开放升主动脉时降低氧流量复灌对心肌肌钙蛋白I水平的影响

作者:李志东,陈胜喜,刘晓丽作者单位：株洲三三一医院心胸外科，湖南 株洲 412002

    【摘要】  目的 探讨体外循环心内直视术中升主动脉开放早期短时降低氧流量复灌对心肌肌钙蛋白（cTnI）的影响。方法 选择30例术中应用鼓泡式氧合器的心脏病患者随机分为高氧流量复灌组（组Ⅰ，n=10）、低氧流量复灌组 (组Ⅱ， n=10)和低氧、低血流量复灌组(组Ⅲ, n=10)。常规体外循环下进行手术，升主动脉开放时改变各组复灌氧流量，分别于术前（T0）、开放升主动脉后30 min（T1）、术后6 h（T2）、24 h（T3）、48 h（T4）各时间点抽取患者锁骨下静脉血2 ml，采用ELISA酶联免疫法测定血浆cTnI含量。结果 本组资料显示：①组Ⅰ与组Ⅱ血浆cTnI含量术后48 h内有显著性差异（P<0.05）；②组Ⅰ与组Ⅲ血浆cTnI含量术后48 h内有显著性差异（P<0.05）；③组Ⅱ与组Ⅲ血浆cTnI含量无显著性差异；④三组开放升主动脉后30 min、术后6 h、24 h、48h血浆cTnI含量与术前相比有显著性差异 (P<0.05)。结论 ①开放循环早期短时低氧流量灌注能够减少心肌cTnI的释放、降低心肌细胞的损伤；②改变原有体外循环手术中的给氧策略可能是有益的探索。

【关键词】  低氧流量；体外循环；心肌肌钙蛋白I

　　The Influence of Reperfusion by Debasing Oxygen Flux in the Early Time of Open Aorta to the Cardiac Troponin I

　　LI Zhi-dong，CHEN Sheng-xi，LIU Xiao-li

　　( Department of Cardiovascular Surgery of Zhuzhou 331 Hospital, Hunan Zhuzhou 412002;Department of Cardiovascular Surgery of Xinagya Hospital，Hunan Changsha 410008，China)

　　Abstract: OBJECTIVE   To discuss the influence upon the cardiac troponin I (cTnl) by short time debasing oxygen flux in the early time of open aorta during cardiac operation with extracorporeal circulation(ECC).METHODS  30 patients with heart disease undergoing open heart surgery with ECC were randomly divided into three groups: the high oxygen flux reperfusion group (groupⅠ, n=10) , the low oxygen flux reperfusion group (group Ⅱ, n=10) and the low oxygen and low perfusion flux reperfusion group (group  Ⅲ, n=10).  At the time of aorta opening in routine cardiac surgeries with ECC,the oxygen flux was changed respectively. Two millilitres blood was taken at the time of pre-operation（T0）,30 min after aorta opening（T1）,6 h (T2),24 h (T3) and 48 h  after operation (T4) to measure the levels of serum cTnI were measured through ELISA method.RESULTS  The level of  serum cTnI of group Ⅰ had significant difference compared with group Ⅱ and group Ⅲ （P<0.05）,  but there was no significant difference between groupⅡ and group Ⅲ （P>0.05）. Compared to T0,the serum cTnI level of three groups at T1,T2,T3 and T4 increased significantly （P<0.05）.CONCLUSION  The low oxygen flux reperfusion can reduce the damage through cutting down the release of the cardiac troponin I. Maybe change the strategy of giving oxyge during ECC is a beneficinal investigation.

　　Key words：  Low oxygen flux;Extracorporeal circulation;Cardiac troponin I 

　　体外循环(extracorporeal circulation,ECC)心内直视手术开放循环时，大量的高氧合血再灌注缺血缺氧心肌，引起氧自由基的爆发性产生，导致心肌缺血再灌注损伤，为了减少心肌缺血再灌注损伤，研究者们进行了多方面的研究［1-3］，国内胡小琴［4］主张ECC手术中不应只用高氧一种模式，应当对不同患者、不同病种、不同手术及ECC方法采用不同的给氧策略。

　本研究在ECC心内直视术开放循环时，采取降低给氧流量短期低氧分压灌注，观察能否减少心肌缺血再灌注损伤，并选用诊断心肌损伤常选用的血清标志物：心肌肌钙蛋白（cTnI）来评价开放循环时短期低氧流量灌注对心肌缺血再灌注损伤的影响。

