宋辛葉,欒永 (大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院,遼寧大連 116011)

體外循環(huán)心血管手術(shù)后低氧血癥的誘因及預(yù)防進(jìn)展

宋辛葉,欒永
(大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院,遼寧大連 116011)

低氧血癥是體外循環(huán)心血管手術(shù)后常見(jiàn)并發(fā)癥，預(yù)防低氧血癥對(duì)體外循環(huán)心血管手術(shù)患者有重要意義。體外循環(huán)心血管手術(shù)后低氧血癥的誘因包括肺缺血、炎癥反應(yīng)、肺不張、輸血、肺栓塞、患者自身因素及外科疾病因素等。各種因素中，炎癥反應(yīng)仍被認(rèn)為是心血管手術(shù)后肺損傷及低氧血癥發(fā)生的主要原因，體外循環(huán)誘發(fā)的全身炎癥反應(yīng)已為大家公認(rèn)，而主動(dòng)脈夾層等外科疾病本身所繼發(fā)的炎癥反應(yīng)卻只是一種推論，至今尚無(wú)確切證據(jù)。其預(yù)防措施需要多管齊下，包括體外循環(huán)、外科及麻醉相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)。

低氧血癥；體外循環(huán)；心血管手術(shù)；誘因

低氧血癥是體外循環(huán)(CPB)心血管手術(shù)術(shù)后常見(jiàn)并發(fā)癥之一，發(fā)生率在5%～7%。各類(lèi)文獻(xiàn)對(duì)低氧血癥定義的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，目前采用較多的是2012年柏林標(biāo)準(zhǔn)(PaO2/FiO2≤300)[1]。低氧血癥的誘因較多，既可由肺部并發(fā)癥引起，如肺不張、肺栓塞；又可能由外科疾病本身所繼發(fā)，如主動(dòng)脈夾層[2]。急性肺損傷(ALI)引發(fā)的低氧血癥發(fā)生率雖僅在2%～3%，但病死率為15%～50%；其他原因引起的低氧血癥亦不同程度地增加術(shù)后病死率。預(yù)防低氧血癥對(duì)CPB心血管手術(shù)患者有十分重要的意義。現(xiàn)將引起CPB心血管手術(shù)后低氧血癥的誘因進(jìn)行歸類(lèi)分析，并針對(duì)不同誘因的相關(guān)預(yù)防策略進(jìn)展綜述如下。

1 CPB心血管手術(shù)后低氧血癥誘因

1.1 肺缺血 盡管支氣管動(dòng)脈僅占肺血流的3%～5%，但肺的代謝需求卻主要依賴(lài)于支氣管動(dòng)脈。一項(xiàng)動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，CPB時(shí)這部分血流量減少至原來(lái)的1/10。因此大部分肺床在CPB期間處于缺血缺氧狀態(tài)，開(kāi)放循環(huán)恢復(fù)血供會(huì)導(dǎo)致這些肺組織產(chǎn)生缺血-再灌注損傷，并加重CPB引起的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致肺血管阻力增加、肺水腫、氧合障礙及肺動(dòng)脈高壓。

1.2 炎癥反應(yīng) CPB誘發(fā)的全身炎癥反應(yīng)可導(dǎo)致肺損傷和術(shù)后呼吸功能不全。這種全身炎癥反應(yīng)源于促炎和抗炎細(xì)胞因子的失衡、補(bǔ)體系統(tǒng)及中性粒細(xì)胞等的激活。CPB期間內(nèi)臟血管收縮引起缺血以及腸壁通透性增加導(dǎo)致內(nèi)毒素釋放入血。內(nèi)毒素入血后與缺血再灌注、補(bǔ)體激活反應(yīng)的共同作用下影響細(xì)胞因子的釋放，從而放大炎癥反應(yīng)[3]。白細(xì)胞活化可以釋放大量的氧自由基，包括超氧陰離子、過(guò)氧化氫、羥基自由基和氧本身，這些自由基可以增加膜的滲透性，并影響心肺功能。防止中性粒細(xì)胞黏附可能會(huì)帶來(lái)益處，但可能會(huì)導(dǎo)致更大的感染風(fēng)險(xiǎn)[4]。因此，包括CPB管道、氧合器和泵的生物材料相關(guān)因素,灌注方案的選擇,患者術(shù)前的健康狀況,圍手術(shù)期心輸出量及組織器官灌注情況,CPB期間肺管理,手術(shù)切口、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中操作、輸血、機(jī)械通氣等術(shù)中及術(shù)后因素在內(nèi)的多種因素均與CPB全身炎癥反應(yīng)相關(guān)[5]。

