不同Fontan手术的动物实验对比研究
于存涛 刘迎龙 朱晓东 李永利 李予昕
摘 要：目的：通过动物实验模拟右房-右室连接术、全腔静脉肺动脉连接术及右房-肺动脉吻合术，对比研究3种术式的血流动力学效果及能量损耗情况。 方法：选15只成年杂种犬，随机分成右房-右室连接、全腔静脉肺动脉连接及右房-肺动脉吻合3组，每组5只。右房-右室连接组分别利用50%及25%的右室容积参与Fontan循环。比较三组间的血流动力学参数及能量损耗。 结果：与右房-肺动脉连接组相比，无论是50%还是25%的右室容积用于Fontan循环，其手术后右房压低(P<0.05)、能量损耗小(P<0.01)、利用50%右室容积的右房-右室连接术后每搏指数高(P<0.05)；全腔静脉肺动脉连接组术后每搏指数亦高于右房-肺动脉连接组(P<0.01)；右房-右室连接组能量损耗明显低于全腔静脉肺动脉连接组(P<0.01)；全腔静脉肺动脉连接组能量损耗亦明显低于右房-肺动脉连接组(P<0.05)。 结论：治疗三尖瓣闭锁，可利用有一定发育的右心室参与Fontan循环；全腔静脉肺动脉连接优于右房-肺动脉连接。
, 百拇医药
关键词：三尖瓣闭锁 Fontan手术 血流动力学
三尖瓣闭锁是一种少见的先天性心脏畸形，但为较常见的紫绀型先天性心脏病(占紫绀型先心病的第3位)，尸检和临床发病率是先心病总数的2.9%和1.4%[1]。其病理特征是右侧房室瓣闭锁伴有房间隔缺损，右心室发育不良且经室间隔缺损与左心室相通。约70%的病例大动脉关系正常，右心室为长管状流出道及一小的漏斗部，多合并肺动脉瓣狭窄或闭锁。其治疗方法主要包括右房-肺动脉连接(APC)、右房-右室连接(AVC)、全腔静脉肺动脉连接(TCPC)等。本研究拟通过动物实验，观察用50%、25%右心室容积的右房-右室连接和右房-肺动脉连接及全腔静脉肺动脉连接，比较三者的血流动力学效果及能量损耗情况。
材料与方法
15只成年杂种犬(体重18.5±3.03 kg)随机分成3组，每组5只。3组间术前右心房压、肺动脉压、心指数及每搏功指数均无显著差异。
, 百拇医药
麻醉后经左肱、股静脉插管测量上、下腔静脉压，经右股动脉插管测动脉压，经右股静脉插入Swan-Ganz导管测量右房压(RAP)、肺动脉压(PAP)及肺毛细血管嵌顿压(PCWP)，利用热稀释法测量心输出量(CO)。正中开胸后行心表超声心动图检查，测量上、下腔静脉及肺动脉流速，三尖瓣环周长。用电磁流量记测量上、下腔静脉及肺动脉流量。在全麻、中度低温体外循环下手术，第一组实施右房-右室连接，距房室沟1 cm切开右心房，闭合三尖瓣，向右心室腔注水测量右心室容积。再于右心室尖部切一小口，将一8号气囊导尿管的气囊部分插入右室腔备用。于右心室流出道无血管区做平行右房切口的切口，连续缝合房室切口的相临两缘、前壁覆盖剖开的同种带瓣肺动脉片形成右房右室通道，使瓣叶与房室壁吻合成的嵴位于同一水平，以便瓣叶能发挥抗反流作用，吻合口的周长与三尖瓣的周长要一致。向导尿管气囊内注入右室容积一半的水后开放循环。第二组行右房-肺动脉直接吻合。第三组行全腔静脉肺动脉连接，自上腔静脉入右心房处以远1 cm横断上腔静脉，远端与右肺动脉行端侧吻合。将下腔静脉通过心内挡片连于上腔静脉近端，与主肺动脉端端吻合。三组体外循环时间及阻断时间无明显差异，均于停机后给5 μg.kg-1.min-1的多巴胺辅助循环。
, 百拇医药
分别于停机平稳后及手术后1 h重复手术前的各项监测，依据伯努利方程计算能量损耗，房室连接组测完50%容积后，再向导尿管囊内注25%的水，测量只有25%右室容积参与Fontan循环的结果。
能量损耗=上腔静脉流量×(上腔静脉压强+0.5×血液密度×上腔静脉流速)+下腔静脉流量×(下腔静脉压强+0.5×血液密度×下腔静脉流速)-肺动脉流量×(肺动脉压强+0.5×血液密度×肺动脉流速)[2]。
统计学方法：配对t检验，P<0.05有统计学意义。
结果
利用50%和25%右室容积的右房-右室连接术，停机及手术后1 h RAP均显著低于右房-肺动脉连接组；右房-右室连接组与全腔静脉肺动脉连接组术后RAP无显著差异；全腔静脉肺动脉连接组术后RAP低于右房-肺动脉连接组，但无统计学意义(表1)。
, 百拇医药
利用50%右室容积的右房-右室连接，停机后即刻及术后1小时每搏指数(SI)均显著高于右房-肺动脉连接组，利用25%右室容积的右房-右室连接组SI与右房-肺动脉连接组无显著差异；右房-右室连接组与全腔静脉肺动脉连接组术后SI无显著差异；右房-肺动脉连接组与全腔静脉肺动脉连接组术后SI亦无显著差异(表1)。
