新生儿体外循环
作者：王 伟 朱德明 苏肇伉
单位：
关键词：体外循环；婴儿,新生
中国循环杂志990241摘要 新生儿患者独特的生理特性使其对体外循环有特殊的要求。应选用新生儿专用的氧合器,尽可能减少预充量。预充液的成分及转流方法应有利于心脑保护,便于手术操作,又可促进术后恢复。由于体外循环仍为非生理性灌注方法,对新生儿更是较严重的侵袭。如何使整个转流过程更趋生理化,降低各器官的损伤程度也是今后应解决的问题。
新生儿先天性心脏病(先心病)患者由于其独特的生理特性,体外循环(CPB)中对氧的需求高,术后易引起体液积聚,且出血量较多,对CPB的要求与年长儿有根本的不同。
1 装备
新生儿体重轻,体表面积小,虽然转流中相对流量达150～200 ml/(kg.min),但总流量很低,因此要求CPB设备体积小、精度高,能精确控制流量,且流量恒定,对血液破坏少,易于操作,使用安全,特别是在停机前逐渐降低流量的时候,动、静脉控制系统应非常准确。
, 百拇医药
为达到以上目的,应当选择适用于新生儿的设备,为此Jostra公司设计了单泵双头的转轴泵,美国COBE公司制造了预充仅47 ml的膜式氧合器;Dideco Liliput氧合器预充量也在50 ml左右,同时选用内径1/4英寸,甚至于3/16英寸的动静脉管道。这样整个CPB的预充量可控制在350 ml以内,CPB结束后再用改良超滤法滤除多余水分,提高红细胞压积及蛋白浓度。通过这些方法可以减少预充总量及血制品的用量,减轻术后水肿。
2 转流技术
2.1 预充
为了满足氧供,减轻术后水肿,Shinlka等[1]认为维持转流中的红细胞压积在30%左右,可以加强脑保护,有利于今后智力发育;而且在预充液中应加入白蛋白,以提高转流过程中胶体渗透压;Guay等[2]还在新生儿CPB预充液中使用新鲜血,以补充凝血因子的不足,减少术后出血。
, 百拇医药
同时,新生儿患者对电解质浓度也有特殊的要求。新生儿心肌是未成熟心肌,易受冷挛缩损伤,该现象是由细胞外钙离子内流所引起[3]。因此,预充液中钙离子浓度不宜过高,转流初期,应维持较低的钙离子浓度(0.6～0.8 mmol/L),而在心脏复跳后5～10分钟,再加入钙剂,使其升高至正常水平,以增加心肌收缩力。
目前,有些医疗机构在CPB中使用抑肽酶以期保护血小板功能,减少术后出血,但至今尚未证实在新生儿中有肯定的效果[2]。
2.2 深低温技术
新生儿复杂先心病手术常在深低温停循环或深低温低流量下进行。不过,对低温时的血气管理方法和停循环时限仍存在争议。在降温时,采用α稳态法控制血气能保持脑血流的自身调节,维持细胞内酶的活性和细胞内外正常酸碱度(pH)阶差;而采用pH稳态法能增加脑血流,保证脑部的均匀降温,但破坏了脑血流的自身调节。目前,有学者建议在降温初期采用pH稳态,在降温最后5分钟改用α稳态,这样不仅可以维持脑部的均衡降温,而且还能在停循环前偿还细胞氧债,纠正酸中毒,有利于术后脑功能恢复[4]。
, http://www.100md.com
对于停循环的时限,以前认为在肛温18℃时,停循环45分钟一般不会引起神经系统后遗症。如果手术操作比较复杂,不能在相应时间内完成,则建议使用深低温低流量技术(10～30 ml/(kg.min),该技术可以维持较长时限,降低神经系统并发症,但较前者而言,更易引起体液潴留和肺功能损害[5]。不过目前认为,应尽量减少使用深低温停循环技术, 以保护患儿的脑功能。
3 心肌保护
与年长儿不同,新生儿心肌纤维、线粒体、细胞核、肌纤维和肌浆网等结构原始,排列紊乱,功能低下,属未成熟心肌范畴[3]。虽然理论上未成熟心肌对缺血缺氧有较强的耐受性,但实际上由于先心病引起的发绀、过重的容量负荷以及血液动力学等原因,未成熟心肌更易遭受冷挛缩损伤。
实验证明:①停搏液多次灌注未成熟心肌可加剧血管内皮和心肌细胞的水肿;②使用低钙离子浓度的停搏液可减少心肌损害,促进心肌低氧和再灌注损伤后的恢复,保护血管内皮细胞功能;③应用血液停搏液可保护心肌收缩功能,增加心肌舒张顺应性,减轻心肌水肿,有利于冠状血管功能的恢复[6];④用温血停搏液能够减轻心肌的冷挛缩损伤;⑤将滤去白细胞的血液加入心肌保护液,可以减轻心肌细胞的炎性反应。因此,用高钾低钙去白细胞的温血诱导停搏后,再灌注低温晶体停搏液降低心肌温度,最后在主动脉开放前再灌注高钾温血停搏液能明显减轻未成熟心肌的冷挛缩和再灌注损伤,并有利于心肌偿还氧债。
, 百拇医药
4 发展方向
4.1 脑保护
由于CPB,特别是深低温停循环对中枢神经系统的病理生理影响相当大[7]。近20年来,许多学者对脑保护方法进行了研究。
有人证明,使用脑保护液可以加速复温后高能磷酸键的生成,促进脑血流恢复。Tsui等[8]利用一氧化氮的扩血管功能,即在停循环后再转流时加入左旋精氨酸,促进一氧化氮的生成,增加脑血流,改善脑的氧供,保护脑功能。
4.2 炎性反应的预防
新生儿CPB后的炎性反应与年长儿相比相对较轻[9]。但新生儿CPB后仍易发生毛细血管渗漏综合征(capillary leak syndrome,CLS)。目前,对此综合征的发生机制仍不十分清楚,有实验表明,术前存在发热、感染等炎性反应,过敏毒素C5a和白细胞计数升高的患儿术后易引起毛细血管渗漏综合征;并且,CPB中组胺和肿瘤坏死因子的释放也与该综合征的发生有关[10]。
