应用负平衡超滤对婴幼儿含血预充液进行生理化调整的临床研究

                   作者：柳薇，缪娜，邢家林，刘瑞芳，吉冰洋 

【摘要】  目的 本研究旨在体外循环(CPB)前应用负平衡超滤(UF)技术对预充库存悬红细胞(悬红)的婴幼儿预充液进行超滤和通过恒温36℃的变温水箱对其进行保温，从而使调整后含库存悬红预充液的血气指标、血糖、乳酸、离子水平以及温度更接近婴幼儿的生理水平。方法 随机选取20例10 kg以下婴幼儿在CPB下行心脏手术的循环管路。所有CPB管路均采用一致的配套管道、动脉滤器、超滤器和婴幼儿膜式氧合器。预充均采用150～200 ml悬红、500 ml勃脉力、10 g白蛋白、5%碳酸氢钠20 ml。在预充排气同时通过变温水箱维持预充液温度在36℃，在含血预充液混合10 min后利用已连接好的CPB管路上的超滤器对其进行超滤。并分别抽取库存悬红、混匀后10 min(超滤前)、超滤结束后的含血预充液样本，通过分析比较库存悬红、超滤前、后含血预充液的血气指标和离子水平的变化。结果 与库存悬红相比，超滤前的含血预充液中K+、血糖、乳酸、血气的各项指标均有明显改善(P<0.05);与超滤前相比，超滤后含血预充液的离子成分、血糖、乳酸、红细胞比容和胶体渗透压等各项指标均有明显改善(P<0.05)。结论 应用超滤的方法处理含库存悬红的预充液并对其进行保温，能有效降低其中的有害成分，使含血预充液的K+、血糖、乳酸以及血气的各项指标趋于生理化，能减少CPB早期因预充库存悬红的不良成分对婴幼儿血流动力学、离子水平等的影响。

【关键词】  体外循环;预充液;悬浮红细胞;超滤;婴幼儿

　　Abstract: OBJECTIVE The purpose of this study is to test the hypothesis that ultrafiltration and warming before cardiopulmonary bypass(CPB) adjust the priming solution with stored blood to reach a physiologic statues of infant's blood. METHODS We randomly selected identical CPB circuits including tubing, arterial filter, ultrafilter and membrane oxygenator for 20 infants less than 10 kg undergoing cardic surgery. The priming solution included donor red cell, Plasmalyte-A, albumin and sodium bicarbonate. We run the pump and mixed the priming solution about 10 minutes at flow rate 1.5 L/min and maintained the temperature around 36℃ using heat-cooler. Blood samples were obtained from the stored red cell, mixed priming blood and after ultrafiltration for blood gas analyses and ions measurement. RESULTS Compared to stored red cells, the level of lactic acid, blood glucose and K+ were significantly lower in mixed priming soultion(P<0.05).The level of Hct, Cop, Lactic acid, blood glucose and K+ were significantly lower after ultrafiltration than before ultrafltration (P<0.05).CONCLUSION The negative balanced ultrafiltration and warming of the priming solution can effectively reduce the side effects of stored red cell to children in hemodynamic and ions level .

　　Key words： Cardiopulmonary bypass; Priming solution; Donor blood; Ultrafiltration; Infant在婴幼儿体外循环(cardiopulmonary bypass，CPB)初期往往因大量低温及非生理状态的含库血预充液导致血流动力学不稳定、酸碱失衡、离子紊乱和室性心律失常的发生，进而引起心肌损伤[1]。有报道大量葡萄糖和乳酸等代谢中间产物会导致中枢神经系统功能紊乱，库血中的大量白细胞释放炎性介质会加重CPB中炎性反应[2-3]。我们在CPB前应用负平衡超滤技术对含血预充液进行超滤，旨在使其更接近生理水平，减轻库血中不良血液成分对婴幼儿CPB早期带来的危害。

