不同晶体停搏液对未成熟心肌的保护效果

黄国栋，陈欣欣

·临床研究·

不同晶体停搏液对未成熟心肌的保护效果

黄国栋，陈欣欣

目的 比较不同晶体停搏液对未成熟心肌的保护效果。方法 2013年1月至2013年10月期间在本院行体外循环(CPB)心脏手术治疗的患者年龄在3个月以内的共74例，随机分A、B两组，每组37例。病种有室间隔缺损、房间隔缺损、法洛四联症、右室双出口、完全性房室隔缺损等。两组麻醉方式相同，CPB采用中深度低温，肛温30℃时阻断升主动脉，同时主动脉根部顺行灌注。A组灌注改良St.ThomasⅡ晶体停搏液;B液组灌注康斯特液(HTK液)。观察指标:在麻醉后、术后24 h及72 h时外周血血清的肌钙蛋白Ⅰ(cTnⅠ)和肌酸磷酸激酶同工酶(CKMB)、乳酸脱氢酶(LDH)浓度，心脏自动复跳率，术后应用正性肌力药物，术后监护天数，术后当天左室射血分数(EF)，主动脉阻断前及停止CPB前右心房心肌组织的电镜下超微结构。结果 自发性复跳率无差别，B组正性肌力药物，术后监护的天数与A组差异明显，B组的术后当天左室EF优于A组，且术后24 h血清cTnⅠ及CKMB、LDH浓度显著低于A组，但术后72 h浓度与A组比较无统计学意义。主动脉阻断前心肌线粒体基本正常，偶见基质颗粒丢失或线粒体肿胀。停止CPB前，线拉体存在不同程度的损伤样改变，如基质外漏、嵴断裂或空泡样改变。主动脉开放后两组患儿心肌线粒体Flameng评分显著增高(P＜0.01)，A组评分比B组明显增高(P＜0.05)。结论 HTK液对未成熟心肌的保护作用明显优于改良St.ThomasⅡ液。

心肌灌注;心肌保护;先天性心脏病;婴幼儿;未成熟心肌

随着医学的进步，心脏外科向着微创、低龄的方向发展。在先天性心脏病的心肌保护液的选择上，目前国内多数单位一直沿用的是以波士顿儿童医院St.ThomasⅡ配方为主的细胞外液型晶体停搏液，但是由于未成熟心肌的结构、功能、能量代谢及对缺血再灌注损伤的耐受性与成熟心肌存在明显的差异［1］，其保护效果尚未十分肯定，而对成熟心肌具有很好的保护作用的康斯特保护液(histidine－tryptophan－ketoglutarate solution，HTK液)的文献在低龄患儿方面偏少，故本文通过临床对比研究，对比HTK液这一细胞内液型晶体停搏液与改良St.ThomasⅡ的心肌保护效果并作一论述。

1 资料与方法

1.1 临床资料和分组 2013年1月到10月期间在本院心脏中心住院并行心外直视手术治疗的患者，手术时年龄在3个月以内的共74例，其中男49例，女25例。按随机数字表法将74例患者随机分成两组:A组37例，术中采用的心肌保护液为改良St.ThomasⅡ溶液;B组37例，术中采用的心肌保护液为HTK液。两组患儿一般资料详见表1。

表1 两组患者术前临床资料比较(n=37)

1.2 设备及耗材 采用Stockert S5型或Maquet HL30型人工心肺机，Terumo RX05或Maquet VKMO10000型膜式氧合器，Dideco DHF02型血液浓缩器，宁波菲拉尔产FAF－3婴儿型动脉微栓过滤器及婴儿型循环管道，采用Medtronic Biotrend动静脉连续血氧饱和度监测仪动态监测红细胞比容(Hct)及血氧饱和度。

1.3 体外循环及麻醉方法 安装管道系统后，500 ml勃脉力A预充膜肺及管道后，加入红细胞悬液、新鲜冰冻血浆及20%人血白蛋白50 ml，25%硫酸镁(0.06 mg/kg)、5%碳酸氢钠(20 ml)、甲泼尼龙(30 mg/kg)和呋塞米(1mg/kg)并排除多余的勃脉力A。

异丙酚、舒芬太尼及阿曲库铵等静脉注射及气管内插管七氟烷吸入复合全身麻醉后，经胸骨正中切口径路手术，常规经升主动脉及上、下腔静脉插管建立体外循环。常规监测鼻咽温、肛温及静脉回流血温，降温至肛温30℃，阻断升主动脉，足量灌注心脏停搏液，修复心内畸形后心内排气，开放升主动脉，辅助循环一段时间后撤除体外循环。

1.4 心肌保护方法 A组采用改良St.ThomasⅡ液，单次主动脉根部顺行灌注20ml/kg，灌注压80～100 mm Hg，停搏液温度4℃;

B组采用HTK液，主动脉根部顺行灌注，初始时主动脉根部灌注压80～90 mm Hg，达到快速停搏并心电活动完全静止后，降低灌注速度使灌注压力维持在30～40mm Hg，总灌注时间为5～7min，停搏液温度5℃，如果升主动脉阻断时间超过180 min，或出现心电活动再进行2～3 min灌注。

