不同浓度氧通气对先天性心脏病患儿体外循环肺功能的影响

陆志强,陈惠裕

(南京医科大学第二附属医院麻醉科,江苏南京,210011)

体外循环(CPB)引发肺缺血再灌注损伤是困扰临床的难题。临床和实验均证明高浓度氧通气,尤其是纯氧会加重缺血再灌注损伤所造成的肺功能损伤。对于先天性心脏病(先心)患儿围麻醉期氧通气浓度的调控是目前CPB手术肺保护研究的方向之一。在促进先心患儿术后肺功能恢复方面有特殊意义。作者对先心患儿非CPB期采用不同浓度氧(100%FiO2、50%FiO2)通气,观察不同的吸气氧浓度对患儿术后肺功能的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

连续收集2008年1月～2010年 12月,年龄0.5～3.0岁,平均(1.8±0.5)岁。行先心手术的患儿30例,其中室间隔缺损22例,房间隔缺损8例,ASAⅠ、Ⅱ级。排除2次手术者、术中死亡者和非常规操作者。其中男18例,女 12例,体重5～16 kg,平均(10.5±1.5)kg。

1.2 方法

术中、术后采用容量控制通气模式,ICU期间持续泵入咪唑唑仑维持镇静直至拔管前停止。CPB使用膜肺、阜外婴儿鞋管道、预充复发林格液150 mL,20%白蛋白50 mL以及库血和血浆。30例患儿随机分为两组,高氧组(H组,n=15),在CPB前和CPB再灌注期开始后应用100%氧气机械通气,低氧组(L组,n=15),为相应时间开启空气压缩机,使用空氧混合气体,调节吸入氧浓度为50%。采用浅低温CPB,CPB中采用进口膜肺、氧浓度30%～50%,α-稳态进行血气管理。

1.3 观察指标

于诱导麻醉气管插管后行左桡动脉穿刺置管监测有创血压(MBP),右颈内静脉穿刺置管置入Swan-Ganz导管。于CPB前、CPB后 1 h、CPB后6 h同步抽取桡动脉血、肺动脉混合静脉血做血气分析,并根据公式计算出氧合指数(PaO2/FiO2)、呼吸指数(RI=A-aDO2/PaO2),肺内分流率(Qs/Qt=A-aDO2×0.00315×100/[A-aDO2×0.00315+(CaO2-CvO2)],同时抽取颈静脉血2 mL进离心,留取血清置于-20℃低温冰箱保存,采用南京建成生物制品研究所提供的试剂盒测定超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)。

2 结 果

2.1 一般资料比较

两组在年龄、体重、CPB时间、无明显差异(P>0.05),有可比性,见表1。

表1 两组患儿一般资料比较

2.2 肺功能指标的比较(见表2)

H组患儿的PaO2/FiO2在CPB后各时间点均较CPB前明显降低(CPB后1 h:P<0.01,CPB后6 h:P<0.01);L组患儿的PaO2/FiO2在CPB后1 h明显低于CPB前(P<0.01),至CPB后6 h已恢复至CPB前水平,且明显高于H组,差异有显著性(P<0.05)。

在CPB后1 h,H组患儿的 RI、Qs/Qt明显高于CPB前(P<0.05),且高于同时间点的L组患儿(RI:P<0.05,Qs/Qt:P<0.05)。

表2 两组患儿肺功能指标的比较(,n=15)

表2 两组患儿肺功能指标的比较(,n=15)

与CPB前相比,△P<0.01;#P<0.05;与H组相比,＊P<0.05

组别 时间 PaO2/FiO2(mmHg) RI Qs/Qt(%)H组 CPB前 450±35 0.59±0.13 10±1 CPB后 1 h 187±42■ 1.31±0.30# 21±4#CPB后 6 h 350±40■ 0.72±0.11 10±5 L组 CPB前 460±40 0.53±0.19 10±3 CPB后 1 h 220±59■ 0.71±0.18＊ 11±2＊CPB后 6 h 435±30＊ 0.61±0.12 9±2

2.3 过氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的比较(见表3)

