无泵驱动体外膜肺氧合对犬血流动力学的影响

                                                        作者：王京玉，耿希刚，李勇新，任沪平   

【关键词】  无泵

　　Effects of pumpless extracorporeal membrane oxygenation on haemodynamics in dogs

　　【Abstract】  AIM : To evaluate the influence of pumpless arteriovenous extracorporeal membrane oxygenation （AV ECMO） on the haemodynamics in dogs. METHODS:  The changes of blood gas in right atrium blood and aortic blood at different times were observed in dogs. The heart rate, rhythm of heart, arterial pressure, cardiac output, left ventricular pressure, right ventricular pressure and pulmonary pressure were also measured at different times. RESULTS:  The heart rate, rhythm of heart (166±15) times/min, arterial pressure(118.8±21.1) mmHg, cardiac output (3.5±0.8) L/min, left ventricular pressure (136.5±13.6) mmHg, right ventricular pressure (28.1±3.4) mmHg  and pulmonary pressure (25.5±5.5) mmHg fluctuated a little, but their values were within the normal range during the bilateral femoral AV ECMO. CONCLUSION:  The hemodynamics in experimental animals is stable during the bilateral femoral AV  ECMO.

　　【Keywords】 nopump drived;  extracorporeal membrane oxygenation; hemodynamic processes; dogs

　　【摘要】目的： 探讨无泵驱动体外膜肺氧合（ECMO）转流对犬血流动力学的影响. 方法： 应用家犬为试验动物，观察不同时间右心房及主动脉血气的变化；同时测量不同时间犬的心输出量、左室收缩压、右室收缩压、肺动脉收缩压等. 结果： 在ECMO转流过程中犬的心率(166±15)次/min、动脉压(118.8±21.1) mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）、心输出量(3.5±0.8) L/min、左室收缩压(136.5±13.6)  mmHg、右室收缩压(28.1±3.4)  mmHg以及肺动脉压(25.5±5.5)  mmHg均有轻度变化，但均在正常范围内(P>0.05). 结论： 在双侧股动静脉体外膜肺氧合过程中试验犬的血流动力学基本保持稳定.

　　【关键词】 无泵驱动；体外膜氧合作用；血液动力学过程;狗

　　0引言
  
　　无泵驱动体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation, ECMO）是体外循环的一种新进展，其中动脉静脉体外膜肺氧合（AV ECMO）已成为急性呼吸窘迫综合征的一种有效的新方法之一. 我们主要针对ECMO应用中其对犬血流动力学的影响进行研究,观察转流过程血流动力学的变化，对临床治疗提供帮助.

　　1材料和方法

　　1.1材料

　　家犬10只，雌雄不限，体质量18~35（平均23.4±4.7） kg，应用35 g/L苯巴比妥100 mg/kg腹腔注射行全身麻醉. 分别解剖犬左、右两侧的股动脉及股静脉. 全身肝素化后行动、静脉插管. 将动、静脉插管与林格氏液预充的ECMO装置连接. 经家犬第4肋间进胸，主动脉根部置入测压针管及测压装置，与动态监护仪连接，以备测压及取血样标本用. 当ECMO转流时，将1000 mL/L供氧管与ECMO膜肺连接，其用量为（1.2±0.4） L/min.

　　1.2方法

　　在体外循环开始前，当双侧股动脉血经过管道进入ECOM的人工肺进行氧合后，通过股静脉回流入机体转流后20 min和1 h，分别经主动脉及右心房抽血4 mL于注射器内，置冰盒后待检测. 根据上述血气分析结果应用Fick公式分别心脏排血量、心脏排血指数、动静脉分流量等. 同时分别在转流不同时间应用有创血压监测仪直接测定左心室、右心室和肺动脉压等.

　　统计学处理：用SPSS10.0软件进行统计分析，数据用x±s表示，应用重复测量设计方差分析进行比较.

　　2结果

　　在整个的ECMO转流过程中，心率和主动脉压的参数均有不同程度的波动，差异无统计学意义(P>0.05),但均在正常范围内（表 1）. 在整个ECMO转流过程中，我们还注意了实验动物的心律变化，未见有明显的心律异常. 表1转流期间心率、主动脉压的变化(略)

　　同时测定双侧ECMO转流流量为(1.2±0.2) L/min ［52 mL/（kg・min）］，其约占CO的(34.4±5.7)%. 在整个ECMO转流中，应用心脏腔室压力测定装置分别对左、右心室压及肺动脉压进行了测定，尽管各腔室的压力均有不同程度的波动，但各参数仍均在正常的范围内波动，波动无统计学意义（P>0.05, 表 2）. 表2ECMO转流时左、右心室及肺动脉压的变化(略)

　　3讨论

　　AV ECMO对循环系统影响的大小主要取决流经ECMO血流量的多少，分流量小的影响较小，大的则可影响全身的循环和心脏功能及其解剖学方面的变化. 选择一个合适的分流范围，非常重要. 既要使分流量能起到显著的效果，又不能给机体带来严重的不良后果.

