体外循环中肾保护及防治措施

陆健君,方海宁

(广西南宁市第三人民医院麻醉科,广西 南宁 530003 E-mail:lujjdd082@yahoo.com.cn)

早期的体外循环(CPB)对肾脏的损害较多且程度较重,术后肾功能不全的发生率较高。随着体外循环在基础理论的深入及技术的改进,现在体外循环后急性肾功能衰竭(acute renal failuee,ARF)的发生率已大大减少(文献报道约1%～5%)。但与体外循环相关的ARF一旦发生,病死率极高(文献报道从40～80%[1～3]),目前仍是体外循环研究中的一大难题,亦是术后重症监护室(ICU)管理的重点之一。体外循环中的肾脏保护即是应用各种措施预防ARF的发生,并早期发现和处理。现将近期体外循环中肾保护及其防治措施综述如下:

1 肾脏生理

1.1 肾单位和集合管 ①肾单位:由肾小球、肾小囊和肾小管组成,是肾脏的基本功能单位,两肾约有20万个肾单位。②集合管:接收多条远曲小管中的液体,参与尿液浓缩过程,与肾单位共同完成泌尿功能。

1.2 肾血流特点 ①两次毛细血管网分支:在肾小球形成的毛细血管网基本无氧耗,而是形成原尿,在肾小管和集合管形成的毛细血管网给这些部位供氧,并参与原尿的重吸收形成终尿。②血流量调节:自身调节:血压变动于10.64～23.94kPa时,肾血流量基本保持恒定,此范围的低限较脑血流的自身调节低限(6.65～7.98kPa)为高。神经和体液调节:尤其在应激状态下,机体可通过神经和体液调节使全身血液重新分配,肾血流减少,以保持心、脑等重要脏器的血液供应。

1.3 肾脏功能 肾脏的泌尿功能对保持机体内环境的稳定十分重要,可排泄代谢终产物和异物、调节水和电解质代谢、维持酸碱平衡。

2 体外循环导致ARF的发病因素及病理变化

ARF的发生是一个错综复杂的过程,有些环节还不十分清楚,肾缺血和肾小管上皮细胞变性坏死是其主要机制,导致ARF的常见原因可归纳为肾前性、肾内性和肾后性三方面[4]。

2.1 发病因素

2.1.1 肾前性 在心血管外科中主要是各种因素导致的肾脏缺血缺氧性损伤,大多无器质性改变,去除病因应即可迅速恢复,亦常称功能性肾衰;但如果肾前性因素持续存在,将可引起肾小管坏死等病变,发展为肾性ARF。①体外循环中的低灌注压:可引起肾小球的有效滤过压降低,肾小球滤过率(GFR)下降,尤其是长时间(＞90min)低血压状态和高龄患者,更易发生ARF;②体外循环中的低血流量:主要是由于动脉泵流量不足和持续大量使用缩血管药物,有效肾血流量降低,与低灌注压所引起的改变相似;③体外循环后低心排出量综合征;④其它因素如体外循环中的微栓等。体外循环过程中还可能由于心内吸引、泵管挤压、心内异物如缝线、人工瓣膜等持续破坏红细胞,除了释放血红蛋白外,也释放部分脂质,形成微栓阻塞肾毛细血管,造成肾缺血;高浓度的血红蛋白也会导致肾损伤[5]。

