经右锁骨下动脉、右房插管兔体外循环及选择性脑灌注模型的建立
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体外循环杂志 2000年第2期第2卷
杨九光；龙村；姚忠喜
关键词：体外循环；右锁骨下动脉；脑保护；选择性脑灌注；深低温停循环
摘要：
目的 目的：建立体外循环(CPB)及深低温停循环(DHCA)时选择性及灌注(SCP)兔模型，便于今后脑保护的研究。
方法：选用大耳白兔29只，经右锁骨下动脉及右房插管建立CPB，鼻温20℃时停循环或SCP 80分钟，监测血流动力学指标及血气变化。
结果：在CPB中动物血流动力学稳定、心脏自动复跳率较高，自制微型氧合器氧合性能完全符合满意CPB标准。
结论：经右锁骨下动脉、右房插管兔体外循环及选择性脑灌注模型安全、稳定、简单、实用，是进行深低温停循环时选择性灌注脑保护研究的理想模型。
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在主动脉弓部外科和小儿复杂先心等需深低温停循环(DHCSA)的手术中，神经精神并发症是影响患者预后的重要因素，在停循环(CA)中进行脑灌注被认为是行之有效的脑保护方法，但何种脑灌注方法保护效果最佳尚有待研究。稳定的动物体外循环(CPB)及脑灌注模型是进行CPB脑保护研究的前提，在众多的实验动物中，兔具有完整的Willis环，与狗、猫等相比，脑血管类型更接近于人，且可节省大量实验经费。本实验采用根据大脑Willis环解剖特点设计的经右锁骨下动脉选择性脑灌注(SCP)方法，以期建立简单、可靠、经济、实用的兔CPB及脑灌注模型，便于今后的脑保护研究。
材料与方法
健康、体重2.3~4.4(3.08±0.49)kg的大耳白兔29只(阜外心血管病医院动物饲养室提供)；温度监测仪(PD.85U,,EIIab Instruments Corporation)；多导生理记录仪(2011,S&W Medico Teknik A/S Corporation, Albertslund, Denmark)；微型人工呼吸器(江湾Ⅰ型，第二军医大学教材处)。
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CPB方法：选用Stocker-Shiley II型双头滚压泵，自制微型鼓泡式氧合器，将动脉管道盘成圆形浸入水浴容器中变温，采用中心降温，中心、体表同时复温。预充液：新鲜兔全血80~100ml，血定安20~40ml。右锁骨下动脉插管内径1mm，右房插管内径约4mm，右房重力引流落差保持于40~60cm，氧流量0.5~1.5L/min。CPB全流量50~80ml/kg体重，SCP流量5~10ml/kg/min。心肌保护方法：局部低温保护，鼻温(28℃阻断升主动脉，鼻温)30℃可开放升主动脉。
手术方法：以静脉穿刺针经耳缘静脉缓慢注射1.25%戊巴比妥纳2ml/kg麻醉，固定，监测心电图(ECG)、体温；颈前正中切口，气管切开插管，以纯氧7~10ml/kg潮气量，40~60次分的频率机械通气，氧流量1.5~2.5L/min，右腹股沟切口分离右股动脉，插管监测平均动脉压(MAP)；右锁骨下切口分离右锁骨下动脉1~2cm，置线备用。静脉肝素化(500U/kg)，胸前正中切口剪开胸骨，切开心包暴露心脏，右锁骨下动脉插动脉灌注管(深度约达无名动脉分叉处)，右心耳插房管建立CPB，流量50~80ml/kg/min，并行下降温至鼻温28℃，阻升主动脉，心包腔内置冰屑维持局部低温，继续降温至鼻温18℃、脑温18~20℃，停循环80min后恢复循环，体表、血液同时复温至鼻温30℃开放升主动脉，心脏如不复跳，可行心脏按压，如室颤时间较长，可用5~10瓦秒电击除颤；鼻温36℃时开颅取脑组织行各项检查。
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监测指标：1.生理参数：持续监测ECG、MAP、鼓膜温度(T1)、鼻温(T2)、直肠温度(T3)。2.血气：分别于CPB前、CA前、复灌(RP)前、停机前取动、静脉血测定PO2、PCO2、SO2。
结 果
一、模型建立情况：
1.预实验：总例数16例，成功6例，失败10例，成功率为37.5%；分析失败原因为：(1)静脉回流过少，储血罐平面无法维持(2)过早肝素化导致开胸时失血过多(3)麻醉意外(4)弓上操作中损伤大血管(5)术中失血过多合并耳缘静脉穿刺针脱出(6)CA 80min后肝素消耗，导致凝血。
