选择性脑灌注在儿童大血管手术中的应用

作者：张蔚，祝忠群，付惟定，朱德明    作者单位：上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心胸外科，上海 200127

【摘要】  目的 总结选择性脑灌注（SCP）在儿童主动脉手术中的临床应用体会，探讨灌注方法。方法 上海儿童医学中心在小儿主动脉手术中应用SCP技术32例，在肛温18℃～20℃时，通过无名动脉开口处进行选择性顺行脑灌。结果 SCP时间为17～121（39.6±19.4）min，流量维持在15～40（29.7±6.1）ml/(kg·min)。全组死亡4例，死亡原因与神经系统无关。其余28例均存活，无神经系统并发症。结论 儿童主动脉手术时，采用深低温停循环并进行SCP可以安全的延长停循环的时间，并提高脑保护的效果。

【关键词】  先天性心脏病； 体外循环； 选择性脑灌注

Application of Selective Cerebral Perfusion inPediatric Great Artery Operation

    ZHANG Wei, ZHU Zhong-qun, FU Wei-ding, ZHU De-ming, (Department of Cardiothoracic Surgery ,Shanghai Children's Medical Center,Medical college of Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200127,China)

    Abstract: OBJECTIVE  To report primary application of selective cerebral perfusion（SCP） technique in pediatric great artery operation. METHODS  32 children underwent aortic arch reconstruction with SCP in Shanghai Children Medical's Center. After rectal temperature decreased to about 18℃～20℃, the cannula was inserted into the innominate artery. The aortic arch was then reconstructed, while maintaining continuous antegrade regional cerebral perfusion through the innominate artery. RESULTS  The SCP time  was from 17 to 121（39.6±19.4） min, perfusion blood flow rate was between 15 to 40(29.7±6.1）ml/(kg·min). 4 cases died of non-neurologic causes and the other 28 cases survived without neurologica  complications. CONCLUSION  Selective cerebral perfusion is a simple,feasible,safe and effective technique in pediatric aortic arch reconstruction procedure.

    Key words：  Congenital heart defect; Cardiopulmonary bypass; Selective cerebral perfusion

    主动脉缩窄和主动脉弓中断是少见的先天性大血管畸形，多合并其他的心内畸形，以往多在深低温停循环（deep hypothermia circulatory arrest, DHCA）下进行。由于DHCA手术后近、远期部分患儿依旧出现神经系统并发症，近年人们采用选择性脑灌注（selective cerebral perfusion, SCP）技术以减少或避免停循环所造成的脑损伤。上海儿童医学中心对这类患者采用DHCA和SCP技术相结合的灌注方法，并且改良了脑灌注的插管方式，对32例患有主动脉弓中断、主动脉缩窄并合并其他心内畸形的先天性心脏病进行了一期矫治，取得了良好的效果。现将体外循环的管理特点介绍如下：

    1  资料与方法 

    1.1  临床资料  本组32例患儿。男21例，女11例。年龄8天～103（14.4±25.4）个月，体重2.7～22（6.7±4.4）kg。主动脉缩窄伴心内畸形22例，其中伴室间隔缺损17例（合并二尖瓣瓣上环1例）、房间隔缺损2例以及完全性房室隔缺损、完全性大动脉错位和右室双出口Taussig-Bing型畸形各1例；主动脉弓中断伴心内畸形10例，所有患儿均伴室间隔缺损，其中合并主肺动脉窗2例，合并第5弓残存和重度三尖瓣反流各1例。除了进行心内、外畸形矫正手术外，所有患儿都在SCP下进行主动脉弓重建手术，其中端端吻合术5例，端侧吻合术4例，延伸的端端吻合术6例，主动脉弓近端后壁与降主动脉远端端侧吻合、前壁采用自身肺动脉片（2例）或自身心包补片（14例）扩大修补共16例、锁骨下动脉翻转修补1例。

    1.2  麻醉方法  芬太尼、异丙酚等静脉复合麻醉，气管插管，呼吸机控制呼吸。右侧桡动脉、下肢动脉监测血压，右侧颈内静脉监测中心静脉压（CVP)。同时监测肛温、鼓膜温度、食道温度、心电图等其他生命指标。

    1.3  体外循环方法  人工心肺机（stockert Ⅲ、Terumo system I、stockert  C），进口膜式氧合器（Medtronic、Dideco 901、902）。预充液为勃脉力A（不含乳酸的林格氏液），加入浓缩红细胞、新鲜冰冻血浆、人血白蛋白。预充液中加入甲强龙30 mg/kg，氨甲环酸10 mg/kg（转流中每30 min补加1 mg/kg），后加入甘露醇防止脑水肿。术中维持红细胞比积（Hct）0.26～0.28，胶体渗透压18 mmHg。主动脉插管全部采用带弹簧插管，以方便操作。