1.3 肺不張 肺不張和胸腔積液是臨床最常見(jiàn)的心臟手術(shù)后肺部并發(fā)癥，不僅可以導(dǎo)致術(shù)后低氧血癥，也會(huì)增加發(fā)生其他并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)[6]。肺不張的發(fā)生可能與術(shù)中及術(shù)后因素均相關(guān)。術(shù)中因素包括全麻后正壓通氣、手術(shù)操作過(guò)程中暴露心臟后表面時(shí)對(duì)左肺下葉的壓迫、進(jìn)行腔靜脈插管時(shí)對(duì)右肺的壓迫以及CPB過(guò)程中肺萎陷等。術(shù)后導(dǎo)致肺不張的原因主要包括患者術(shù)后有效咳嗽、呼吸深度的不足、胸腔積液、胃擴(kuò)張以及肺間質(zhì)水腫。疼痛和機(jī)械/神經(jīng)的變化導(dǎo)致術(shù)后患者常呼吸淺快，這種呼吸模式也與肺不張的發(fā)生相關(guān)。

1.4 輸血 輸血不僅能導(dǎo)致輸血相關(guān)急性肺損傷(TRALI)和輸血相關(guān)循環(huán)超負(fù)荷，同時(shí)也會(huì)增加免疫與炎癥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。TRALI是發(fā)生在輸血過(guò)程中或輸血后6 h內(nèi)的一種急性呼吸窘迫綜合征，表現(xiàn)為低氧血癥并伴有發(fā)熱、低血壓，X線胸片顯示為雙肺彌漫性肺水腫。研究表明，CPB術(shù)后低氧血癥與紅細(xì)胞的輸注量呈正相關(guān)，而輸注與新鮮冰凍血漿或血小板無(wú)相關(guān)性。此外，與新鮮血液相比，使用庫(kù)存血顯著增加術(shù)后機(jī)械通氣時(shí)間。心臟手術(shù)后的患者常有低體溫、處于麻醉狀態(tài)、機(jī)械通氣，這使TRALI難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)及診斷。Kolleen等[7]發(fā)現(xiàn)輸注紅細(xì)胞和(或)新鮮冰凍血漿的患者有更高的呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥包括呼吸困難、呼吸衰竭、機(jī)械通氣時(shí)間延長(zhǎng)、急性呼吸窘迫綜合征的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，并有著更高的再次氣管插管率。

1.5 肺栓塞 各種類(lèi)型的手術(shù)均有可能導(dǎo)致深靜脈血栓(DVT)的形成與發(fā)展，栓子脫落后可能阻塞肺動(dòng)脈，形成肺栓塞。研究表明,心臟手術(shù)后肺栓塞的發(fā)病率為0.3%～9.5%。心臟瓣膜手術(shù)后肺栓塞的發(fā)生率低于冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)后的患者，可能與瓣膜術(shù)后較早開(kāi)始抗凝治療有關(guān)。DVT不僅發(fā)生在取大隱靜脈側(cè)的下肢，也可發(fā)生在對(duì)側(cè)下肢。

1.6 膈神經(jīng)損傷 膈神經(jīng)損傷是心臟手術(shù)后特有的呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥，嚴(yán)重者可引起術(shù)后低氧血癥。當(dāng)發(fā)現(xiàn)患者有膈肌功能不良、胸腹反常運(yùn)動(dòng)、X線胸片顯示膈肌升高或肺活量減少時(shí)應(yīng)懷疑有膈神經(jīng)損傷。這種損傷過(guò)去往往是由于在CPB過(guò)程中向心包內(nèi)灌注低溫心肌保護(hù)液造成的。雖然現(xiàn)在這種方式已經(jīng)很少使用，但部分手術(shù)操作如心包切口和乳內(nèi)動(dòng)脈的獲取均可能對(duì)膈神經(jīng)造成直接損傷[8]。

