翁立軍，張　野，胡憲文，李　云

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遠端預處理對體外循環(huán)下心臟瓣膜置換術患者腦損傷的保護作用

翁立軍，張野，胡憲文，李云

［摘要］目的:探討遠端預處理(remote ischemic preconditioning，RIPC)對體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass，CPB)下瓣膜置換手術中腦損傷的保護作用。方法:將體外循環(huán)心臟瓣膜置換術患者40例隨機分為遠端預處理組(RIPC組)和對照組，各20例。麻醉誘導后CPB前，以骨科充氣式壓力止血帶環(huán)扎左上臂上施壓(壓力200 mmHg)，循環(huán)3次，每次5 min，間隔5 min;對照組處理同RIPC組，但止血帶不充氣。分別于麻醉誘導穩(wěn)定5 min后(T0)和手術結束即刻(T1)、術后1 h(T2)、6 h(T3)和24 h (T4) 5個時間點抽取頸內靜脈球部血檢測S-100β、神經元特異性烯醇化酶(NSE)。對于所有接受手術的患者分別在術前1 d和術后第3、8天行神經心理測驗和評估。結果:2組患者S-100β和NSE蛋白水平在T1～T4均顯著高于T0(P＜0．01)，但RIPC組S-100β在T1～T3和NSE水平在T1～T4時均明顯低于對照組(P＜0．01)。RIPC組術后3 d簡易智能量表和蒙特利爾認知評估量表評分均低于對照組(P＜0．05和P＜0．01)。結論:RIPC可降低CPB下心臟瓣膜置換術患者血清NSE、S-100β蛋白水平，降低患者術后認知功能障礙發(fā)生率，具有腦保護作用。

［關鍵詞］體外循環(huán);遠端預處理;腦保護; S-100β蛋白;神經元特異性烯醇化酶

［作者單位］安徽醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院麻醉科，安徽合肥230601

隨著麻醉、手術和體外循環(huán)(cardiopulmonary bypass，CPB)技術的進步，心臟手術患者的死亡率和術后嚴重神經系統并發(fā)癥的發(fā)生率已明顯降低，但術后患者腦功能障礙的發(fā)生率仍然較高，是影響心臟外科手術預后的重要因素之一。動物實驗［1］表明，遠端預處理(remote ischemic preconditioning，RIPC)可以對CPB下心臟手術引起的腦損傷產生保護作用。本研究通過觀察心臟瓣膜置換術圍術期血清神經元特異性烯醇化酶(NSE)、S-100β蛋白水平和患者術后認知功能，研究在CPB之前應用遠端肢體缺血預處理(IP)的腦保護作用，觀察其在臨床上的應用效果?，F作報道。

1　資料與方法

1．1一般資料本研究獲我院倫理委員會批準，對2012年6月至2013年4月在我院行擇期心臟瓣膜置換術的40例患者進行隨機、雙盲、臨床對照研究。其中男16例，女24例，年齡33～55歲，心功能Ⅰ～Ⅲ級。隨機分為2組:遠端預處理組(RIPC組)和對照組，各20例。排除標準:急診手術，二次手術，射血分數＜40%，腦外傷史、腦血管疾病發(fā)作史，精神疾病史，氣胸史，視覺及聽覺障礙，肝腎功能障礙及活動性肝炎，血栓性疾病，高血壓，神經系統，內分泌系統疾病，長期服用鎮(zhèn)靜劑，嗜酒，CPB術中二次轉流，術后由于出血等手術因素而再次急診手術者。

1．2麻醉方法患者進入手術室后，平臥位連接5導聯心電圖，局麻下行左手臂橈動脈穿刺置管行連續(xù)動脈測壓，右頸內靜脈穿刺置入中心靜脈導管，同時向頭側穿刺逆行置管，使導管的尖端位于相當于外耳道的位置(頸內靜脈球部)。以咪噠唑侖0．05 mg/kg、依托咪酯0．2～0．3 mg/kg、舒芬太尼0．5～1．0 μg/kg、羅庫溴銨1 mg/kg依次靜脈注射進行麻醉誘導插管，插管成功后行機械通氣，呼吸參數設定潮氣量8～10 mL/kg，呼吸頻率10～12次/分，100%純氧，流量為2 L/min，維持呼氣末二氧化碳分壓(PETCO2) 35～40 mmHg，吸呼比為1∶2。RIPC組于麻醉誘導插管完畢穩(wěn)定5 min后，應用骨科氣壓止血帶給左上肢加壓至200 mmHg(動脈波形消失為準)，維持5 min后，再減壓至0 mmHg，維持5 min，共3個循環(huán)，完成缺血再灌注過程。對照組左上肢綁骨科氣壓止血帶，但不施壓。其他條件相同。麻醉維持:舒芬太尼10～15 μg/h、七氟烷1 ～3 MAC、哌庫溴銨間斷靜脈注射，維持腦電雙頻指數值在40～60。

