婴幼儿心脏手术体外循环管理的临床进展

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  摘要: 婴幼儿体外循环管理是婴幼儿心脏手术成功的重要环节,其伴随着心脏手术不断向更低体重更畸形复杂的方向开进,如何最大程度的减轻体外循环对婴幼儿全身各系统的影响以及重要器官的保护,本文对婴幼儿体外循环管理的临床进展加以阐述。
  关键词: 婴幼儿;体外循环
  近年来随着婴幼儿心脏手术不断增多,复杂先心手术的开展,婴幼儿心脏体外循环技术也相应得到了很大的提高和改进。心脏手术的成功率在逐年上升,死亡率在逐年的下降,可见不少研究体外循环的学者为了配合手术更好地开展在这方面作了大量的工作。本文就近年来婴幼儿心脏手术体外循环的进展介绍如下。
  一 婴幼儿的解剖与生理特点
  婴幼儿心脏体积小,新生儿心脏重量约20~25g,占体重的0.8%。未成熟心肌细胞数占比重大,约占心脏细胞总数60%~80%,顺应性差,前负荷储备少,收缩期张力较低,但未成熟心肌有很强的无氧代谢能力,能在缺血缺氧时依靠糖酵解提供能量,同时对酸性环境的耐受能力也较强[1]。
  二 体外循环设备及耗材的选用
  婴幼儿体重轻血容量少,血液稀释后易引起组织水肿,要求选用氧合流量足够满足需要预充量尽可能小的膜式氧合器,尽量缩短体外循环管道,以减少库血及晶體液的预充,既可减轻患儿本身血液成分因体外循环预充量过大带来的紊乱,又节约库血的用量,减少输血并发症[2]。进口人工心肺机有Stockert、Sans、Jostra、3M、Cobe等,其工艺精密,流量精准,运行稳定,机器体积小,可以很好满足婴幼儿体外循环的需要,机器可以尽可能地靠近手术台,对于新生儿早产儿或较低体重患儿的体外循环也有人提出用小泵作主泵可以进一步缩短压入泵内泵管的长度以减少预充量。氧合器的选用,以预充量小、氧合变温性能良好、有较好的生物相容性为原则,膜式氧合器的特点是血液和气体不直接接触,通过一层高分子半透膜进行氧和二氧化碳交换,具有较好的氧合性能,最小预充量国产膜式氧合器可以达到120ml进口膜式氧合器可达到60ml,并且对血液破坏小具有很好的变温效能,比较适合婴幼儿体外循环使用[3]。婴幼儿体外循环对一次性耗材的选用要求比较高,国产膜肺、动静脉插管、微栓过滤器及管道的工艺和技术能否达到使用安全标准的要求仍需要经过考究。
  三 预充液成分及处理
  婴幼儿体外循环预充的最主要原则是:尽量减少预充量,避免使用过多的晶体液,维持胶体渗透压,适度的血液稀释[4]。预充液的组成以晶体液、胶体液、红细胞为主,再添加肝素、5%碳酸氢钠、甘露醇、甲泼尼龙等。晶体液主要是乳酸林格液,但由于婴幼儿肝功能不健全,对乳酸盐的代谢能力有限,快速大量输入乳酸林格液可造成医源性高乳酸血症;欧美地区普遍应用Plasmalet-148,其缓冲盐为醋酸盐[5],醋酸钠林格液可在肌肉内代谢,即使酸中毒的情况下也能解离。采用勃脉力-A作为预充基础液可以降低预充液中乳酸浓度进而降低转流过程中乳酸水平,减少整个术中酸性产物堆积的程度[6]。目前国内不少医院也已经把醋酸钠林格氏液(勃脉力-A)常规用作婴幼儿体外循环预充基础液。预充液中晶体液与胶体液的比例,临床普遍接受的晶/胶比例为0.5-0.6。