异丙酚和异氟烷在瓣膜置换术中对脑保护作用的比较

作者:陈婷婷,王刚,周琪,高长青 

作者单位：中国人民解放军总医院心外科，北京 100853

 【摘要】  目的 观察以异丙酚为主的全凭静脉麻醉与以异氟烷为主的静吸复合麻醉用于体外循环(extracorporeal circulation,ECC)下瓣膜置换术对脑氧供需平衡的影响，并通过测定脑损伤标志蛋白质S100β蛋白的浓度比较两种麻醉方法对脑的保护作用。方法 择期ECC下瓣膜置换术30例，随机分为全凭静脉麻醉组与静吸复合麻醉组，分别在麻醉后、ECC开始10 min时、升主动脉开放前5 min、ECC结束30 min时抽取桡动脉血及颈内静脉球部血测血气并测定颈内静脉血浆S100β蛋白的浓度。结果 两组均观察到在降温期颈静脉氧饱和度（SjvO2）明显增高,动脉-颈动脉氧含量差（ D（a-jv）O2） 和氧摄取率（O2ER）则明显降低，而在复温时两组（SjvO2）较ECC前降低, 而D（a-jv）O2和O2ER则明显增加(P<0.01)。其中静脉麻醉组的变化幅度要远远低于静吸复合组(P<0.01)。ECC前所有患者的血浆S100β蛋白的水平均低于0.5 μg/L。两组ECC开始后血浆S100β蛋白的水平迅速升高，ECC结束时达峰值水平，但静脉麻醉组较静吸复合麻醉组低(P<0.01)。结论 两种麻醉方法均能满足ECC下瓣膜置换手术的需要, 但根据本实验结果, 全凭静脉麻醉比静吸复合麻醉更有利于ECC下瓣膜置换手术患者的脑保护。

【关键词】  氧饱合度；S100β蛋白；脑保护

　　The Comparison between Isoflurane and Propofol with Effect on Cerebral Protection in Cardiac Valve Replacement Surgery

　　CHEN Ting-ting,WANG Gang,ZHOU Qi,GAO Chang-qing,LI Jia-chun

　　( Department of Cardiovascular Surgery of PLA General Hospital,Beijing  100853,China)

　　Abstract: OBJECTIVE   To observe the effects of isoflurane and propofol on the changes of  cerebral oxygen metabolism  and blood concentration of S100β protein in cardiac valve replacement surgery. METHODS  Thirty patients scheduled for cardiac valve replacement surgery with extracorporeal circulation(ECC) were randomly assigned into two groups，isoflurane group and propofol group. The radial arterial and jugular venous bulb oxygen saturation were recorded at four time points after anaesthesia, ECC 10 min, before aortic opening 5 min and after ECC 30 min. The jugular venous blood was taken at the four time points to measure  the blood concentration of S100β protein. RESULTS  The jugular venous bulb oxygen saturation in the two groups were both increased  during cooling period and then decreased  during warming period, but the change in isoflurane group is less than in the propofol group（P<0.05）. The blood concentrations of S100β protein were both increased after ECC, but the concentrations protein in propofol group were lower than in isoflurane group （P<0.05）. CONCLUSION  Propofol has better cerebral  protection effects than isoflurane  in cardiac valve replacement surgery with ECC.

　　Key words：  Oxygen saturation;S100β protein;Cerebral protection

　　中枢神经损伤是体外循环（extracorporeal circulation，ECC）下心脏手术的主要并发症之一，其主要原因有缺血、缺氧、栓塞及温度的变化等，其中氧合失衡尤其是脑的氧合失衡更是不容忽视。一些文献报道［1-2］，选用合适的麻醉药和麻醉方法可减轻这种失衡，有利于脑保护。本实验拟通过测定脑氧代谢及脑损伤标志蛋白质S100β蛋白，比较以异丙酚和芬太尼为主的全凭静脉麻醉与以异氟烷和芬太尼为主的静吸复合麻醉对脑氧供需平衡的影响，并通过测定脑损伤标志蛋白质S100β蛋白的浓度比较两种麻醉方法对脑的保护作用。

　1  资料与方法

　　1.1  一般资料  择期ECC下瓣膜置换术30例(二尖瓣置换术20例，主动脉瓣置换术4例，二尖瓣置换三尖瓣成形术6例)，均无高血压及中枢神经系统疾病，术前一周未接受影响氧代谢的药物治疗。随机分为两组：静吸复合麻醉组15例，静脉麻醉组15例。

