动脉压。咪达唑仑、依托咪酯、罗库溴铵／苯磺酸阿曲库胺、舒芬太尼静脉麻醉诱导后行气管插管。间断追加舒芬太尼、咪达唑仑，持续泵注苯磺酸阿曲库铵、右美托咪定和丙泊酚麻醉维持。转流过程中维持灌注流量2.0～2.4 L／（m2·min）；平均动脉压55～75 mm Hg；混合静脉血氧饱和度（75±10）%；温度为浅低温，根据手术需求维持于30～34℃；心肌停搏液复灌时间控制在30 min。

表1 匹配后两组患者基线变量比较

表2 两组CPB系统对比

图1 FUWAI－SAVE系统示意图

1.3.1 输红细胞指征 ①CPB后患者血红蛋白＜80 g／L，输注红细胞；②CPB期间患者血红蛋白＜60 g／L，或存在脑缺血风险的患者血红蛋白＜70 g／L应当输红细胞；③对心肺功能受限、活动出血、实验室或临床参数（如混合静脉血氧饱和度、心电图或超声心动图）等提示存在重要脏器缺血，可考虑输注红细胞适当提高患者血红蛋白水平；④当患者血红蛋白＞100 g／L时，除非新发生重要脏器缺血，不需要输红细胞。

1.3.2 血小板输注指征 当患者血小板计数＜50×109／L且有出血时，输注血小板。

1.3.3 新鲜冰冻血浆输注指征 ①凝血酶原时间＞1.5倍正常值或＞17 s、国际标准化比值＞1.6、活化部分凝血酶时间＞2倍正常值，合并出血；②大量输入库存全血或浓缩红细胞后（出血量或输血量相当于患者自身血容量约70 ml／kg）；③血液回收洗涤红细胞量达到自身血容量30%时；④无凝血酶原复合物时，用于紧急对抗华法林的抗凝血作用（5～8 ml／kg）；⑤抗凝血酶Ⅲ缺乏引起肝素耐药者。

1.4 结局指标 主要结局指标为围CPB期（CPB开始后至出院）红细胞输注率。次要结局指标包括围CPB期新鲜冰冻血浆输注率、血小板输注率、血制品输注量、术后主要并发症发生率（即脑血管意外、肝功能衰竭、肾功能衰竭、心肌梗死、胸腔引流＞1 000 ml及机械通气时间＞48 h）、胸腔引流量、机械通气时间、主动脉内球囊反搏置入率、体外膜氧合置入率、ICU时间、住院时间、院内死亡率、ICU费用及住院费用。

1.5 统计学分析 连续性变量用中位数（四分位间距）表示，组间比较采用非参数检验；分类变量用频数和百分比表示，组间比较采用X2检验或Fisher精确概率法。统计分析软件采用SAS ®9.4软件。所有的统计检验均采用双侧检验，P＜0.05将被认为所检验的差别有统计意义。

2 结 果

2.1 两组患者术中结果比较 两组患者手术种类见表3。FUWAI－SAVE组患者中位手术时间、CPB时间和主动脉阻断时间分别为285 min、92 min和61 min。FUWAI－SAVE组超滤量显著降低。见表3。

2.2 两组患者围CPB期血制品使用比较 两组患者围CPB期血制品使用比较见表4。FUWAI－SAVE组围CPB期输血率和输血量均明显下降。

2.3 两组患者术后结局比较 两组患者术后结局比较见表5。FUWAI－SAVE组胸腔引流量和机械通气时间低于常规组。尽管术后ICU和住院时间无统计学差异，FUWAI－SAVE组患者ICU医疗费用及住院总费用均明显低于常规组患者。两组患者其他术后结局亦无明显统计学差异。