, 百拇医药
现已证明,抑肽酶能减少CPB后中性粒细胞弹性蛋白酶的释放,减少肿瘤坏死因子及IL-8的释放。也有人用超滤法滤出细胞因子,以减轻术后炎性反应。近年来,氧合器制造中采用了肝素涂层技术,降低CPB中补体激活程度和炎性介质的分泌,同时可减轻粒细胞反应[11]。不过这些措施均未见明显的临床效果。这说明CPB后的炎性反应是由多种因素引起的,预防措施也应当着眼于多个方面。
总之,由于先心病手术患者的小龄化,要求CPB设备更趋生理化、小型化,操作精确化。相信随着对新生儿病理生理的进一步了解,CPB技术也将有更大的发展。
参考文献
1 Shinlka T,Shum-Tim D,Jonas RA,et al.Higher hematocrit improves cerebral outcome after deep hypothermic circulatory arrest.J Thorac Cardiovasc Surg,1996,112:1610—1621.
, 百拇医药
2 Guay J,Rivard GE,Mediastinal bleeding after cardiopulmonary bypass in pediatric patients.Ann Thorac Surg,1996,62:1955—1960.
3 Hammon JW.Myocardial protection in the immature heart.Ann Thorac Surg,1995,60:839—842.
4 Skaryak LA,Chai PJ,Kern FH,et al.Blood gas management and degree of cooling:Effect on cerebrel metabolism before and after circulatory arrest.J Thorac Cardiovasc Surg,1995,110:1649—1657.
, http://www.100md.com
5 Skaryak LA,Lodge AJ,Kirshborn PM,et al.Low-flow cardiopulmonary bypass produces greater pulmonary dysfunction than circulatory arrest.Ann Thorac Surg,1996,62:1284—1286.
6 Bolling K,Kronon M,Allen BS,et al.Myocardial protection on normal and hypoxically stressed neonatal hearts:The superiority of blood versus crystalloid cardioplegia.J Thorac Cardiovasc Surg,1997,113:994—1005.
7 Rappaport LA,Wypij D,Belling DC,et al.Relation of seizures after cardial surgery in early infancy to neurodevelopmental outcome.Boston circulatory arrest study group.Circulation,1998,97:773—779.
, 百拇医药
8 Tsui SSL,Kirshbom PM,Davies MJ,et al.Nitric oxide production affects cerebral perfusion and metabolism after deep hypothermic circulatory arrest.Ann Thorac Surg,1996,61:1699—1701.
9 Seghaye MC,Duchateau J,Grabitz RG,et al.Complement,leukocytes,and leukocyte elastase in full-term neonates undergoing cardiac operation.J Thorac Cardiovasc Surg,1994,108:29—36.
10 Seghaye MC,Grabitz RG,Duchateau J,et al.Inflammatory reaction and capillary leak syndrome related to cardiopulmonary bypass in neonates undergoing cardiac operations.J Thorac Cardiovasc Surg,1996,112:687—697.
11 Schreurs HH,Wijers MJ,Gu YJ,et al.Heparin-coated bypass circuits:effects on inflammatory response in pediatric cardiac operations.Ann Thorac Surg,1998,66:166—171.