2.1.2 肾内性 肾脏已发生器质性改变,主要在肾小管、肾间质,其次才是肾小球。以往认为体外循环所导致的肾性ARF是由长期肾前性缺血、GFR降低等因素所致肾小管病变,近年有许多学者强调,肾血流减少可在早期直接引起肾小管上皮细胞病变,而不是继发于肾小球改变后。①肾血流量减少:可引起肾小管上皮肿胀、变性甚而坏死,即所谓“急性肾小管坏死”,功能紊乱,肾小球血管内皮细胞亦可受到损伤,GFR减少或通透性改变;②血液因素:如体外循环中的游离血红蛋白和肌红蛋白大量增加、预充液中低分子右旋糖酐(D-40),甚至大剂量甘露醇等均可导致肾小管上皮损伤,管腔阻塞,肾间质水肿;最近有研究认为[6],体外循环过程中血细胞比容＜24%将会增加术后ARF发生的危险,分析原因可能由于血液稀释后携氧量下降,加重了组织缺氧;改变了血液的胶体渗透压,导致肾功能改变。③药物因素:如氨基苷类和磺胺类抗生素、细菌毒素及一些麻醉剂等亦可引起肾小管损伤;④全身炎症综合征:体外循环可导致全身炎症综合征,主要与血液的非生理性接触、内皮的损伤、中性粒细胞的激活、补体系统的激活及凝血途径的激活有关,该过程是一个极其复杂的网络,多种炎性因子与炎性介质参与了损伤多器官包括肾脏这个过程[7～9]。⑤术前已有的肾脏疾患:所有术前的肾脏器质性病变均使肾脏在体外循环中对缺血缺氧的耐受性降低,体外循环又可使这些病变加重,ARF的发生率和病死率较其他患者显著增高。

2.1.3 肾后性 肾后性由于尿流受阻,导致肾小管内压增加。常见原因有:双侧输尿管或肾盂内血凝块或结石阻塞、肿瘤压迫、肾乳头坏死等。

2.2 ARF时的病理变化 ①肾小管:上皮细胞肿胀、变性或坏死,基底膜断裂,管腔早期狭窄、后期扩大,内有管型形成可致管腔阻塞。②肾间质:水肿、充血,白细胞浸润,并可与肾小管腔相通。③肾小球:早期血管痉挛、小球变小,肾小囊腔增大,后期血管扩张、小球体积增大,肾小囊腔内充血、炎细胞浸润。

2.3 体外循环后ARF发生的危险因素及术前评估 因为患者术前的条件及手术方式等能影响体外循环后ARF的发生,人们开始注重术前的评估。最近Thakar等[10]研究了33 217例体外循环手术患者,总结出预测ARF的评分系统,该系统对以下几个危险因子进行术前综合评分:女性、充血性心力衰竭、左心室射血分数＜35%、术前需主动脉内球囊反搏支持、慢性阻塞性肺病、胰岛素依赖型糖尿病、二次心脏手术、急诊手术、瓣膜手术或换瓣联合搭桥手术合并其他心脏手术以及术前肌酐高于正常范围。并认为此评分系统可较好地预测心脏手术后ARF的发生率,并可能为未来临床试验的综合评估及分类提供帮助[10]。

3 RF的临床表现与诊断

3.1 临床表现 除少数严重者在体外循环过程中即出现少尿、无尿,多数ARF发生于术后24h内,进展较非心血管手术患者快得多;临床可见短期内即发现少尿甚而无尿,强效利尿剂效果不显著,尿比重降低,尿镜检可见血液细胞和大量管型,血清尿素氮和肌酐水平进行性升高(应与体外循环过程中的一过性升高相鉴别),并可出现高钾血症和代谢性酸中毒。

3.2 诊断 ARF的常规诊断是一排除性诊断,但体外循环相关性ARF的影响因素很多且进展迅速,超早期诊断与处理对患者预后十分重要,须适当放宽诊断标准[11]。①尿量减少:＜0.5ml/(kg·h)或＜400ml/24h;②尿比重降低:＜1.016或固定在1.010左右;③尿镜检改变:出现蛋白、细胞及各种类型的管型;④氮质血症:Bun＞50mg/L或持续＞25mg/L,Scr＞0.5mg/L或持续＞2mg/L;⑤电解质和酸碱平衡紊乱:高钾、低钠、低钙血症,代谢性酸中毒;⑥尿糖、β-微球蛋白的出现提示肾功能损害。

4 体外循环中ARF的预防

在体外循环中对ARF的预防,关键措施在于肾前性病因的预防,避免有效肾血流的减少或尽量缩短肾血流减少的时间,辅助措施是通过脱水利尿等方法减少肾内性因素的不良影响。一般转流中尿量若不少于1ml/(kg·h),多不会导致明显的肾脏损害[11]。