　　由于AV ECMO工作的驱动能来源于动脉系统，所以维持血压在一个较高的水平及平稳非常重要. 如果血压低就不能维持充足的血流量，通过ECMO进行气血交换的血流量就明显减少. 已有学者通过实验证明，要维持ECMO的正常转流，平均动脉压不能小于60 mmHg，同时在研究动脉压与流量之间的关系时，证明平均动脉压的状态是ECMO流量的决定性因素［1］.

　　有关目前应用的股动脉、股静脉分流量的多少问题，还存在较大争议，其研究结果也报道不一. Brunston等［2］报道，如果动、静脉的分流量小于心脏排血量的10%，体内的CO2就会慢慢蓄积，最终形成高碳酸血症. 同时应用(27±1)%的心排血量，则AV ECMO转流能明显清除血中的CO2，且对心脏循环系统无明显的影响. 该研究说明动脉、静脉分流量必须大于心脏排血量的10%，如果小于这个数量，可能ECMO就没有治疗的作用. 而Deeb等［3］报道通过对8只狗的动物试验说明：当AV ECMO的流量为心脏排血量的25%～33%时，ECMO转流能够对呼吸系统提供部分辅助转流6 h，动物的心率、心律、心脏排血量、全身动脉压及脑灌注均未发生显著性变化，没有出现明显的室上性心动过速、低血压及低灌注等并发症，由此说明在分流为心脏排血量的25%～33%的范围内行AV ECMO转流是安全的，无心血管系统的异常反应及并发症. Liebold等［4］第一次报道AV ECMO应用于临床以来，曾先后有不少这方面的临床研究. Reng等［5］报道中，10例均应用AV ECMO转流治疗成人呼吸窘迫综合症，ECMO转流的血流量最低为心脏排血量的16%，最高为心脏排血量的37%，其成功率为70%. 在整个AV ECMO转流中，没有出现严重的心血管系统异常及并发症.
 
　　本研究分别采用单侧和双侧AV ECMO转流，其动、静脉分流量分别为心脏排血量的(22.9±5.7)%和(34.4±5.7)%，每分钟每公斤体质量的分流量为34 mL/(kg・min)和52 mL/(kg・min)，没有超过AV ECMO的最大分流量73～133 mL/(kg・min)［6］. 说明本研究采用的方法，其分流量是在正常范围内的. 我们通过对动物的心率、心律及动脉血压进行动态观察,认为转流前与转流4 h后的心率、血压存在的波动与应用肌松剂潘可罗宁有一定的关系. 另外心律在整个转流期间未发生异常、未出现室上性心动过速等心律失常.

　　通过对左心室、右心室及肺动脉压测定，其值随着分流量的增加，均有一定程度的波动，但均在正常范围内. 在转流4 h后的左、右心室压及肺动脉压较术前均有不同程度的升高，引起这种升高的原因主要是动脉、静脉的血液分流造成的. 说明上述二项动脉、静脉分流对左心室、右心室及肺动脉的功能影响不大.

　　综上所述，我们认为应用双侧AV ECMO转流对心脏及循环系统无异常影响，是一种较为安全、有效的新方法. 但在具体操作中，应根据具体情况具体分析，如果遇到心功能等方面的问题，必要时可应用药物进行辅助治疗.

　　【】

　　［1］ Chapman J, Adams M, Alexander S. Hemodynamic response to pumpless extracorporeal membrane oxygenation ［J］. J Thorac Cardiovasc Surg, 1990, 99(4):741-750.

　　［2］Brunston RL Jr, Zwischenberger JB, Tao W, et al. Total arteriovenous CO2 removal: Simplifying extracorporeal support for respiratory failure ［J］. Ann Thorac Surg, 1997,64(6): 1599-1605.

　　［3］Deeb GM, Borovetz HS, Griffith BP, et al. Brain flow and function during arteriovenous ECMO ［J］. Curr Surg, 1980,37(3): 200-203 .

　　［4］ Liebold A, Reng CM, Philipp A, et al. Pumpless extracorporeal lung assistexperience with the first 20 cases ［J］. Eur J Cardiothorac surg, 2000,17:608-613.

　　［5］Reng M, Philipp A, Kaiser M, et al. Pumpless extracoporeal lung assist and adult resporatory didtress syndrome ［J］. Lancet, 2000,356(9225):219-220.

　　［6］ Chi Bui K, Humpheries B, Kitagawa H, et al.  Extracorporeal membrane oxygenation in lambs through umbilical vessel perfusion: Cardiac and hepatic complication ［J］. Biol Neonate, 1992,61: 351-357.