黃繼紅，周燕萍，朱德明

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Fontan術(shù)后患兒撤離呼吸機(jī)前后全身及局部血流動力學(xué)改變

黃繼紅，周燕萍，朱德明

［摘要］：目的 研究Fontan手術(shù)患兒在撤離呼吸機(jī)前后的全身及局部血流動力學(xué)變化。方法 26例Fontan病例,術(shù)后入ICU后開始常規(guī)監(jiān)測,包括心率,血壓,中心靜脈壓,尿量等。近紅外光譜儀連續(xù)測量組織氧合指數(shù),包括腦組織,腸系膜組織氧合指數(shù)。撤機(jī)前、后30 min,分別測量超聲心排指數(shù)、動脈血?dú)?、上腔靜脈氧飽和度,計(jì)算心率血壓乘積。結(jié)果 隨著呼吸機(jī)的撤離,中心靜脈壓從(17±3)mm Hg降至(15±3)mm Hg,心排指數(shù),收縮壓和腦氧指數(shù)分別從(3.58±0.39)L/(min·m2),(82±9)mm Hg和(64.9±5.7)%升至(4.13±0.45)L/(min·m2),(101±14)mm Hg和(70.6±8.5)%。心率血壓乘積從(10 760± 2 740)bpm×mm Hg增加到(12 470±2 950)bpm×mm Hg。心率、動脈氧飽和度、上腔靜脈氧飽和度、乳酸、腸系膜氧合指數(shù)無顯著改變。結(jié)論 Fontan患兒撤離呼吸機(jī)后,心排量和腦氧改善明顯,腸系膜氧合改善不顯著。說明胸內(nèi)壓的降低有利于改善心排量和腦血流量。撤離呼吸機(jī)后,增加的心排量優(yōu)先供應(yīng)至心臟、腦和呼吸系統(tǒng),而腸系膜組織灌注仍低于正常。

［關(guān)鍵詞］：近紅外光譜儀；Fontan手術(shù)；局部血流動力學(xué)；撤離呼吸機(jī)

Global and regional hemodynamics change in patients undergoing Fontan procedure：positive pressure ventilation vs spontaneous breathing

Huang Ji-hong,Zhou Yan-ping,Zhu De-ming
Department of Pediatric Cardiovascular and Thoracic Surgery,Shanghai Children＇s Medical Center,Shanghai 200127,China
Corresponding author:Zhu De-ming,Email:scmccpb1@ aliyun.com

［Abstract］：Objective To investigate the effects of extubation on global and regional hemodynamics in patients undergoing Fontan procedure.Methods 26 patients undergoing Fontan procedure,standard hemodynamic variables,including heart rate,blood pressure,central venous pressure,urine output were monitored on intensive care unit admission.Near infrared spectroscopy of cerebral and mesenteric were measured continuously.Cardiac index derived from aortic diameter and Doppler wave velocity,arterial blood gas,oxygen saturations of superior vena cava were measured and rate pressure products were calculated at 30 minutes before and after extubation.Results After extubation,the central venous pressure decreased significantly from(17±3) to(15±3) mm Hg.The cardiac index,systolic blood pressure,cerebral oxygen saturation increase from(3.58±0.39) L/min/m2,(82±9) mmHg,(64.9±5.7)%to(4.13±0.45) L/min/m2,(101±14) mmHg,(70.6±8.5)%,respectively.Rate pressure product increase from(10 760±2 740) to(12 470±2 950) bpm*mmHg.The heart rate,arterial oxygen saturation,superior vena cava oxygen saturation,lactate,and mesenteric oxygen saturation remained unchanged.Conclusion After Fontan procedure,both cardiac index and cerebral oxygen saturation improved significantly,while mesenteric oxygen saturation remained unchanged.It suggests that the reduction of intra-thoracic pressure could improve cardiac output and cerebral perfusion.After extubation,increased cardiac output is preferentially supplied to myocardium,brain and respiratory muscles,while the mesenteric perfusion is still lower than normal.