4.1 维持肾脏血流量

4.1.1 提高灌注压力 虽然少数患者在平均动脉压(MAP)3.99kPa时尿量仍可不减少,但对多数患者应维持MAP在7.98 kPa以上。

4.1.2 提高灌注流量 目前对体外循环中的灌注流量尚无恒定标准,流量过高易致细胞破坏增多(尤其使用滚压泵时),过低则脏器灌流不足,且肾血流对灌注流量的要求有一定的个体差异,建议一般手术的灌注流量不应低于 2.0L/(m2·min),较长时间的手术的流量应高于2.4L/(m2·min)。

4.1.3 扩张血管 在维持灌注压力的前提下,应适当使用扩血管药物,而尽量避免缩血管药物的使用。

4.1.3.1 多巴胺的应用 关于小剂量多巴胺是否具有肾保护作用仍存在争议。1964年,Goldberg等首次报道小剂量多巴胺[3μ g/(kg·min),Ld-DA,“肾剂量”]可促进肾血流量(RBF)、增加利尿,有肾保护作用。长期以来人们都认为 Ld-DA[1～3μ g/(kg·min)]具有预防性肾保护作用。然而,Tang等通过测定冠状动脉旁路移植术(CABG)患者尿维生素A醇结合的含量来观察“肾剂量” 多巴胺[2.5～4.0μ g/(kg·min)]有无肾保护作用,结果未证实有肾保护作用,因此不主张多巴胺常规用于预防性肾保护。尽管存在争议,但至今临床仍保留小剂量多巴胺具有肾保护的观点[11]。

4.1.3.2 血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)的应用 Joob等[12]认为术前应用ACEI能预防因主动脉阻断引起的肾脏血管张力增高。但也有研究认为[13],在体外循环过程中,若联合使用抑肤酶和ACEI会加重肾损伤。

4.1.3.3 钙通道阻滞药 钙通道阻滞剂一方面通过降低细胞质内钙离子浓度,降低小动脉收缩,改善灌注;另一方面在缺血一再灌注过程中可减轻钙超载而起到肾保护作用。关于钙通道阻滞药的肾保护临床研究还较少,有研究认为冠状动脉旁路移植术患者中应用地尔硫罩对术后肾功能衰竭、肾小管的完整性有好处[14],但这两个研究病例数均较少。

4.2 血液稀释的应用 ①现普遍采用的HCT 20%～25%的稀释度可明显降低全血黏度,改善血流动力学,增加肾血流量。②可增加GFR,并降低肾小囊和肾小管腔内液体黏度,加快液体流速,预防管腔阻塞和肾小管萎缩坏死,增加尿量。③可使各种毒性代谢产物浓度降低,红细胞破坏和游离血红蛋白减少,并加速其排出,减轻其对肾脏实质(主要是肾小管)的损害。

4.3 脱水、利尿剂的应用

4.3.1 速尿 ①为强效肾小管髓襻利尿剂,可抑制该处Na+、K+、Cl-的重吸收,并促进远曲小管处的 Na+-K+交换,同时带动抑制水的重吸收,即使GFR下降亦可使终尿量增加;尚可降低肾血管阻力,增加肾血流量和GFR,并使肾血流重新分布,髓质血流增加。②体外循环中的用量因人而异,若转流中尿量不少,可不用或少用,若转流中尿量不足 1ml/(kg·h)或术前已有肾脏疾患者,应预防性一次给予10～20mg,以后根据尿量和电解质检查结果追加。

4.3.2 甘露醇 ①为强效脱水利尿剂,通过血浆内高渗作用,使组织内水分迅速转移至血管内,并通过在肾小管腔内的高渗,减少Na+、Cl-的重吸收,干扰髓质内高渗形成,从而水重吸收减少,肾小管充盈,尿量增加;其扩充血容量作用尚可使肾血管扩张、肾血流和GFR增加。②体外循环中可常规预充0.2～0.5g/kg,不但可减少组织水肿、扩充血容量,尚有一定的肾脏保护作用,以后根据尿量酌情使用,术后ARF的发生率可明显降低。

4.4 维持电解质和酸碱平衡 ①纠正高钙血症:血浆中Ca2+浓度升高后,可致肾小管腔内钙盐沉积、阻塞,肾小管萎缩坏死,通过低钙性稀释或利尿等方法可使血浆中Ca2+浓度下降。②纠正代谢性酸中毒:酸性物质可使肾小管腔内产生沉淀,并加重血红蛋白和肌红蛋白对小管上皮细胞的毒性作用,应根据转流中血气监测结果以NaHCO3纠正酸中毒,以达到碱化尿液、防止肾小管损害的目的。

