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背景:体外循环(CPB)是心内直视手术的必要技术之一,但存在包括血液稀释、温度、氧合器种类、预充液中所加各种药物以及超滤等诸多因素影响静脉麻醉药的血药浓度,本研究从体内和体外两方面探讨体外循环对异丙酚血药浓度的影响,为临床合理用药提供理论依据。目的:1)探讨急性超容血液稀释和急性等容血液稀释条件下异丙酚TCI血药浓度的变化规律并评价TCI系统性能;2)探讨离体体外循环中转机时间、氧合器、药物和温度对异丙酚浓度的影响;3)探讨国产氧合器构成的体外循环回路对异丙酚血药浓度的影响,评价体外循环下异丙酚TCI系统的性能;4)验证小容量零平衡超滤对炎性介质的滤除效果和心肌保护作用以及对异丙酚血药浓度的影响。方法:1)选择54例择期行髋关节置换术患者随机分为AHHD组(n=18),ANHD组(n=18)和对照组(n=18),麻醉诱导后10min分别实施AHHD和ANHD,目标红细胞压积(Hct)为0.26,血液稀释平稳10min后以靶血浆浓度(3μg·ml-1)输注异丙酚60min,间断采血180min,应用气相色谱-质谱(GC-MS)法测定异丙酚血药浓度,评价TCI的系统性能;2)确立实验因素有4个,即:氧合器,有3个水平(进口膜肺、国产膜肺和国产鼓泡);温度,有2个水平(28℃和35℃);转机时间,有7个水平;药物,有两个水平(加药和未加药);根据实验因素和水平,采用重复测量数据的四因素多水平实验设计。氧合器分别与贮血滤血器、动脉微栓过滤器、体外循环管道构成体外循环回路。离体自转60min。预充液2000 ml,加入异丙酚20mg,转速为4L/min。在CPB开始前、CPB开始1、5、10、20、40和60min取样。体外试验在条件不变情况下重复3次;3)60例ASAⅡ～Ⅲ级择期心脏瓣膜置换术患者,随机分为国产鼓泡组(n=20)、国产膜肺组(n=20)和进口膜肺组(n=20)。三组在麻醉诱导插管后,实施异丙酚TCI,TCI 60min后开始体外循环,在CPB前、CPB中1、5、10、20、40、60、CPB后5和10min采血测血药浓度;4)选择40例心脏瓣膜置换术的患者,随机分为超滤组(n=20)和对照组(n=20)。CPB开始1min时实施Z-BUF,持续40min。在CPB前、CPB1、5、10、20和40min,采集动脉血用反向高效液相法检测异丙酚血药浓度。分别于CPB前、CPB停止即刻、术后2h、术后6h和术后24h采集动脉血应用双抗体夹心ELISA法测定血浆肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素6(IL-6)、白介素-10(IL-10)及心肌肌钙蛋白I(cTnI)的浓度,测定结果用Hct校正。结果:1)AHHD和ANHD组各时点血药浓度均围绕靶浓度波动,趋势为先高于靶浓度,到接近靶浓度,最后低于靶浓度,均明显低于对照组,与对照组比较,差异有统计学意义,而AHHD组和ANHD组相比差异无统计学意义,与对照组相比,AHHD组血药浓度最大降幅为33.5%,ANHD组最大降幅为40.0%。AHHD组系统偏离度和精确度分别为-7.12%和21.23%,ANHD组系统偏离度和精确度分别为-8.83%和22.98%;2)温度(P=0.042)和转机时间(P=0.001)对异丙酚浓度均有影响,氧合器(P=0.052)和药物(P=0.337)对异丙酚浓度无影响;氧合器与时间(P=0.011)之间有交互作用,除此之外四个因素之间无其它交互作用;国产鼓泡肺对异丙酚浓度的影响明显低于国产膜肺和进口膜肺,进口膜肺与国产鼓泡肺间(P=0.001)有差异,进口膜肺与国产膜肺之间(P=0.110),国产膜肺与国产鼓泡肺间(P=0.123)无统计学差异;28℃时的异丙酚浓度明显高于35℃。异丙酚浓度随着转机时间逐渐下降,多重比较显示40min和60min两个时点之间无统计学意义(P=0.077),40min内各个时点之间均有统计学意义;3)体外循环开始后三组血药浓度明显下降,国产鼓泡下降22.6%,国产膜肺下降28.7%,进口膜肺下降31.1%。三组各个时点浓度的差异有统计学意义(P=0.000)。三组之间异丙酚血药浓度的差异无统计学意义(P=0.681)。氧合器和转机时间之间无交互作用(P=0.362)。三组不同时点之间两两比较结果显示国产膜肺和进口膜肺在20min时恢复到CPB前水平,而国产鼓泡在40min时恢复到CPB前水平。系统的偏离度为21%、精确度为29%、摆动度为21%及分散度为-0.06%/h;4)两组患者TNF-α、IL-6、IL-10和cTnI在CPB停机后明显升高,术后2h达高峰,随后逐渐下降,对照组术后24h仍明显高于CPB前水平,超滤组明显低于对照组,两组比较有统计学意义(P<0.05)。体外循环开始后两组血药浓度明显下降,超滤组在5min时血药浓度降到最低点,下降了38%。随后血药浓度不断上升,对照组在40min时恢复到接近CPB前水平,而超滤组在40min时仍明显低于CPB前水平。超滤组内(P<0.0001)和对照组内(P<0.0001)各个时点浓度差异有统计学意义,两组之间差异有统计学意义(P<0.0001)。两组之间血药浓度相差21.0%～25.2%,其中在CPB20min时差值最大为25.2%。CPB开始后两组熵指数均有所下降,两组间(P=0.5583)熵指数的差异无统计学意义。超滤组有8例(40%)需要追加肝素。结论:1)围术期AHHD和ANHD明显影响异丙酚血药浓度,使血药浓度分别下降了33.5%和40.0%,但这两种血液稀释之间对异丙酚血药浓度的影响无差异,TCI系统先低估后高估实测血药浓度,血液稀释优化了TCI的系统性能;2)转机时间和温度均影响异丙酚浓度,进口膜肺影响程度最大,国产膜肺居中,国产鼓泡影响最小,28℃异丙酚浓度明显高于35℃,转机开始40min内对异丙酚浓度有明显的影响,预充液中所加药物对异丙酚浓度无影响;3)体外循环在开始的20min内对异丙酚血药浓度有明显影响,国产鼓泡组使浓度下降22.6%,国产膜肺组下降28.7%,进口膜肺组下降31.1%。三种氧合器的影响无差异。异丙酚输注期间,虽然系统精确度达到了TCI系统性能要求的范围,但偏离度大于该范围,摆动度较大,提示使用Tackley药代动力学参数的异丙酚TCI不适用于CPB下心脏手术的患者;4)小容量零平衡超滤(35ml·kg-1)能明显降低炎症因子,降低术后cTnI水平,CPB和零平衡超滤的联合作用使异丙酚血药浓度下降了30%～38%,但对麻醉深度没有明显影响。