深低温低流量灌注血气稳态管理对婴幼ɑ儿心脏手术中脑保护的影响
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体外循环杂志 2000年第1期第2卷
王顺民；苏肇伉；朱德明
关键词：脑保护；ɑ稳态；深低温低流量
摘要：
目的
目的：在深低温低流量灌注模式下，观察快速降温期应用不同血气稳态管理对脑功能的影响。
方法：20例患儿 随机平均分成2组，ɑ组：应用ɑ稳态管理。脑功能的监测包括：脑电图(ECG)、智力发育指数、生化指标，并记算脑代谢参数。
结果：PH组降温末脑氧代谢指数及乳酸积聚显著低于ɑ组，24小时动态EEG监测PH组降温期异常波发生少于ɑ组，两组术后随访，无智力发育差异。
结论：深低温低流量灌注快速降温期应用PH稳态管理提供更好的脑保护作用。
, 百拇医药
深低温低流量(DHLF)技术的诞生，一定程度上改善了深低温停循环灌注(DHCA)对脑的缺血性损害 [1] 。但DHLF灌注也存在各种非生理因素对脑的影响，如快速降温期存在降温不均匀等。我们将不同血气管理技术应用于DHLF降温期，改善降温期的脑损害。
材料与方法
临床资料：ɑ组10例采用ɑ稳态管理。PH组10例采用稳态管理。其中法乐氏四联症(TOF)18例，右室双出口(DORV)1例，心上型完全性肺静脉异位引流(TAPVD)1例。男13例，女7例。年龄7-36月，体重7.5-13kg。两组患儿均在DHLF灌注模式下完成心内矫治。体外循环预充采用红细胞、血浆及复方林格液。进行快速体表及转流降温，深低温状态以肛温18-20℃、鼓膜温度16-18℃为准，降温期流量100ml/kg.min-1,低流量时为50ml/kg.min-1.α组降温期使用空氧混合气，血气分析不进行温度矫正，维持37℃、条件下PaCO235-45mmHg,即α稳态血气管理。PH组降温期使用95%O2与5%CO2混合气，血气分析进行温度矫正，维持低温条件下PaCO235-45mmHg,即PH 稳态血气管理。复温以鼓膜温37℃、肛温34.5℃为标准。低流量与复温期采用α稳态血气管理。体外循环灌注压50-70mmHg。
, 百拇医药
数据采集：转流10分钟、降温末、复温末及术后2、18、24小时分别抽取颈内静脉、混合静脉及动脉血做血气分析，并测乳酸(LACT)、血红蛋白(Hb)等生化值。术前查脑电图(ECG)及测智力发育指数，术后3天及2月分别复查，8例(每组各4例)作了从麻醉开始的24小时动态EEG监测。参数计算及统计分析：计算脑血氧含量(CCO2)、脑动脉血氧含量差(CCAVO2)、脑氧传递率(CO2ER)来估测脑氧代谢。
CCO2=PO2*0.0031+SO2*Hb*1.34;CCAVO2=CAO2-CVO2;CO2ER=(CAO2-CVO2)/CaO2.PO2指血养分压，SO2则指血氧饱和度，CAO2及CVO2分别指动脉及静脉血氧含量。
统计方法选用双测团体Student t检验，并作方差齐性检验。
结果
(1)围术期一般指标：见表1。降温末，PH组因使用5%CO2混合气体，故PCO2显著高于α组。术后无并发意识障碍或抽搐，α组术后发生低心排1例，PH组2例，均为解剖条件欠佳的TOF患儿。两组患儿无并发肝肾功能损害。(2)脑氧代谢和生化指标：降温末CCAVO2、CO2ER及LACT值PH组均低于α组，见表2-4。(3)EEG：术前全组患儿均表现为基本节率78周/秒Q波，术后5天，α组3例，PH组1例基本节率降低至4-5周/秒，无病理波型。24小时动态EEG监测α组2/4例降温期出现偶发痫性活动，PH组则表现为弥漫性波活动，低流量期脑电活动明显抑制。复温期慢波活动逐渐增多，ICU期两组EEG仍以慢波为主。(4)智力发育指标：17例患儿手术前后作Gesell量表测试，其中PH组7例，智测能区包括动作、言语、应物、应人，未发现统计学差异。
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讨论
深低温体外循环血气管理对脑保护的影响机