　　1 资料与方法

　　1.1 CPB管道连接 随机选取20例体重小于10 kg婴幼儿患者的CPB预充管路。所有CPB管路均由同一个灌注师进行安装连接、预充排气。采用Stocker Ⅲ型人工心肺机，Medos婴幼儿膜式氧合器，Jostra血液超滤器，国产宁波菲拉尔婴儿型动脉微栓过滤器和安贞专用婴儿型循环管道。在连接好CPB管道后，连接氧气管和变温水管。

　　1.2 预充液成分、预充方法以及超滤 在连接好CPB管道后使用500 ml Baxter勃脉力A电解质溶液进行预充排气，待预充排气后分别加入肝素(1 mg/kg体重)、悬浮红细胞(悬红)150～200 ml、白蛋白10 g和5%碳酸氢钠20 ml，同时以1.5 L/min的流量保持机器运转使含血预充液充分混匀，同时启动变温水箱保持温度在36℃，在预充液混合10 min后，钳夹动脉出口端，打开超滤旁路，减低泵流量，打开测压三通，开始对预充液进行超滤，流量维持在大约300 ml/min。在回流室液面接近150 ml时，停止超滤，重新恢复大循环回路。

　　1.31 标本的采集 分别抽取悬红、充分混匀后预充液(超滤前)和超滤后预充液样本进行血气和离子分析。

　　1.4 统计学分析 应用SPSS 10.0 for Windows的统计学软件进行统计学分析。首先应用Kolmogorov-Smirnov检验悬红、超滤前和超滤后预充液的血气结果是否呈正态分布，如果为正态分布则应用配对t-Test对悬红、混合前和超滤后的预充液的血气结果的均值进行比较。结果以均数±标准差(±s)表示，P<0.05表示有统计学意义。

　　2 结 果

　　在20例CPB管路中，悬红预充量(186±18.5)ml，人血白蛋白(8.6±1.8)g,勃脉力A500 ml, 5%碳酸氢钠20 ml，超滤量(167.5±33.9)ml,超滤前预充总量(854±48.6)ml,超滤后预充液总量(628±50.1)ml。

　　2.1 酸碱平衡(pH、PCO2、HCO-3和BE) 与悬红相比，超滤前的预充液pH、BE都明显得到改善(P<0.001);经过超滤后的预充液的pH和BE较超滤前进一步改善(P<0.05)。见表1。

　　2.2 电解质浓度(Na+,K+，Ca2+，Cl-，Mg2+) 与悬红相比，超滤前预充液的Na+,K+，Ca2+，Cl-，Mg2+各种离子浓度都得到改善并且接近生理指标(P<0.001);经过超滤后的预充液的各个离子水平更接近生理水平但是与超滤前相比除了Mg2+有统计学意义，其他的离子改变没有统计学意义。见表1。

　　2.3 红细胞比容(Hct)、血红蛋白(Hb)和胶体渗透压 与悬红相比，超滤前预充液的Hct和Hb均明显下降(P<0.001);经过超滤后的预充液的Hct、Hb和胶体渗透压与超滤前相比明显升高(P<0.05)。见表1。

　　2.4 乳酸和血糖(Lactate和Blood glucose) 与悬红相比，超滤前预充液的乳酸和血糖都明显下降(P<0.001);经过超滤后的预充液的乳酸和血糖与超滤前相比明显降低(P<0.01)。见表1。

　　3 讨 论

　　由于婴幼儿体重轻，有效循环血量少，在婴幼儿CPB中会使用大量库存血来减轻过度血液稀释造成的低氧血症和水肿[4] 。长时间低温(4℃)储存的库血中ATP水平急剧下降，Na+-K+ ATP酶活性降低、失活，使得Na+-K+交换减少导致细胞内外的Na+、K+分布严重不均，细胞外的K+浓度升高，而细胞外与K+协同转运的葡萄糖的浓度也明显升高;同时由于缺乏ATP，无氧酵解加快而产生大量乳酸[5] 。以上变化使库血中多数离子成分极度超越生理范围，同时大量酸性代谢产物堆积，势必增加早期婴幼儿CPB中机体的代偿、心律失常的发生和血流动力学的不稳定。

