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第一部分不同保护剂对兔体外循环手术肺损伤的保护
目的:国内尚无利用兔进行体外循环(CPB)肺保护研究的报道;体外循环(CPB)导致的急性肺损伤(ALI)可使手术后肺部并发症增加或和更加严重。其首要因素是CPB导致的全身炎症反应(SIR)。为了减少SIR,目前主要的措施是在CPB中应用各种不同的肺保护剂达到保护肺功能的作用。本实验探索兔体外循环动物实验模型并通过动物实验观察不同肺保护剂(药物)对CPB实验动物肺损伤的保护。
方法:将15只新西兰纯种大白兔(体重约2kg)随机分成三组,即沐舒坦组(组Ⅰ,n=5),抑肽酶组(组Ⅱ;n=5)和乌司他丁组(组Ⅲ,n=5)。三组全部采用静脉麻醉,于耳缘动脉置管,监测动脉血压,惠普监护仪记录实验动物心率、体温。采用广东威达WD-Ⅱ型体外循环机和国产鼓泡式氧合器(小儿型)。三组分别在体外循环预充液中加入沐舒坦30mg/kg、抑肽酶10万KIU/kg和乌斯他丁1万U/kg。在开胸后和体外循环转机30分钟后取兔肺组织,在光镜、电镜下观察肺组织术前、术后病理变化,并比较三组间的不同;同时将肺组织制成匀浆、并于体外循环前、停机、鱼精蛋白中和肝素后和停机后30分钟抽取兔血清测量肿瘤坏死因子(TNF-a)、白细胞介素8(IL-8)和丙二醛(MDA)的浓度变化。
结果:①转机中死亡二例,停机后自主心跳未能超过30分钟1例(三组中各一例)。②三组光镜下观察均可发现CPB后肺泡壁毛细血管扩张、出血;肺间质及肺泡腔内炎性细胞侵润。组Ⅲ发现肺泡腔内中性粒细胞明显少于其他二组;电镜观察发现可见肺泡Ⅱ型细胞微绒毛大部分消失;嗜饿酸性板层样小体呈脱颗粒空泡样变;线粒体局部水肿,部分嵴排列紊乱。组Ⅰ和组Ⅱ上述改变明显。③术后肺组织匀浆中TNF-a含量组Ⅲ明显低于组Ⅰ和组Ⅱ;④兔血清中TNF-a和IL-8术后30分钟时组Ⅲ明显低于组Ⅰ和组Ⅱ。无论是肺组织匀浆还是血清中,MDA在三组间术前、后无明显差异。
结论:兔的主动脉壁菲薄操作者微小失误将导致实验失败。熟练的手术操作、配合和适合的实验材料是实验成败的关键;实验兔可圆满地完成各种体外循环实验;肺组织病理观察证明CPB时SIR对肺泡毛细血管有明显的损伤作用;炎症因子促使大量白细胞聚集在肺间质和肺泡内;最具特征性改变是含有肺表面活性物质的板层小体发生空泡样变。乌斯他丁较沐舒坦和抑肽酶有更好的抑制炎性因子的产生。组三中肺病理改变明显轻于其他二组,因此可较好地保护肺组织。
第二部分氧合血肺动脉持续灌注对合并肺动脉高压先心病手术中的肺保护
目的:CPB心脏手术不可避免给身体带来许多伤害,尤其是CPB后ALI。对于合并肺动脉高压的先心病患儿,CPB后ALI更为明显,后果也更为严重。在CPB主动脉阻断期间,肺组织仅有支气管动脉供血,不可避免的存在缺血;开放循环后大量血液涌入肺内,可造成肺组织缺血-再灌注损伤。同时在主动脉阻断期间,肺组织降温困难,使得肺组织处于“热”环境中,氧耗增加,大量代谢产物堆积,这些都对肺组织造成损害。避免缺血-再灌注损伤,降低肺组织温度,是减少肺损伤的一个有效途径。
方法:选取30例明确诊断为先天性心脏病合并中、重度肺动脉高压患儿,分成持续低温、氧合血肺动脉灌注(肺保护)组和常规体外循环(对照)组。两组患儿临床资料、术前经皮氧饱和度、心胸比例、术中直接测得肺动脉压力与体循环压力之比(Pp/Ps)、体外循环转机时间、主动脉阻断时间均无明显差异。术中常规建立体外循环,主动脉和上下腔静脉插管。肺保护组经主肺动脉根部置8F-10F主动脉插管。阻断升主动脉同时开始肺动脉灌注,将经过冷凝的氧合血以15-30ml/kg/min的流量持续泵入肺动脉,通过左房置引流管,将肺循环血液回流至储血瓶。开放主动脉时停止肺动脉灌注。
结果:本实验无手术死亡;实验结果显示:(1)sICAM-1浓度肺保护组和对照组在术前(麻醉状态下)、术后0小时(hrs)、6hrs两组数据均无明显差异性P>0.05,术后12hrs、24hrs时肺保护组明显低于对照组P<0.05。(2)MDA含量肺保护组和对照组在术前(麻醉状态下)、术后0hrs、6hrs时两组数据均无明显差异性P>0.05,术后12hrs、24hrs时肺保护组明显低于对照组P<0.01。(3)PO2/FiO2术前、术后0hrs、6hrs两组数据均无明显差异性P>0.05,术后12hrs、24hrs肺保护组明显高于对照组P<0.05。(4)P(A-aO2)术前、术后0hrs两组数据均无明显差异性P>0.05,术后6hrs、术后12hrs、术后24hrs时保护组明显高于对照组P<0.05。(5)气道峰压术前、术后0hrs两组数据均无明显差异性P>0.05,术后6hrs、术后12hrs时肺保护组明显低于对照组P<0.05。(6)VD/VT术后12hrs时肺保护组明显低于对照组P<0.05(7)呼吸机辅助时间肺保护组明显少于对照组P<0.05;对照组再插管2例,肺保护组无再插管。