　　1.2  麻醉及ECC方法  术前半小时肌注杜冷丁1mg/kg，东莨菪碱0.06 mg/kg。麻醉诱导采用咪唑安定0.05～0.1 mg/kg, 芬太尼10 μg/kg, 哌库溴胺0.08～0.12 mg/kg, 氯胺酮0.5 mg/kg。气管插管后，静吸复合麻醉组以芬太尼30～50 μg/ kg和异氟烷1%～1.5%复合维持麻醉。静脉麻醉组以芬太尼30～50 μg/kg和异丙酚3～5 mg/（kg·h）复合维持麻醉，两组患者ECC均采用人工心肺机，膜式氧合器，非搏动性灌注，平均动脉压维持在50～80 mmHg, α-稳态管理血气。

　　1.3  检测指标  麻醉后经桡动脉穿刺置管测压并备采血，经颈内静脉逆行穿刺置管至颈内静脉球部以备抽取血标本。分别在麻醉后、ECC开始后10min、开放升主动脉前5min、ECC结束30 min时抽取桡动脉血及颈内静脉球部血测血气及测定颈内静脉血S100β蛋白的浓度。根据血气测定的动脉氧饱和度（SaO2）和颈内静脉氧饱和度（SjvO2）值按以下公式计算动脉和颈内静脉血氧含量（CaO2 、CjvO2）、动脉和颈内静脉血氧含量差（D（a-jv）O2）及氧摄取率（O2ER）：血氧含量（ml/L）=1.39×Hb (g/L)×血氧饱和度+0.031×PO2 (mmHg)；D（a-jv）O2= (CaO2-CjvO2)；O2ER=［(CaO2-CjvO2)/ CaO2］×100/%。使用上海朗卡公司提供的血浆S100β蛋白ELISA免疫试剂盒测定血浆S100β蛋白的浓度。

　　1.4  统计学处理  采用SPSS 11.0统计软件，所有数据均采用均值±标准差(±s )表示。两组同一时间点各项数据之间的比较t检验，以P<0.05为差异显著。

　　2  结果

　　2.1  两组患者的一般资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

　　2.2  两组均观察到在降温期SjvO2增高,D（a-jv）O2 和O2ER明显降低(P<0.01)，而在复温时两组结果均表明SjvO2较ECC前降低, 而D（a-jv）O2和O2ER则明显增加(P<0.01)，但静脉麻醉组的变化幅度要远远低于静吸复合组（P<0.01），见表2。

　　2.3  血浆S100β蛋白的水平ECC后迅速升高，静脉麻醉组较静吸复合组低（P<0.01），见表3。

　　表1  两组一般资料的比较（略）

　　表2  两组不同时间点脑代谢指标的变化（略）

　　注：*两组同一时间点比较P<0.01，#两组同一时间点比较P<0.05

　　表3  两组患者不同时间点血浆S100β蛋白的浓度的变化（略）

　　注：*与两组同一时间点比较P<0.01，#两组同一时间点比较P<0.05　　　　3  讨论    　　本实验通过测定SjO2反映脑氧供需的变化，计算D（a-jv）O2 和O2ER以分析脑血流和脑氧耗代谢是否匹配。SjvO2的正常值为55%～75%, 当SjvO2<50%时常认为有脑缺氧的发生，而SjvO2>75%则可能有脑奢灌的可能,过高或过低均不利于脑保护［2］。根据Fick原理，当脑血流增加和脑氧耗代谢降低时（SjvO2）升高, 反之则降低。两组均观察到在降温期（SjvO2）增高,D（a-jv）O2 和O2ER明显降低，该结论与文献报道一致［3］。而在复温时两组结果均表明（SjvO2）较ECC前降低,而D（a-jv）O2和O2ER则明显增加,说明存在着脑氧供需平衡失调,主要是脑氧耗明显增加所致。尽管复温阶段脑血管开始扩张,脑血流量增加,但经过长时间的低温及非搏动性灌注的影响,血管阻力增加,相对增加的脑血流不足以满足脑代谢的需求,且靠近大血管部位的脑组织优先复温,易造成过度的颅脑复温, 使氧耗明显增加，需氧量增加，然而血液仍处于稀释状态，动脉氧含量并未增加。因此，复温时脑会自发增加脑血流量和O2ER以满足脑的氧耗量的增加。因此，该阶段是脑灌注不良的关键时期,更易发生脑氧供需失衡。

