零平衡超滤对降钙素原及呼吸功能的影响

作者：楼松,刘迎龙,刘晋萍作者单位：中国医学科学院阜外心血管病医院小儿心脏外科中心，北京 100037

     【摘要】  目的 研究体外循环中零平衡超滤对法洛四联症手术患儿术后降钙素原（procalcitonin，PCT ）血浆浓度及呼吸功能的影响。方法 选择20例法洛四联症手术患儿，随机分为两组。试验组(n=10)于体外循环复温后行零平衡超滤及常规超滤，对照组(n=10)于复温后仅施行常规超滤。术前、超滤前、术后即刻、术后12 h、24 h、48h监测PCT浓度及呼吸功能。结果 术后12 h PCT开始升高，24 h达到顶峰，48 h未恢复到术前水平。术后12～48 h试验组PCT水平低于对照组，但差异无统计学意义(P>0.05)。术后12 h试验组肺顺应性高于对照组(P<0.05)，术后即刻和12 h氧指数有增高的趋势。试验组机械通气时间缩短(P<0.01)，PCT峰浓度与机械通气时间正相关(P<0.01)。结论 零平衡超滤对降低术后PCT血浆浓度可能有效，可以改善术后通气功能、缩短术后机械通气时间，有改善氧合功能的趋势。术后呼吸功能改善可能与PCT浓度降低有关。

【关键词】  体外循环；零平衡超滤；降钙素原；呼吸功能

    Effect of Zero-Balanced Ultrafiltration on Procalcitonin and

    Respiratory Function after Extracorporeal Circulation

    LOU Song， LIU Ying-long，LIU Jin-ping

    (Department of Congenital Defect,Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital,

    CAMS & PUMC,Beijing 100037,China)

    Abstract: OBJECTIVE   To determine the effect of zero-balanced ultrafiltration (ZBUF) on procalcitonin(PCT) and respiratory function of infants with  tetralogy of Fallot(TOF) after extracorporeal circulation(ECC).METHODS  20 infants with TOF undergoing open-heart surgical correction were assigned randomly to two groups. Trial group was given 50 ml/kg ZBUF and conventional ultrafiltration(CUF), while control group was given only CUF. Peri-operative plasma PCT and pulmonary function were monitored and compared. RESULTS  PCT were decreased in trial group between 12 h and 48 h postoperatively but not reaching statistical significance. Trial group's pulmonary compliance was higher 12 h postoperatively(P<0.05). Oxygenation index were increased in trial group 0 and 12 h postoperatively(P>0.05).Intubation time was shorter in trail group(P<0.01).Positive correlation was found between PCT peak concentration and intubation time. CONCLUSION  ZBUF  is likely to decrease plasma PCT.ZBUF could improve ventilation and oxygenation,and shorten intubation time. Improved respiratory function may due to the lower plasma PCT.

    Key words：  Extracorporeal circulation;Zero-balanced ultrafiltration; Procalcitonin;Respiratory function

    体外循环（extracorporeal circulation，ECC）过程中的补体激活、炎性介质释放、中性粒细胞活化等过程可导致肺损伤。有报导大容量零平衡超滤可降低血浆炎性介质浓度、改善术后呼吸功能 ［1-3］。降钙素原(procalcitonin,PCT)是降钙素的前体，为含有116个氨基酸的多肽，在ECC后炎性介质的刺激下 产生 ［4］，并与术后呼吸功能及预后相关 ［5-6］。现已证实连续血液滤过可以清除血浆内的PCT ［7］，但使用零平衡超滤后PCT的浓度变化情况尚未见报导。本研究旨在观察零平衡超滤对法洛四联症患儿术后PCT及呼吸功能的影响及PCT浓度与呼吸功能的关系。

  1  资料与方法

    1.1  病例选择  选择20例年龄≤1岁或体重≤10kg的法洛四联症手术患儿为研究对象，随机分为对照组和试验组。每组10例，两组患儿具体资料见表1。

    1.2  ECC方法  采用Jostra体外循环机，Dideco膜式氧合器及阜外医院自制婴儿B型循环管道。常规麻醉。预充液包括悬浮红细胞、勃脉力、20%人白蛋白、血浆等，使红细胞压积达到0.25～0.28。心肌保护采用Thomas液，首次灌注20 ml/kg，此后每30 min灌注10 ml/kg。动脉滤器出口端连接Jostra超滤器，滤器出口端连接至静脉回流室。超滤器内的血液流速控制在10～15ml/（kg·min）。对照组ECC过程中采用常规超滤，试验组采用常规超滤及零平衡超滤(50 ml/kg)。对照组超滤在复温后开始，使停机前红细胞压积>0.35。试验组超滤于复温后进行，根据贮血器液面加入勃脉力平衡盐溶液50 ml/kg以补充滤出的液体。