4.5 减少血液破坏及肾毒性物质的产生 ①选用优质动脉泵(如离心泵)、氧合器(如泵前氧合的膜肺)及管道,配合使用细胞膜稳定剂,可望减少血液细胞的破坏,减少游离血红蛋白对肾脏的损害。②术者操作轻柔和良好的心肌保护可使血液中肌红蛋白的上升减缓,减少其对肾脏的毒性作用。

5 体外循环后ARF的治疗原则

①纠正病因:主要纠正肾前性缺血,保证肾脏的血液灌注,即维持充足的血容量和良好的心功能,尤其发生低心排出量综合征时须及时纠正,如确切认为低心排出量系由手术操作失误引起,应果断行再次手术。②严格限制液体入量:应量出为入,以避免水钠潴留引起组织水肿。③控制氮质血症:应以高营养支持减缓体内蛋白质的分解,以减少血浆中尿素氮和肌酐的浓度。④维持体内电解质和酸碱平衡:尤其应纠正高钾血症和代谢性酸中毒。⑤调整药物剂量:如洋地黄、儿茶酚胺和一些抗生素应适当减量。⑥预防和控制感染:各项操作须严格无菌,有明确的感染灶时应及时处理。⑦病情严重者应尽早行透析或血液净化治疗:透析的优点是尽快排出体内潴留的液体,使循环容量负荷明显减轻,高血钾、氮质血症、酸中毒很快得以纠正,改善心、肺、脑、肾等重要脏器的功能。

[1] Nguyen MT,Ross GF,Dent CL,et al.Early prediction of acute renal injury using urinary porteomics[J].Am J Nephorl,2005,25(4):318-326.

[2] Mehta RL.Acute renalfailure and cardiac surgery:Marching in place or moving ahead?[J]J Am Soc Nephorl,2005,16(1):12-14.

[3] Chertow GM,Lazarus JM,Christiansen CL,et al.Preoperative renal risk stratification[J].Circulation,1997,95(4):878-884.

[4] 孙大金,徐守春,盛卓人.心血管麻醉和术后处理[M].上海:上海科学技术文献出版社,1999:534-540.

[5] 易俊,景华,朱家全,等.心脏瓣膜置换术后肾功能改变的

临床分析[J].医学研究生学报,2006,19(7):603-606.[6] Habib RH,Zacharias A,Schwann TA,et al.Role of hemodilutional anemia and transfusion duringcardiopulmonary bypass in renal injury after coronary revascularization:implications on operative outcome[J].Crit Care Med,2005,33(8):1749-1756.

[7] Levy JH,Tanaka KA.Inflammatory response to cardiopulmonary bypass[J].Ann Thorac Surg,2003,75(2):S715-720.

[8] Asimakopoulos G.Mechanismsof the systemic inflammatory response[J].Perfusion,1999,14(4):269-277.

[9] Gormley SM,McBride WT,Armstrong MA,et al.Plasma and urinary cytokine homeostasis and renal function during cardiac surgery without cardiopulmonary bypass[J].Cytokine,2002,17(2):61-65.

[10] Thakar CV,Arrigain S,Worley S,et al.A clinical score to predict acute renalfailure after cardiac surgery[J].JAm Soc Nephorl,2005,16(1):162-168.

[11] 龙村.体外循环学[M].北京:人民军医出版社,2004:166-168.

[12] Joob AW,Hannan PK,Kaiser DL,et al.The effect of renin-angiotensin system blockade on visceral blood flow during and after thoracic aortic cross-clamping[J].J Thorac Cardiovasc Surg,1986,91(3):411-418.

[13] Kincaid EH,Ashburn DA,Hoyle JR,et al.Does the combination of aportinin and angiotensin-converting enzyme inhibitor cause renal failure after cardiac surgery?[J].Ann Thorac Surg,2005,80(4):1388-1393.

[14] Piper SN,Kumle B,Maleck WH,et al.Diltiazem may preserve renal tubular integrity after cardiac surgery[J].Can J Anaesth,2003,50(3):285-292.