［Key words］： Near-infrared spectroscopy；Fontan procedure；Regional hemodynamics；Extubation

正壓通氣對于Fontan等肺血流依賴體靜脈壓力驅(qū)動的循環(huán)而言,增加了體靜脈血流經(jīng)肺循環(huán)的阻力,從而降低心排量。術(shù)后早期撤離呼吸機(jī)有利于體靜脈回流、增加心排量及臟器血流灌注[1]。然而,拔管后機(jī)體呼吸做功增加,必然伴隨膈肌等呼吸肌群血流增加,在心排量增加幅度有限條件下,其他臟器如大腦,內(nèi)臟的血流供應(yīng)是否能夠增加尚不明確。

近紅外光譜儀( near infrared spectroscopy,NIRS)測得局部組織的氧合指數(shù),能夠?qū)崟r(shí)、無創(chuàng)反映測量部位的氧代謝情況及微循環(huán)灌注[2]。同一時(shí)間、不同部位的組織氧合情況可以反映不同部位的微循環(huán)狀態(tài)。筆者通過測量撤離呼吸機(jī)前后腦組織和腸系膜氧合指數(shù),比較兩種不同通氣方式下腦氧和腸系膜氧合情況的變化趨勢。

1 材料與方法

1.1 臨床資料 2015年3月至6月,本中心連續(xù)接受Fontan手術(shù)共27例患兒,26例存活,1例死亡,死亡患兒術(shù)后未曾撤離呼吸機(jī),未納入分析。余26例患兒納入分析,男19例,女7例,年齡1 017 ～2 956(1 551±480)d。其中單心室6例,三尖瓣閉鎖4例,肺動脈閉鎖6例,右室雙出口3例,完全性大動脈錯(cuò)位3例,糾正性大動脈錯(cuò)位3例,三尖瓣下移畸形1例。Fontan類型:外管道15例,內(nèi)管道9 例,側(cè)通道1例,肺動脈下拉式1例,板障開窗(3.5 ～5 mm)20例。

1.2 麻醉方法 基礎(chǔ)麻醉后氣管插管,放置中心靜脈導(dǎo)管。術(shù)后應(yīng)用多巴胺[3～5 μg/(kg·min)],咪達(dá)唑侖[1 μg/(kg·min)]或右美托咪定[0.5 μg/(kg·hr)],米力農(nóng)[0.25～0.5 μg/kg·min)]于15例患者。Servo I呼吸機(jī)(Siemens Life support systems)參數(shù)設(shè)置為:同步間歇指令通氣(synchronized intermittent mandatory ventilation,SIMV),潮氣量8～10 ml/kg,吸氣時(shí)間0.6 s,呼氣末正壓3 cm H2O,每30 min調(diào)整一次呼吸頻率,逐步撤離呼吸機(jī)。拔除氣管插管前確保所有患兒完全清醒,排除肺不張及胸腔積液。體溫保持36～37℃,血紅蛋白120～159 g/L。

1.3 監(jiān)測指標(biāo) 術(shù)后監(jiān)測包括心率(heart rate,HR)、動脈血壓(blood pressure,BP)、中心靜脈壓力(CVP)、體溫、尿量。NIRS(近紅外組織血氧參數(shù)無損監(jiān)測儀,ENGINMED,蘇州愛琴生物醫(yī)療電子有限公司)連續(xù)監(jiān)測(每2 s重復(fù)測量一次)腦氧和腸系膜氧合情況。測量腦部和腸系膜氧合的探頭分別置于前額和臍周。撤離呼吸機(jī)前、后30 min分別測動脈血?dú)?、上腔靜脈氧飽和度(SsvcO2)、計(jì)算代表心肌耗氧水平的心率血壓乘積(rate pressure product,RPP)[3]、超聲測量主動脈瓣環(huán)面積(cross-sectional area of the aortic valve,CSA)及升主動脈血流的速度時(shí)間積分(velocity time integral,VTI),兩者乘積為每搏量(stroke volume,SV),計(jì)算心排指數(shù)(cardiac index,CI),公式為:CI＝SV×HR/BSA,其中BSA為體表面積。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法 應(yīng)該統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 15.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,數(shù)據(jù)均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示。配對t檢驗(yàn)用于拔管前后的比較,P＜0.05為統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著。