表1 3种不同Fontan术式术后血流动力学及能量损耗比较(x±s)
手术方式
RAP
mPAP
SI
SVR
PVR
EL
, 百拇医药
50%AVC
12.88±2.77*
13.23±3.84
13.37±3.72**
3443±823
176±93
-7.87±16.78**
25%AVC
13.49±4.06*
11.74±3.87
10.48±2.45
, 百拇医药
3091±400
143±49
-1.39±11.58**
TCPC
15.3±3.13
10.91±2.88
12.39±2.39**
3160±689
158±64
13.24±9.23*
APC
, 百拇医药
16.76±4.22
10.92±2.26
8.86±2.30
3131±562
167±128
24.84±12.21
注：RAP：右房压； mPAP:平均肺动脉压； SI：每搏功指数； SVR：体循环阻力； PVR：肺血管阻力； EL：能量损耗，； 50%AVC：利用50%右室容积的右房右室连接； 25%AVC：利用25%右室容积的右房右室连接； TCPC：全腔静脉肺动脉连接； APC：右房肺动脉直接吻合。与心房-肺动脉连接相比：*P<0.05,**P<0.01 利用50%右室容积的右房-右室连接停机时及术后1 h和利用25%右室容积的右房-右室连接停机时，计算的能量损耗为负值，说明残存右室做功不但抵消Fontan循环的能量损耗，还为循环提供了一定的能量。利用25%右室容积术后1 h的能量损耗也显著低于右房-肺动脉连接组；右房-右室连接组能量损耗明显低于全腔静脉肺动脉连接组；全腔静脉肺动脉连接组能量损耗明显低于右房-肺动脉连接组。
, 百拇医药
三组间术后其它血流动力学参数无明显差异。
讨论
三尖瓣闭锁的外科治疗方法主要是Fontan类手术，包括:带瓣管道或不带瓣的右房-肺动脉连接；右房-右室连接；全腔静脉-肺动脉连接及部分腔静脉-肺动脉连接术。带瓣的右房-肺动脉连接因瓣膜不起作用且增加能量损耗，故近年已不被采用。右房与肺动脉直接吻合(改良Fontan手术)较经典Fontan手术效果好，手术后生存率高、再手术率低[3，4]。Fontan等[5]报道在治疗三尖瓣闭锁时，应用残存的右心室且在房室间加用同种带瓣管道能产生较好的术后血液动力学效果，降低右房压、增加左心室射血分数。Bjork等[6]使用补片法重建右房右室连接，术后右心导管检查发现右心室容积较大者效果较好，右心室容积较小时，心室无功能，但是未对残余右心室的发育程度作定量分析。Iibawi等[7]经动物实验和临床观察表明：当右心室容积大于正常值的30%时，实施右房-右室连接，可以增加心搏出量、降低体静脉压力、增加左室射血分数，手术后远期右心室还有增长趋势。其他一些学者的临床实践也证明：右房右室连接术后，心室能明显增大，且具有功能[8，9]。80年代初，TCPC开始用于临床。一些学者认为该术式优于经典的和其它类型的改良Fontan手术，且可用于有高危因素的患者[10]。在TCPC的基础上一些学者提出了在心房内板障上开4～6 mm的窗，也可用18号针头戳5～6个洞或加一个可调控的房间隔缺损，能够使术后心指数上升、静脉压下降，虽动脉血氧饱和度轻度下降，但混合静脉血氧饱和度下降不多。对有Fontan高危因素的患者能明显提高手术存活率。本研究结果亦表明：右房-右室连接较右房-肺动脉连接，可增加搏出量、降低体静脉压力，减少能量损耗。右房-右室连接较全腔静脉肺动脉连接，能量损耗亦明显少。全腔静脉肺动脉连接明显优于右房-肺动脉连接。
, 百拇医药
目前对右房-右室连接是否应用瓣膜尚有争议，一些学者认为应用带瓣管道的右房-右室连接术后，再手术率明显高于直接的右房-肺动脉连接[11]。早年同种瓣应用后因易发生早期瓣叶坏损及晚期的钙化梗阻[12，13]，使得同种瓣在临床的应用一度有所减少。近年来由于同种瓣的制备及处理方法的改进，其临床应用效果大为改善。同种带瓣肺动脉应用于先心病的治疗较晚，但其有管径大、管壁薄、钙化率低等优点[14]。
基于上述观点，我们对Bjork手术进行了改良，右房右室通道前壁应用剖开的同种瓣来代替心包片，使瓣叶与后壁的右房室壁缝合成的嵴位于同一水平，以便瓣叶在关闭时能与其粘附在一起，起到良好的抗返流作用，明显地降低了术后中心静脉压。通道后壁是自体组织，可望其术后远期能够增长、避免发生梗阻[15]。我们体会：治疗三尖瓣闭锁时，利用残余右心室(即使其容积仅为正常值的25%)参与Fontan循环亦能增加心搏量、大大地减低能量损耗。