2.正式实验：总例数30例，成功29例，仅有1例因为损伤大血管而失败，成功率为96.7%。
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二、一般材料：实验动物体重3.08±0.49kg、CPB降温时间24.00±10.23分钟、复温时间45.41±11.85分钟。
三、血流动力学变化：见表1
表1 不同时点血流动力学测值
HR(bpm)
麻醉前
256±39
110±13
CPB前
140±25
82±12
GBP分
, 百拇医药
开升主2分
停机前
85±12
140±34
155±44
107±10
98±11
79±10
四、心脏复跳率：在29只实验动物中复灌后有24例复跳，复跳率82.8%，其中自动复跳22例，自动复跳率75.9%。
讨 论
兔CPB的方法： 1动物选择：目前动物CPB模型应用最多的是狗，其次为猪及羊，迄今为止，兔CPB模型报道较少，这可能是由于动物体重小，操作困难，心血管系统较其它动物格外脆弱，术中易猝死所致。在本实验中观察到只要熟练掌握操作技术，简化操作，可顺利建立本模型。兔有完整的Willis环[1]，脑血管类型比狗、猫等更近于人[2]，适宜进行脑保护的研究，且与狗、猪、羊等相比经济实惠，是本实验的最佳选择。
, 百拇医药
2插管方法：
(1)动脉灌注管：Schwartz等[3]报道的兔CPB模型的动脉灌注管是经腹主动脉逆行插管灌注，较繁琐；有的学者[4]在闭胸式CPB中采用的股动脉插管为逆行血流，不符合生理，并且Dexter等[5]的研究表明此种插管可导致DHCA前脑降温不完全，神经精神预后较差。采用上述两种插管方式如欲进行SCP均需另行插管，不适于脑保护的研究。本实验采用胸廓外右锁骨下动脉插管，既可动脉灌注，又可在CA期间阻断弓上三支动脉进行SCP，只需插一根管，操作简便、损伤较小、符合生理，适合脑保护的研究。
(2)静脉引流管：有的学者[4]在闭胸式CPB中经颈静脉插管至右房，管径受到一定限制，插管位置不易调整，容易导致插管意外，在他们和本实验中均观察到静脉引流是实验成败的关键，本实验采用右房插管可保证足够的管径，精确控制插管位置，在转流中还可随时调整方向、位置，获得最佳的引流效果，在正式实验中无一例因静脉引流不佳导致实验失败，证明了经右房插管的可行性。
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二、效果评价：
表2 效果评定指标及结果
指标
转流中检测结果
满意CPB的标准
SaO2
99.56±0.88
>98
SvO2
71.10±14.62
>65
MAP(mmHg)
, 百拇医药
自动复跳率
81±12
75.9%
60-100
本实验结果显示在CPB中动物血流动力学稳定、心脏自动复跳率较高，氧合器氧合性能完全符合满意CPB标准。
三、注意事项：
1静脉引流管的选择：在文献及本实验中观察到静脉引流是成败的关键，除选择适宜的插管位置外，对插管的类型亦应有所要求。
(1)内径最好不小于4mm以保证充分的引流；
(2)管壁尽可能薄，这样插管不至于太粗而影响心脏复跳；
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(3)侧孔插管口应用多个侧孔，防止管口将菲薄的房壁吸住，影响引流，侧孔应集中于插管顶端，这样可占据最小的右房空间；
(4)硬度不宜过软，防止一时引流不畅将插管吸扁；
2避免失血、预备血源：兔体重小，血容量约占体重的5%，一只体重2kg的兔全身血容量仅100ml，即使少量失血，亦可引起严重血流动力学改变；而且较少的无血预充即可造成重度血液稀释，因此，应准备同种兔血。由于兔血液呈高凝状态，经外周血管不易放出较多的血，我们的经验在给供血兔放血之前先静脉输注胶体液扩容，大剂量肝素化(700~800IU/kg)后经左室直接放血。
3简化操作，尽快建立机械通气、体外循环：由于兔心血管系统较其它实验动物脆弱，术中较易发生反射性呼吸循环衰竭，故应尽量避免不必要的操作，尽快建立人工呼吸循环支持。
四、经验：
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1复温不宜过快：过快复温可造成脑缺氧、心肌损伤；