    1.3.1  主动脉缩窄的患者为升主动脉、上、下腔插管；建立体外循环后转流降温，在降温过程中使用pH－稳态管理血气。开始转流时，不宜使用较高的流量防止左心后负荷较重引起左心室膨胀，同时提醒外科大夫放置左心引流管，减轻左心的膨胀。

    1.3.2  主动脉弓中断的患者需要在主动脉和肺动脉同时插两根灌注管，使下肢通过粗大的动脉导管进行灌注。动脉过滤器后的灌注管在手术台上分出两路，形成一个“Y”形，往往肺动脉的插管要略粗。手术中在转流开始前需要收紧左右肺动脉的控制带，使插管血流经动脉导管进入降主动脉。

    1.3.3  待转流降温到肛温18℃～20℃时，灌注心肌保护液，转为低流量灌注。将主动脉插管沿着升主动脉向上伸入1～1.5 cm，一直进入无名动脉开口处，此时可能要停止灌注片刻，待插管位置稳定后开始脑灌注，这个过程大约只有1～2 s，脑灌注的流量15～40 ml/（kg·min）。监测右桡动脉的血压并维持在35～50 mmHg，调整灌注流量。

    1.3.4  待主动脉弓手术完成，将主动脉插管退回升主动脉内进行常规灌注。此时外科大夫进行心内其他畸形的矫治，灌注师则根据实际情况将温度调整到一个合适的水平。在升温时使用α－稳态管理血气。

    2  结  果

    主动脉阻断时间14～128（67.9±28.5）min,转流时间74～255（139.6±47.5） min；脑灌注时间17～76（40.5±15.1） min；脑灌注流量15～40 ml/(kg·min)；1例IAA患儿因同时进行下肢灌注，流量为60 ml/(kg·min)。转流中Hct 0.20～0.32（25.7±3.04）；转流中尿量30～350 ml，无血色素尿发生；本组32例全部自动复跳；全部进行了改良超滤和常规超滤。

    术后死亡4例。2例主动脉缩窄合并室间隔缺损患儿术前即心功能不全和呼吸衰竭，术后出现低心排，后分别并发肾衰竭和严重感染、家属均放弃治疗死亡；1例主动脉弓中断合并主肺动脉窗术后低心排不能脱离体外循环死亡；1例主动脉弓中断合并第5弓残存术前存在心功能不全和呼吸衰竭，术后呼吸机撤离后3 h突然室颤死亡。所有死亡病例均无脑损伤证据。存活28例临床病例均无明显神经系统并发症，仅1例术后清醒延迟，其中1例患儿进行了两次主动脉弓重建手术，SCP时间达121 min，术后神志恢复正常。术后脑电图检测15例均无异常，5例新生儿头颅B超未发现异常，4例患儿出院前脑MRI未见异常。

    其余患者术后恢复顺利，6～8 h清醒，12～72 h拔除气管插管，监护室时间5～19（6）d；术后随访无暂时性的神经系统并发症；术后肾功能恢复好，入监护室后尿量满意。

    3  讨  论

    3.1  DHCA  DHCA技术自1974年由Pierangeli等提出后，使主动脉的手术尤其是弓部的手术难题迎刃而解。这个古老的方法，以减少脑代谢速度来减轻缺血对神经系统的损伤，是贯穿心脏外科史的重要方法，是简单有效的中枢神经保护方法。但是术后神经损伤的并发症、死亡率和停循环时间成线性关系。Jonas及Deleou报导深低温手术后患者近期不同程度出现手足舞蹈症、抽搐，远期出现认知障碍，儿童出现智力障碍等神经系统并发症。

    3.2  SCP  顺行脑灌注是一个符合生理的灌注方法，通过选择不同的动脉途径，使大脑保持氧合血的持续灌注。从理论上讲，SCP不影响停循环时间，使得外科手术更为从容。SCP有较多的方法，较早的脑灌注存在着一定的缺点，插管较多，操作复杂。目前很多学者利用无名动脉和大脑的wills环的解剖特点改良了SCP的技术，在成人通过右锁骨下动脉或经头臂干动脉来进行灌注［1-2］。

    上海儿童医学中心采用比较简单的方法，在深低温停循环期间，将主动脉插管直接从升主动脉深插入1～1.5cm,进入无名动脉开口处，对大脑组织进行连续灌注，取得了良好的效果。这种方法无需将主动脉弓切开或分离锁骨下动脉，操作相对简单，节约了手术时间。但是对主动脉插管的要求就比较高，带有弹簧的主动脉插管是必须的。同时选择合适的插管型号，考虑到要进入无名动脉的开口，所以只要能够满足流量的需要，保证合适的泵压情况下，不能一味的求粗，否则会对下一步的操作带来困难，甚至放弃脑灌注。

