心肌保护新进展：持续灌注温血心脏停跳液

心肌保护新进展：持续灌注温血心脏停跳液 心肌保护新进展:持续灌注温血心脏停跳液 IJ舢当,浚丑,舟免竹珧良.噬波 心肌保护新进展:持续灌注温血心脏停跳液 第二军医大学附属长海医院胸外科研究所 垄综述张宝仁未家麟审校 ?143? 上 摘要持续灌注温血心脏停跳液技术是一种有效的,理想的肌保护方 法,特 别适用-于需长时问阻断厦高危病侧 体外循环中的心肌保护目前仍是个需要 进一步研究的课题.传统的心肌保护采用化 学性心脏停跳加局部低温的方法降低了心肌 能量消耗,并在化学性停跳液中加入各种添 加剂以期使心脏停跳时缺血损伤降低到最低 程度[1].近十年来,对缺血心肌的再灌注损伤 进行了大量的研究,心肌缺血后于恢复正常 血液灌注前适当控制再灌注早期的再灌注成 份和再灌注条件,即控制件再灌注,可减轻再 灌注损伤j.这些研究的焦点集中在如何减 轻心脏停跳时的缺血损伤或复灌后的再灌注 损伤,结果表明,化学性停跳加局部低温,以 及复灌早期的控制性再灌注只能减轻心肌缺 血再灌注损伤的程度,并不能完全消除缺血 再灌注损伤.因为这些方法投有从根本上解 决心脏停跳期间氧的供需矛盾,心肌缺血缺 氧不可避免.近年来,心肌保护的方法有很 大的发展,尤其是新近提出的持续灌注温血 心脏停跳液技术】,它可使心脏在停跣期间 有充足的血氧及底钫供应,进行有氧代谢,消 1;}!匦皿到由港虞鞋舡奥氧戢 态,有利t盎蜃盎功乾鞠辏复一 一 ,理论基础. 持续灌注温血心脏停端液技术其理论基 础包括以下几十方面: 1高钾温血诱导心脏停跳Wrigh~ 萼发现在用晶体停跳液产生化学性停跳之 前,即使短时闻的心肌电机械活动也会消耗 大量的ATP,为避免不必要的能量消耗,Bre— stschneider等[在用晶体停跳液之前,用含 普鲁卡因的冷血诱导心脏停跳.但低温可造 成氧离曲线左移,血红蛋白释氧能力降低,心 肌摄氧能力下降[“,影响冷血漕注的效果. Rosenkmnz等’发现用温血停跳液灌注心 脏,使心脏在温血环境下停跳,能明显增加诱 导期间心肌对氧的摄取,维持高水平的肌酸 磷酸含量,并在随后的冷血停跳液灌注期间 保持高的摄氧能力,侔低葡萄糖一6一磷酸水 平,增强有氧代谢.Williamg等发现心脏 在用停跳液诱导缺血性停跳前的快速降温会 使心肌的张办明显增加,心脏在极度收缩状 态下,停跳液分布不均可造成心肌损害. Rebegka等[“认为非停跳状态下心肌低温使 细胞内钙离子浓度升高导致心肌收缩力加 强.采用灌注高钾温血停跳浪诱导心脏停跳 的方法,可避免转流降温时心脏快速降温,使 术后心肌功能改善】. 2.确保心肌电桃槭活动停止常温下, 血钾浓度高于lOmmo17L时心率迅逮减慢, 钾浓度达20mmol/L时心脏完垒停跳. 持续温血停跳液灌注时0其酋刹钾浓度为 22~-25mmol/L,可使心驻处于舒张期停跳 L~’chtensiein等发现{整注高钾温血停跳 液后,,濉平均在.3g内停跳芷常心脏存在 不同程度的非冠状动脉侧支血流,心脏停跳 时其流量加大特别是在心肌肥厚和冠心病 者尤甚;它可冲走心停跳渡,降低心肌细 胞外钾浓度,心脏重新出现心电机械话动,消 耗能量贮备.而持续温血停跳液灌注技术, 在心脏停跣后改甩低钾(7~-gmmol/L)温血 停跳液持续灌注,维持细胞外高的钾浓度,使 心脏处于持续舒张状态. ?144? 3.常温低温加化学性停跳能明显降 低心肌耗氧量,跟正常工作心相比,能减少 95%的心肌需氧量,常温下化学性停跳心肌 需氧量减少s0,可见在心_脏停陆状态下,低 温仅能使心肌需氧量进一步减少5%|1”, 化学性停跳后心肌在常温时耗氧量降至 1.lml/lOOg?rain【….