2谨防麻醉意外，气管插管前麻醉宁浅勿深：兔心血管系统较脆弱，较易发生麻醉意外，我们的经验应采用低浓度麻醉药(1.25%戊巴比妥纳)缓慢推注，推注时注意观察其角膜反射，在建立机械通气前麻醉宁浅勿深；
3耳缘静脉套管针要固定确切：静脉通路在给药及抢救中有重要作用，兔耳缘静缘脉较细，在休克时，血管塌陷很难再次穿刺成功，因此应将穿刺针固定确切，我们在套管针后接一段“T”型接管将三通接在其后，可避免反复给药时不慎使穿刺针脱出；
4弓上操作宜谨慎，勿伤胸腺及大血管：兔左锁骨下动脉位置很深，操作时需小心谨慎；
5肝素使用：CPB前不宜过量，过量可导致术野广泛渗血；经过80min CA后肝素消耗，复灌前应注意补充肝素，防止凝血。
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通过本实验研究，我们认为经右锁骨下动脉、右房插管兔体外循环、选择性脑灌注模型安全、稳定、简单、实用，是进行深低温停循环时选择性灌注脑保护研究的理想模型。
参考文献
1Safar P. Long-term animal ourcome models for cardio-pulmonary-cerebral resuscitation reseach. Crit Care Med, 1985,13:936.
2 顾正中。脑血液供应。见：顾正中主编。脑循环与临床。上海：上海科学技术出版社，1983，6—26.
3 Schwartz AE, Sandhu AA, kaplon R, et al. Cerebral blood flow is determined by arterial pressure and not cardiopulmonary bypass flow rate. Ann Thorac Surg, 1995,60:165-70.
4 许幸，周源，马琼等。闭胸式体外循环造成兔复苏实验模型的方法。中华麻醉学杂志，1993，137—8.
5Dexter F, Hindman BJ, Cutkomp J et al. Blood warms as it flows retrograde from a femoral cannulation site to the carotid artery during cardiopulmonary bypass. Perfusion, 1994,9:393-397., http://www.100md.com
关键词：体外循环；右锁骨下动脉；脑保护；选择性脑灌注；深低温停循环
摘要：
目的 目的：建立体外循环(CPB)及深低温停循环(DHCA)时选择性及灌注(SCP)兔模型，便于今后脑保护的研究。
方法：选用大耳白兔29只，经右锁骨下动脉及右房插管建立CPB，鼻温20℃时停循环或SCP 80分钟，监测血流动力学指标及血气变化。
结果：在CPB中动物血流动力学稳定、心脏自动复跳率较高，自制微型氧合器氧合性能完全符合满意CPB标准。
结论：经右锁骨下动脉、右房插管兔体外循环及选择性脑灌注模型安全、稳定、简单、实用，是进行深低温停循环时选择性灌注脑保护研究的理想模型。
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在主动脉弓部外科和小儿复杂先心等需深低温停循环(DHCSA)的手术中，神经精神并发症是影响患者预后的重要因素，在停循环(CA)中进行脑灌注被认为是行之有效的脑保护方法，但何种脑灌注方法保护效果最佳尚有待研究。稳定的动物体外循环(CPB)及脑灌注模型是进行CPB脑保护研究的前提，在众多的实验动物中，兔具有完整的Willis环，与狗、猫等相比，脑血管类型更接近于人，且可节省大量实验经费。本实验采用根据大脑Willis环解剖特点设计的经右锁骨下动脉选择性脑灌注(SCP)方法，以期建立简单、可靠、经济、实用的兔CPB及脑灌注模型，便于今后的脑保护研究。
材料与方法
健康、体重2.3~4.4(3.08±0.49)kg的大耳白兔29只(阜外心血管病医院动物饲养室提供)；温度监测仪(PD.85U,,EIIab Instruments Corporation)；多导生理记录仪(2011,S&W Medico Teknik A/S Corporation, Albertslund, Denmark)；微型人工呼吸器(江湾Ⅰ型，第二军医大学教材处)。