2 結(jié) 果

2.1 一般結(jié)果 體外循環(huán)時(shí)間47～205(99±31) min,主動脈阻斷時(shí)間為0～145(43±31)min。呼吸機(jī)應(yīng)用時(shí)間3.9～40.5(12.9±8.9)h,ICU時(shí)間46～145(89±36)h,住院時(shí)間10～34(18.4±7.1)d。

2.2 血流動力學(xué)變化 見表1。心率、血壓、體溫、血紅蛋白、血?dú)夥治鲋衟H、動脈氧分壓(PaO2)、動脈二氧化碳分壓(PaCO2)、乳酸、堿剩余、上腔靜脈氧飽和度沒有顯著的變化。

心排指數(shù)從拔管前的(3.58±0.39)L/(min·m2)顯著增加到拔管后的(4.13±0.45) L/(min·m2)。

CVP從拔管前的(17±3)mm Hg明顯下降為拔管后的(15±3) mm Hg。

表1　不同時(shí)間點(diǎn)血流動力學(xué)指標(biāo)(n＝26,±s)

表1　不同時(shí)間點(diǎn)血流動力學(xué)指標(biāo)(n＝26,±s)

注：SBP:收縮壓；T:體溫；Hb:血紅蛋白；BE:堿剩余；LACT:乳酸。

項(xiàng)目　　撤機(jī)前　　撤機(jī)后　P值HR(bpm)　121±26　119±19　0.691 SBP(mm Hg)　82±9　101±14　0.011*CVP(mm Hg)　17±3　15±3　0.015*T(℃)　37.6±0.3　37.7±0.4　0.879 pH　7.401±0.046　7.403±0.045　0.739 Hb(g/L)　134±17　134±19　0.765 BE　1.3±2.5　1.0±2.2　0.337 LACT(mmol/L)　2.1±2.5　2.2±1.2　0.785 PaO2(mm Hg)　70.7±21.7　73.6±24.4　0.326 PaCO2(mm Hg)　42.7±4.7　42.0±5.9　0.373 RPP(103×bpm×mm Hg)　10.76±2.74　12.47±2.95　0.012*CI(L/(min·m2)　3.58±0.39　4.13±0.45　0.017*

本研究中RPP從拔管前(10 760±2 740)bpm× mm Hg增加到(12 470±2 950)bpm×mm Hg,提示心肌氧耗量增加。

2.3 NIRS數(shù)據(jù)與SsvcO2見表2。平均腦氧合指數(shù)(ScO2)從拔管前(64.9±5.7)%增加到拔管后(70.6±8.5)%。平均腸系膜氧合指數(shù)(SmO2)和SsvcO2在拔管前后無明顯變化。

表2　不同時(shí)間點(diǎn)氧合指數(shù)(n＝26,±s)

表2　不同時(shí)間點(diǎn)氧合指數(shù)(n＝26,±s)

注：SaO2:動脈氧飽和度。

項(xiàng)目　　撤機(jī)前　　撤機(jī)后　P值SaO2(%)　90.5±7.2　 91.1±7.5　 0.471 SsvcO2(%)　 67.5±13.5　 67.5±12.5　 0.943 ScO2(%)　64.9±5.7　 70.6±8.5*　0.032 SmO2(%)　68.7±4.8　 67.9±5.3　 0.683

2.4 ScO2與CVP相關(guān)分析 圖1顯示了1例Fontan患兒在撤離呼吸機(jī)前后ScO2和SmO2的改變,該例患兒拔管后10 min內(nèi)腦氧從62%增加到71%,腸系膜氧合從65%降至59%。ScO2與CVP相關(guān)性總體弱(r＝-0.31,P＜0.01),26例中有11例患兒ScO2與CVP中度負(fù)相關(guān)(r＝-0.5～-0.65,P＜0.01)。

