心肺脑保护下体外循环各种方法与术式操作!--手术室护士须读

男丁各尔

5 .ECC心肺脑保护方法及其术式选择(22～35，55～74)
如上所述，经典的ECC或CPB在超出其固有的心肺安全时限（即被隔离的心肺缺血时限）后，就会发生ECC悖论问题。有鉴于此，55年来人们对ECC（或CPB）的心肺脑保护问题做了很多探讨。
5．1 ECC心保护方法及其术式(22～30,55～58)
5．1．1 ECC心保护方法（54～57）:Bulkley等，在心脏血管搭桥术死亡病人尸检时发现：血管恢复再通处心肌有坏死发生，而附近被阻塞血管未再通处心肌则无坏死现象。业已发现：心肌缺血性孪缩可导致肌原纤维过度收缩，肌节缩短，粗肌丝穿越Z带区使之增宽；而对缺血性孪缩心肌恢复血供（即再灌注），将会加重损伤并加速心肌细胞死亡，并证实其乃由氧的再供所致。很多学者强调，经典ECC下心肌持续血流灌注（其效果和灌注方式，时限以及灌注液温度与组份相关）的重要性，并认为这样便使主动脉阻断时间与心肌真正缺血时间无关。其原因在于：（1）带走心肌酸性代谢物，使pH值下降；（2）经动-动与动-静等潜在吻合支灌注可能阻塞远側心肌；（3）经非冠状循环通道可使心肌均衡降温。这样就可使心再灌注时自由基减少，从而减轻ECC后IRI程度。ECC时对心脏持续灌注的保护方法有：①冠状动脉顺行灌注/ACP（其系一种经典方法；但在冠状动脉灌注区出现50%狭窄时，其可发生缺血区与正常区灌注分布不均，尤为前降支狭窄时；此外左室前壁，室间隔前壁与右室前壁等最需保护区会缺乏灌注）；②冠状动脉逆行灌注/RCSP（其能增加左室壁保护和心内膜保护；但有对右室壁和室间隔灌注不全之弊端）。目前认为：在冠状循环完整存在时，ACP与RCSP两者效果相当；但在冠状动脉阻塞时，则RCSP优于ACP。此外，尚有右房逆行灌注/RAC（一般认为RAC不优于RCSP）；经冠状静脉窦逆行灌注和经腔静脉逆行灌注（其尚可起到保护肝肾功能）；③心脏缺血预/后处理；④心保护型ECC式等。但我们认为，单一的心肌持续血流灌注措施并不能解决同时存在的肺隔离问题。此外任何情况下人工灌注均难以达到天然灌注之生理效果，故外科与麻醉医师应在如何缩短ECC各关键时间段密切配合上狠下大功夫。
5．1．2 ECC心保护式 —经典ECC改良I式: 温心不停跳+主动脉不阻断ECC(Weam beating heart ECC with unclamping aorta，缩写WBH-ECC )，我们将其称之为经典ECC(或CPB)改良I式，其实质上是一种心保护型ECC（也可称之为心保护肺旁路式ECC,或主动脉不阻断肺旁路式或温心不停跳肺旁路式ECC）。严格说来，其实质上还具有部分脑保护效应（因其不阻断主动脉，故脑流入道血液更畅）。Starr（1961年），首先应用冠状动脉灌注法，在心脏不停跳下行主动脉瓣置换术；天津顾瑞华等（1992年）与广西何巍等（1996年）率先在国内开展心不停跳心内直视手术（胸心外科通常说法,麻醉科也称之ECC主动脉不阻断法）。目前，在心脏不停跳下行冠状动脉旁路移植（国外）与行心内直视手术（国内）是该领域两道独特的风景线。该式实施除升主动脉不阻断与温心不停跳之外，其他步骤基本与经典ECC相同；因其不阻断升主动脉（或术中视情仅阻断几分钟），故能保证心脏本身的冠状循环血供与心肌有氧灌注，从而达到心肌保护之效果。此外该式比经典ECC可减少并行循环及降温复温之时间.其临床原理如下：（1）在上下腔静脉被阻断后，体循环血液不再回心，左室引流下其压力近０；主动脉灌注压>6.6 KPa时，会自然关闭主动脉；（2）因未阻断主动脉，故在冠状灌注下的心脏在空负荷下跳动，但不做有效工，故左心室内气体无法推开关闭的主动脉瓣进入主动脉产生气栓；除非原已有主动脉瓣病变伴返流或主动脉瓣环在异常外力下关闭不全；（3）源自左心室内的左右冠状动脉的冠状循环血流（约占心输出量5%）是开心直视手术时心内少量回流出血的主要来源。另外，还有心脏大中小静脉直接从右房冠状窦开口返回右房；1～4支心前静脉直接回到右房；心脏最小静脉直接返回心房与心室。这是在左右心内手术时，必须分别注意的心内出血来源。此外，尚有少量的非冠状动脉側支循环血流（支气管动脉与肋间动脉）可经肺纵隔心包的側支循环返回心脏，但这些血液大部份均会被左心引流带走，剩余的也可被吸引回机器；故能保证清晰的无血术野。