(收稿:1998-07-19 修回:1999-01-18), 百拇医药
单位：
关键词：体外循环；婴儿,新生
中国循环杂志990241摘要 新生儿患者独特的生理特性使其对体外循环有特殊的要求。应选用新生儿专用的氧合器,尽可能减少预充量。预充液的成分及转流方法应有利于心脑保护,便于手术操作,又可促进术后恢复。由于体外循环仍为非生理性灌注方法,对新生儿更是较严重的侵袭。如何使整个转流过程更趋生理化,降低各器官的损伤程度也是今后应解决的问题。
新生儿先天性心脏病(先心病)患者由于其独特的生理特性,体外循环(CPB)中对氧的需求高,术后易引起体液积聚,且出血量较多,对CPB的要求与年长儿有根本的不同。
1 装备
新生儿体重轻,体表面积小,虽然转流中相对流量达150～200 ml/(kg.min),但总流量很低,因此要求CPB设备体积小、精度高,能精确控制流量,且流量恒定,对血液破坏少,易于操作,使用安全,特别是在停机前逐渐降低流量的时候,动、静脉控制系统应非常准确。
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为达到以上目的,应当选择适用于新生儿的设备,为此Jostra公司设计了单泵双头的转轴泵,美国COBE公司制造了预充仅47 ml的膜式氧合器;Dideco Liliput氧合器预充量也在50 ml左右,同时选用内径1/4英寸,甚至于3/16英寸的动静脉管道。这样整个CPB的预充量可控制在350 ml以内,CPB结束后再用改良超滤法滤除多余水分,提高红细胞压积及蛋白浓度。通过这些方法可以减少预充总量及血制品的用量,减轻术后水肿。
2 转流技术
2.1 预充
为了满足氧供,减轻术后水肿,Shinlka等[1]认为维持转流中的红细胞压积在30%左右,可以加强脑保护,有利于今后智力发育;而且在预充液中应加入白蛋白,以提高转流过程中胶体渗透压;Guay等[2]还在新生儿CPB预充液中使用新鲜血,以补充凝血因子的不足,减少术后出血。
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同时,新生儿患者对电解质浓度也有特殊的要求。新生儿心肌是未成熟心肌,易受冷挛缩损伤,该现象是由细胞外钙离子内流所引起[3]。因此,预充液中钙离子浓度不宜过高,转流初期,应维持较低的钙离子浓度(0.6～0.8 mmol/L),而在心脏复跳后5～10分钟,再加入钙剂,使其升高至正常水平,以增加心肌收缩力。
目前,有些医疗机构在CPB中使用抑肽酶以期保护血小板功能,减少术后出血,但至今尚未证实在新生儿中有肯定的效果[2]。
2.2 深低温技术
新生儿复杂先心病手术常在深低温停循环或深低温低流量下进行。不过,对低温时的血气管理方法和停循环时限仍存在争议。在降温时,采用α稳态法控制血气能保持脑血流的自身调节,维持细胞内酶的活性和细胞内外正常酸碱度(pH)阶差;而采用pH稳态法能增加脑血流,保证脑部的均匀降温,但破坏了脑血流的自身调节。目前,有学者建议在降温初期采用pH稳态,在降温最后5分钟改用α稳态,这样不仅可以维持脑部的均衡降温,而且还能在停循环前偿还细胞氧债,纠正酸中毒,有利于术后脑功能恢复[4]。
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对于停循环的时限,以前认为在肛温18℃时,停循环45分钟一般不会引起神经系统后遗症。如果手术操作比较复杂,不能在相应时间内完成,则建议使用深低温低流量技术(10～30 ml/(kg.min),该技术可以维持较长时限,降低神经系统并发症,但较前者而言,更易引起体液潴留和肺功能损害[5]。不过目前认为,应尽量减少使用深低温停循环技术, 以保护患儿的脑功能。
3 心肌保护
与年长儿不同,新生儿心肌纤维、线粒体、细胞核、肌纤维和肌浆网等结构原始,排列紊乱,功能低下,属未成熟心肌范畴[3]。虽然理论上未成熟心肌对缺血缺氧有较强的耐受性,但实际上由于先心病引起的发绀、过重的容量负荷以及血液动力学等原因,未成熟心肌更易遭受冷挛缩损伤。
实验证明:①停搏液多次灌注未成熟心肌可加剧血管内皮和心肌细胞的水肿;②使用低钙离子浓度的停搏液可减少心肌损害,促进心肌低氧和再灌注损伤后的恢复,保护血管内皮细胞功能;③应用血液停搏液可保护心肌收缩功能,增加心肌舒张顺应性,减轻心肌水肿,有利于冠状血管功能的恢复[6];④用温血停搏液能够减轻心肌的冷挛缩损伤;⑤将滤去白细胞的血液加入心肌保护液,可以减轻心肌细胞的炎性反应。因此,用高钾低钙去白细胞的温血诱导停搏后,再灌注低温晶体停搏液降低心肌温度,最后在主动脉开放前再灌注高钾温血停搏液能明显减轻未成熟心肌的冷挛缩和再灌注损伤,并有利于心肌偿还氧债。
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4 发展方向
4.1 脑保护
由于CPB,特别是深低温停循环对中枢神经系统的病理生理影响相当大[7]。近20年来,许多学者对脑保护方法进行了研究。
有人证明,使用脑保护液可以加速复温后高能磷酸键的生成,促进脑血流恢复。Tsui等[8]利用一氧化氮的扩血管功能,即在停循环后再转流时加入左旋精氨酸,促进一氧化氮的生成,增加脑血流,改善脑的氧供,保护脑功能。
4.2 炎性反应的预防