1．3檢測指標分別于麻醉誘導穩(wěn)定5 min后(T0)和手術結束即刻(T1)、術后1 h(T2)、6 h(T3) 和24 h(T4) 5個時間點抽取頸內靜脈球部血3 ml，4℃放置0．5 h后離心(3 000 r/min，15 min)，取上清液，置入－80℃冰箱中保存。NSE及S-100β蛋白濃度測定采用酶聯免疫吸附法(NSE、S-100B試劑盒: R＆D，上海源葉生物有限公司)，BIO-TEK POWER WAVE XS全自動酶免儀，波長450 nm。

1．4認知功能評定所有患者術前1 d、術后第3、8天皆進行簡易智能量表(MMSE)、蒙特利爾認知評估量表(MoCA)進行測試，評估和了解其認知功能。

1．5統計學方法采用方差分析和q檢驗、t檢驗及χ2檢驗。

2　結果

2．1 2組患者術前一般資料及術后恢復指標比較

2組患者術前年齡、性別、射血分數、受教育年限、手術時間、CPB時間、主動脈阻斷時間差異均無統計學意義(P＞0．05) (見表1)。2組患者均康復出院，術后恢復指標差異均無統計學意義(P＞0．05) (見表2)。

2．2 2組患者術后認知功能測定結果比較2組患者術后第3天MMSE及MoCA評分均較術前降低(P＜0．01)，術后第8天均基本恢復至術前水平(P＞0．05)，而RIPC組術后第3天MMSE和MoCA評分均低于對照組(P＜0．05和P＜0．01) (見表3)。

2．3 2組患者麻醉和術中不同時間血清中S-100β 與NSE蛋白水平比較2組患者T1～T4時血清S-100β與NSE蛋白水平均明顯高于T0(P＜0．01)，但RIPC組患者血清S-100β在T1～T6與NSE蛋白在T1～T4時均明顯低于對照組(P＜0．01) (見表4)。

表1　2組患者一般資料比較(ni=20)

3　討論

RIPC是指對一器官進行IP后會對另一個或多個遠端器官缺血后損傷產生保護作用。對遠離靶器官或組織(如腎、小腸、骨骼肌等)進行短暫缺血再灌注，不僅能減輕自身器官或組織對隨后較長時間的缺血再灌注損傷，對遠隔的靶器官或組織也具有保護作用，這是繼IP的又一保護缺血后心臟的措施［2］。由于RIPC不是在靶器官自身進行侵襲性操作，不會使靶器官損傷加重，所以比IP具有更大的臨床應用前景，更為重要的一點是這種保護作用具有普遍性，即對CPB下心臟手術所引起的心、肺、腦、腎等重要器官具有普遍保護作用。

臨床研究多集中于肢體IP對CPB或非CPB下心臟手術心臟本身的研究，對于心臟以外的研究卻甚少，零星報道提示RIPC可以對CPB下心臟手術中、術后肺［3］、腎功能［4］損傷產生一定的保護作用。而對于RIPC CPB下心臟手術所引起的腦損傷保護性研究尚處于動物實驗性研究階段。JENSEN等［1］首次用動物實驗模擬了CPB下心臟手術所引起的腦損傷模型，并通過一系列研究提示肢體預處理對深低溫下心臟停搏所引起的腦損傷具有保護作用，并促進神經功能的恢復，為臨床應用提供了理論依據，遺憾的是此研究并未提到可能的機制。到目前為止，還沒有臨床實驗進一步證實這種保護作用的存在。

表2　2組患者術后恢復情況比較(±s)

