婴幼儿法洛四联症体外循环手术降温期不同血气管理的分析

　　作者：胡英超,王雪芹,陈莉莉,朱筱珊,丁力　　作者单位：合肥 安徽省立儿童医院心胸外科体外循环

　　【摘要】 目的 探讨婴幼儿法洛四联症(TOF)体外循环(CPB)手术降温期间两种血气管理方法中PH稳态的优越性。 方法 40例3岁以下TOF患儿，随机分为A、B两组，每组20例，在低温CPB下行TOF纠治术。两组病例在CPB降温期间采取不同的血气管理，A组采取a稳态(a-stat)血气管理，B组采用PH稳态(PH-stat)血气管理。 结果 体温降至30~28℃时测定动脉血气：A组血标本采取37℃常温(a稳态)血气检测，B组血样本分别进行常温和矫正温度(PH稳态)血气检测。结果显示：A、B组降温期a稳态血气测定值基本接近血气正常值pH 7.40(7.35~7.45)、PCO2 40(35~45)mmHg左右，两组间对应血气数值比较差异无统计学意义(P>0.05);而B组降温期PH稳态血气检验值pH 7.58±0.07明显高于A组a稳态血气测定值pH 7.37±0.05， PCO2(24.95±3.88)mmHg则明显低于A组PCO2 (45.2±4.93)mmHg，对应血气数据t检验差异有统计学意义(P<0.001)。降温期间对B组进行PH稳态血气管理，通过调节气体流量降低膜肺气/血比的方法增加血液CO2含量提高PCO2，使其血气分析指标在PH稳态下达到正常值pH 7.40、PCO2 40 mmHg左右。因此，降温期间采取PH稳态血气管理实际上增加了血液中的CO2含量。 结论 婴幼儿TOF低温体外循环手术降温期采用PH稳态血气管理能增加血液中CO2含量有利于脑保护。

　　【关键词】 婴幼儿,体外循环,PH稳态血气管理,脑保护

　　[Abstract] Objective To analyze the advantage of PH-stat blood gas management on cerebral protection effect during hypothermic cardiopulmonary bypass (CPB) in infants with Tetralogy of Fallot (TOF). Methods 40 infants with TOF,aged under three years,undergoing corrective procedure were randomly divided into A group (a-stat strategy,n=20) and B group (PH-stat strategy,n=20) during the hypothermic period of cardiopulmonary bypass. Results The arterial blood gas analyses were carried out in group A at normal temperature 37℃(a-stat) and group B at corrective temperature(PH-tsat) respectively.The outcome showed that the PH7.58±0.07 of PH-stat for B was obviously higher than the PH7.37±0.05 of a-stat for A,and the PCO224.95±3.88mmHg of B apparently lower than the PCO245.2±4.93mmHg of A.Significant difference was found in the blood gas analysis results between the two group with different blood gas management(P<0.001). Conclusinons The PH-stat blood gas management has advantages to cerebral protection by increasing CO2 content of blood during hypothermic period of cardiopulmonary bypass in infants with Tetralogy of Fallot.

　　[Key words] Infants; Cardiopulmonary bypass; PH-stat blood gas management; Cerebral protection

　　婴幼儿法洛四联症(TOF)是临床上最常见的紫绀型复杂型先天性心脏病(CHD)，手术过程复杂，一般均要求在低温或深低温体外循环(CPB)下进行。低温会对机体血气产生较大影响，低温CPB下血液中的[H+]减少、CO2的溶解度增加、HbO2的氧释放受到抑制，进而对缺氧耐受性较差的婴幼儿中枢神经系统产生较大影响。通常情况下脑血流对温度的变化具有自我调节功能，可保证脑组织的供血供氧，当温度低于30℃时脑组织的自我调节功能就会丧失，从而造成脑损害。在CPB降温期间(<30℃)采用PH稳态血气管理可以增加血液中CO2的含量，从而减轻或防止脑组织的缺血缺氧损害，有利于低温CPB期间的脑保护。我院自2005年5月至2007年7月，共为40例3岁以下TOF患儿进行了一期根治术，并对CPB降温期不同稳态血气管理方法进行比较分析。