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CPB方法：选用Stocker-Shiley II型双头滚压泵，自制微型鼓泡式氧合器，将动脉管道盘成圆形浸入水浴容器中变温，采用中心降温，中心、体表同时复温。预充液：新鲜兔全血80~100ml，血定安20~40ml。右锁骨下动脉插管内径1mm，右房插管内径约4mm，右房重力引流落差保持于40~60cm，氧流量0.5~1.5L/min。CPB全流量50~80ml/kg体重，SCP流量5~10ml/kg/min。心肌保护方法：局部低温保护，鼻温(28℃阻断升主动脉，鼻温)30℃可开放升主动脉。
手术方法：以静脉穿刺针经耳缘静脉缓慢注射1.25%戊巴比妥纳2ml/kg麻醉，固定，监测心电图(ECG)、体温；颈前正中切口，气管切开插管，以纯氧7~10ml/kg潮气量，40~60次分的频率机械通气，氧流量1.5~2.5L/min，右腹股沟切口分离右股动脉，插管监测平均动脉压(MAP)；右锁骨下切口分离右锁骨下动脉1~2cm，置线备用。静脉肝素化(500U/kg)，胸前正中切口剪开胸骨，切开心包暴露心脏，右锁骨下动脉插动脉灌注管(深度约达无名动脉分叉处)，右心耳插房管建立CPB，流量50~80ml/kg/min，并行下降温至鼻温28℃，阻升主动脉，心包腔内置冰屑维持局部低温，继续降温至鼻温18℃、脑温18~20℃，停循环80min后恢复循环，体表、血液同时复温至鼻温30℃开放升主动脉，心脏如不复跳，可行心脏按压，如室颤时间较长，可用5~10瓦秒电击除颤；鼻温36℃时开颅取脑组织行各项检查。
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监测指标：1.生理参数：持续监测ECG、MAP、鼓膜温度(T1)、鼻温(T2)、直肠温度(T3)。2.血气：分别于CPB前、CA前、复灌(RP)前、停机前取动、静脉血测定PO2、PCO2、SO2。
结 果
一、模型建立情况：
1.预实验：总例数16例，成功6例，失败10例，成功率为37.5%；分析失败原因为：(1)静脉回流过少，储血罐平面无法维持(2)过早肝素化导致开胸时失血过多(3)麻醉意外(4)弓上操作中损伤大血管(5)术中失血过多合并耳缘静脉穿刺针脱出(6)CA 80min后肝素消耗，导致凝血。
2.正式实验：总例数30例，成功29例，仅有1例因为损伤大血管而失败，成功率为96.7%。
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二、一般材料：实验动物体重3.08±0.49kg、CPB降温时间24.00±10.23分钟、复温时间45.41±11.85分钟。
三、血流动力学变化：见表1
表1 不同时点血流动力学测值
HR(bpm)
麻醉前
256±39
110±13
CPB前
140±25
82±12
GBP分
, 百拇医药
开升主2分
停机前
85±12
140±34
155±44
107±10
98±11
79±10
四、心脏复跳率：在29只实验动物中复灌后有24例复跳，复跳率82.8%，其中自动复跳22例，自动复跳率75.9%。
讨 论
兔CPB的方法： 1动物选择：目前动物CPB模型应用最多的是狗，其次为猪及羊，迄今为止，兔CPB模型报道较少，这可能是由于动物体重小，操作困难，心血管系统较其它动物格外脆弱，术中易猝死所致。在本实验中观察到只要熟练掌握操作技术，简化操作，可顺利建立本模型。兔有完整的Willis环[1]，脑血管类型比狗、猫等更近于人[2]，适宜进行脑保护的研究，且与狗、猪、羊等相比经济实惠，是本实验的最佳选择。
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2插管方法：
(1)动脉灌注管：Schwartz等[3]报道的兔CPB模型的动脉灌注管是经腹主动脉逆行插管灌注，较繁琐；有的学者[4]在闭胸式CPB中采用的股动脉插管为逆行血流，不符合生理，并且Dexter等[5]的研究表明此种插管可导致DHCA前脑降温不完全，神经精神预后较差。采用上述两种插管方式如欲进行SCP均需另行插管，不适于脑保护的研究。本实验采用胸廓外右锁骨下动脉插管，既可动脉灌注，又可在CA期间阻断弓上三支动脉进行SCP，只需插一根管，操作简便、损伤较小、符合生理，适合脑保护的研究。
(2)静脉引流管：有的学者[4]在闭胸式CPB中经颈静脉插管至右房，管径受到一定限制，插管位置不易调整，容易导致插管意外，在他们和本实验中均观察到静脉引流是实验成败的关键，本实验采用右房插管可保证足够的管径，精确控制插管位置，在转流中还可随时调整方向、位置，获得最佳的引流效果，在正式实验中无一例因静脉引流不佳导致实验失败，证明了经右房插管的可行性。