经典ECC改良I式（见表1）适用于所有不涉及主动脉瓣的手术病人，其可在并行循环或心室顫动下行心内直视手术。例如：先天二尖瓣病变，室间隔与房间隔缺损，法乐氏三联症，肺动脉狭窄，动脉导管未闭等。但我们认为，该式缺陷为ECC时，肺保护问题尚待解决；其原因在于：尽管未阻断主动脉，但由于上下腔静脉被阻断故全身静脉血既不能返回右心房更不能进入肺循环（此时全身静脉血被引入体外人工泵后直接泵入主动脉；而肺循环基本处于旷置状态或肺被隔离状态）；仅有从支气管动脉-肺动脉側支循环来的少量动脉性血液对肺异常灌注，但其流道（改变）、流量（变小）、流压均异常，且灌注的血液内容也大不如常（原为静脉血换成动脉血；目前尚不清楚其对肺影响到底如何），从而不可避免会造成肺失常少灌性缺血性损伤;加之，ECC所致的SIRS，与心内手术完毕开放上下腔静脉阻断时所造成的再灌注损伤。故从病理生理的角度该式除有冠脉灌注心保护作用稍占优势（或许是比经典ECC仅多几分钟优势），因其一样可造成肺缺血再灌注等损伤，在这一点上与经典ECC并没有本质上差异。
5．2 ECC肺保护方法及其术式(59～67)
5．2．1 ECC肺保护方法:  ECC后，肺损伤其与下列因素相关：（1）肺IRI；（2）ECC时，血液成份与ECC设备人工管道接触；（3）鱼精蛋白拮抗肝素形成复合物引发炎症；（4）ECC期非搏动性灌注可引起肠黏膜缺血缺氧肠屏障破坏，继之内毒素血症对肺等损伤；（5）机体对手术打击的应激反应等原因。因此，目前针对性的ECC肺保护方法如下：通气方式改进；ECC设备改进；去白细胞术；麻醉药选择；血液稀释；抑制炎症药物与特异性拮抗炎症介质应用；蛋白酶抑制剂应用；肺缺血预/后处理与肺灌注；肺保护ECC式等。
5．2．2 ECC肺保护式—BVB:
    1959年，英国Westministe医院Drew等为解决早期ECC机人工氧合器对机体毒性作用，设计了一种病人以自肺作为氧合器的循环支持系统。在该系统下，体温可降至循环停止点，以便耐受心内手术所需时间；其并坚持22年使用该方法(59)。人们将其称为Drew式。1953年Dodrill也做过这方面工作.尔后逐步演化为自肺氧合双心室旁路（Biventricular heart bypass, BVB）,或自肺气体交换（自肺氧合）体外循环，或自肺心旁路（Self-lung cardiac bypass, SELCAB）；我们将其称之为肺保护型体外循环（或自肺心旁路ECC）。Gleville（1986年，20例CAGB病人）、Tassani（1999年，15例病人）、德国Richter（2000年，15例病人）、日本Nikolaus（2000年，犬）与Mendler（2000年，犬）等，陆续做了该术式临床与实验研究工作。BVB实施方法如下：左心耳插管-泵-升主动脉插管建立左心灌注系统；右心耳插管-泵-肺动脉插管建立右心灌注系统.他们在该式中不使用人工氧合器，而改用双心室转流自体肺氧合方法（见表1）。Mendler等实验表明：与使用人工氧合肺膜的经典ECC对照组相比较：BVB组其肺血管阻力，血管外的水份与肺顺应性等肺功能参数均有明显改善；显示BVB对肺功能有保护作用。上海孔祥、黄惠民等（2007年）等，证实了猪双心室旁路时自体肺氧合的对肺的保护作用：BVB组与肺膜氧合的常规ECC（对照组）相比较，BVB组肺静态顺应性与肺湿干比优于对照组；TNF低于对照组（P<0.05）；光镜下，肺损伤程度小于对照组。北京胡金晓与重庆向小勇等，更早做过自肺氧合体ECC这方面的实验研究。但我们认为，该式缺陷在于因为左右心室被隔离，加之主动脉被阻断，故ECC时心保护问题仍未解决。该式国外在临床上主要用于冠脉旁路移植（CABG）手术；50年来英德等国对其研究从未停止，目前国内外还有重新兴起之趋势。
5．3 ECC脑保护方法及其术式(31～35,68～74)：