　进一步分析可见，尽管两组变化趋势一致，但变化幅度还是有差别的,静脉麻醉组的变化幅度要远远低于静吸复合组(P<0.01)，以往研究证明异丙酚抑制脑血流的程度远远超过对脑代谢的抑制程度［4］，而异氟烷在增加脑血流的同时抑制脑代谢［5］,因此异丙酚麻醉比异氟烷麻醉更易导致SjvO2的下降，更不利于脑保护。而我们的实验出现了相反的结果。主要原因分析如下：一是临床应用异丙酚［3～5mg/（kg·h）］的浓度对脑血流和脑代谢抑制程度的不匹配作用不明显，并不影响SjvO2的数值［6］，而且异丙酚能够保持脑血管对二氧化碳的反应及脑血管的自动调节功能，使脑的血供和氧耗更易保持匹配［7］;另一方面，ECC这一特殊过程对异丙酚和异氟烷的药代动力学产生了不同的影响,吸入麻醉药在低温ECC中达到平衡需要更长时间，而且ECC开始前就已经使用的吸入麻醉药还需要再平衡，所以会有麻醉深度的明显波动，直到平衡完成［8］，这使得静吸复合麻醉组在ECC期间的麻醉深度不易维持，这也是造成脑氧代谢失衡的原因之一，而全凭静脉麻醉组异丙酚的血药浓度尽管也受ECC的影响有所波动，但有研究证明［9］在ECC过程中，异丙酚的血药浓度下降，但游离的异丙酚的浓度并不下降，甚至效价增高，更易维持恒定的麻醉深度。根据本实验结果认为，在ECC瓣膜置换手术中全凭静脉麻醉比静吸复合麻醉能更好地维持脑氧代谢平衡。血浆S100β蛋白的浓度的测定也支持该结论。    　　S100β蛋白是一种酸性钙结合蛋白，存在于胶质细胞，但不存在于雪旺氏细胞内，它不受溶血、体外循环低温、肝素和异丙酚等的影响，对脑损伤的评价具有特异性。有资料表明ECC后的常规生化指标如乳酸、CKMB等指标的变化，与ECC期间脑局部缺血有关，不能鉴别患者中枢神经系统损伤程度，而S100β蛋白水平的持续监测对于脑损伤的敏感性和相关性更强 ［10］。本实验结果表明，ECC前所有患者的血浆S100β蛋白的水平均低于0.5 μg/L。ECC开始后血浆S100β蛋白的水平迅速升高，ECC结束时达峰值水平，但静脉麻醉组较静吸复合麻醉组低且有统计学意义。    　　综上所述, 两种麻醉方法均能满足ECC下瓣膜置换手术的需要, 但根据本实验结果，全凭静脉麻醉比静吸复合麻醉更有利于脑保护，因此建议在颈动脉狭窄，高血压及中枢神经系统疾病等需要加强脑保护的瓣膜置换患者中优先选用以异丙酚为主的全凭静脉麻醉方法。

【参考文献】  　　［1］ Iwata T, Inoue S， Kawaguchi M，et al. Comparison of the effects of sevoflurane and propofol on cooling and rewarming during deliberate mild hypothermia for neurosurgery［J］. Br J Anaesth，2003，90:32-38

　　［2］ Schell RM, Cole DJ.Cerebral monitoring: jugular venous oximetry［J］. Anesth Analg,2000,90(3):559-566

　　［3］ Yoshitani K,Kawaguchi M,Sugiyama N,et al. The association of high jugular bulb venous oxygen saturation with cognitive decline after hypothermic cardiopulmonary bypass［J］. Anesth Analg,2001; 92(6):1370-1376

　　［4］ Jansen GF, van Praagh BH,Kedaria MB,et al. Jugular bulb oxygen saturation during propofol and isoflurane/nitrous oxide anesthesia in patients undergoing brain tumor surgery［J］. Anesth Analg,1999,89(2):358-363.

　　［5］ Sano T, Drummond JC,Patel PM,et al. A comparison of the cerebral protective effects of isoflurane and mild hypothermia in a model of incomplete forebrain ischemia in the rat［J］. Anesthesiology,1992,76(2):221-228

　　［6］ Iwata M，Kawaguchi M,Inoue S,et al. Effects of increasing concentrations of propofol on jugular venous bulb oxygen saturation in neurosurgical patients under normothermic and mildly hypothermic conditions［J］.Anesthesiology，2006,104(1):33-38.

　［7］ Yoshitani K, Kawaguchi M,Iwata M,et al. Comparison of changes in jugular venous bulb oxygen saturation and cerebral oxygen saturation during variations of haemoglobin concentration under propofol and sevoflurane anaesthesia［J］. Br J Anaesth,2005, 94(3):341-346.

　　［8］ Kawano Y, Kawaguchi M,Inoue S,et al. Jugular bulb oxygen saturation under propofol or sevoflurane/nitrous oxide anesthesia during deliberate mild hypothermia in neurosurgical patients［J］. J Neurosurg Anesthesiol,2004,16:6-10.

　　［9］ Yoshitani K, Kawaguchi M, Takahashi M,et al. Plasma propofol concentration and EEG burst suppression ratio during normothermic cardiopulmonary bypass. Br J Anaesth, 2003, 90(2) : 122-126.

　　［10］ 叶璟，汪方东，张泽伟.S100蛋白与心脏外科术后的脑损伤［J］.国外医学:麻醉学与复苏分册,2004，25（3），160－162.