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二、效果评价：
表2 效果评定指标及结果
指标
转流中检测结果
满意CPB的标准
SaO2
99.56±0.88
>98
SvO2
71.10±14.62
>65
MAP(mmHg)
, 百拇医药
自动复跳率
81±12
75.9%
60-100
本实验结果显示在CPB中动物血流动力学稳定、心脏自动复跳率较高，氧合器氧合性能完全符合满意CPB标准。
三、注意事项：
1静脉引流管的选择：在文献及本实验中观察到静脉引流是成败的关键，除选择适宜的插管位置外，对插管的类型亦应有所要求。
(1)内径最好不小于4mm以保证充分的引流；
(2)管壁尽可能薄，这样插管不至于太粗而影响心脏复跳；
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(3)侧孔插管口应用多个侧孔，防止管口将菲薄的房壁吸住，影响引流，侧孔应集中于插管顶端，这样可占据最小的右房空间；
(4)硬度不宜过软，防止一时引流不畅将插管吸扁；
2避免失血、预备血源：兔体重小，血容量约占体重的5%，一只体重2kg的兔全身血容量仅100ml，即使少量失血，亦可引起严重血流动力学改变；而且较少的无血预充即可造成重度血液稀释，因此，应准备同种兔血。由于兔血液呈高凝状态，经外周血管不易放出较多的血，我们的经验在给供血兔放血之前先静脉输注胶体液扩容，大剂量肝素化(700~800IU/kg)后经左室直接放血。
3简化操作，尽快建立机械通气、体外循环：由于兔心血管系统较其它实验动物脆弱，术中较易发生反射性呼吸循环衰竭，故应尽量避免不必要的操作，尽快建立人工呼吸循环支持。
四、经验：
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1复温不宜过快：过快复温可造成脑缺氧、心肌损伤；
2谨防麻醉意外，气管插管前麻醉宁浅勿深：兔心血管系统较脆弱，较易发生麻醉意外，我们的经验应采用低浓度麻醉药(1.25%戊巴比妥纳)缓慢推注，推注时注意观察其角膜反射，在建立机械通气前麻醉宁浅勿深；
3耳缘静脉套管针要固定确切：静脉通路在给药及抢救中有重要作用，兔耳缘静缘脉较细，在休克时，血管塌陷很难再次穿刺成功，因此应将穿刺针固定确切，我们在套管针后接一段“T”型接管将三通接在其后，可避免反复给药时不慎使穿刺针脱出；
4弓上操作宜谨慎，勿伤胸腺及大血管：兔左锁骨下动脉位置很深，操作时需小心谨慎；
5肝素使用：CPB前不宜过量，过量可导致术野广泛渗血；经过80min CA后肝素消耗，复灌前应注意补充肝素，防止凝血。
, 百拇医药
通过本实验研究，我们认为经右锁骨下动脉、右房插管兔体外循环、选择性脑灌注模型安全、稳定、简单、实用，是进行深低温停循环时选择性灌注脑保护研究的理想模型。
参考文献
1Safar P. Long-term animal ourcome models for cardio-pulmonary-cerebral resuscitation reseach. Crit Care Med, 1985,13:936.
2 顾正中。脑血液供应。见：顾正中主编。脑循环与临床。上海：上海科学技术出版社，1983，6—26.
3 Schwartz AE, Sandhu AA, kaplon R, et al. Cerebral blood flow is determined by arterial pressure and not cardiopulmonary bypass flow rate. Ann Thorac Surg, 1995,60:165-70.
4 许幸，周源，马琼等。闭胸式体外循环造成兔复苏实验模型的方法。中华麻醉学杂志，1993，137—8.
5Dexter F, Hindman BJ, Cutkomp J et al. Blood warms as it flows retrograde from a femoral cannulation site to the carotid artery during cardiopulmonary bypass. Perfusion, 1994,9:393-397., http://www.100md.com