体外循环中梯度控制氧分压对紫绀型先天性心脏病心肌保护的影响
作者：陈萍，黄劲松，郭阳娇，宋兴荣，黄克力
【摘要】 目的 探讨体外循环(CPB)中梯度控制动脉氧分压(PaO2)对紫绀型先天性心脏病心肌保护的影响。方法 3岁以下经皮血氧饱和度<85%、行根治术的法洛四联症患儿90例，随机分为三组：实验1组(G1组，n=30)以接近患儿术前水平的低氧分压启动CPB并控制CPB中血流复温前的PaO2≤130 mmHg，CPB血流复温后使PaO2逐渐升至250～300 mmHg;实验2组(G2组，n=30)CPB中PaO2在250～300 mmHg启动CPB，血流复温后使PaO2逐渐升至450～500 mmHg;对照组(G3组，n=30)CPB中PO2始终控制在450～500 mmHg。观察心肌生化改变：于CPB前、CPB 10 min、升主动脉开放(CCR)10 min、术后6 h、24 h抽外周血检测心肌酶CKMB、LDH活性及cTnI浓度。结果 ① CKMB：CPB前及CPB 10 min 三组间无差异;CCR 10 min、术后6 h及24 h G1组显著低于G3组(P<0.01);CCR 10 min G2组显著低于G3组(P<0.05)。② LDH：CPB前及CPB 10 min 三组间无差异;CCR 10 min、术后6 h 和24 hG1组显著低于G3组(P<0.01或P<0.05)。③ cTnI：CPB前及CPB 10 min 三组间无差异;CCR 10 min、术后6 h、术后24 h G1组显著低于G3组(P<0.01);术后6 h G2组cTnI也显著低于G3组(P<0.05)。结论 对于紫绀型先天性心脏病，CPB中PaO2控制在G1组的低水平能减少CKMB、LDH活性及cTnI的释放，改善心肌保护效果。
【关键词】 紫绀;先天性心脏病;体外循环;氧分压
Abstract: OBJECTIVE To evaluate the effects of arterial oxygen partial pressure (PaO2) at the beginning and during cardiopulmonary bypass (CPB) on myocardial injury of cyanotic congenital heart diseas.METHODS 90 Children diagnosed Tetrallogy of Fallot (TOF) under 3 years of age with SpO2<85% underwent one stage repairing operations were divided into 3 groups: G1(n=30), experimental group 1, PaO2 at the beginning and during CPB was maintained below 130 mmHg before CPB rewarming phase; G2(n=30), experimental group 2, PaO2 at the beginning and during CPB was controlled between 250-300 mmHg before CPB rewarming phase; G3(n=30), control group, PaO2 during CPB was maintained between 450-500 mmHg. Myocardial enzymes and cTnI were measured before CPB, 10 min after CPB, 10 min after cross clamp releasing (CCR), 6 hrs and 24 hrs post operation with peripheral blood samples.RESULTS CKMB,LDH and cTnI had no significantly different between 3 groups preoperatively and 10 min after CPB among 3 group. At 10 min after CCR, 6 hrs and 24 hrs post operation, KMB, LDH and cTnI in G1 were significantly lower than that in G3( P<0.01 or P<0.05). At 24 hrs post operation, also cTnI in G1 was significantly lower than that in G2(P<0.05). At 10min after CCR, CKMB in G2 was significantly lower than that in G3 (P<0.05). At 6hrs post operation, cTnI in G2 was significantly lower than that in G3 (P<0.05).CONCLUSION During CPB controlling PaO2 to a preoperative low level would reduce releasing enzymes of myocardial and cTnI in cyanotic congenital heart disease.
Key words： Cyanotic; Congenital heart disease;Cardiopulmonary bypass;Oxygen partial pressure
紫绀型先天性心脏病(cyanotic congenital heart disease,CCHD)手术后低心排出量综合征仍是术后主要的并发症及死亡原因。有学者认为这与体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)中长期缺氧的心脏接受突然、大量的氧导致的再氧合损伤有关[1]。我们选择CCHD患儿来研究CPB中控制动脉氧分压(PaO2)对心肌酶及心肌肌钙蛋白I(cTnI)的影响。
1 临床资料与方法