结论:通过对血浆中sICAM-1浓度、MDA浓度、术后肺功能指标以及呼吸机辅助时间的测定,表明通过低温、氧合血进行持续肺动脉灌注可使肺脏均匀、彻底降温并且保持CPB手术过程中肺循环血液供应。从而可以有效抑制CPB过程中炎症因子的释放,减轻SIR,减少肺组织的缺血-再灌注损伤,尤其是对合并肺动脉高压的先心病患儿可进行有效肺保护,利于术后患儿肺功能的恢复。
第三部分不同肺保护剂对重症先心病患儿体外循环手术肺损伤的保护
目的:CPB使心内直视手术成为可能,但因为它是一个“控制性休克”过程,可以导致SIR,从而影响心脏手术效果。SIR不断放大,影响器官正常功能,甚至导致或加速单个或多个器官功能不全或衰竭的发生。一般认为,CPB手术急性肺损伤(ALI)肺损伤是SIR为主的多种的肺脏局部一种非感染性的炎症反应。成人发生率达2%,小儿发生的更多,尤其是婴幼儿复杂先天性心脏病合并有肺部疾病以及转流时间较长的病人,ALI的发生率更高。CPB术后因肺部合并症而死亡的患者约占CPB术后总死亡率的1/3。所以,如何避免和减轻CPB后ALI是近来临床和实验研究的重点。近年来,有大量的应用沐舒坦、抑肽酶和乌司他丁应用于体外循环以保护肺功能、减轻SIR的临床报道。但截止目前尚无三种药物临床效果对比和联合应用的研究报道。本研究拟应用上述三种药物进行临床对比和配伍联合用药,以期找到最佳的应用方法,取得更好的临床效果。
方法:32例重症先心病患儿行CPB下心脏直视手术。全组病人均经查体、X-线胸片、心电图和超声心动图明确诊断;室间隔缺损(VSD)合并肺动脉高压(PH)22例,其中伴有动脉导管未闭(PDA)4例,卵圆孔未闭或继发孔房间隔缺损(ASD-Ⅱ)6例;法乐四联症(TOF)或右室双出口10例,其中合并PDA2例,ASD3例。术前将32例病人随机分成三组,即沐舒坦组(组Ⅰ=11例);抑肽酶组(组Ⅱ=11例)和乌斯他丁组(组Ⅲ=10例)。所有病人术前2~3天和术后3~4天应用沐舒坦静脉点滴。手术采用静、吸复合麻醉,术中氧浓度50%~100%。术中记录气道峰压和呼气末二氧化碳(ETCo2)。于挠动脉或股动脉置管,监测有创血压,记录体循环压力;间断血气分析;合并PH病人常规于肺动脉根部置荷包线,并于心包切开、悬吊后和体外循环停机、血流动力学稳定时用10ml注射器针头直接测量肺动脉压,同时记录体动脉压,计算出Pp/Ps。全部采用进口膜肺。预充液以胶体为主,甲基强的松龙30mg/kg。全部采用超滤。三组病人分别在预充液中加入沐舒坦30mg/kg、抑肽酶10万KIU/kg和乌斯他丁1万U/kg。分别记录三组患儿于术前(麻醉状态下)、术后0(鱼精蛋白中和肝素后)小时(hr)、6hr、12hr、24hr氧浓度、气道峰压、ETCo2、、血气分析等数值,同时抽取、制备血清,以检测人白介素-8(IL-8)、肿瘤坏死因子-a(TNF-a)和丙二醛(MDA)。全组病人记录术后第一个24小时引流量、气管插管时间和再插管例数。肺功能指标包括:氧合指数QI;肺泡动脉血氧分压PA-ao2;气道压;死腔率VD/VT。
结果:①全组无手术死亡;②各种炎性细胞因子在术后均明显增高;③术后12和24hr时MDA组Ⅲ明显低于组Ⅰ和组Ⅱ;IL-8和TNF-a在术后12、和24hr时,组Ⅲ明显低于组Ⅰ和组Ⅱ。MDA和TNF-a在术后12和24小时时也明显低于组Ⅰ。④各种肺功能指标QI、OA-aO2、气道压、VD/VT在手术后12、或/和24hr时组Ⅲ均明显好于组Ⅰ和组Ⅱ。⑤组Ⅱ术后引流量明显少于组Ⅰ和组Ⅲ。⑥呼吸机辅助时间组Ⅲ均明显少于组Ⅰ和组Ⅱ,组二再插管一例。
结论:CPB时不可避免的产生SIR;膜肺、超滤、激素的常规应用可使患者术后有一个较为稳定的内环境。围术期沐舒坦的应用和乌司他丁CPB中的应用可有效地抑制炎症因子的产生。对于重症先心病患儿的肺组织具有良好的保护作用。抑肽酶具有良好的抗纤溶作用,对血液成分优良好的保护作用。