, http://www.100md.com
基金项目：国家自然科学基金资助项目(39770732)
作者单位：于存涛 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
刘迎龙 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
朱晓东 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
李永利 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
李予昕 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
参考文献
[1]Rao PS.Tricuspid atresia,ed.2nd ed.New York:Futura Publishing Company,1992.23.
, 百拇医药
[2]Lardo AC, del Nido PJ, Webber SA, et al. Hemodynamic effect of progressive rightatrial dilatation in atriopulmonary connections.J Thorac Cardiovasc Surg，1997，114:2-8.
[3]Reul GJ, Gregoric ID. Recent modifications of the Fontan procedure for complex congenital heart disease. Texas Heart Inst J 1992;19:223-231.
[4]Lee C-N,Schaff HV,Danielson FK,et al.Comparison of atriopulmonary versus atrioventricular connections for modified Fontan/Kreutzer repair of tricuspid valve atresia. J Thorac Cardiovasc Surg，1986，92:1038-1043.
, http://www.100md.com
[5]Fontan F,de Ville C, Quaegebeur J, et al. Repair of tricuspid atresia in 100 patients.J Thorac Cardiovasc Surg, 1983,85:647-660.
[6]Bjork VO, Olin CL, Bjaike BB, Right atrial-right ventricular anastomosis for correction of tricuspid atresia. J Thrac Cardiovasc Surg, 1979，77:452-458.
[7]Iibawi MN,Idriss FS,Deleon SY,et al.When should the hypoplastic right ventricle be used in a Fontan operation an experimental and clinical correlation.Ann Thorac Surg，1989，47:533-538.
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[8]Gussenhoven WJ,The HK,Schippers L,et al.Growth and function of the right ventricular outflow tract after Fontan procedure for tricuspid atresia:a two-dimensional echocardiographic study.Thorac Cardiovasc Surg, 1986,34:236.
[9]Ando M, Tatsuno K, Kikuchi T, et al. Right heart growth after the Bjork connection in tricuspid atresia. J Card Surg，1997，12:314-321.