表2　2組患者術后恢復情況比較(±s)

分組　n　　呼吸機輔助呼吸時間/h ICU駐留時間/h術后住院時間/d RIPC組20　 5．11±1．55　 18．37±4．97　 12．73±1．04對照組　20　 5．41±1．72　 18．18±5．78　 13．05±1．51 t　　—　0．58　0．11　0．78 P—?。?．05　?。?．05　　＞0．05

表3　2組患者術后認知功能評分比較(ni=20;±s;分)

表3　2組患者術后認知功能評分比較(ni=20;±s;分)

q檢驗:與術前1 d比較＊＊P＜0．01

分組　　術前1天　　術后第3天　　術后第8天　F　 P　 MS誤差MMSE RIPC組　28．38±2．01 24．73±1．17＊＊　27．16±2．54 16．94?。?．01 4．077對照組　28．40±1．82 23．25±1．34＊＊27．67±2．04 14．91＜0．01 3．056 t　0．39　2．15　0．75　　—　　—　　—P　?。?．05　?。?．05　?。?．05　　—　　—　　—MoCA RIPC組　28．40±1．82 23．25±1．34＊＊　27．67±2．04 50．26?。?．01 3．090對照組　28．44±1．93 26．17±0．78＊＊28．10±2．09 10．34＜0．01 2．901 t　0．07　8．42　0．66　　—　　—　　—P　?。?．05　?。?．01　?。?．05—　—

表4　2組患者麻醉前后不同時間血清S-100β蛋白與NSE蛋白水平比較(ni=20;±s;μg/L)

表4　2組患者麻醉前后不同時間血清S-100β蛋白與NSE蛋白水平比較(ni=20;±s;μg/L)

q檢驗:與T0比較＊＊P＜0．01

分組　T0　T1　T2　T3　T4　F　P MS誤差S-100β蛋白RIPC組　0．18±0．02　 1．24±0．33＊＊　1．15±0．34＊＊　0．53±0．15＊＊　0．42±0．09＊＊　85．30　?。?．01　 0．051對照組　0．19±0．03　 1．65±0．21＊＊　1．71±0．32＊＊　0．64±0．09＊＊　0．45±0．11＊＊　296．67　　＜0．01　 0．034 t 1．24　4．69　5．36　2．81　0．94　　—　　—　　—P ＞0．05　?。?．01　　＜0．01　?。?．01　?。?．05　　—　　—　　—NSE蛋白RIPC組　5．02±2．01　 13．78±3．52＊＊　12．82±1．84＊＊　10．82±1．31＊＊　8．69±1．00＊＊　54．56　　＜0．01　 4．506對照組　5．89±1．94　 16．93±2．45＊＊　16．05±2．05＊＊　13．76±1．88＊＊　10．79±1．21＊＊　105．79　?。?．01　 3．793 t 1．39　3．28　5．24　5．74　5．98　　—　　—　　—P ＞0．05　　＜0．01　?。?．01　?。?．01　?。?．01—　—

心臟手術CPB時患者的血壓下降，腦循環(huán)的灌注減少，腦的再灌注以及腦血栓的形成引起腦缺血再灌注損傷。腦缺血再灌注是CPB后中樞神經系統損傷的重要原因之一，通常認為與自由基的過氧化作用、細胞內鈣超載、血管內皮及白細胞等作用相關［5］。血清S-100β蛋白和NSE是反映CPB心臟手術后腦損傷的早期敏感指標。聯合檢測S-100β蛋白和NSE是目前公認的檢測早期腦缺血損傷和判斷預后的標準［6］。本試驗中2組S-100β蛋白和NSE水平在CPB結束時均較術前顯著升高(P＜ 0．01)，而RIPC組均顯著低于對照組(P＜0．01)，表明主動脈開放后引起腦缺血再灌注損傷，釋放出大量S-100β蛋白和NSE到腦脊液中，并透過損傷的血腦屏障到達血液，而RIPC啟動了機體內源性保護系統，減輕腦損傷，從而減少S-100β蛋白和NSE的釋放。