　　1 资料与方法

　　1.1 一般资料和分组 40例法洛四联症患儿，男性30例，女性10例;年龄6~36(19±8.43)月;体重4~16(9.25±2.15)kg。全组患儿术前均有不同程度的末梢青紫、活动受限、气促、蹲踞等症状，经超声、X线摄片、心导管造影等检查确诊为TOF，经会诊决定在低温CPB下行TOF根治术。40例TOF患儿随机分成A、B两组，每组20例。两组病例在CPB降温期间采取不同的血气管理，A组采取a稳态血气管理，B组采用PH稳态血气管理。

　　a：与A组降温期a-stat pH值比较P>0.05(t=1.5596);b：与A组降温期a-stat PCO2值比较P>0.05(t=1.5021);c：与A组复温期a-stat pH值比较P>0.05(t=0.8414);d：与A组复温期a-stat PCO2值比较P>0.05(t=0.2105);e：与A组降温期a-stat pH值比较P<0.05(t=10.9174);f：与A组降温期a-stat PCO2值比较P<0.05(t=14.4350)。

　　肠吻合术后反流性胆管炎发生率较高，有报道达60%[5]，非病情较危重的老年病人多不采用此术式。对于肝内胆管结石，术中难以取尽者可选用胆肠吻合+皮下空肠盲袢留置术，便于以后取石。

　　1.2 低温体外循环方法 体外循环设备采用德国Jostra人工心肺机，意大利Dideco901、Dideco902膜式氧合器，日本Terumo-HC05血液浓缩器等。预充液包括红细胞悬液、血定安、血浆、清蛋白、抑肽酶、地塞米松(或甲基强的松龙)等;转流中的HCT维持在0.20~0.30之间，停机后给予改良超滤。40例患儿中27例采用中低温(25~28℃)中低流量灌注，12例采用深低温(22~25℃)低流量灌注，1例采用深低温(18~22℃)停循环转流方法。

　　体外循环降温采取环境降温、体表降温、转流降温三种方法联用，其中转流降温最快速有效且可控性强，为主要降温方法。体外循环开始后，通过调节水箱温度将体温快速降至要求范围内，并适时监测肛门温度、食道和鼓膜温度，肛温代表躯体温度，食道温度反映心脏温度变化，鼓膜温度表示脑温的降低情况。

　　1.3 血气检测和血气管理方法 体外循环开始后快速降低体温，在主动脉阻断、第一次心肌保护液灌注后，体温(肛温)一般可降至28℃左右，此时抽取动脉血进行血气检测。A组血标本采取37℃常温血气检测及不进行温度矫正(a-stat)，并依据检测结果进行血气纠正，维持A组a-stat下血气分析值达正常值pH 7.40、PCO2 40 mmHg左右。B组血样本分别进行常温和矫正温度(PH-stat)血气测定，并根据矫正温度血气测定结果调低气体流量降低膜肺气/血比，使膜肺通气不足增加血液中CO2含量提高PCO2，以保持B组PH-stat下血气分析值达到正常值pH 7.40、PCO2 40 mmHg左右。外科手术操作结束后缓慢复温，肛温升至28℃左右采集两组动脉血样进行常温血气检测并进行a-stat血气管理。