圖1　撤離呼吸機(jī)前后ScO2和SmO2之變化趨勢

3 討 論

本文分析了Fontan術(shù)后患兒,從正壓通氣轉(zhuǎn)為自主呼吸后全身和局部灌注的改變。撤離呼吸機(jī)后,CVP迅速降低；BP、CI增加；RPP上升。

3.1 NIRS用于局部血流動力學(xué)評估原理及意義心臟術(shù)后血流動力學(xué)評估非常重要。傳統(tǒng)的CI、混合靜脈氧飽和度、LACT、腦尿鈉肽(Brain natriuretic peptide,BNP)等指標(biāo)反映的是全身大體循環(huán)的情況,在休克或低心排代償期,上述指標(biāo)變化通常不大。

休克或低心排早期,外周臟器的灌注量最先受到影響[4]。NIRS提供的氧合指數(shù)監(jiān)測,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部臟器的灌注異常,此時(shí),反映大體循環(huán)的傳統(tǒng)指標(biāo)往往還在正常范圍內(nèi)。因而,加強(qiáng)心臟手術(shù)圍術(shù)期局部組織灌注的監(jiān)測有積極意義。一方面,可以早期發(fā)現(xiàn)心功能不全,另一方面,可以針對性地加強(qiáng)局部臟器的保護(hù),降低、減少并發(fā)癥。

NIRS技術(shù)基于改良Beer-Lambert原理,根據(jù)光的吸收和散射測量組織Hb含量及比例,具有連續(xù)的、無創(chuàng)、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)。組織氧和指數(shù)綜合反映了測量局部之動脈(占20%)、靜脈(占75%)和毛細(xì)血管(占5%)的氧和,代表局部組織或臟器的氧供/氧需狀況,局部氧和指數(shù)降低提示組織灌注流量減少或氧消耗增加。多部位的組織氧和測定能反映不同臟器血流分布和微循環(huán)狀況。ScO2參考范圍尚未統(tǒng)一,正常人平均值約為70%,SaO2與ScO2差值約為30%；灌注充分時(shí),SmO2比ScO2高10%[5]。

本研究用NIRS測量ScO2和SmO2評估局部組織灌注狀況。撤離呼吸機(jī)后這兩個(gè)部位的微循環(huán)灌注變化不盡相同。

3.2 正壓通氣對Fontan全身血流動力學(xué)和局部血流重分配 Fontan手術(shù)將體靜脈的血流直接引流進(jìn)入肺動脈。由于缺乏肺循環(huán)心室,肺血流被動地依賴腔靜脈壓力驅(qū)動。正壓通氣時(shí),肺血流量減少可導(dǎo)致心臟指數(shù)明顯降低[6]。理論上,從正壓通氣切換到自主呼吸后,由于胸腔內(nèi)靜脈壓力下降,上下腔靜脈回流增加,心排量增加；自主呼吸時(shí)胸內(nèi)負(fù)壓增加了心室跨壁壓,改善了心室壁順應(yīng)性,也能促進(jìn)體靜脈血回流,改善CI[7-8]。Lofland等[9]報(bào)道了連續(xù)50例Fontan患兒,自主呼吸后心臟指數(shù)升高伴隨肺動脈平均壓降低。

不過,上述研究沒有考慮自主呼吸時(shí)呼吸肌群的代謝增加。Viires[10]的研究顯示,低心排綜合征動物模型中,正壓通氣時(shí)呼吸肌血流量僅占整個(gè)心臟指數(shù)的3%,自主呼吸時(shí)呼吸肌血流量則可高達(dá)CI 的21%。在CI相對恒定條件下,自主呼吸時(shí)呼吸肌群血流量的強(qiáng)制性增加可導(dǎo)致其他器官如肝、腎、腸系膜,甚至腦組織血流量的降低。