晶体液不能提供胶体渗透压,容易引起组织水肿,应在体外循环前或体外循环开始的早期用超滤的方式将其排出避免给患儿造成过度的血液稀释或水肿。可作为预充用的胶体液主要有:全血、红细胞悬液、白蛋白、新鲜血浆、代血浆等。体外循环中Hct应维持在23%-25%,当Hct在30%时血液的携氧能力最强,而Hct<20%血液的携氧能力急剧下降且在常温下可能出现神经细胞缺氧症状。为避免血液过度稀释和预防脑组织缺氧,应在预充液中适量加入红细胞悬液或全血预充[7]。
  婴幼儿由于各器官发育不成熟,对外界环境的适应能力和调节能力较差,在体外循环一开始就将受到预充液成分的影响,将产生一系列不良反应,因此必须在体外循环开始前对预充液进行合理的处理。调节预充液的Hct、酸碱度、电解质、温度以及炎症反应的预防等,对预充的库血进行洗涤氧合加温可以减少库血带来的不良反应[8]。临床结果也表明,预充液超滤过程中温度逐渐上升,预充液PO2明显升高,预充液中的库血得到一定程度的氧合,另外对预充液进行超滤可在一定程度上改善其电解质、血糖和乳酸等参数,提高预充液Hct,减少含血预充液对婴幼儿患者体外循环期间内环境的影响[9]。钟慧等也认为对含血预充液进行洗涤超滤可以使预充液更符合生理状态,能减少炎性介质,有利于改善婴幼儿术后心肺功能,尤其是新生儿低体重儿的复杂先心病[10]。
  四 心肌保护
  婴幼儿心肌属于未成熟心肌,其在形态结构、功能、代谢等方面与成熟心肌有很大差别。在形态结构方面,未成熟心肌的细胞较大,细胞含水量较多,非收缩成分比重高,心室壁较薄,心肌细胞缺少横管,肌原纤维少,排列不规整,肌质网疏松,线粒体数量少,嵴发育不完全。在代谢方面,未成熟心肌缺少氧化磷酸化酶,但糖原颗粒丰富,更多地依赖糖酵解产能,对缺氧和酸中毒的耐受性较好。在心功能方面,未成熟心肌收缩力较弱,室壁张力较高,顺应性小,储备能量低,易出现心衰[11]。目前,多数医院的心肌保护液大多是采用改良的托马氏液,缓冲系统在停搏液的心肌保护作用中也发挥了相当重要的作用,未成熟心肌的高无氧酵解水平决定需要缓冲能力强大的停搏液。为了维持细胞膜上钙离子通道的稳定,避免再灌注后的钙反常,合适的钙离子浓度在0.6-1.2mmol/L,浓度过高的钙离子会使心肌张力增高,耗能增加不利于心肌保护,由此产生了低钙高缓冲浓度的HTK液。心肌保护液的灌注次数与灌注压力是婴幼儿心肌保护格外需要注意的,多次的灌注可加重心肌形态学损伤,在阻断主动脉3个小时的心脏手术中不建议重复的灌注[12];灌注压力应<100mmHg,避免高压对血管内皮的损伤,灌注时应充分引流,以防止心脏过度膨胀拉伤心肌及腱索。   五 肺保护
  目前认为,体外循环造成肺损伤的机制可能与体外循环中低温、炎症反应和组织缺血-再灌注等引起肺不张和肺水肿有关[13]。王伟等人通过观察患儿的肺顺应性、气道阻力和气道平均压的变化,结果显示体外循环可引起呼吸动力学的改变,包括气道平均压和气道阻力升高,肺顺应性下降,且呼吸机辅助时间明显长于非体外循环手术组[14]。大量的实验证实了在体外循环开始前使用甲泼尼龙可以有效减少促炎细胞因子的释放,增加抗炎细胞因子的产生,从而减轻炎症反应减少肺损伤,且以术前小剂量(2mg/kg)静脉输入效果最好[15]。另外,联合超滤(改良超滤与零平衡超滤联合使用)能有效浓缩血液、降低有害炎性介质的血浆浓度、减少肺水腫和肺炎性损伤,有利于减轻体外循环后肺损伤[16]。改进体外循环的管理技术,如左心引流的早开始晚结束可以减轻肺内淤血、阻断肺血流期间持续正压静态膨肺可以预防术后肺不张、精准的体温控制减少低温产生有害炎性介质等,均可起到不同程度的肺保护作用。