持续灌注含氧量超过 15ml/100ml的温血停跳液可以充分满足常 温下停跳心脏的氧需求因而动摇了低温 作为心肌保护时不可缺少的基石作用在传 统的心肌保护方法中,多采甩伺断灌注晶体 或血停跳液,心脏停跳后非冠状动脉血管侧 支血流可冲走心肌血管中的停跳液,心电机 械活动恢复,同时心肌温度升高,两者都可消 耗心肌能量,此时,低温可降低心肌能量需 求,防止再度出现电帆械活动】.但低温在降 低组织代谢保护心肌的同时也发现其缺点, 包括影嘀膜的稳定性”,酶的功能】,钙分 离,葡萄糖利用”,三磷酸腺苷酸的形成 和利用[“,组织氧摄取能力,pH和细 胞渗透匿】,而持续灌注温血停跳液可以避 免低温所产生的不良作用】.Hearse等 通过持续灌注常愠晶体停跳液消除心肌电机 械活动,可使心肌功能恢复郅停跳前的 115肌酸磷酸翕量提高到170跖,表明在确 保心肌电机械话动停止的情况下,常温停眺 有利于心功能的恢复. 4.持续做氧Buckberg等用间断灌 注冷血停珧液的方法试圈促进停魏期间心肌 的有氧代谢Magoyern等发现闻断灌注 29.C冷血停跳滤可使心肌薹?胞内的氧张力升 至09kPa,但1O分钟后降至0.4-,.-0.BkPa, 表明间断灌注冷血停跳裱只能短暂提高心肌 内的氧张力,心肌壤血缺氧不可避免,实际 上,它所提供的心肌保护状态仍是个无氧 酵解过程.无氟酵解所提供的能量无法满足 低温下化学牲停跳心肌的能量需要,这可占L 用间断灌注血停跳液保护的心肌其高能磷酸 键贮备消耗,心肌酶释放增加,木后心功能的 1998年5月第?卷第3 下降反映出来.为避免缺血,Bonfin, Khuri等在主动脉瓣手术中用持续灌 注冷血停跳液的方法绦护心肌,发现除其能 保存能量储备,维持心肌pH值外,其作用跟 间断灌注冷血停跳液没有区别缺血问题始 终没有解决.用含氧量超过15ml/lOOml的温 血停跳液持续灌注,可满足常温下化学性停 跳心肌的需氧量”使心脏在停跳期间能进 行有氧代谢活动,解决了已往心肌保护方法 中心肌供氧与耗氧之间的失衡状态,消除停 跳期间心肌缺血缺氧,以及由于心肌缺血, 缺氧而f发的再灌注损伤】. 二,临床效果 Lichtenstein等于1989年用持续灌 注温血停跳液的方法保护心肌,为1例84岁 患慢性风湿性心脏瓣膜病,二尖瓣狭窄,心功 能I?级的女性患者行二尖瓣置换,术中发生 意外,左室破裂致使主动脉阻断时间长达393 分钟,该患者在未用主动脉内气囊反搏及正 性叽力药物韵情况下脱离了体外循环机,术 后电来用机械辅助及正性肌力药物术后心 排出量为4.2l/rain,高于术前的3.5l/rain, 但术后l7小时由于左室再次破裂大出血死 亡. 最近,Liehtenstein瞢阻采用持续 灌注温血心脏停蹴液韵新方法作冠脉搭桥 121倒,与用持续灌注冷血停跳液方法的133 例比较,持续灌注温血心脏停魏液组(以下称 常温组)的围木期心肌梗塞较.少t1.7%对 6.8).同样,应用主就脖内气囊反搏者较 少(o.9对9.O>,低心排综台征发生率较 低(3.3对15.5簿).常温组术后心排出量 (4.9?1.ol/rain)高于术前(3.1?0.9l/ in),而且,开放主动脉钳后,常温组自动转 复为窦性心律者高达992,丽低温组仅为 1O.5,常温组辅助循环时阃较短(11?4.d 对27土56min),证明常韫组心肌保护效果 较持续灌注冷血停跳渡组为好.持续灌注冷 血停跳液与持续灌注温血停跳穰相比,旯有 里}量堂:查筻壅塞量 灌注温度不同,但其对心肌的保护作用明显 比常温组为差,其原因可能是持续灌注冷血 停跳液仅能消除心肌电机械活动及保持局部 低温两方面,而没有充分发挥血的递氧,缓冲 等作用,这些作用在常温时最佳,血温下降 时这些作用降低,缺失,甚至有害],低温 使血红蛋白氧离曲线左移,pH值升高,造成 冷血停跳液氧释放能力比充氧晶体停跳液还 低”.Yan等指出持续灌注温血停跳 液技术能保证有氧代谢,抑制乳酸产生,促进 心肌能量储备,其效果明显优于冷血停跳液 间断灌注加控制性再灌注. .