CPB后1 h两组患儿血浆SOD活性均下降(P<0.05),MDA产生增加(P<0.05),H组SOD消耗较多(P<0.05),MDA含量高于L组(P<0.05),差异有显著性。

表3 两组患儿过氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的比较

3 讨 论

文献指出,心脏手术过程中缺血再灌注损伤可能较CPB本身在术后肺损伤或全身性炎症反应中起更为重要的作用[1]。临床上,先心患儿CPB开始时采用高浓度氧通气,迅速纠正低氧状态,使动脉血氧分压很高,常忽略了由此导致的全身各脏器损伤,这种再灌注损伤是全身性的。长时间吸入高氧的同时,也会通过氧自由基引起肺结构和功能的异常。动物实验模型研究发现即使是短时间的高浓度氧也能加重肺损伤,而降低氧浓度可减轻肺损伤[2]。呼吸指数和氧合指数是准确反映肺功能状态的重要指标,受通气/血流比、肺功能弥散功能及通气状态的影响,其变化与肺功能状态明显相关。丙二醛(MDA)是脂质过氧化物的分解产物,可间接反映机体脂质过氧化反应的程度。超氧化物歧化酶(SOD)是内源性自由基清除剂,其含量增加可间接反映体内自由基的产生情况。体外循环心脏停搏期间,肺组织处于缺血、缺氧状态,细胞内能量耗竭,Ga2+超载激活蛋白酶,使黄嘌呤脱氢酶转换成黄嘌呤氧化酶,同时,缺血时ATP依次降解为ADP、AMP和次黄嘌呤,组织内大量的次黄嘌呤堆积;然后,在心脏复跳再灌注时缺血期聚集的次黄嘌呤在有氧条件下通过肺内皮组织中的黄嘌呤氧化酶作用而形成有毒性的氧自由基[3]。大量的研究发现组织缺血再灌注引起的自由基损伤程度和氧浓度有关。Michel等[4]发现全脑缺血后吸入100%氧气引起脂质过氧化,加重脑损伤,增加死亡率。Alam等[5]认为再灌注时重新供氧可增加氧自由基的产生。CPB过程中高浓度氧引起再灌注时高氧状态,可增加氧自由基介导的氧化损伤。Echenhoff和Fisher等[6]发现缺血和再灌注期吸氧浓度与肺内脂质过氧化物直接相关。

本研究中,2组患儿的PaO2/FiO2在CPB后1 h均较CPB前明显降低,CPB后6 h,L组的PaO2/FiO2恢复至CPB前水平,H组也有所回升,但明显低于CPB前,且低于同时点的L组,体外循环后H组的RI、Qs/Qt明显高于L组,SOD消耗及MDA产生较多,说明体外循环后纯氧通气组肺损伤程度严重,其机制与氧自由基产生过多有关。其结果提示我们,纯氧通气导致氧自由基产生增加,引起氧化与抗氧化平衡破坏,从而加重肺损伤,而采用50%的吸入氧浓度,能减轻肺缺血再灌注损伤,减少肺内分流,改善肺的换气功能。

总之,先心体外循环手术中予以低浓度氧通气可以通过减轻脂质过氧化和氧自由基损伤,以减轻肺损伤。

[1]王常田,景 华,李忠东,等.基质金属蛋白酶-9在体外循环肺损伤中作用的初步研究[J].医学研究生学报,2003,16:361.

[2]Nader-Djabal N,Knight P R,Davidson B A,et al.Hyperoxia exacerbates microvascular lung injury following acid aspiration[J].Chest,1997,112(6):1607.

[3]Rosemary F,Kelly.Current strategies in lung preeervation[J].J Lab Clin Med,2000,136:427.

[4]Michel H S,Vaishnav Y N,Kempski O,et al.Breathing 100%oxygen after global brain ischemia results in increased lipid peroxidation and increased mortality[J].Stroke,1987,18(6):426.

[5]Alam M S,Ku K,Hashimoto M,et al.Hydroxyl radical scavenging effect of nicaraven in myocardial and coronary endothelial preservation and reperfusion injury[J].Cardiovasc Res,1997,33(3):686.

[6]Fisher A B.Oxygen-dependent lipid peroxidation during lung ischemia[J].J clin Invest,1991,88(2):674.