　　1.4 统计学方法 计量数据分析采用t检验，用SPSS13.0软件包处理。以P<0.05为差异有统计学意义。

　　2 结果

　　血气分析结果(见附表)显示：A、B组降温期a稳态(常温)血气测定值基本接近正常值pH 7.40、PCO2 40 mmHg左右，两组间对应血气分析值比较差异无统计学意义(P>0.05)。B组降温期PH稳态(矫正温度)血气检验值pH 7.58±0.07明显高于A组a稳态血气测定值pH 7.37±0.05; PCO2(24.95±3.88) mmHg则明显低于A组PCO2(45.2±4.93) mmHg，两组对应血气数据t检验差异有统计学意义(P<0.05)。降温期间对B组进行PH稳态血气管理，通过减少气体流量以降低膜肺气/血比的方法增加血液CO2含量，使B组PH稳态下血气分析值达到正常值pH 7.40、PCO2 40 mmHg左右。复温期两组间a稳态血气测定值比较差异无统计学意义。

　　3 讨论

　　a稳态是指不论温度如何变化只要求血样本在37℃测定时pH为7.40，PCO2为40 mmHg。a稳态是采用[OH-]/[H+]作指标来反应酸碱平衡状况，其理论依据是酸碱平衡的目的在于维持机体内物质，尤其是蛋白质解离的相对稳定。a稳态能在不同温度下保持蛋白质组氨酸咪唑基a氨基的恒定解离，保持细胞内电化学中性和细胞内外的pH差相对稳定，维持血液[OH-]/[H+]的恒定，而不是pH值绝对恒定，使37℃时血气值正常，不需做温度矫正，血液中CO2不变。PH稳态是指不论温度如何变化都应保持相应温度下血液pH 7.40、PCO2 40 mmHg左右，检测血样时需做温度矫正。由于低温可使血液中[H+]减少，pH值降低，因此要保持低温体外循环下pH恒定，需要降低氧合器的通气量或向氧合器内吹入一定浓度的CO2来增加血液CO2含量，从而保证pH和PCO2恒定。

　　本研究中A、B两组a稳态(常温)下各项对应血气f指标相比较差异无统计学意义，P>0.05(见附表)，且各项血气指标基本接近正常值。而B组降温期PH稳态(温度矫正)血气指标pH 7.58±0.07明显高于A组a稳态血气值pH 7.37±0.05;PCO2(24.95±3.88) mmHg则明显低于A组PCO2(45.2±4.93) mmHg，两组对应血气数据t检验差异有统计学意义(P<0.05)。由于B组降温期实行PH-stat血气管理，为保持PH-stat下B组血气指标达到正常值pH 7.4、PCO2 40 mmHg左右，我们采取减少气体流量降低膜肺的气/血比，使氧合器通气不足，从而增加血液中CO2的含量，提高PCO2，降低pH值，使PH-stat下血气分析保持在正常值范围内。因此，本研究中PH稳态管理下的B组血标本，在37℃时的测定值实际上是呼酸状态即高碳酸血症，这将有利于婴幼儿低温体外循环手术降温期的脑保护。