目前常用间断灌注晶体或冷血停跳液的 方法保护心肌,虽然可通过降低心肌氧需求 而延长缺血停跳的时间,但实际上,心肌在整 个停跳期间大部分时间处于无氧酵解状态, 而且一直处于对心肌有损害作用的低温环境 中,主动脉阻断的安全时间仅限于120分钟 内”.因此,临床上左室功能差,手术时间 超过180分钟的病人,使目前常用的心肌保 护方法受到限制]Ljchtengtein等”] 了用持续温血停跳液灌注的308手术病 例,主动脉阻断时间超过180分钟(180—393 分钟),平均204分钟的22例病人,其中90 的病铡心功能III—Iv,结果发现,所有心脏 在复灌后自动转复为窦性心律,2l例在未用 主动脉内气囊反搏和正性肌力药物的情况下 脱离体外循环机,平均辅助循环时间为17? 6.0分钟,术后心排出量为5.1?1.11/min, 高于术前的3.7?0.61/rain,其中1倒发生 低心排综合征需用主动脉内气囊反搏.持续 灌注温血停跳液,能在整个心脏停跳期间提 供充足的血氧,心肌不存在缺血缺氧过程, 因此,主动脉阻断时间的长短与缺血时间无 关,解决了临床上长时间手术时的心肌保 护问题. 新近发生心肌梗塞的病人行冠腺搭桥时 其死亡率和病废率明显高于择期冠脉搭桥的 病人”,这是由于传统的心肌保护方法可使 ?145? 已遭受缺血损害的心肌再次缺血所致.而持 续灌注温血停跳液可使心脏停跳期间处于有 氧代谢状态,消除心肌缺血缺氧损害Lich一 %enstein等【”从1988年起用持续灌注温血 停跳液的方法,对新近发生心肌梗塞(6小时 到7天内)的55例作冠脉搭桥手术,与用持 续灌注冷血停跳液的64例相比,发现温血组 无死亡(0对10.9),心肌梗塞发生率低 (2.0对9.3),无1例采用主动脉内气囊 反搏(oxt12.5),表明持续灌注温血停跳液 可使心脏停跳期间缺血和无氧代谢降低至最 低程度,适用于对缺血耐受力差的病例 目前有关持续灌注温血停跳液保护心肌 的临床报告日见增加”,尤其在 高危心脏病病人的心肌保护中取得满意效 果]. 三,温血停跣液的配制与用量 使用持续温血停跳液灌注技术时全身体 温维持在37O,即常温体外循环温血停跳 液温度也维持在37.a”],按其所含钾浓度 的高低分为高钾温血停跳液和低钾温血停跳 液.高钾温血停跳液其所含钾浓度为22, 25mmol/L,用于诱导心脏快速停跳,由4份 机血加1份高钾Fremes溶液(含KCI100 mmol/L,THAM12mmol/L,MgSO’gmmol/ L,Dextrose250mmol/L,CPI)-adenine 20mt)混合而成,保持血球压积2O一22.低 钾温血停跳液钾浓度为7~gmmol/L,用于 高钾温血诱导心脏停跳后维持心肌细胞外高 钾水平,使心脏处于持续舒张状态,同时,由 于钾浓度降至7~gmmol/L,可以减轻体内 钾负荷.它由4份机血加1份低钾Fremes 溶液(其中KC1浓度降至30retool/L)混合制 成 高钾温血停跳液诱导心脏停跳时流量为 300ml/min,持续5分钟,心脏平均在30秒 内停跳”.停跳后改用低钾温血停虢液维 持灌注,流量75~125ml/min,低钾维持期 间灌注压力通过冠状静脉襄气囊插管侧孔监 ?146? 测,保持灌注压力<5.3kPa,[..Salerno 等认为在低钾维持期间灌注流量以不超 过250m]/min为宜,在有心肌肥厚的病例 其流量可达250ml/min.而.&ldrete认 为只要冠状窦气囊插管末端灌注压力不超 过5.3~6kPa,在正常大小的心脏,其流量可 这300ml/min,在有心肌肥厚的病人其流量 可超过300ml/mln.Yau等通过临床试 验证实,只要温血停跳液中血红蛋白含量高 于8g/lOOml,灌注流量超过8Oral/rain,即 可满足常温下化学性停跳心肌的能量代谢需 要.术中其灌注效果,可根据灌注氧台血和 回流暗红色血来判断. 