1.7 患者相關(guān)危險(xiǎn)因素 研究表明，術(shù)后發(fā)生肺部并發(fā)癥的患者相關(guān)獨(dú)立危險(xiǎn)因素包括年齡>65歲、慢性腎功能衰竭、慢性阻塞性肺通氣功能障礙、二次手術(shù)、急診手術(shù)、NYHA分級(jí)≥Ⅱ級(jí)、左室射血分?jǐn)?shù)≤30%。除此之外，體質(zhì)量過(guò)輕及體質(zhì)量指數(shù)>30 kg/m2也是增加肺部并發(fā)癥的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[9，10]。近來(lái)研究表明，基因多態(tài)性與促炎因子(TNF-α、IL-6、IL-8等)升高有關(guān)，引起術(shù)后呼吸功能不全并延長(zhǎng)機(jī)械通氣時(shí)間。Kilic等[11]根據(jù)6 222例病例為6項(xiàng)危險(xiǎn)因素(年齡、慢性肺疾病、外周血管疾病、心肺轉(zhuǎn)流時(shí)間、術(shù)中輸血、術(shù)前或術(shù)中應(yīng)用主動(dòng)脈內(nèi)球囊反搏)賦予不同分值，設(shè)計(jì)了一項(xiàng)總分為33分的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，并驗(yàn)證了該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分與術(shù)后獲得肺炎的風(fēng)險(xiǎn)之間有顯著相關(guān)性，隨著風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分的增加，患者心臟術(shù)后并發(fā)肺炎的概率成倍增加。

1.8 外科疾病相關(guān)危險(xiǎn)因素 某些外科疾病本身就伴隨低氧血癥的發(fā)生，如主動(dòng)脈夾層。近年來(lái)，有關(guān)主動(dòng)脈夾層圍術(shù)期低氧血癥的研究和報(bào)道逐漸增多，也越來(lái)越引起人們的重視[12]。主動(dòng)脈夾層術(shù)后低氧血癥發(fā)生率明顯高于其他心血管手術(shù)，而其機(jī)制尚不清楚。目前更支持此類(lèi)低氧血癥是由主動(dòng)脈夾層本身所繼發(fā)的全身性炎癥反應(yīng)所誘發(fā)[13]的觀點(diǎn)。

2 CPB心血管手術(shù)后低氧血癥的預(yù)防

CPB心血管手術(shù)后肺損傷是多因素作用的結(jié)果，故預(yù)防也應(yīng)由多方面入手。

2.1 圍CPB期肺保護(hù)液的灌注 CPB期間肺循環(huán)停止，但肺沒(méi)有被充分冷卻，溫度較高，故肺組織代謝活躍，耗氧量高。當(dāng)血流灌注恢復(fù)后，有進(jìn)一步的缺血再灌注損傷，氧自由基、鈣反常和能量代謝異常。CPB期間心臟停跳后肺灌注液能為組織供能并降低炎癥反應(yīng)。此外，黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞的嗜中性粒細(xì)胞可能被機(jī)械作用洗脫。同時(shí)白細(xì)胞比和丙二醛濃度也沒(méi)有顯著增加。這些結(jié)果表明，肺保護(hù)液的灌注能夠有效保護(hù)CPB期間肺損傷。

2.2 CPB設(shè)備的選擇 在CPB過(guò)程中，血液與人工材料表面直接接觸，可造成機(jī)體產(chǎn)生免疫原性反應(yīng)。因此，通過(guò)改進(jìn)CPB相關(guān)設(shè)備可以減少炎癥反應(yīng)的發(fā)生，如使用更小型的氧合器、儲(chǔ)血罐及管路可以有效減少血?dú)饨缑?，減少血與其他材料的接觸界面，并減少血液稀釋。使用肝素或其他生物涂層處理過(guò)的CPB管路具備更好的生物相容性，也能夠減輕炎癥反應(yīng)，減少術(shù)后低氧血癥的發(fā)生及ICU存留時(shí)間。這種CPB設(shè)備的改進(jìn)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間CPB的患者獲益更多。

2.3 白細(xì)胞濾過(guò) 白細(xì)胞的激活和氧自由基的產(chǎn)生與肺損傷有著重要聯(lián)系。盡管一些研究表明白細(xì)胞去除技術(shù)可以大幅減輕CPB導(dǎo)致的肺損傷，但這一結(jié)論尚未得到一致認(rèn)可，關(guān)于這些技術(shù)的意義尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。

2.4 超濾的應(yīng)用 CPB中血液與預(yù)充液混合，導(dǎo)致血液稀釋。當(dāng)紅細(xì)胞壓積水平低于23%時(shí)，會(huì)增加組織間質(zhì)水腫，并加重心肺腦等終末器官的功能障礙。超濾的應(yīng)用能夠增加紅細(xì)胞壓積和血管內(nèi)膠體滲透壓，從而減輕術(shù)后水腫，對(duì)術(shù)后肺功能有益[14]。此外，大部分炎癥因子的分子量較小，可以自由通過(guò)常用的超濾膜孔徑，理論上超濾具有去除炎癥因子的功能。使用逆行自體血預(yù)充也有助于減少晶體液的應(yīng)用，能夠減輕水腫，進(jìn)一步減少輸血、減輕炎癥反應(yīng)，從而改善肺功能。

