儿童心肺转流对营养代谢的影响

作者：王伟，姜 磊，朱德明，张 蔚，傅惟定， 黄惠民    作者单位：(上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心小儿心胸外科，上海 200127) 【摘要】  目的 本研究旨在了解婴幼儿心肺转流(CPB)中营养物质的变化。方法 选取40例15 kg以下先天性心脏病患儿，分别在手术开始、主动脉阻断时、主动脉开放、CPB结束、改良超滤(MUF)后、术后2 h和20 h测定血糖，游离脂肪酸，血清总蛋白。结果 血糖浓度在CPB开始时有明显上升(P<0.01)，CPB过程中无明显变化，术后先上升后下降。游离脂肪酸在CPB开始时明显下降(P<0.01)，经MUF后迅速上升(P<0.01)，此后逐渐下降，术后20 h明显低于基础值(P<0.01)。CPB中蛋白水平明显下降(P<0.01)，术后虽逐渐上升，但到术后20 h，其水平仍低于术前(P<0.05)。结论 在儿童CPB中营养代谢的变化和成人有明显不同，CPB过程中血糖和脂肪酸的上升幅度不明显，且术后血糖，脂肪酸和蛋白质都处于较低水平，因此对小婴儿心脏手术围术期的营养支持应加以特别的关注。

【关键词】  心肺转流;儿童;血糖;脂肪酸;蛋白

Effect of Cardiopulmonary Bypass on Nutrition in Children

　　WANG Wei,JIANG Lei,ZHU De-Ming,ZHANG Wei,FU Wei-Ding,HUANG Hui-Min

　　( Department of Pediatric Thoracic and Cardiovascular Surgery,Shanghai Children's Medical Center,

　　Shanghai Jiaotong University School of Medicine , Shanghai 200127，China)

　　Abstract: OBJECTIVE To evaluate the effect of cardiopulmonary bypass (CPB) on nutrition in children. METHODSForty children, less than 15 kg, with congenital heart defects were chosen in the study. The blood samples were collected at pre-operation, aortic clamp on, aortic clamp off, CPB wean off, MUF cessation, post-operative 2 hours and post-operative 20 hours for measurement of the concentration of glucose, protein and fatty acid. RESULTS The concentration of glucose increased significantly at the beginning of CPB (P<0.01), and didn't change during bypass. Post-operatively, it increased first and decreased 20 hours later. The concentration of free fatty acid decreased when CPB began (P<0.01), and increased during MUF (P<0.01).Post-operatively, it decreased progressively and was significantly lower than baseline (P<0.01) at postoperative 20 hours. The concentration of total protein decreased during CPB (P<0.01) and increased progressively after CPB.However, it was still lower than baseline (P<0.05) at postoperative 20 hours. CONCLUSION The metabolism of nutrition substances is unique in children. Unlike adults, the concentrations of blood glucose and free fatty acid didn't raise significantly during CPB, and the glucose, fatty acid and protein are in low level postoperatively. The nutrition support plays an important roles in pediatric cardiac surgery and more attention should be paid to this area.

　　Key words： Cardiopulmonary bypass;Children;Blood glucose;Fatty acid;Protein

　　心肺转流(cardiopulmonary bypass, CPB)是心内直视手术必不可少的辅助手段，但其本身对机体带来深刻的影响，特别在婴幼儿中，由于儿童生理和成人有明显不同，所以CPB所带来的影响也有独特之处[1]。儿童代谢率高，单位体重能量消耗大，而体内营养成分的贮存较成人少，因此儿童营养本身就是关注的热点。在先天性心脏病患儿中，由于术前非正常生理状态，因此本身的营养状态往往较差，心脏手术以及CPB又给其带来严重的影响，术后进行必要的营养支持不仅可以促进其心功能的恢复，也有利于今后的生长发育[2]。但是，目前国内对小儿特别是婴幼儿在围CPB手术期的营养变化尚不了解，本研究旨在了解婴幼儿在CPB中营养物质代谢的影响。

　　1 资料与方法

　　1.1 临床资料 2008年4至6月，选取体重15 kg以下的行心内直视手术的先天性心脏病患儿40例，患者临床资料如下：男22例，女l8例，年龄(14.76±5.23)个月，体重(9.39±3.64)kg。其中室间隔缺损伴房间隔缺损6例，完全型房室隔缺损2例，法洛四联症13例，肺动脉闭锁伴室间隔缺损4例，大动脉转位6例，右室双出口各5例，右冠状动脉瘘1例，主动脉狭窄伴室间隔缺损2例。完全性肺静脉异位引流1例。