[10]de Leval MR,Kilner P,Gewillig M,Bull C.Total cavopulmonary connection:a logical alternative to atriopulmonary connection for conplex Fontan operation.J Thorac Cardiovesc Surg，1988，96:682-695.
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[11]Fernandez G, Costa F,Fontan F,et al.Prevalence of reoperation for pathway obstruction after Fontan operation.Ann Thorac Surg，1989，48:654.
[12]Baskett RJ,Ross DB,Nanton MA, et al. Factors in the early failure of cryopresered homograft pulmonary valves in children: preserved immunogenicity J Thorac Cardiovasc Surg，1996，112:1170-1179.
[13]Cleveland DC, Williams WG, Razzouk AJ, et al.Failure of cryopreserved homograft valved conduits in the pulmonary circulation.Circulation, 1992,86 SupplⅡ:150-153.
[14]McGrath LB,Gonzalez-Lavin L,Graf D.Pulmonary homograft implantation for ventricular outflow tract reconstruction: early phase results.Ann Thorac Surg， 1988，45:273-277.
[15]刘迎龙，于存涛，朱晓东，等. 三尖瓣闭锁患儿的房坦术式对比研究. 中国循环杂志，1998，13：117-119., http://www.100md.com
摘 要：目的：通过动物实验模拟右房-右室连接术、全腔静脉肺动脉连接术及右房-肺动脉吻合术，对比研究3种术式的血流动力学效果及能量损耗情况。 方法：选15只成年杂种犬，随机分成右房-右室连接、全腔静脉肺动脉连接及右房-肺动脉吻合3组，每组5只。右房-右室连接组分别利用50%及25%的右室容积参与Fontan循环。比较三组间的血流动力学参数及能量损耗。 结果：与右房-肺动脉连接组相比，无论是50%还是25%的右室容积用于Fontan循环，其手术后右房压低(P<0.05)、能量损耗小(P<0.01)、利用50%右室容积的右房-右室连接术后每搏指数高(P<0.05)；全腔静脉肺动脉连接组术后每搏指数亦高于右房-肺动脉连接组(P<0.01)；右房-右室连接组能量损耗明显低于全腔静脉肺动脉连接组(P<0.01)；全腔静脉肺动脉连接组能量损耗亦明显低于右房-肺动脉连接组(P<0.05)。 结论：治疗三尖瓣闭锁，可利用有一定发育的右心室参与Fontan循环；全腔静脉肺动脉连接优于右房-肺动脉连接。
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关键词：三尖瓣闭锁 Fontan手术 血流动力学
三尖瓣闭锁是一种少见的先天性心脏畸形，但为较常见的紫绀型先天性心脏病(占紫绀型先心病的第3位)，尸检和临床发病率是先心病总数的2.9%和1.4%[1]。其病理特征是右侧房室瓣闭锁伴有房间隔缺损，右心室发育不良且经室间隔缺损与左心室相通。约70%的病例大动脉关系正常，右心室为长管状流出道及一小的漏斗部，多合并肺动脉瓣狭窄或闭锁。其治疗方法主要包括右房-肺动脉连接(APC)、右房-右室连接(AVC)、全腔静脉肺动脉连接(TCPC)等。本研究拟通过动物实验，观察用50%、25%右心室容积的右房-右室连接和右房-肺动脉连接及全腔静脉肺动脉连接，比较三者的血流动力学效果及能量损耗情况。
材料与方法
15只成年杂种犬(体重18.5±3.03 kg)随机分成3组，每组5只。3组间术前右心房压、肺动脉压、心指数及每搏功指数均无显著差异。
, 百拇医药