  六 超滤方式和效果
  超滤被引入体外循环其最初的目的是过滤出多余的水分,提高红细胞压迹,减少手术血液丢失、节约临床用血,在国内外已广泛应用于各类体外循环手术[18-19],由于婴幼儿的解剖和生理特点,使得超滤在婴幼儿心脏手术中的应用更是必不可少。超滤的方式有三种:常规超滤、改良超滤、零平衡超滤。改良超滤可以不受停机影响迅速滤出水分,浓缩血液,提高患儿红细胞比容和胶体渗透压,但由于超滤时间短,滤出炎性介质的效果尚有争论。零平衡超滤在体外循环过程中持续超滤液体同时补充适当晶体液以维持液平面,其主要作用可滤出体外循环过程中产生的大量炎性介质。将改良超滤与零平衡超滤联合应用,发挥其各自优势,既可降低炎性介质血液浓度,又可迅速滤出水分浓缩血液提高胶体渗透压,有效减轻体外循环对患儿的心肺损伤。
  七 循环辅助及体外膜肺氧合(ECMO)
  婴幼儿心脏手术后低心排是心脏外科手术术后常见的并发症之一,多见于心脏畸形比较复杂手术纠正难度大、心脏停跳时间长的手术。循环辅助的介入往往是在心脏畸形纠正后依靠血管活性药物调整血流动力学不稳定,自身心脏泵功能不能维持有效循环而且短时间内无法停止体外循环的状态下,提供短期的循环支持以满足器官组织的有效灌注,等待心脏泵功能恢复或为下一步治疗赢取时间[21]。左心辅助设备和人工心脏是国外应用较多的可以植入人体效果较好的装置,但因其价格昂贵,目前国内使用较少。体外膜肺氧合(ECMO)设备与现有的体外循环设备差别不大,是目前短期心肺支持较廉价的易操控的治疗方案。体外膜肺氧合(ECMO)有三种类型分别适合不同的患者,(1)V-V ECMO主要用于严重的呼吸衰竭而不需要循环支持的患者,可明显改善肺循环间接提供右心支持;(2)V-A ECMO 用于严重的呼吸衰竭和循环衰竭的患者,可保证机体的氧供和血供,使心肺得到充分的休息;(3)A-V ECMO 适用于心功能较好而呼吸衰竭患者,由于不需要泵驱动血流量有限,不能作为完全性心肺辅助。体外膜肺氧合(ECMO)的并发症主要有出血、溶血、感染、神经系统及肾损害等,这些并发症也是影响ECMO成功率的重要因素,近年来肝素涂层技术、膜肺和泵的不断改善,可明显减少ECMO过程中的血液破坏,使ECMO治疗逐渐成为保证围术期患儿安全的一项有效辅助治疗措施[22]。
  总结,由于婴幼儿各器官发育不完善,自身调节能力有限,与成人相比可调控的空间更小,而体外循环又是一个非生理的过程,对机体各器官的损伤不可避免,因此婴幼儿心脏手术对体外循环的要求是比较高的,要确保机体各个器官少受影响尽可能减轻体外循环所带来的各种不良反应。目前全国能进行婴幼儿心脏直视手术的医院已经非常普遍,体重年龄日趋减小,新生儿手术比例也渐渐提高,各地发展也各有特点,如何保证手术顺利进行,提高手术安全,降低围手术期死亡率仍是我们的共同目标。
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