　　1.2 方法 患儿均采用吸入静脉复合麻醉，使用Terumo-Advanced Perfusion System 1型人工心肺机，7 kg以下的患者使用Dideco 901膜式氧合器，7 kg以上者使用Dideco 902膜式氧合器，采用Minntech HPH 400血液浓缩器进行超滤。预充液采用勃脉力-A为基础液，加适量库存少血浆红细胞，保持术中红细胞比容(Hct)为0.25左右;加冰冻血浆、20%人血白蛋白保持CPB中胶体渗透压12 mmHg以上，预充液中还添加20%甘露醇2.5 ml/kg、速尿1 mg/kg、5%碳酸氢钠3～5 ml/kg等。术中使用Biotrend连续监测动静脉血氧饱和度和Hct，根据血气分析和电解质检查结果补充K+和5%碳酸氢钠。超滤器并联在CPB回路中，进出口分别与CPB的动静脉管路相联，用晶体液预充排气后钳夹备用。停CPB后待患者循环基本稳定，行改良超滤(MUF)，方法如前所述[3]，MUF流量由超滤泵控制，为10～15 ml/(kg·min)，超滤器上接负压30～70 mmHg，超滤过程中监测血压和左房压，如机体容量不足则从静脉贮血器由主动脉泵补充容量，贮血器内补充晶体液防止泵空，待贮血器及管道内血液基本回输给患儿后停止MUF。

　　1.3 观察指标 分别在手术开始(T1)、主动脉阻断时(T2)、主动脉开放(T3)、CPB结束时(T4)、停CPB行MUF后(T5)、术后2 h(T6)、20 h(T7)抽取动脉血分别采用葡萄糖氧化酶法测定葡萄糖，酶法(脂酰辅酶A氧化酶)测定游离脂肪酸和双缩脲法测定血清总蛋白水平。

　　1.4 统计学分析 应用SPSS 11.0统计软件进行统计分析，结果中的数据用均数±标准差(±s)表示，并在各个时间点之间采用配对t检验，P<0.05作为有统计学意义的标准。

　　2 结 果

　　2.1 临床情况 患儿均顺利完成手术，无围术期死亡。CPB和主动脉阻断时间分别为(77.26±24.27)min和(59.34±18.57) min，MUF时间为(9.19±2.21)min，超滤液量为(276.33±44.19)ml。

　　2.2 葡萄糖 患者血液葡萄糖浓度在CPB开始后有明显上升(P<0.01)，CPB及超滤过程中无明显变化，术后2 h其浓度较CPB结束时明显上升(P<0.01)，术后20 h略有下降，但仍明显高于术前水平(P<0.05)。见表1。

　　2.3 游离脂肪酸 游离脂肪酸在CPB开始时因血液稀释有一明显下降(P<0.01)，之后有所上升，但在CPB结束时仍低于基础水平(P<0.05)，经MUF后，游离脂肪酸水平迅速上升(P<0.01)，虽略高于术前水平，但无统计学差异(P>0.05)，但术后2 h基本下降至术前水平，此后下降明显，术后20 h其水平明显低于基础值(P<0.01)。见表1。

　　2.4 总蛋白 血浆蛋白水平也在CPB开始后因为血液稀释而明显下降(P<0.01)，且在整个CPB过程基本维持同一水平，术后因MUF的作用有明显上升(P<0.01)，上升幅度接近30%，此后虽一直呈上升趋势，但直至术后20 h，其水平仍低于术前(P<0.05)。见表1。表1 CPB中三大营养物质的浓度变化注：同前一时间点相比*P<0.05，**P<0.01;T7同T1相比#P<0.05，##P<0.01

　　3 讨 论

　　CPB是心内直视手术不可或缺的支持手段之一，由非生理材料组成的CPB设备及管道等同血液的接触造成高强度的应激反应，凝血、炎性介质、纤溶等多个系统对CPB的反应也使得机体代谢状态出现明显的变化[1]。糖，蛋白质和脂肪是三种重要的营养物质，其中葡萄糖和游离脂肪酸还能够直接为组织供能，特别是为心肌提供代谢底物，蛋白质是血浆内胶体渗透压的主要来源，对CPB后水肿的产生和消退有重要的影响，同时蛋白质的合成还是组织修复的重要手段。