　　1  资料与方法

　　1.1  一般资料  选择中南大学湘雅医院心胸外科2005年11月至2006年4月住院的心脏病患者30例，随机分成高氧流量复灌组（组Ⅰn=10），低氧流量复灌组（组Ⅱ n=10）, 低氧、低血流灌注流量复灌组（组Ⅲ n=10）。每组男女各5例。组Ⅰ室间隔缺损（VSD）4例，房间隔缺损（ASD）3例，二尖瓣关闭不全（MI）1例，二尖瓣狭窄(MS) 2例；组Ⅱ VSD 3例，ASD 4例, MI 3例；组Ⅲ，VSD 4例，ASD 3例，MI 2例，MS 1例。辨膜病采用单瓣置换术，先天性心脏病采用补片修补。

　　1.2  分组方法  组Ⅰ为高氧流量复灌组。在升主动脉开放时，给氧流量保持原来水平不变，即常规的3 L/min。灌注血流量常规从80 ml/（ kg·min）减到50 ml/（ kg·min），升主动脉开放后立即升到原来灌注流量水平，即80 ml/（ kg·min）。    　　组Ⅱ 即低氧流量复灌组。在升主动脉开放时，将给氧流量减到原来氧流量的一半，即1.5 L/min，并维持低氧流量复灌3 min，灌注流量常规从80ml/（ kg·min）减到50 ml/（ kg·min），开放后立即升到原来灌注流量水平，即80 ml/（ kg·min）。    　　组Ⅲ 即低氧、低血流灌注流量复灌组。在升主动脉开放时，将给氧流量减到原来氧流量的一半，即1.5 L/min，灌注血流量从80 ml/（ kg·min）减到50 ml/（ kg·min），并维持低氧、低血流灌注状态3 min。然后将氧流量与灌注血流量恢复到原来水平，即氧流量为3 L/min，灌注血流量为80 ml/（ kg·min）。

　　1.3  ECC基本方法  所有患者均取胸骨正中切口，全身肝素化后（肝素化剂量3 mg/kg）游离上、下腔静脉及主动脉并插管，建立ECC。采用Stockert- Ⅲ型人工心肺机 ，鼓泡式氧合器，全身中等度低温（28℃～30℃），中度血液稀释Hct（0.20～0.30）,灌注流量为常规80 ml/（ kg·min），平均灌注压维持在45～60 mmHg。主动脉阻断后间断顺灌4﹕1含氧血心停博液（4℃4∶1含氧血改良St Thomas液）, 使心电呈等电位。多功能生理监护仪监测PaCO2、 MAP、CVP、ECG、HR、PETCO2(呼气末二氧化碳分压)、SPO2、鼻咽温。间断监测动脉血气。

　　1.4  标本采取及处理  分别于ECC前（T0）、开放主动脉后30 min（T1）、术后6 h（T2）、24 h (T3) 、48 h（T4）共五个时点，采取患者锁骨下静脉血2 ml，静置30 min后，离心5 min（2000 r/min），取血浆。ELISA酶联免疫法测cTnI值，测得的数据按公式进行血液稀释校正：校正值＝(术前Hct× 实测值)/采样时Hct。

　　1.5  统计学分析方法  所有数据均以均数±标准差( ±s )表示，患者一般情况和血气分析采用多样本均数间的多重比较的q检验；cTnI含量组间及组内比较采用SPSS 10.0统计软件包分析（假设检验采用方差分析）。P＜0.05认为有显著性差异。    　　2  结果

　　2.1  一般情况  三组患者手术均由同一组外科医师和灌注师完成。其年龄、体重、升主动脉阻断时间、ECC时间、手术时间均无统计学差异（P＞0.05）。从病种及手术情况看，辨膜病和先天性心脏病的比值三组均是3∶7，说明三组可比性良好。见表1。

　　2.2  血浆cTnI含量  各组开放循环后各时点与术前相比均有显著性差异(P<0.05)；随着时间的延长逐渐升高，术后48 h时已下降。各组间T0无显著性差异（P>0.05）。组Ⅰ与组Ⅱ和组Ⅰ与组Ⅲ中T1～T4各时间点均有显著性差异（P<0.05）。组Ⅱ与组ⅢT1～T4各时间点无显著性差异（P>0.05）。见表2。

　2.3  动脉血pH、PaO2、PaCO2值  主动脉开放3min后各组动脉血pH值﹑PaCO2比较无显著性差异（P>0.05）。PaO2组Ⅰ与组Ⅱ、组Ⅰ与组Ⅲ间比较有显著性差异(P<0.01)；组Ⅱ与组Ⅲ间无显著性差异(P>0.05)。见表3。 　　表1  三组患者一般情况（略）