5．3．1 ECC脑保护方法:1957年，Cooley 开展了经头臂干动脉插管选择性脑灌注的研究；1964年，Borst等在修复主动脉弓部动静脉瘘时，使用了深低温停循环（Deep hypothermic circulatory arrest, DHCA）；通常<25℃称之深低温)技术;但DHCA究其根源也来自50年代英国Drew的原始实验。 尔后Pierangeli（1974年）、Grieep（1975年），在主动脉弓部动脉手术中，采用DHCA方法进行脑保护，但中枢神经系统并发症与死亡率很高。目前，国际上有大量关于DHCA方面的研究报告。1980年，Mills等在处理ECC中动脉内空气栓塞时，使用了低温停循环+逆行脑灌注（Selective Retrograde cerebral perfusion, SRCP）方法。SRCP通常与低温停循环合并使用，常规插管后在30 min内将鼻咽温降至10～20℃ ；当脑代谢停滞时（脑电图呈直线状）全身停循环，此时可持续或间隔进行SRCP（即将氧合后血经上腔静脉逆行灌注脑组织）；可根据颈内静脉压（约为2.0～3.3 kPa）,用B超监护大脑中动脉流量，或用近红外光谱仪监测调节脑灌流量。但大多数实验与临床研究证明，DHCA+SRCP其效果不如DHCA +SACP（下面谈及）。此外，近几年有人采用中低温停循环+SACP（26℃），以避免深低温对器官损伤。
5．3．2 ECC脑保护式—SACP+DHCA: 选择性顺行脑灌注（selective Antegrade cerebral perfusion, SACP）。因为该种方法可同时达到体外循环与选择性脑灌注（即脑保护）两项任务。故我们将其称为脑保护型ECC或脑保护型CPB（见表1）。SACP+DHCA实施方法如下第一阶段SACP步骤：（1）常规全麻下气管插管，人工通气与肝素化；（2）中央型:经切开的升主动脉插管—泵—右房（或上下腔静脉）插管；外周型:经右臂动脉（或右腋动脉，或右锁骨下动脉）插管—泵—右房（或上下腔静脉）插管，均可在建立EEC后转机降温；（3）并行循环降温至28℃时，阻断升主动脉，经主动脉根部给心停跳液；（4）在继续降温同时完成预计手术（例如：心内畸形矫正、人造瓣膜置换、近心端人工血管吻合与冠脉搭桥等）。第二阶段DHCA步骤：（5）继续降温至22～18℃时，将体位调整为头低位，并减少动脉灌流量；（6）阻断无名动脉（头臂干动脉），左颈总动脉与左锁骨下动脉近端，并撤除升主动脉阻断；（7）完成主动脉弓部及手术（例如远心端人造血管吻合等）；此时，除经右臂动脉等保证脑血流持续灌注（灌注量5．０～10 mL/(kg.min)-1外，机体其他部位处于DHCA状态；（8）手术操作完毕后，撤除无名动脉，左颈总动脉与左锁骨下动脉阻断；转机复温并逐步恢复生理循环。我们认为，从上述SACP+DHCA实施步骤可以看出：第一阶段SACP与经典ECC式同样存在心肺被隔离缺血时间极限问题（但SACP时脑灌注得以加强，而经典ECC式则无此优势）；第二阶段DHCA则除继续脑灌注保护脑组织外，机体其他脏器组织则处于低温停循环无灌流状态。故SACP+DHCA式ECC至少仍有两个问题必须解决：①SCAP下，心肺隔离缺血时间耐受极限；②DHCA下机体其他脏器组织缺血时间耐受极限；从逻辑推理上，两者势必有叠加损伤副效应。
SACP术式设计的解剖学根据在于大脑Wills环（该环由大脑前交通支，双側大脑前动脉起端和双側颈内动脉末端，双側后交通支与双側大后动脉起端共同组成）存在，故经由右臂动脉（或右腋动脉或右锁骨下动脉）—>右椎动脉，右颈总动脉—>大脑側支循环（大脑前后交通支）路径就可达到灌注两側大脑半球目的。但在大脑前交通支与左側后交通支同时缺如或闭塞时如使用SACP，有可能影响左半球脑额颞叶血供。故术前脑血管造影等检查证实，大脑Wills环畅通与否就成为必要。此外，术前了解主动脉有无狭窄等甚为重要，必要时佐以股动脉或髂外动脉插管，同时上下灌注。业已证明:在中低温ECC（25℃）时，SACP流量保持在生理的50%左右，且将颈总动脉压维持>3.99 kPa时，对脑功能是安全的。Reece组(72)研究表明,升主动脉切开插管SACP（中央型24例）比腋动脉或股动脉插管SACP（外周型46例）更安全，而且死亡率（4.2%比19.5%，P<0.05）与心脏事件（0%比5% ,P<0.05）更低。Malvindi(73)对SCAP文献复习（总数3 548例，其中单侧式灌注2 949例，双侧式599例）表明：两法均可接受，但须较长时间SCAP时，双側式更为安全。Paulis(74)等对3例经腋动脉插管途径的SCAP病人,用一根10～12 cm长的带腔灌注导管进行导管内脑分流(Intravessel cerebral shunt,ICS)可达到双侧脑半球灌注目的。该导管两端各置一个气囊；近端气囊置于无名动脉插管内近端，另一可膨胀气囊置于左颈总动脉插管内远端。