由于持续灌注温血停跳液,Fremes溶 液的用量较大,Salerno等ras]报告的一组病 例中,Fremes溶液用量为300~5200m]. Lichtenstein等在其一组阻断时间平均 为204分钟的病人,Fremes溶液用量为 2.2,6.5l,平均为3.7l.Salerno等【发现 术中有10的心脏有心电机械活动恢复,需 恢复高钾停跳液灌注,直至心电机械活动停 止. 四,温血停跳液灌注方式的选择 1.顺行持续灌注温血停跳液在心肺 转流后从主动脉根部注入高钾温血停跳液, 心脏停跳后改用低钾温血停跳液维持,适用 于无主动脉瓣关闭不全的病例.将臻行持 续灌注温血停跳液技术用于冠脉搭桥时,应 先行移植血管远端吻合,在远端吻合时需暂 停灌注,吻合完成后从主动脉根部及移植静 脉近端灌注温血停跳液,但需加大流量以偿 还氧债.待全部远端吻合结束后,全部近端 吻合在最后一次阻断期间完成.这跟采用问 断灌注冷血停跳液时,在一次阻断时问内完 成一根移植静脉的远,近端吻合有所不同.如 采用内乳动脉做为移植血管,则在所有移植 静脉的远端吻合完成后再行内乳动脉远端吻 合.. 2.顺行灌注,逆行灌注结台使用先用 噬生曼星篁垫鲞莹塑 顺行灌注高钾温血停跳液诱导心脏快速停 跳,即使在有严重主动脉瓣关闭不垒的病例, 也用顺行灌注诱导心脏停跳,有时需切开主 动脉从冠状动脉开口直接灌注停跳液”.心 脏停跳后,改用逆行冠状静脉窦持续灌注低 钾温血停跳液维持”.冠状静脉窦插管在 升主动脉插管,单根或单根二级腔静脉插管 完成,建立体外循环后,将自动膨胀气囊 导管在非直视下经右房插入冠状静脉窦,手 指在心脏后房室间沟可触及插入冠状窦的导 管,如病人情况不稳定,可在并行循环后插 管,并将导管固定在靠近冠状窦附近的右心 房壁上,以防气囊导管术中脱落.持续灌注温 血停跳液取决于持续的灌注及心脏化学性停 跳,如果导管脱落未被及时发现,则造成组织 停跳液灌注不良,心肌处于缺氧性停跳.Sal— erno等”发现在其最初使用持续灌注温血 停踌液技术时,由于术中导管脱落造成1例 死亡.判断导管是否脱落有以下几个方面:1) 术中可通过导管前端侧孔监测灌注压力,如 灌注压力从4,5.3kPa突然降至0.13, 0.53kPa或变成负压,则表明导管脱出冠状 窦,此时,应检查导管位置确保灌注.有时可 因气囊导管未能充分堵住冠状静脉窦导致灌 注压力下降,应重新检查导管位置及气囊充 气,2)由于持续灌注温血停跳液,术中心肌温 度应保持37.C,如心肌温度下降则表明心肌 灌注不良,术中也可通过氧张力探针监测心 肌氧合情况,3)正常持续灌注时,心脏大静脉 充盈,扩张,呈粉红色,导管脱落时心肌颜色 苍白.Salerno等报告的113例中98的 病例导管易经右房插入冠状窦,仅2侧需双 腔静脉插管后在直视下插入.该法适用于无 冠状静脉窦畸形及左上腔静脉引流至冠状静 脉的病例,尤其适用于瓣膜置换合并冠 脉搭桥病例”. 五,存在的问题及解决方法 由于持续灌注心停跳液使手术野充满血 液影响手术操作,需持续吸引,温盐水冲洗手 鱼匿星堂些笪塞童佥避 术区域以便暴露,或暂停停跳液灌注以便操 作”,补救的方法是恢复灌注低钾温血停跳 液时短时加大流量以偿还氧债,术中暂停 灌注可造成心肌缺血,缺氧,但一般认为化学 性停跳的心肌可耐受10~15分钟的缺血缺 氧,这是由于化学性停跳的心脏在常 温和低温时需氧量差别不大”],甚至反复 短暂的常温缺血缺氧能提高心肌对缺血,缺 氧的耐受力”. 大量Fremes溶{瘦的使用,有使血钾浓 度升高的倾向Yan等在其报告的28侧 中有25%的病椤4在复灌时血钾浓度高于6 mmol/L,部分病例需延长辅助循环时间预 防的方法是监铡术中血钾水平,发现血钾浓 度超过正常水平时,可停用低钾温血停跳液, 只用温血持续灌注,或在心内操作接近完成 对改用温血灌注”,也可通过术中应用速屎 维持满意屎量及使用葡萄糖,胰岛素,碳酸 氢钠降低血钾水平如果阻断时间长或其它 原因有可能出现高血钾时,在转漉开始时可 从机器中加入10N20mg速屎.