新生儿CPB后的炎性反应与年长儿相比相对较轻[9]。但新生儿CPB后仍易发生毛细血管渗漏综合征(capillary leak syndrome,CLS)。目前,对此综合征的发生机制仍不十分清楚,有实验表明,术前存在发热、感染等炎性反应,过敏毒素C5a和白细胞计数升高的患儿术后易引起毛细血管渗漏综合征;并且,CPB中组胺和肿瘤坏死因子的释放也与该综合征的发生有关[10]。
, 百拇医药
现已证明,抑肽酶能减少CPB后中性粒细胞弹性蛋白酶的释放,减少肿瘤坏死因子及IL-8的释放。也有人用超滤法滤出细胞因子,以减轻术后炎性反应。近年来,氧合器制造中采用了肝素涂层技术,降低CPB中补体激活程度和炎性介质的分泌,同时可减轻粒细胞反应[11]。不过这些措施均未见明显的临床效果。这说明CPB后的炎性反应是由多种因素引起的,预防措施也应当着眼于多个方面。
总之,由于先心病手术患者的小龄化,要求CPB设备更趋生理化、小型化,操作精确化。相信随着对新生儿病理生理的进一步了解,CPB技术也将有更大的发展。
参考文献
1 Shinlka T,Shum-Tim D,Jonas RA,et al.Higher hematocrit improves cerebral outcome after deep hypothermic circulatory arrest.J Thorac Cardiovasc Surg,1996,112:1610—1621.
, 百拇医药
2 Guay J,Rivard GE,Mediastinal bleeding after cardiopulmonary bypass in pediatric patients.Ann Thorac Surg,1996,62:1955—1960.
3 Hammon JW.Myocardial protection in the immature heart.Ann Thorac Surg,1995,60:839—842.
4 Skaryak LA,Chai PJ,Kern FH,et al.Blood gas management and degree of cooling:Effect on cerebrel metabolism before and after circulatory arrest.J Thorac Cardiovasc Surg,1995,110:1649—1657.
, http://www.100md.com
5 Skaryak LA,Lodge AJ,Kirshborn PM,et al.Low-flow cardiopulmonary bypass produces greater pulmonary dysfunction than circulatory arrest.Ann Thorac Surg,1996,62:1284—1286.
6 Bolling K,Kronon M,Allen BS,et al.Myocardial protection on normal and hypoxically stressed neonatal hearts:The superiority of blood versus crystalloid cardioplegia.J Thorac Cardiovasc Surg,1997,113:994—1005.
7 Rappaport LA,Wypij D,Belling DC,et al.Relation of seizures after cardial surgery in early infancy to neurodevelopmental outcome.Boston circulatory arrest study group.Circulation,1998,97:773—779.
, 百拇医药
8 Tsui SSL,Kirshbom PM,Davies MJ,et al.Nitric oxide production affects cerebral perfusion and metabolism after deep hypothermic circulatory arrest.Ann Thorac Surg,1996,61:1699—1701.
9 Seghaye MC,Duchateau J,Grabitz RG,et al.Complement,leukocytes,and leukocyte elastase in full-term neonates undergoing cardiac operation.J Thorac Cardiovasc Surg,1994,108:29—36.
10 Seghaye MC,Grabitz RG,Duchateau J,et al.Inflammatory reaction and capillary leak syndrome related to cardiopulmonary bypass in neonates undergoing cardiac operations.J Thorac Cardiovasc Surg,1996,112:687—697.
11 Schreurs HH,Wijers MJ,Gu YJ,et al.Heparin-coated bypass circuits:effects on inflammatory response in pediatric cardiac operations.Ann Thorac Surg,1998,66:166—171.
(收稿:1998-07-19 修回:1999-01-18), 百拇医药