2.5 外科技術(shù) 采取避免CPB的術(shù)式也許能從根本上預(yù)防或減少ALI。然而非CPB只適合在冠脈搭橋手術(shù)中應(yīng)用，在大部分瓣膜手術(shù)中，盡可能縮短CPB時(shí)間可能是預(yù)防ALI的關(guān)鍵因素。在自體肺代替氧合器的雙心室CPB技術(shù)可避免人工肺的炎癥激活反應(yīng)，但這項(xiàng)技術(shù)局限性較大，尚未在臨床應(yīng)用[15]。

2.6 麻醉管理 CPB術(shù)中持續(xù)性肺通氣主要是為了減少術(shù)后肺不張的發(fā)生，然而持續(xù)的通氣可能影響手術(shù)區(qū)域的暴露，因此常不能為外科醫(yī)生接受。眾多學(xué)者在CPB中和CPB后嘗試了多種通氣方式，包括間斷、連續(xù)、持續(xù)正壓通氣,呼氣末正壓通氣,低潮氣量等等，但尚未得到一致意見(jiàn)。在非停跳的CPB瓣膜手術(shù)患者的研究中發(fā)現(xiàn)，采取小潮氣量通氣能夠減輕炎癥反應(yīng)。在CPB將要結(jié)束時(shí)進(jìn)行1～3次35～40 cmH2O壓力的膨肺有助于術(shù)后早期的氧合，但對(duì)進(jìn)入ICU后的遠(yuǎn)期預(yù)后并沒(méi)有影響[16]。近年術(shù)中應(yīng)用肺保護(hù)性通氣策略受到廣泛關(guān)注,其對(duì)CPB手術(shù)患者的影響尚無(wú)定論。眾多研究表明，CPB心血管手術(shù)中使用靜吸復(fù)合麻醉并沒(méi)有顯示出比全憑靜脈麻醉更能抑制炎癥反應(yīng)。但一些研究顯示，使用七氟烷等吸入麻醉藥能夠減少促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，同時(shí)減輕炎性因子引發(fā)的肺損傷[17]。

2.7 疼痛管理 術(shù)后疼痛的管理在心血管手術(shù)后肺功能的變化中發(fā)揮著重要作用。心血管手術(shù)后的疼痛程度主要取決于手術(shù)切口的類(lèi)型及是否取用大隱靜脈。一般來(lái)講，胸骨正中切口所帶來(lái)的疼痛在術(shù)后第2天使用口服止痛藥即可得到控制，而取大隱靜脈所致的腿部切口往往導(dǎo)致更加劇烈的疼痛。此外，鎮(zhèn)痛水平不應(yīng)局限于休息時(shí)的疼痛，而應(yīng)確?；颊咴趯?shí)施胸部治療動(dòng)作如咳嗽、肺功能評(píng)估、深呼吸等時(shí)不感覺(jué)疼痛。靜脈應(yīng)用嗎啡對(duì)患者拔管時(shí)間影響的臨床研究所得到的結(jié)論不盡相同，臨床選取非阿片類(lèi)鎮(zhèn)痛藥如對(duì)乙酰氨基酚等非甾體類(lèi)抗炎藥并間歇性使用小劑量麻醉藥可以在有效控制疼痛的同時(shí)減少呼吸抑制。高胸段硬膜外鎮(zhèn)痛為開(kāi)胸手術(shù)患者的術(shù)后恢復(fù)提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，能夠改善術(shù)后肺功能和縮短機(jī)械通氣時(shí)間，而對(duì)ICU和住院時(shí)間影響不明顯。高胸段硬膜外鎮(zhèn)痛應(yīng)用的限制在于CPB抗凝后硬膜外血腫的風(fēng)險(xiǎn)增加，然而，實(shí)際情況是，在4 600例患者中，僅出現(xiàn)1例硬膜外血腫[18]。在蛛網(wǎng)膜下腔給予小劑量嗎啡能提供長(zhǎng)達(dá)24 h的良好鎮(zhèn)痛效果,已被用于各種類(lèi)型心臟手術(shù)的術(shù)后鎮(zhèn)痛。

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遼寧省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2015020303)。

欒永(E-mail:cclyyly@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.13.035

R614.2

A

1002-266X(2017)13-0104-03

2016-10-20)