深低温体外循环究竟应选择何种血气稳态管理，学术界至今存在分歧，争论的焦点在于对中枢神经系统的影响。在成人心脏手术中，尤其是中度低温下，应用α稳态血气管理获得了良好的脑保护效应。其机制在于α稳态在中度低温条件下能有效的保护脑血管的自身调节及脑血流/脑氧代谢率(CBF/CMRO2)的偶联，预防细胞内酶功能的失调及细胞内外的酸中毒。但在新生乳猪的DHCA动物实验中显示，PH稳态有更好的脑保护效应[3，4]同样结果在临床研究中得到证实[5]。原因在于成人于婴幼儿在体外循环期脑保护的机制有所侧重。成人脑损伤的机制在于已存在的脑血管粥样硬化、局限性狭窄及栓塞，而婴幼儿脑损伤的机制在于因快速降温导致的脑区域性血管舒缩不均，使脑部降温不均匀和局部脑血流不足。因此降温期应是婴幼儿在深低温灌注中脑保护的重点阶段。在深低温条件下，氧离曲线左移，PH稳态管理额外加入的CO2可代偿氧离曲线左移，改善局部脑组织缺氧和CBF的不对称性分布，有利于脑不均匀降温。在我们两组患儿降温期应用不同血气稳态管理的对照中发现，降温末PH组CCAO2和CO2ER均低于α组，而且这种趋势持续至术后2小时，说明在降温期应用PH稳态管理脑氧代谢更低，所欠氧债较少。我们认为其机制在于PH稳态使PH依赖的能量代谢酶活性受到抑制，降低了能量的消耗。实验结果还显示降温末，PH组LACT积聚较α组低，也佐证该机制的成立。国外的研究证实，因CO2造成细胞外酸性环境对抑制谷氨酸递质的兴奋毒性反应有明显的作用，该因素也可能参与了PH稳态的脑保护机制[6]。
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DHLF降温期应用PH稳态管理的必要性
DHLF灌注是为脑保护所设计，由于深低温期脑组织仍保持较低的脑氧代谢，极低流量(〈25ml/kg.min-1)及低流量时限过长，仍可能造成脑损害[1]。另外当快速降温应用时，DHLF仍存在降温不均，因而DHLF降温期PH稳态管理十分必要。我们过去对DHCA的研究中发现，快速降温期EEG表现为一异 常脑波的增多[7]，说明快速降温对中枢神经系统有不利影响。在我们两组对照中，α组2例降温期出现病理性波形，而PH组降温期脑波频率及波幅减弱速度均匀，未发现痫性活动，说明完善降温技术对脑保护有积极作用。Jonas[5]等认为痫性放电影响术后扑智力发育，但我们术后复查EEG均恢复正常，手术前后智力指数亦未发现显著性差异。原因可能在于α组2例痫性波均匀为偶发，维持较短，另外50ml/kg.min-1低流量本身也具有一定的脑保护作用。故在今后的临床工作中还需进行大样本资料的总结。
参考文献
, 百拇医药
1 徐志伟，苏肇伉，张志芳。深低温低流量灌注对脑功能影响的实验研究。中华胸心血管外科杂志，1997，12：50~52。
2 Patel RL ,Turtle MR,Chambers DJ,et al.Alpha-stat acid-base regulation during cardioplmonay bypass improves neuropsychologic outcome in patients coronary artery bypass grafting. J Thorac Cardiovasc Surg, 1996, 111: 1267~1279.
3 Skaryak LA,Chai PJ, Kerm FH, et al .Blood gas management and degree of cooling ; effects on cerebral metabolism before and after circulatory arrest .J Thorac Cardiovasc Surg , 1955,110;1649~1657.
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4，，苏肇伉，白凯， 徐志伟，等。深低温停循环前血气管理方法的脑保护实验研究。上海医学，1998，21；337~339。
5 Jonas RA ,Bekkinger DC, Rappaport LA, et al .Relation of PH strategy and developmental outcome after hypothermic circulatory arrest .J Thorac Cardiovase Surg, 1993,106;362~368.
6 Kaku D,Giffard R,Choi D.Neuroprotective effects of giutamate antagonists and extracellular acidity . Science, 1993,260:1516~1518.