如果CI有限,將優(yōu)先保證如心、腦、呼吸肌等重要器官的血流量,犧牲胃腸道和四肢,皮膚等臟器的灌注[11]。在循環(huán)性休克時(shí),腸系膜血管床收縮可產(chǎn)生“自體輸血”效應(yīng),自體輸血量可高達(dá)CI的30%[12]。

Bronicki等[13]對法洛四聯(lián)癥根治術(shù)后患者的研究也證實(shí):術(shù)后早期撤離呼吸機(jī)后,腦血流和呼吸肌血流的增加是以降低腸系膜血流為代價(jià)獲得的。

本文中,撤離呼吸機(jī)后CI增加、RPP增加、ScO2增加,但SmO2并沒有增加,仍然低于正常水平。提示在撤離呼吸機(jī)早期,盡管心排量有所增加,但其增加幅度不足以覆蓋所有的器官足夠的灌注,增加的心排量主要被心臟、腦、呼吸肌群等組織器官占用。

3.3 腦血流自動調(diào)節(jié)功能 腦血流量＝腦灌注壓/腦血管阻力。CVP大于顱內(nèi)壓時(shí),腦灌注壓＝(平均動脈壓-CVP)；CVP小于顱內(nèi)壓時(shí),腦灌注壓＝(平均動脈壓-顱內(nèi)壓)。

腦血管自動調(diào)節(jié)功能,又稱為壓力-反應(yīng)狀態(tài),指腦灌注壓在一定范圍內(nèi)波動時(shí)時(shí),通過血管舒縮調(diào)節(jié)腦血管阻力,使腦血流量保持相對恒定[14-15],當(dāng)腦灌注壓低于某一臨界壓力下限時(shí),腦血管自動調(diào)節(jié)功能受損,輕微的灌注壓下降即可造成腦血流的大幅下降。目前對嬰幼兒和兒童腦臨界灌注壓上、下限尚無明確定義。腦血管自動調(diào)節(jié)功能受損時(shí),機(jī)體通過腦氧攝取增加保持足夠的腦組織氧供[16]。本文中,正壓通氣時(shí)ScO2顯著低于自主呼吸時(shí),說明正壓通氣時(shí)腦血管自動調(diào)節(jié)功能可能受損,腦血管接近或處于氧供依賴狀態(tài)。

26例病例中有11例患兒ScO2與CVP呈負(fù)相關(guān)。可能的機(jī)制是:①CVP升高時(shí),腦靜脈直徑擴(kuò)張,腦組織動脈/靜脈比例降低,組織氧合指數(shù)降低[17]；②CVP升高時(shí),顱內(nèi)壓升高,腦灌注壓降低,腦自動調(diào)節(jié)曲線的壓力上、下限改變[18-19],腦血管自動調(diào)節(jié)功能受損,腦血流量減少,組織氧合指數(shù)降低。

ScO2絕對值小于50%時(shí),認(rèn)知能力下降、腦卒中發(fā)病、機(jī)械通氣時(shí)間延長發(fā)生率均增高[20]。本文中,雖然沒有患者出現(xiàn)ScO2低于50%,但撤離呼吸機(jī)前腦氧相對較低。對于這些患者,管理的目標(biāo)應(yīng)該是提高ScO2,盡早撤離呼吸機(jī)。

撤機(jī)后SmO2低于正常。說明在撤離呼吸機(jī)早期,盡管全身血流動力學(xué)指標(biāo)正常,仍存在腸系膜微循環(huán)灌注不足。這種現(xiàn)象可能與本組病例撤機(jī)時(shí)間較多分布于術(shù)后5～12 h,該階段處于體外循環(huán)后相對低排期,整個(gè)CI仍有受限。建議Fontan撤離呼吸機(jī)早期階段,胃腸飲食應(yīng)少量、逐步增加。

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(修訂日期:2015-12-03)

(收稿日期:2015-11-18)

通訊作者：朱德明,Email:scmccpb1@ aliyun.com

DOI:10.13498/j.cnki.chin.j.ecc.2016.01.08

作者單位：200127上海,上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心胸外科