    1.3  数据采集  于术前、超滤开始前、手术结束即刻、术后12 h、24 h、48 h取血监测PCT，同时留取超滤液标本，采用德国BRAHMS公司试剂盒以双抗体夹心免疫发光法检测PCT浓度。

    于术前、手术结束即刻及术后12 h监测呼吸功能。记录潮气量、呼气末正压、气道峰压、吸入氧浓度、血气分析结果，并计算出氧合指数(PaO2/FiO2)、肺泡-动脉氧分压差(P(A-a)O2)(713×FiO2-PaO2-PaCO2)、肺动态顺应性(ml/cmH2O)=潮气量/(气道峰压-呼气末正压)，同时记录患者机械通气时间。

    1.4  数据处理  采用SPSS 14.0统计软件。正态分布数据以平均值±标准差(±s)表示，偏态分布数据以中位数表示。组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用方差分析。偏态分布数据比较采用秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

    2  结  果

    2.1  患者基本资料和术前情况  两组患者术前年龄、体重、血红蛋白、红细胞压积、经皮动脉氧饱和度、心胸比无显著性差异，见表1。

    2.2  ECC情况  对照组和试验组ECC时间、主动脉阻断时间、常规超滤滤液量无显著性差异。试验组零平衡超滤滤液量为(485±136)ml，即(54±15)ml/kg。两组患者超滤液中PCT浓度无显著差异。试验组滤出PCT (274±136)ng明显多于对照组 (140±92)ng（P<0.05）。见表2。

    2.3  PCT监测  术后12h血浆PCT水平开始升高，术后24h浓度达到峰值，术后48h尚未恢复到术前水平。术后12～48h对照组PCT水平高于试验组，但未达到显著性水平。见表3。

    术后PCT血浆峰浓度与气管插管时间正相关(P<0.01)。建立回归方程为插管时间=17.629×PCT浓度-63.2，r=0.894。

    2.4  呼吸功能监测  对照组和试验组患者在术前二氧化碳分压、肺动态顺应性、氧合指数、肺泡动脉氧分压差均无显著性差异。试验组患者术后12 h二氧化碳分压明显低于对照组(P<0.01)、肺动态顺应性明显高于对照组(P<0.05)。试验组患者术后即刻和12 h氧合指数升高，术后即刻肺泡动脉氧分压差降低，但未达到显著性水平，见表4。

    对照组患者机械通气时间为19.5～115（37）h，试验组患者机械通气时间为4～20（6.5 ）h，试验组机械通气时间少于对照组(P<0.01)。

    3  讨  论

    ECC可导致机体发生全身炎性反应综合征，严表1  对照组及试验组患者一般资料和术前情况对比注：Hb:血红蛋白 ；Hct ：红细胞压积； SaO2 ：经皮氧饱和度 表2  对照组及试验组患者体外循环情况对比注：与对照组比较#P<0.05表3  围手术期血浆PCT对比注：# 与同组术前水平比较有显著差异P<0.05表4  对照组及试验组患者术后呼吸功能对比注：PaCO2：二氧化碳分压；1cmH2O=0.098kPa；1mmHg=0.133kPa；*组间比较差异有统计学意义P<0.05

   重者可能发生多器官功能衰竭。ECC中出现的缺血再灌注损伤、补体激活、内毒素血症,可以导致炎性因子释放，后者可以激活中性粒细胞、内皮细胞、血小板。激活的细胞可以通过氧自由基、NO、内皮素、血小板活化因子、花生四烯酸代谢产物、蛋白酶等造成组织器官损伤。ECC后的呼吸功能障碍可表现为气道阻力增加、肺顺应性下降、氧合功能下降、肺水含量增加，严重者出现急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征。

    Journois于1996年首先将零平衡超滤应用于婴幼儿先天性心脏病患者，并证实其降低血浆炎性介质及改善术后呼吸功能的作用［1］。零平衡超滤是常规超滤改良后的一种超滤方式，其滤器的安装方法和超滤时机与常规超滤一样。零平衡表示滤出多少液体同时就加入等容量的晶体液到静脉贮血室，实际上相当于洗脱作用，其真正的目的不在于滤出液体，而是通过不断的循环滤出炎性介质，可以有效降低血浆炎性介质的浓度。