麻醉后经左肱、股静脉插管测量上、下腔静脉压，经右股动脉插管测动脉压，经右股静脉插入Swan-Ganz导管测量右房压(RAP)、肺动脉压(PAP)及肺毛细血管嵌顿压(PCWP)，利用热稀释法测量心输出量(CO)。正中开胸后行心表超声心动图检查，测量上、下腔静脉及肺动脉流速，三尖瓣环周长。用电磁流量记测量上、下腔静脉及肺动脉流量。在全麻、中度低温体外循环下手术，第一组实施右房-右室连接，距房室沟1 cm切开右心房，闭合三尖瓣，向右心室腔注水测量右心室容积。再于右心室尖部切一小口，将一8号气囊导尿管的气囊部分插入右室腔备用。于右心室流出道无血管区做平行右房切口的切口，连续缝合房室切口的相临两缘、前壁覆盖剖开的同种带瓣肺动脉片形成右房右室通道，使瓣叶与房室壁吻合成的嵴位于同一水平，以便瓣叶能发挥抗反流作用，吻合口的周长与三尖瓣的周长要一致。向导尿管气囊内注入右室容积一半的水后开放循环。第二组行右房-肺动脉直接吻合。第三组行全腔静脉肺动脉连接，自上腔静脉入右心房处以远1 cm横断上腔静脉，远端与右肺动脉行端侧吻合。将下腔静脉通过心内挡片连于上腔静脉近端，与主肺动脉端端吻合。三组体外循环时间及阻断时间无明显差异，均于停机后给5 μg.kg-1.min-1的多巴胺辅助循环。
, 百拇医药
分别于停机平稳后及手术后1 h重复手术前的各项监测，依据伯努利方程计算能量损耗，房室连接组测完50%容积后，再向导尿管囊内注25%的水，测量只有25%右室容积参与Fontan循环的结果。
能量损耗=上腔静脉流量×(上腔静脉压强+0.5×血液密度×上腔静脉流速)+下腔静脉流量×(下腔静脉压强+0.5×血液密度×下腔静脉流速)-肺动脉流量×(肺动脉压强+0.5×血液密度×肺动脉流速)[2]。
统计学方法：配对t检验，P<0.05有统计学意义。
结果
利用50%和25%右室容积的右房-右室连接术，停机及手术后1 h RAP均显著低于右房-肺动脉连接组；右房-右室连接组与全腔静脉肺动脉连接组术后RAP无显著差异；全腔静脉肺动脉连接组术后RAP低于右房-肺动脉连接组，但无统计学意义(表1)。
, 百拇医药
利用50%右室容积的右房-右室连接，停机后即刻及术后1小时每搏指数(SI)均显著高于右房-肺动脉连接组，利用25%右室容积的右房-右室连接组SI与右房-肺动脉连接组无显著差异；右房-右室连接组与全腔静脉肺动脉连接组术后SI无显著差异；右房-肺动脉连接组与全腔静脉肺动脉连接组术后SI亦无显著差异(表1)。
表1 3种不同Fontan术式术后血流动力学及能量损耗比较(x±s)
手术方式
RAP
mPAP
SI
SVR
PVR
EL
, 百拇医药
50%AVC
12.88±2.77*
13.23±3.84
13.37±3.72**
3443±823
176±93
-7.87±16.78**
25%AVC
13.49±4.06*
11.74±3.87
10.48±2.45
, 百拇医药
3091±400
143±49
-1.39±11.58**
TCPC
15.3±3.13
10.91±2.88
12.39±2.39**
3160±689
158±64
13.24±9.23*
APC
, 百拇医药
16.76±4.22
10.92±2.26
8.86±2.30
3131±562
167±128
24.84±12.21
注：RAP：右房压； mPAP:平均肺动脉压； SI：每搏功指数； SVR：体循环阻力； PVR：肺血管阻力； EL：能量损耗，； 50%AVC：利用50%右室容积的右房右室连接； 25%AVC：利用25%右室容积的右房右室连接； TCPC：全腔静脉肺动脉连接； APC：右房肺动脉直接吻合。与心房-肺动脉连接相比：*P<0.05,**P<0.01 利用50%右室容积的右房-右室连接停机时及术后1 h和利用25%右室容积的右房-右室连接停机时，计算的能量损耗为负值，说明残存右室做功不但抵消Fontan循环的能量损耗，还为循环提供了一定的能量。利用25%右室容积术后1 h的能量损耗也显著低于右房-肺动脉连接组；右房-右室连接组能量损耗明显低于全腔静脉肺动脉连接组；全腔静脉肺动脉连接组能量损耗明显低于右房-肺动脉连接组。
, 百拇医药
三组间术后其它血流动力学参数无明显差异。
讨论