7 苏肇伉,张志芳，黄惠民，等。小儿体外循环深低温暂停循环心内直视手术脑电图监测。中华小儿外科杂志，1989，10：12~14。, http://www.100md.com
关键词：脑保护；ɑ稳态；深低温低流量
摘要：
目的
目的：在深低温低流量灌注模式下，观察快速降温期应用不同血气稳态管理对脑功能的影响。
方法：20例患儿 随机平均分成2组，ɑ组：应用ɑ稳态管理。脑功能的监测包括：脑电图(ECG)、智力发育指数、生化指标，并记算脑代谢参数。
结果：PH组降温末脑氧代谢指数及乳酸积聚显著低于ɑ组，24小时动态EEG监测PH组降温期异常波发生少于ɑ组，两组术后随访，无智力发育差异。
结论：深低温低流量灌注快速降温期应用PH稳态管理提供更好的脑保护作用。
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深低温低流量(DHLF)技术的诞生，一定程度上改善了深低温停循环灌注(DHCA)对脑的缺血性损害 [1] 。但DHLF灌注也存在各种非生理因素对脑的影响，如快速降温期存在降温不均匀等。我们将不同血气管理技术应用于DHLF降温期，改善降温期的脑损害。
材料与方法
临床资料：ɑ组10例采用ɑ稳态管理。PH组10例采用稳态管理。其中法乐氏四联症(TOF)18例，右室双出口(DORV)1例，心上型完全性肺静脉异位引流(TAPVD)1例。男13例，女7例。年龄7-36月，体重7.5-13kg。两组患儿均在DHLF灌注模式下完成心内矫治。体外循环预充采用红细胞、血浆及复方林格液。进行快速体表及转流降温，深低温状态以肛温18-20℃、鼓膜温度16-18℃为准，降温期流量100ml/kg.min-1,低流量时为50ml/kg.min-1.α组降温期使用空氧混合气，血气分析不进行温度矫正，维持37℃、条件下PaCO235-45mmHg,即α稳态血气管理。PH组降温期使用95%O2与5%CO2混合气，血气分析进行温度矫正，维持低温条件下PaCO235-45mmHg,即PH 稳态血气管理。复温以鼓膜温37℃、肛温34.5℃为标准。低流量与复温期采用α稳态血气管理。体外循环灌注压50-70mmHg。
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数据采集：转流10分钟、降温末、复温末及术后2、18、24小时分别抽取颈内静脉、混合静脉及动脉血做血气分析，并测乳酸(LACT)、血红蛋白(Hb)等生化值。术前查脑电图(ECG)及测智力发育指数，术后3天及2月分别复查，8例(每组各4例)作了从麻醉开始的24小时动态EEG监测。参数计算及统计分析：计算脑血氧含量(CCO2)、脑动脉血氧含量差(CCAVO2)、脑氧传递率(CO2ER)来估测脑氧代谢。
CCO2=PO2*0.0031+SO2*Hb*1.34;CCAVO2=CAO2-CVO2;CO2ER=(CAO2-CVO2)/CaO2.PO2指血养分压，SO2则指血氧饱和度，CAO2及CVO2分别指动脉及静脉血氧含量。
统计方法选用双测团体Student t检验，并作方差齐性检验。
结果
(1)围术期一般指标：见表1。降温末，PH组因使用5%CO2混合气体，故PCO2显著高于α组。术后无并发意识障碍或抽搐，α组术后发生低心排1例，PH组2例，均为解剖条件欠佳的TOF患儿。两组患儿无并发肝肾功能损害。(2)脑氧代谢和生化指标：降温末CCAVO2、CO2ER及LACT值PH组均低于α组，见表2-4。(3)EEG：术前全组患儿均表现为基本节率78周/秒Q波，术后5天，α组3例，PH组1例基本节率降低至4-5周/秒，无病理波型。24小时动态EEG监测α组2/4例降温期出现偶发痫性活动，PH组则表现为弥漫性波活动，低流量期脑电活动明显抑制。复温期慢波活动逐渐增多，ICU期两组EEG仍以慢波为主。(4)智力发育指标：17例患儿手术前后作Gesell量表测试，其中PH组7例，智测能区包括动作、言语、应物、应人，未发现统计学差异。
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讨论
深低温体外循环血气管理对脑保护的影响机