　　PH稳态的理论依据就是通过增加血中CO2含量，从而增加PCO2和[H+]对抗低温特别是深低温对氧解离曲线的影响，有利于HbO2向组织释放氧，同时PCO2增加可扩张脑血管，增加脑血流(CBF)，防止CPB手术中脑缺血损害的发生。国外Patel等研究认为[1]，在成人心脏手术中，尤其是中度低温条件下，应用α稳态血气管理获得了良好的脑保护效应。其机制在于α稳态在中度低温条件下能有效地保护脑血管的自身调节，预防细胞内酶功能的失调及细胞内外的酸中毒。然而婴幼儿与成人在低温体外循环期脑保护的机制和侧重点有所不同，成人脑损伤的机制在于已存在的脑血管粥样硬化、局限性狭窄及栓塞等，而婴幼儿脑损伤的机制在于快速降温导致的脑区域性血管舒缩不均，使脑部降温不均匀和局部脑血流不足，从而造成脑损伤。苏肇伉等研究表明[2]，婴幼儿CPB手术快速降温期EEG表现为异常脑波的明显增多，说明快速降温对中枢神经系统有不利影响。徐志伟等临床研究证实[3]，即使深低温期脑组织仍保持较低的氧代谢，低流量时间过长，仍可能造成脑损害。因此，婴幼儿体外循环降温期应是脑保护的重点阶段。王顺民等研究发现[4]，在深低温条件下，氧离曲线左移，PH稳态管理额外加入的CO2可代偿氧离曲线左移，改善局部脑组织缺氧和脑血流的不对称性分布，有利于脑部均匀降温。同时发现降温期应用PH稳态管理脑氧代谢更低，并认为其机制在于PH稳态使pH依赖的能量代谢酶活性受到抑制，提高脑对缺氧的耐受。国外研究也证实[5]，PH稳态管理下的高CO2造成细胞外偏酸环境对抑制谷氨酸递质的兴奋毒性反应有明显作用，该因素也可能参与PH稳态的脑保护机制。Priestley通过乳猪试验指出[6]，深低温停循环(DHCA)降温期应用PH稳态脑保护作用好于alpha稳态。许静等[7]通过动物实验表明，在实施DHCA的降温有限时间内，应用PH稳态或应用PH稳态后用α稳态血气管理较用单纯α-稳态血气管理方法有更好的脑保护作用。王继红等[8]认为低温时氧离曲线左移，血液稀释更加限制了脑氧输送，CPB中维持一定HCT水平有利于脑保护，并通过动物试验证实，CHCD期间采用PH稳态血气管理联合高HCT能减轻术后脑损伤。Duebener等[9]在乳猪深低温CPB动物模型中比较HCT分别为0.10、0.20和0.30时脑代谢的情况，发现于CPB中维持HCT在0.30时脑微循环并无损伤表现，而极度稀释(HCT 0.10)会导致CPB降温期出现明显的脑缺氧。因此提出在低温CPB中维持稍高的HCT有利于脑保护。Jonas等对147例婴儿低温CPB进行临床随访研究中发现[10]，低HCT组(0.22±0.03)术后1年精神运动发育指数(psychomotor development index， PDI)评分明显低于高HCT组。本研究中的全部病例均为紫绀型疾病，术前血细胞比容代偿性增高，鉴于CPB降温期脑保护的要求，术中HCT维持在0.25~0.30之间，以防止中枢神经系统的缺血损伤。本组病例术后1年随访未发现有精神运动发育障碍表现。

　　总之，低温体外循环下究竟应选择何种血气稳态管理，学术界至今仍存在分歧，争论的焦点在于其对中枢神经系统的影响。目前主流的观点认为在深低温低流量(DHLF)或深低温停循环(DHCA)降温阶段应用PH稳态血气管理能使脑组织降温均匀，减轻局部脑组织的缺血缺氧损害，但在复温期采用a稳态能减轻细胞内酸中毒的发生，有利于脑保护。

　　【参考文献】

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　　[3] 徐志伟，苏肇伉，张志芳，等.深低温低流量灌注对脑功能影响的实验研究.中华胸心血管外科杂志，1997，12：50-52.

　　[4] 王顺民，苏肇伉，徐志伟，等.深低温低流量灌注PH稳态对婴儿脑保护的研究. 上海医学，2001，24(1)：35-37.

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　　[6] Priestley MA,Golden JA,O'Hara IB，et al.Comparison ofneurologic outcome after deep hypothermic circulatory arrest with alpha-stat and PH-stat cardiopulmonary bypass in newborn pigs. J Thorac Cardiovasc Surg, 2001，121(2)：336-343.

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　　[8] 黄继红，苏肇伉，白凯.不同血气管理与红细胞压积在深低温停循环中对乳猪脑损伤的影响.中国胸心血管外科临床杂志，2005，12(2)：93-97.

　　[9] Duebener LF,Sakamoto T,Hatsuoka S，et al. Effects of hematocrit on cerebral microcirculation and tissue oxygenation during deep hypothermic bypass. J Circulation, 2001,104 (12 Suppl 1)：1 260-1 264.

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