　　表2  三组不同时间的cTnI含量（略）

　　注：组内比较：*各组中T1～T4与T0比较P<0.05；△组Ⅰ与组Ⅱ、组Ⅰ与组Ⅲ中T1～T4各时间点比较P<0.05

　　表3  三组动脉血气部分测量值（略）

　　注：*组Ⅱ、组Ⅲ与组Ⅰ比较P<0.01　　　　3  讨论    　　临床上ECC时，为避免低氧血症，灌注师易倾向于采用高氧流量灌注，尤其是在使用国产鼓泡式氧合器时。动物实验及临床检测都证明高氧带来再氧合损伤；再氧合损伤的重要机制是氧自由基损伤。心肌组织一旦在高氧再灌注时突然接受大量的氧，产生大量的氧自由基，缺氧组织将无法及时将其清除，从而造成氧自由基对组织损伤［5］。有研究表明氧自由基产生的量与氧分压的高低密切相关，降低氧分压可减少氧自由基的产生［6］。lawrence等认为缺血的心肌恢复时虽然需要氧，但在早期阶段，心肌利用分子氧的能力减弱，如此时给高氧灌注，分子氧不能被利用，可使已经受损的心肌进一步损伤，导致缺血后心功能不全。而低氧灌注则可减轻这种损伤，有利于缺血心肌的恢复。氧自由基在心肌缺血后再灌注的前5 min迅速增加，并在复灌后2～10 min时达到峰值，这与高氧再灌注有关［7］，本研究在再灌注开始时，将给氧流量从3 L/min减到1.5 L/min，并维持低氧流量复灌3 min，然后提升到原来氧流量水平。为了减小灌注流量对实验的影响，选用低氧、低血流灌注流量复灌组作比较。结果发现，低氧流量复灌组和低氧﹑低血流灌注流量复灌组测得的血清cTnI含量均较高氧流量复灌组低（P<0.05）；而低氧流量复灌组与低氧﹑低血流灌注流量复灌组间血清cTnI含量间无显著性差异（P>0.05）。一方面说明了通过复灌时减少给氧流量降低动脉血氧分压（PaO2）可减少心肌cTnI的释放，另一方面本实验观察到复灌时，同时减少氧和血流的流量并未达到二者相加的效果，但并不是说二者没有关联，这可能同本研究的样本数量有关。复灌时的最佳氧流量与血流量仍需更深入的探索。     　　心肌cTnI是近几十年发展来的对心肌微小损伤及心肌梗死（MI）较好的生化指标。凭借其在对心肌损伤的高度特异性和敏感性，最近，欧洲心脏病学会(ESC)和美国心脏病学会(ACC)提出在诊断MI时采用以cTnI为基础的金标准［8］。心脏手术患者由于术中所致心肌缺血再灌注损伤，长时间手术操作及ECC导致心肌损伤，术后cTnI含量均有不同程度升高［9-10］，我们的研究也证实了这一点。三组患者开放循环后的cTnI含量较术前明显升高（P<0.01）。心肌cTnI具备心肌特异性，是迄今发现对心肌损伤诊断特异性和敏感性最高的标志物之一，其特异性可达100%［11］，敏感性在96%以上。 当心肌细胞膜完整时，cTnI不能透出细胞进入血液循环， 但心肌细胞因缺血、缺氧发生变性、坏死时，肌钙蛋白可透出破损的细胞膜释放入血［12］。因此，血中cTnI水平可反映心肌损伤状况；且cTnI含量的变化与心肌损伤程度呈正相关［13］，心脏手术中血清肌钙蛋白的升高度反映了心肌损伤的程度。本研究应用血液中cTnI含量值的测定，来探讨ECC中开放循环时短期改变氧流量降低再灌注血中氧分压对心肌的保护作用，结果是降低再灌注氧流量能显著减少血液中cTnI含量，具有一定的心肌保护作用。    　　在临床上许多外科医生仍然担心ECC中低氧灌注会引起组织缺氧性损伤和高CO2血症。本研究利用多功能生理监护仪持续监测PaCO2，全自动血气分析仪间断测三组动脉血pH、PaCO2和 PaO2值。结果是降低氧流量后， 低氧流量复灌组和低氧﹑低血流灌注流量复灌组PaCO2无明显升高，pH 值三组均在正常范围。PaO2在减氧流量后下降到减氧流量前近一半。说明短时降低氧流量能引起PaO2 下降，但未出现高CO2 血症。这与近年来氧合器的性能提高有关，同时本研究降低氧流量时间短，且氧流量下降后，患者 PaO2 仍有200～300 mmHg，氧饱和度仍是100%，而常规高氧流量ECC启动时氧分压为400～600 mmHg也不能过多增加氧含量；相反却可引起外周灌注障碍［14］ 。

　本实验样本数不大，在复灌时对适宜的给氧流量﹑ 低氧灌注时间未作深入的研究。氧分压与氧流量的关系以及在减低氧流量复灌的同时是否需要同时减低血流量和二者的相互关系还有待进一步探讨。

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