三尖瓣闭锁的外科治疗方法主要是Fontan类手术，包括:带瓣管道或不带瓣的右房-肺动脉连接；右房-右室连接；全腔静脉-肺动脉连接及部分腔静脉-肺动脉连接术。带瓣的右房-肺动脉连接因瓣膜不起作用且增加能量损耗，故近年已不被采用。右房与肺动脉直接吻合(改良Fontan手术)较经典Fontan手术效果好，手术后生存率高、再手术率低[3，4]。Fontan等[5]报道在治疗三尖瓣闭锁时，应用残存的右心室且在房室间加用同种带瓣管道能产生较好的术后血液动力学效果，降低右房压、增加左心室射血分数。Bjork等[6]使用补片法重建右房右室连接，术后右心导管检查发现右心室容积较大者效果较好，右心室容积较小时，心室无功能，但是未对残余右心室的发育程度作定量分析。Iibawi等[7]经动物实验和临床观察表明：当右心室容积大于正常值的30%时，实施右房-右室连接，可以增加心搏出量、降低体静脉压力、增加左室射血分数，手术后远期右心室还有增长趋势。其他一些学者的临床实践也证明：右房右室连接术后，心室能明显增大，且具有功能[8，9]。80年代初，TCPC开始用于临床。一些学者认为该术式优于经典的和其它类型的改良Fontan手术，且可用于有高危因素的患者[10]。在TCPC的基础上一些学者提出了在心房内板障上开4～6 mm的窗，也可用18号针头戳5～6个洞或加一个可调控的房间隔缺损，能够使术后心指数上升、静脉压下降，虽动脉血氧饱和度轻度下降，但混合静脉血氧饱和度下降不多。对有Fontan高危因素的患者能明显提高手术存活率。本研究结果亦表明：右房-右室连接较右房-肺动脉连接，可增加搏出量、降低体静脉压力，减少能量损耗。右房-右室连接较全腔静脉肺动脉连接，能量损耗亦明显少。全腔静脉肺动脉连接明显优于右房-肺动脉连接。
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目前对右房-右室连接是否应用瓣膜尚有争议，一些学者认为应用带瓣管道的右房-右室连接术后，再手术率明显高于直接的右房-肺动脉连接[11]。早年同种瓣应用后因易发生早期瓣叶坏损及晚期的钙化梗阻[12，13]，使得同种瓣在临床的应用一度有所减少。近年来由于同种瓣的制备及处理方法的改进，其临床应用效果大为改善。同种带瓣肺动脉应用于先心病的治疗较晚，但其有管径大、管壁薄、钙化率低等优点[14]。
基于上述观点，我们对Bjork手术进行了改良，右房右室通道前壁应用剖开的同种瓣来代替心包片，使瓣叶与后壁的右房室壁缝合成的嵴位于同一水平，以便瓣叶在关闭时能与其粘附在一起，起到良好的抗返流作用，明显地降低了术后中心静脉压。通道后壁是自体组织，可望其术后远期能够增长、避免发生梗阻[15]。我们体会：治疗三尖瓣闭锁时，利用残余右心室(即使其容积仅为正常值的25%)参与Fontan循环亦能增加心搏量、大大地减低能量损耗。
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基金项目：国家自然科学基金资助项目(39770732)
作者单位：于存涛 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
刘迎龙 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
朱晓东 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
李永利 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
李予昕 100037 北京，阜外心血管病研究所 阜外心血管病医院外科
参考文献
[1]Rao PS.Tricuspid atresia,ed.2nd ed.New York:Futura Publishing Company,1992.23.
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[4]Lee C-N,Schaff HV,Danielson FK,et al.Comparison of atriopulmonary versus atrioventricular connections for modified Fontan/Kreutzer repair of tricuspid valve atresia. J Thorac Cardiovasc Surg，1986，92:1038-1043.
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[6]Bjork VO, Olin CL, Bjaike BB, Right atrial-right ventricular anastomosis for correction of tricuspid atresia. J Thrac Cardiovasc Surg, 1979，77:452-458.
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