    零平衡超滤可以滤出ECC中产生的炎性介质，但超滤器本身的非内皮界面也可导致机体释放某些炎性因子，同时具有保护作用的抗炎介质如白细胞介素-10也可被滤出。利用白介素、肿瘤坏死因子等传统炎性介质研究超滤对炎性反应的作用具有一定的复杂性,比如有学者发现应用改良超滤后虽然术后呼吸功能及血流动力学有所改善，但未发现肿瘤坏死因子、白细胞介素-1β、补体等浓度存在差异，也有学者证实采用零平衡超滤后肿瘤坏死因子和补体浓度有一过性的升高［8-9］。因此我们尝试采用新型炎性介质-PCT评价超滤对体外循环后炎性反应的影响。PCT是降钙素的前体物质，含116 个氨基酸,分子量约为13000道尔顿，切除N端和C端序列后形成降钙素。生理状态下细胞内所有PCT均经切割产生降钙素，故循环中水平极低。体外循环术后炎性介质的释放可导致体内PCT浓度升高［10］，反映了的促炎和抗炎介质作用后的结果，而后者可以预测术后呼吸功能［5］。

    目前所使用的零平衡超滤多为大容量零平衡超滤，滤液量多大于100 ml/kg。大容量零平衡超滤可能导致术中电解质、血糖紊乱，麻醉药物、血管活性药物、肝素等可能被滤出而降低其血药浓度，故应监测电解质浓度和凝血功能。应用大容量零平衡超滤后是否会导致抗生素血药浓度降低而增加感染机率也未见有关报导。因此，我们认为大容量零平衡超滤虽然有效，但其安全性尚待进一步证实。根据我院小儿外科中心及体外循环科的经验，我们采用50ml/kg的零平衡超滤量以兼顾安全性及有效性。

    国外作者以成人为研究对象,发现零平衡超滤对术后氧合功能无明显改善，也未能缩短带管时间［8］。他们认为原因在于入选病例多为冠状动脉旁路移植术患者，且术前心肺功能正常，此类患者由于病情较轻，从零平衡超滤中受益较少，并非零平衡超滤的最佳对象。简单心内畸形患儿手术和ECC时间较短，ECC导致的炎性反应较轻。由于术后监护水平的提高，这类患者术后恢复较快，部分患者甚至可以在术后即刻拔除气管插管。我们认为零平衡超滤对简单先天性心脏病患者的作用也有限，因此我们选择了低龄、低体重、高危的法洛四联症患者为研究对象。

    试验结果表明对于接受法洛四联症根治术的低龄、低体重患儿，50 ml/kg的零平衡超滤可以改善术后通气功能、缩短术后机械通气时间。术后氧合功能及PCT血浆浓度变化未达到显著性差异。这可能与患儿畸形严重、ECC及主动脉阻断时间较长，而超滤量相对较少有关。提示确定零平衡超滤量时应综合考虑患儿病情、手术时间、ECC时间及其安全性。

    本次试验由于在短期内选择高危法洛四联症患者为研究对象，样本量较小，可能使得部分统计结果未能达到显著性差异。本次试验入选患者的手术医师未能统一，超滤组仅一名患者术后机械通气时间大于24h，因此未能比较术后24h和48h的呼吸功能也影响结果的判断。由于机械通气时间受多种因素影响，如肺功能、心功能、感染、心内畸形纠正满意程度、主管医生的主观因素等，虽然试验组机械通气时间明显缩短，也不足以证实其作用完全来自零平衡超滤。

  PCT结构稳定，检测方法简便、快捷，其浓度与患儿机械通气时间呈正相关，为研究ECC后全身炎性反应综合征提供了新的途径。今后有必要进行大样本量临床研究，进一步明确零平衡超滤对PCT和呼吸功能的影响以及不同患者零平衡超滤量的确定方法。

    4  结  论

    零平衡超滤(50 ml/kg)对降低术后PCT血浆浓度可能有效，可以改善术后通气功能、缩短术后机械通气时间，有改善氧合功能的趋势。对术后呼吸功能改善与PCT浓度降低有一定的价值。

【参考文献】  ［1］ Journois D, Israel-Biet D, Pouard P,et al. High-volume zero-balanced hemofiltration to reduce delayed inflammatory response to cardiopulmonary bypass in children ［J］. Anesthesiology,1996,85(5):965-976.

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