CPB下中樞神經系統(central nervous system，CNS)并發(fā)癥引起的死亡率，近年來從7．2%增加到了19．6%。其中CNS功能障礙(偏癱、卒中)的發(fā)生率2%～3%，永久性CNS功能障礙為1%，而神經精神功能紊亂的發(fā)生率則高達33%～79%，其中20%的神經精神功能紊亂持續(xù)6個月以上，5%的患者為永久性神經精神功能紊亂［7］。術后認知功能障礙是腦損傷的一種外在表現，表現為手術后即刻和長期的記憶能力、計算能力及綜合思維能力的下降，將影響患者的生存質量。臨床上用于評價認知功能的方法很多，主要依靠神經心理學檢查［8］，其中以記憶力測試最為敏感，最常用的方法為MMSE法和MoCA法，簡便易行，側重于大腦功能的認知方面，排除了情緒和神志異常等因素的干擾，具有較高的有效性和可信性。本研究即采用該方法進行認知功能的評價，2組術后第5天NMSE和MoCA評分均明顯低于術前(P＜0．01)，RIPC組術后MMSE和MoCA評分均明顯高于對照組(P＜0．05)，而第8天結果表明，2組患者認知功能水平基本接近術前水平(P＞0．05)，進而可認為RIPC對CPB腦損傷的保護作用具有一定的時效性。

本研究結果表明，RIPC可成功對抗缺血再灌注損傷，減輕CPB后的腦損傷，對術后恢復無明顯影響。僅僅是簡單利用止血帶進行短暫的肢體缺血預處理，就能明顯改善患者術后恢復，降低CPB下心臟手術引起的心、肺、腦、腎等重要機體功能損傷，且操作簡便、經濟，因此RIPC在臨床上更為可行，值得臨床推廣應用，但其機制有待進一步研究。

［參考文獻］

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(本文編輯劉暢)

·臨床醫(yī)學·

The protective effect of remote ischemic preconditioning on the brain injury of patients treated with cardiac valve replacement under cardiopulmonary bypass

WENG Li-jun，ZHANG Ye，HU Xian-wen，LI Yun
(Department of Anesthesiology，The Second Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei Anhui 230601，China)

［Abstract］Objective: To investigate the protective effects of remote ischemic preconditioning(RIPC) on the brain injury of patients treated with cardiac valve replacement under cardiopulmonary bypass(CPB)．Methods: Forty patients treated with cardiac valve replacement under CPB were randomly divided into the RIPC group and control group(CON group) (20 cases each group)．After induction of anesthesia and before cardiopulmonary bypass，the pressure of left upper arm in RIPC group was increased by cerclage with orthopedic inflatable pressure tourniquet，loop 3 times，5 min each time，and an interval of 5 min．The treatment of the CON group was the same as the RIPC group，but the tourniquet was not inflated．The levels of S-100β protein and NSE in internal carotid artery bulb were detected after 5 min of the induction of anaesthesia stability(T0)，at the end of operation(T1)，and at postoperative 1 h(T2)，6 h(T3) and 24 h(T4)．The neuropsychology in all operation patients were tested and assessed before 1 day of operation and after 3 and 8 days of operation．Results: The levels of S-100β and NSE in two groups at T2to T4were significantly higher than those at T0(P＜0．01)，but the levels of S-100β at T2and T3，and the levels of NSE at T2to T4in RIPC group were significantly lower than those in CON group(P＜0．01)．The MMSE and MoCA scores in RIPC group after 3 days of operation were lower than those in CON group(P＜0．05 to P＜0．01)．Conclusions: The RIPC can decrease the levels of S-100β and NSE in the patients treated with cardiac valve replacement under CPB，and the incidence of cognitive impairment of patients，which can play a role on protecting brain．

［Key words］cardiopulmonary bypass; remote ischemic preconditioning; brain protection; S-100β; neuronal specific enolase

［通信作者］張野，博士研究生導師，主任醫(yī)師，教授．E-mail: zhangye-hassan@ sina．com

［作者簡介］翁立軍(1982－)，男，博士研究生．

［基金項目］安徽省教育廳省級自然科學研究項目(KJ2013Z117) ;安徽醫(yī)科大學科研基金項目(2012xkj056)

［收稿日期］2014-10-31

［文章編號］1000-2200(2016) 01-0028-04

［中圖法分類號］R 614．24

［文獻標志碼］A

DOI:10．13898/j．cnki．issn．1000-2200．2016．01．007