深低温体外循环究竟应选择何种血气稳态管理，学术界至今存在分歧，争论的焦点在于对中枢神经系统的影响。在成人心脏手术中，尤其是中度低温下，应用α稳态血气管理获得了良好的脑保护效应。其机制在于α稳态在中度低温条件下能有效的保护脑血管的自身调节及脑血流/脑氧代谢率(CBF/CMRO2)的偶联，预防细胞内酶功能的失调及细胞内外的酸中毒。但在新生乳猪的DHCA动物实验中显示，PH稳态有更好的脑保护效应[3，4]同样结果在临床研究中得到证实[5]。原因在于成人于婴幼儿在体外循环期脑保护的机制有所侧重。成人脑损伤的机制在于已存在的脑血管粥样硬化、局限性狭窄及栓塞，而婴幼儿脑损伤的机制在于因快速降温导致的脑区域性血管舒缩不均，使脑部降温不均匀和局部脑血流不足。因此降温期应是婴幼儿在深低温灌注中脑保护的重点阶段。在深低温条件下，氧离曲线左移，PH稳态管理额外加入的CO2可代偿氧离曲线左移，改善局部脑组织缺氧和CBF的不对称性分布，有利于脑不均匀降温。在我们两组患儿降温期应用不同血气稳态管理的对照中发现，降温末PH组CCAO2和CO2ER均低于α组，而且这种趋势持续至术后2小时，说明在降温期应用PH稳态管理脑氧代谢更低，所欠氧债较少。我们认为其机制在于PH稳态使PH依赖的能量代谢酶活性受到抑制，降低了能量的消耗。实验结果还显示降温末，PH组LACT积聚较α组低，也佐证该机制的成立。国外的研究证实，因CO2造成细胞外酸性环境对抑制谷氨酸递质的兴奋毒性反应有明显的作用，该因素也可能参与了PH稳态的脑保护机制[6]。
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DHLF降温期应用PH稳态管理的必要性
DHLF灌注是为脑保护所设计，由于深低温期脑组织仍保持较低的脑氧代谢，极低流量(〈25ml/kg.min-1)及低流量时限过长，仍可能造成脑损害[1]。另外当快速降温应用时，DHLF仍存在降温不均，因而DHLF降温期PH稳态管理十分必要。我们过去对DHCA的研究中发现，快速降温期EEG表现为一异 常脑波的增多[7]，说明快速降温对中枢神经系统有不利影响。在我们两组对照中，α组2例降温期出现病理性波形，而PH组降温期脑波频率及波幅减弱速度均匀，未发现痫性活动，说明完善降温技术对脑保护有积极作用。Jonas[5]等认为痫性放电影响术后扑智力发育，但我们术后复查EEG均恢复正常，手术前后智力指数亦未发现显著性差异。原因可能在于α组2例痫性波均匀为偶发，维持较短，另外50ml/kg.min-1低流量本身也具有一定的脑保护作用。故在今后的临床工作中还需进行大样本资料的总结。
参考文献
, 百拇医药
1 徐志伟，苏肇伉，张志芳。深低温低流量灌注对脑功能影响的实验研究。中华胸心血管外科杂志，1997，12：50~52。
2 Patel RL ,Turtle MR,Chambers DJ,et al.Alpha-stat acid-base regulation during cardioplmonay bypass improves neuropsychologic outcome in patients coronary artery bypass grafting. J Thorac Cardiovasc Surg, 1996, 111: 1267~1279.
3 Skaryak LA,Chai PJ, Kerm FH, et al .Blood gas management and degree of cooling ; effects on cerebral metabolism before and after circulatory arrest .J Thorac Cardiovasc Surg , 1955,110;1649~1657.
, http://www.100md.com
4，，苏肇伉，白凯， 徐志伟，等。深低温停循环前血气管理方法的脑保护实验研究。上海医学，1998，21；337~339。
5 Jonas RA ,Bekkinger DC, Rappaport LA, et al .Relation of PH strategy and developmental outcome after hypothermic circulatory arrest .J Thorac Cardiovase Surg, 1993,106;362~368.
6 Kaku D,Giffard R,Choi D.Neuroprotective effects of giutamate antagonists and extracellular acidity . Science, 1993,260:1516~1518.
7 苏肇伉,张志芳，黄惠民，等。小儿体外循环深低温暂停循环心内直视手术脑电图监测。中华小儿外科杂志，1989，10：12~14。, http://www.100md.com