3 讨 论

根据全球血液保护指南，目前围CPB期应用的血液保护方法常包括以下几种：MECC、迷你停搏液、VAVD、自体血预充等减少稀释容量的方法，以及生物相容性涂层管道、自体红细胞回收、平衡超滤、改良超滤等其他方法［5］。随着心脏外科微创手术的发展，具备密闭式环路、低预充量、涂层管路和氧合器以及离心泵转流等特点的MECC应用逐年增多。2019年10月欧洲成人CPB指南推荐MECC为CPB期间血液保护Ⅱa级推荐，B级证据。本团队前期一项纳入41篇随机对照研究的meta分析显示：MECC可降低心脏外科患者术后心血管并发症发生率，同时降低了输血率［8］；一系列前瞻性及回顾性研究证明MECC可减轻血液稀释，减少围术期输血［9－10］，另外可减少血栓栓塞事件［11］。本中心早期曾应用MECC初步证明其安全有效［12］。然而由于MECC存在一些固有缺点，目前在国内乃至世界范围内仍未广泛应用［13］。因此，国内外各中心根据指南推荐设计出符合本中心临床应用需求的CPB系统。

目前国内很多中心常将VAVD用于新生儿及低体重患儿，以解决插管过细带来的引流不畅问题，减少预充量［14］；此外，VAVD用于微创心脏外科手术，可保证充分引流，并减少围术期血制品使用［15］。尽管应用VAVD可减小预充量，降低输血率效果明显，但由于其存在溶血及气栓侵入风险，美国心脏外科血液保护指南将VAVD合并缩短管路列为Ⅱb（C）推荐［4］。尽管应用微量停搏液可明显降低停搏液灌注过程中的晶体入量，但单独应用微量停搏液并未明显降低输血率［16－17］。目前多将微量停搏液与其他血液保护策略合用，以达到降低CPB期间输血率的目的［18－19］。

FUWAI－SAVE系统目前已常规应用于本中心CPB下心脏外科手术，其中起到关键作用的是以下四部分：①整合改良缩短管路；②整合动脉微栓滤器的氧合器，在不增加动脉栓塞风险的同时减少了分离式动脉微栓滤器所占的静态预充量；③通过VAVD给回流室施加－20 mm Hg左右负压而实现不依赖重力落差的主动引流，在安全负压范围内可以减小回流室和患者之间的高度差，并使管路缩短变细，且能维持有效的静脉引流量；④迷你停搏液钾离子浓度高，减少了停搏液中的晶体部分，减少转流过程中的血液稀释。因此，该低容量预充CPB系统被命名为FUWAI－SAVE系统。同时，这也体现出该系统节约临床用血、节约医疗花费并挽救生命的特点。

表3 匹配后两组患者术中结果比较

表4 匹配后两组患者围CPB期血制品使用比较

表5 匹配后两组患者术后结局比较

过度的血液稀释会降低重要器官的氧供、损伤各组织器官、引发功能障碍。为纠正这一状态，可以使用超滤技术滤除多余水分或输注红细胞，然而对于低体重低血容量患者，只能通过输注红细胞来纠正。大量研究显示输血可能造成如感染、溶血、过敏反应等严重后果［20－21］。与欧美国家相比，我国人口普遍体重较小，血容量相对偏少，在心脏外科直视手术中发生过度血液稀释而需要输血的可能性更高。

本研究显示FUWAI－SAVE系统可显著减少成人心脏外科围CPB期血制品（含红细胞、新鲜冰冻血浆及血小板T）输注率及平均输注量，并减少胸腔引流量、缩短机械通气时间。因此，应用FUWAISAVE系统可有效减少CPB下心脏直视手术的临床用血量，有助于降低临床风险，缓解我国紧张的血液供应。同时本研究显示FUWAI－SAVE1系统降低医疗费用，其中FUWAI－SAVE组患者ICU费用较常规组减少3 943元，因此FUWAI－SAVE系统存在缓解医疗经济负担的潜力。目前FUWAI－SAVE系统已表现出显著的临床获益及社会经济效益，但今后该系统仍有进一步改进发展的空间，随着材料技术的发展，将来还可以实现应用泵肺一体的氧合器及同时应用逆行自体血预充等技术方法，进一步减轻血液稀释，取得更佳的血液保护效果。