　　应用负平衡超滤不能完全去除乳酸、血糖、柠檬酸、磷酸盐、腺嘌呤等有害物质，但通过稀释后超滤的方法还是能够将预充液的各种组分浓度降低甚至降至正常水平。有报道CPB前对含库血预充液进行超滤可以滤除悬红中大量炎性介质如缓激肽等，减轻婴幼儿CPB过程中的炎性反应，并有效地改善术后患儿的肺功能[6-8]。从结果可以看出混匀10 min后的预充液各成分的浓度相比较悬浮红细胞，乳酸、血糖和K+浓度明显降低，其他如pH、Na+、BE等都接近生理标准;超滤后预充液比超滤前预充液的乳酸、血糖和K+浓度进一步明显降低，血气指标进一步接近生理范围。所测得悬浮红细胞中最高K+浓度16.65 mmol/L,高于K+正常高限5.5 mmol/L将近两表1 悬红、含血预充液超滤前和超滤后的血气分析结果注：超滤前预充液与悬红相比*P<0.05，**P<0.01;含血预充液超滤前与超滤后比较#P<0.05，##P<0.01倍，而在混匀后和超滤后均明显降低且在超滤后其平均浓度已在正常范围内。使用10 min的时间混匀含库血的预充液可以明显改善预充液各种组成成分，所以在没有条件使用超滤的基层单位，该方法可以有效减轻库血的不良影响。

　　目前在婴幼儿预充液中使用的晶体成分多为乳酸林格液和勃脉力A，加入到预充液中的乳酸或醋酸使预充液偏酸性，碳酸氢钠起到缓冲作用，但是过多的碳酸氢钠会导致高钠血症，导致硬膜外、蛛网膜下腔以及周围组织的小静脉和脑脊膜窦出血或血栓形成。北京阜外赵举等曾经报道应用零平衡超滤可以改善含库血预充液的成分并降低CPB过程中的炎性介质，但其在零平衡超滤过程中应用平衡液作为预充液和替代液[9]，而平衡液有大量的Cl-，有潜在增加高氯性代谢性酸中毒的可能。因此应用勃脉力A作为预充液和零平衡超滤的替代液可能更为合理有效。同时我们发现在超滤后BE值有降低的趋势，因此在超滤后再给予一定量的碳酸氢钠可进一步纠正预充液的酸性环境。

　　对预充液混匀及超滤的同时使用变温水箱维持预充液在生理温度，有助于减少婴幼儿尤其是新生儿前并行时室颤的发生。

　　综上所述，对含库存悬红血的预充液进行超滤和保温能有效的维持婴幼儿CPB初期血流动力学稳定;对于没有条件应用超滤的基层单位，单纯采用充分混匀(10 min)含库存悬血的预充液和保温，也能在一定程度上减轻其对婴幼儿CPB初期的不良影响。

【文献】
  　　[1] Ratcliffe JM, Wyse RK, Hunter S, et al. The role of the priming fluid in the metabolic response to cardiopulmonary bypass in children of less than 15kg body weight undergoing open-heart surgery [J]. Thorac Cardiovasc Surgeon，1988，36(2): 65-74.

　　[2] Mou SS, Giroir BP, Molitor-Kirsch EA, et al. Fresh whole blood versus reconstituted blood for pump priming in heart surgery in infants [J] N Engl J Med，2004，351(16): 1635-1644.

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　　[8] Ridley PD, Ratcliffe JM, Alberti KG, et al. The metabolic consequences of a washed cardiopulmonary bypass pump-priming fluid in children undergoing cardiac operations [J]. J Thorac Cardiovasc Surg，1990，100(4): 528-537.

　　[9] 赵举, 龙村, 冯正义, 等. 库血预充液零平衡超滤对婴幼儿体外循环中炎性反应的影响 [J]. 胸心血管外科临床杂志，2005，12(6)：396-398.