　　由于生长发育的需要，儿童机体代谢率明显高于成人，单位体重对营养物质的需求也较高，而且儿童期的营养对其智力，学习等都有重要的影响，因此儿童营养本身就是重要的研究课题。对于先天性心脏病患儿来说，由于血流动力学异常导致的营养消耗更大，且存在组织灌注不足，氧供不足等不良情况，术前往往存在营养不良的状态。因此对其在围手术期进行营养支持有利于其术后的康复及今后的生长发育[4]。但是目前国内很少有对这方面的研究，因此本研究测量两岁以下幼儿在CPB中葡萄糖、游离脂肪酸和蛋白三大营养物质的浓度变化，为今后对该类患儿的营养支持治疗进行初步的探索。

　　由于预充液中添加库血以及机体的应激反应，CPB开始时血液中葡萄糖浓度显著上升(P<0.01)，CPB过程中血糖浓度虽略有上升，但无统计学意义，这同成人CPB过程中血糖浓度明显升高的现象不同[5]，其可能是由于儿童体内糖原贮备不足，或者是儿童体内部分应激激素浓度本来就处于较高水平，所以对糖原分解刺激不足所引起，也有可能是因为儿童代谢率高，血糖产能速度快有关。术后由于在治疗过程中使用一定的葡萄糖液，所以术后2 h其浓度明显上升。此后，其浓度有所下降，但是在术后20 h仍高于正常。不过我们应当注意到，虽然血糖浓度高于正常，但在术后早期，患儿所摄入的营养物质远远不能达到其生理需求。

　　游离脂肪酸在CPB刚开始时浓度出现一过性下降，此后有所上升，至主动脉开放时已接近术前水平(P>0.05)。CPB结束后，由于MUF的浓缩作用脂肪酸浓度明显上升，略高于基础水平，此后脂肪酸浓度逐渐下降，在术后20 h，其浓度已明显下降，甚至稍低于术中水平。其原因估计是由于CPB结束后20 h内除葡萄糖外一般不补充其他可供能的营养，因此体内的脂肪酸不断分解供能，而先天性心脏病患儿体内脂肪贮量不足，因此游离脂肪酸浓度不断下降所至。

　　总蛋白浓度同游离脂肪酸类似，在CPB早期都因血液稀释而出现明显下降，虽然经过改良超滤后，其水平有明显升高[3]，但是仍明显低于正常水平。术后早期，虽然蛋白浓度呈不断上升趋势，但即使到术后20 h，其浓度仍低于术前水平(P<0.05)。该结果提示儿童在CPB中及术后早期，由于血液稀释，蛋白在异物表面的吸附，毛细血管通透性增加等原因[6]，低蛋白血症的出现可能难以避免。且在CPB过程中，有各种原因导致的蛋白质变性，组织损伤等因素，进一步增加了术后蛋白的需要，因此，术后可能应更积极的补充蛋白成分[7]。

　　葡萄糖、蛋白质和脂肪三者统称为三大营养物质，但是除了葡萄糖外，另外两样物质在术后20 h即术后约1天的时候都处于较低水平。该现象可能导致水肿消退缓慢，部分组织能量供应不足，进而影响脏器功能的恢复。在CPB围手术期，如何通过补充营养物质以减少营养物质不足而带来的影响，促进术后恢复是今后应当研究的项目之一。

【参考文献】  　　[1] 丁文祥，苏肇伉，朱德明.小儿体外循环学[M].上海世界图书出版公司，2009.5-123.

　　[2] Quinn DW, Pagano D, Bonser RS. Glucose and insulin influences on heart and brain in cardiac surgery [J]. Semin Cardiothorac Vasc Anesth, 2005，9(1):173-178.

　　[3] Wang W, Huang HM, Zhu DM, et al. Modified ultrafiltration in paediatric cardiopulmonary bypass[J]. Perfusion, 1998，5(5):304-310.

　　[4] Babineau TJ, Swails Bollinger W, Forse RA, et al. Nutrition support for patients after cardiopulmonary bypass: required modifications of the TPN solution [J]. Ann Surg, 1998,228(5):701-706.

　　[5] Prasad AA, Kline SM, Schuler HG, et al. Clinical and laboratory correlates of excessive and persistent blood glucose elevation during cardiac surgery in nondiabetic patients: a retrospective study[J]. J Cardiothorac Vasc Anesth, 2007,21(6):843-846.

　　[6] Rubens FD, Mesana T. The inflammatory response to cardiopulmonary bypass: a therapeutic overview[J]. Perfusion,2004,19 Suppl 1:S5-12.

　　[7] Mendez CM, McClain CJ, Marsano LS. Albumin therapy in clinical practice[J]. Nutr Clin Pract,2005,20(3):314-320.