1.1 病例的选择与分组 选择3岁以下、经皮血氧饱和度 (SpO2)<85%、行根治术的法洛四联症(tetralogy of Fallot,TOF)患儿90例，随机分为三组：实验1组(G1组，n=30)以接近患儿术前水平的低氧分压启动CPB;实验2组(G2组，n=30)启动CPB时PaO2在250～300 mmHg;对照组(G3组，n=30)CPB中PaO2始终控制在450～500 mmHg。分组及临床资料见表1。
1.2 CPB的建立及管理 气管插管，静吸复合麻醉。正中开胸行主动脉及上、下腔静脉插管建立CPB。采用Stockert Ⅲ人工心肺机，Dideco 901或902膜式氧合器。预充液为：勃脉力A 200～500 ml，20%白蛋白50 ml，红细胞悬液0～1.5 U，肝素15～20 mg，甲泼尼龙20～30 mg/kg等。CPB血流降温，阻断升主动脉(aortic cross clamp,ACC)，主动脉根部插针一次性顺行灌注冷改良St.ThomasⅡ晶体停搏液20 ml/kg。CPB中鼻咽温降至22℃～25℃。开放升主动脉(cross clamp releasing,CCR)后并行循环时间为ACC时间的1/4～1/3，然后撤离CPB。
1.3 PaO2的控制 采用SECHRIST空氧混合器、通过调节吸氧浓度(FiO2)来调节PaO2，应用TERUMO公司CDI 500行持续监测PaO2。G1组启动CPB时PaO2接近患儿麻醉前动脉血气分析的PaO2水平，在40～80 mmHg，随着CPB的进行逐渐增加FiO2，至CPB 15 min PaO2上升到≤130 mmHg，并维持一段时间。在CPB开始血流复温时增加FiO2，使PaO2逐渐升至250～300 mmHg至CPB结束。G2组启动CPB时PaO2在250～300 mmHg，血流复温后使PaO2逐渐升至450～500 mmHg至CPB结束。G3 组启动CPB及CPB整个过程中PaO2始终控制在450～500 mmHg。
1.4 观察指标 于CPB前(T1)、CPB 10 min(T2)、CCR后10 min(T3)、术后6 h(T4)、术后24 h(T5)抽外周血检测心肌肌酸激酶同工酶(CKMB)、乳酸脱氢酶(LDH)活性及cTnI浓度。CKMB、LDH活性采用美国BECKMAN公司SYNCHRON LX20测定，cTnI采用美国BECKMAN公司ACESS全自动微粒子化学发光免疫分析仪测定 。
1.5 统计学处理 数据以均数±标准差( ±s )表示，用SPSS 11.0软件包处理数据，三组资料之间的两两比较用方差分析q检验，以P值<0.05为有统计学差异。
2 结 果
2.1 CKMB 随着观察时点的推移，CKMB逐渐升高。T1及T2 时点三组间无差异;T3、T4及T5时点G1组显著低于G3组(P<0.01);G2组T3时点显著低于G3组(P<0.05)，见表2。
2.2 LDH 也随着观察时点的推移逐渐升高。T1及T2时点三组间无差异;T3、T4及T5时点G1组显著低于G3组(P<0.01或P<0.05)，见表2。
2.3 cTnI 观察期间cTnI也呈逐渐升高趋势。T1及T2时点三组间无差异;T3 、T4及T5时点G1组显著低于G3组(P<0.01);T4时点G2组显著低于G3组(P<0.05)，见表2。
3 讨 论
对于CCHD，人们一直认为由于组织长期供氧不足、对氧的需求高，CPB时应保持较高的PaO2以表1 患儿临床资料注：三组间比较# P<0.01; Hct：红细胞比积;SpO2：经皮血氧饱和度;M率：Mc Goon比率表2 围术期心肌酶及肌钙蛋白变化注：组间与G3比较*P<0.05，**P<0.01
保证血液氧合，利于灌注及再灌注时偿还氧债，满足心肌氧耗。常规CPB时PaO2通常在350～500 mmHg，大量分子氧经血液循环后到达组织。长期缺氧使CCHD患儿心肌组织线粒体功能低下[2]，对氧的摄取和利用存在一定的障碍，大量分子氧的到来非但不能增加有氧代谢，反而为自由基的生成提供基质。加上缺氧心肌抗氧化酶活性降低，对自由基清除的能力下降，造成心肌细胞内氧自由基的爆发产生，从而引发一系列的自由基损伤，如线粒体失功能、酶的释放、心肌收缩性降低等，即缺氧再氧合损伤。
心肌酶CKMB是诊断心肌缺血损伤的重要指标;cTnI诊断心肌损伤敏感性及特异性强，已作为研究心肌损伤的标志物用于围术期心肌保护效果的评估和患者预后的判断。本研究采用心肌酶及cTnI作为评价心肌损伤程度的指标。我们以前的研究已表明[3]，低PaO2启动CPB及CPB中控制血流复温前PaO2≤130 mmHg有利于减少氧自由基的产生，并在一定程度上减少心肌酶及cTnI的释放，利于心功能的恢复。本研究是在以前研究的基础上进一步探讨梯度控制PaO2对心肌酶及cTnI释放的影响。
本研究中，三组患儿的临床资料及手术过程相似，术前PaO2均在63 mmHg左右，而正常小儿约在100 mmHg上下。不同的是，三组复温前的PaO2被控制在三个梯度水平。随着观察时点的推移，所有患儿的CKMB、LDH及cTnI均显示出逐渐上升的趋势，且上述三个指标与PaO2呈高度的正相关。然而，特定指标的组间比较却存在差异。就心肌酶而言，三组间在T3、T4、T5时点显示出显著性差异，低PaO2 CPB的G1组心肌损伤最轻，PaO2位于中间的G2组CKMB在T3、LDH在T4与G3组也存在显著性差异。表明随着CPB中PaO2的梯度升高，在上述时间点由心肌酶反映出来的心肌损伤也是显著增加的。
有研究表明[4]，在ACC前(特意将ACC的时间延长至CPB 30 min后)，高PaO2 CPB就可引起紫绀心肌cTnI的升高。本研究与之有相似之处。在CPB前及CPB 10 min，三组间虽未显示出显著性差异，但随着控制PaO2时间的延长，组间差异显示出来。cTnI浓度与CPB中PaO2呈正相关，在T3、T4、T5时间点即CCR后10 min、术后6 h、术后24 h， G1组cTnI浓度显著低于G3组;而在PaO2位于中间的G2组其cTnI浓度也位于三组的中间，低于G3组而高于G1组，且与两组间均无显著性差异。也就是说，对于CCHD患儿，高PaO2必定造成心肌损伤至cTnI浓度显著升高。如果CPB中需要升高PaO2，也以不超出G2组水平为宜，不致引起cTnI浓度的显著升高，更应避免PaO2高达G3组水平。
综上所述，对于CCHD患儿，CPB中控制PaO2在G1组的低水平能减少心肌酶及cTnI的释放，利于术中心肌保护，要尽量避高PaO2进行CPB。
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