    只是在上述的脑灌注期间，由于灌注管位于无名动脉的开口处，因此灌注的部位除了大脑以外还包括右侧上半身，和成人10 ml/（kg·min）的流量相比，需要略高的流量来灌注。我们使用15～40 ml/（kg·min）的流量灌注时，密切监测右侧桡动脉的压力维持在35～50 mmHg，可以间接反应右颈总动脉的压力，防止灌注过程中的脑压过高。所有病例术后无脑水肿等神经系统并发症。

    SCP灌注方法目前尚有争议，特别是灌注的流量和温度等重要参数也还没有一致的认同。美国波士顿儿童医院［3］在深低温18℃下，SCP流量为30～40 ml/（kg·min）；加拿大蒙特利尔儿童医院、美国匹兹堡儿童医院［4］和日本福冈儿童医院在深低温18℃，SCP流量维持在44 ml/（kg·min）；我们采用的灌注流量为15～40 ml/（kg·min），处于国外临床应用的安全和有效的范围，我们也未发现脑灌注不足或过量的临床表现。

    3.3  温度管理  在体外循环期间连续的温度管理十分重要，恰当的温度管理可控制不良的后果产生，尤其是神经系统的损伤。DHCA手术应在低温环境中进行，升温和复温过程监测脑组织的温度，我们用鼓膜的温度可以满意的代替脑温［5］。在复温过程中，由于血温过高导致脑高温，应间断、缓慢使复温均匀，有利于脑保护。

    3.4  血气稳态管理  很多研究表明，pH－稳态管理血气对神经系统改善优于α稳态,尤其在婴儿降温期间使用pH－稳态有利于脑血管扩张，增加脑血流量达到同步降温。Jonas在文章中支持，将近有3/4的试验支持在持续浅、中低温时采用α稳态要比使用pH－稳态所引起的神经功能异常小得多。我们在降温阶段采用pH－稳态管理血气，在复温时用α稳态联合的方法进行脑保护［6］，觉得效果更好。

    3.5  肾功能的保护  在转流中，虽然由于使用了无名动脉的灌注而使患者的脑和上半身得到了灌注，但是患者的下半身仍然处于停循环的状态中。因此，肾脏的保护要引起重视。首先，要充分而均匀的降温，以减少下半身及肾脏的代谢显得尤为重要；其次，控制降主动脉阻断的时间以减少肾脏缺血的时间，在降主动脉开放以后提高灌注压力给肾脏较好的血供也是一个不错的办法。如果由于手术复杂，需要阻断的时间会较长，那么在动脉过滤器后分出一路，在降主动脉处插管给予下半身及肾脏灌注，那对肾功能的保护会更加有利。

    在儿童主动脉手术中，采用DHCA结合SCP的方法使脑保护更好更充分；由于儿童不存在动脉粥样斑快的病变，因而从升主动脉直接进入无名动脉进行灌注的方法简单易行，容易操作，所以这种插管技术和脑灌注方法在儿童中值得推广。

【参考文献】  ［1］ 孙立忠，刘永民，杨天宇,等. 右锁骨下动脉插管体外循环技术的临床应用 ［J］. 中华胸心血管外科杂志，2000，16（2）：68-72.

［2］ Kazui T, Washiyama N, Muhammad BA,et al.Total arch replacement using aortic arch branched grafts with the aid of antegrade selective perfusion ［J］. Ann Thorac Surg,2000,70(1)：3-8.

［3］ Visconti KJ,Rimmer D,Gauvreau K,et al. Regional low-flow perfusion versus circulatory arrest in neonates:one-year neurodevelopmental outcome ［J］.Ann Thorac Surg,2006,82(6):2207-2211.

［4］ Andropoulos DB,Stayer SA,Diaz LK,et al. Neurological monitoring for congenital heart surgery ［J］.Anesth Analg,2004,99(5):1365-1375.

［5］ Kaukuntla H, Harrington D, Bilkoo I,et al. Temperature monitoring during cardiopulmonary bypass do we undercool or overheat the brain ［J］. Eur J Cardiothorac Surg, 2004,26(3): 580-585.

［6］ 王顺民，苏肇伉，徐志伟,等. 深低温停循环灌注降温期血气管理对婴儿脑保护的研究 ［J］. 中华小儿外科杂志，2001，22(4)：219-221.