实际上,常 温可使机体对钾代谢增强”,更多的报告认 为,使用持续灌注温血停跳液技术处理适当, 即使肾衰的病例也不会出现高血钾’”. 有研究指出,73的心静脉血经锺状静 脉引流至右房,27的静脉血直接回流至左, 右心室,其中引流右心室及室间隔后壁的 静脉开口于离冠状窦口0.5cm处,在冠状窦 置管可阻塞此静脉开口,因而能影响其所管 辖区域心肌的灌注”,逆行冠状静脉窦灌注 耐右室及室间隔心肌保护不良”.但目前 JI蠡床上即使用于心肌肥厚或肺动脉高压的病 ,也未见因采用持续逆行灌注温血停跳 液技术造成右心衰竭的报告. 参者文献 1BuekergGD.JThoracC4rdiovaacSurg1970;77: 803—8 2T?hK?a1.Th舢GardlovaseSurg1鹋6: 9I嘲一8嬲 ?147? 3Lichtensr~insvet虹.JCardiova目eSurg1991. 101:269—274 4Wrigh~RNeta】_JSurgRes1978;24:201 5BretschneiderJHet时.JC~rdiovascSurg1975 16:241 6SovorlnghqusJW.JApplPhyslo]1968;12: 485—497 7Ro~nkrqnZERet8】_JThor~CardiovascSurg 1g82;8:667—677 8WilliamsWGeta1-JThoracSurg1990;lOO(6): 896一g01 9Reb0ykaLMeta】.JThoracC~rdiovascSurg 19鲫:100:2如一249 l0HosrseDJeta1.CircROS1Wl5;88:48l一489 nLich~ensteinAVeta1.AnnThoracSurg1991; 581:毒55—458 12BrazierKeta1.AnitTb0rgeSurg1975;19.426 61 13BernardWFeta1.AnnSurg1061;153:48— 14BuckergGDeta1.JThoracCardiova~cSurg 1977;73:894 15EogelmanR.A??ThoracSurg1991;51:l80— 181 16McMurchieEJet鱼1.CompBiochomPhyslo] l973;44B:1017 17M~rtinDRet.Ann吕u1972;175:l1l一117 1时.PhysiolRev:1977;57:510一 所3 24?e~rso皿etBLCicRe81舯l4_35:48—467 25Dagger?a1.TherolofexygonatodsoIu- tj0?In眦rdi0ple窖ia.Inmyocardialprotection ine8rdi?sur~ary,edby监8”6lDokk~r,Nw Y0rk,1987~2龇舯2 26BoniinVota1.JTbD珀0$rdj0va,cSurg1fi81~ 15:14l一】47 27KhL~riSFeta1.JThorpeCardiov~scSurg1928~ 75:555 28Lichtonstoingeta1.L~ncot1089;24:1448 29CooDAeta1.AmJCardiol1972;29:575—577 鲫YanTMeta1.Circ~Oion1991;84(Suppl5):III 880-III嘲 31RooBBotn.JThor~o1978i76:5瑚 32州e珊anSOet.Thora~C~rdiovaseS?rg 108l:&2:踟0—瑚9 ?148? 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