1.5 心肌损伤血清生化酶学检测指标 取麻醉后阻断升主动脉前(阻断前)、手术后24 h及手术后72 h为时间点，中心静脉采血，使用日立7600全自动生化分析仪、RANDOX公司的试剂以两点酶法检测血清肌酸磷酸激酶同工酶(CKMB)及乳酸脱氢酶(LDH)含量，使用Diagnostics ACS 180 cTnI自动检测系统、Chiron公司的试剂检测血清肌钙蛋白I(cTnI)。

1.6 心肌组织电子显微镜检查 在阻断前和停止体外循环(cardopulmonary bypass，CPB)之前取右心房心肌组织少许，以生理盐水冲洗去除表面血迹后马上置入2.5%戊二醛、1%锇酸溶液中固定，4℃冰箱保存。之后以乙醇、丙酮脱水，包埋，固定，切片，醋酸铀及柠檬酸铅染色，日本JEM－100CXⅡ型电子显微镜下检查超微结果。使用Flameng方法评估线粒体的损伤程度:线粒体结果正常为0分，线粒体结构基本正常、基质颗粒丢失为1分，线粒体肿胀、基质透明为2分，线粒体嵴断裂、基质凝固为3分，线粒体内外膜完整性消失、呈空泡状为4分。5个高倍视野，每个都随机取100个线粒体评分，后计算平均分。

1.7 统计学分析 用SPSS 13.0统计软件进行统计处理。计数资料比较采用卡方检验，计量资料比较采用完全随机方差分析(Oneway ANOVA)。P＜0.05为差异有统学意义。

2 结果

两组患者的病种及体重构成上差异无统计学意义，但B组年龄偏小，术前左室EF值、新生儿比率(2.70%vs 27.03%，χ2=8.649，P＜0.05)、术前酸中毒(2.70%vs 18.92%，χ2=5.045，P＜0.05)以及术前机械通气比率(13.51%vs 35.14%，χ2=4.698，P＜0.05)均高于A组，详见表1。

两组无死亡病例，其转流时间、升主动脉阻断时间、术后机械通气时间、CICU停留时间、术后延迟关胸率及腹膜透析率差异均无统计学意义，转流过程中Hct、乳酸浓度相仿，自动复跳时间A组则长于B组，术后当天经胸多普勒彩色超声测定下的左室EF值A组明显低于B组，详见表2。

表2 两组患者围术期临床资料比较(n=37)

在实验室检查上，阻断前及手术后72 h相仿，手术后24 h数据差异明显，详见表3。

在心肌超微结构比较上，两组阻断前大致一样，均可见心肌纤维紧密整齐排列，线粒体外膜完整，嵴完好，基质密度正常。停止体外循环前两组均出现心肌受损的表现:心肌纤维明显挛缩变短;肌浆网扩张，肌膜皱褶;线粒体存在不同程度的肿胀和基质丢失，嵴断裂，甚至有溶解及空泡样改变;核膜萎缩;内质网扩张。但上述表现以A组为明显。线粒体评分分数反映HTK液组心肌损伤较轻，见图1～3及表4。

图1 A组(左)和B组(右)患者阻断前心肌结构(×10 000)

图2 A组患者停CPB前心肌结构(左×10 000，右×16 000)

图3 B组患者停CPB前心肌结构(左×13 000，右×20 000)

表4 两组患者线粒体Flameng评分分数比较(n=37，±s)

表4 两组患者线粒体Flameng评分分数比较(n=37，±s)

注:与A组比较*P＜0.05。

Flameng评分 A组 B组阻断前 0.45±0.43 0.51±0.41术后24 h 2.71±0.63 1.68±0.55*

表3 两组患者血清cTnⅠ、CKMB、LDH浓度比较(n=37，±s)

表3 两组患者血清cTnⅠ、CKMB、LDH浓度比较(n=37，±s)

注:与A组比较*P＜0.05。

A组B组实验室资料阻断前 术后24 h 术后72 h 阻断前 术后24 h 术后72 h cTnⅠ(ng/l) 2.43±1.22 88.14±46.51 77.80±32.45 2.22±1.16 61.54±34.14*47.01±25.78*CKMB(IU/L) 11.80±9.43 119.59±37.01 33.20±10.78 12.11±8.56 88.86±29.72*29.98±11.21 LDH(IU/L) 202.50±50.92 398.31±129.73 282.88±101.45 188.47±64.13 201.26±81.60*180.79±90.10*

3 讨论

随着心脏外科理论及技术的不断成熟以及显微外科精细器械及生物医学材料的应用，心外科趋于低龄、复杂、危重方向发展，外科医生在心内操作的时间往往较长，心肌保护问题越来越受到学界的关注。低温与冷挛缩、心肌保护液选择、缺血预处理和药物预处理，是婴幼儿未成熟心肌保护问题的热点［1］。

未成熟心肌是心肌发育的特殊阶段，虽然目前学术界对未成熟心肌暂无明显的时间界线，人们普遍把未成熟哺乳动物(豚鼠＜2 d，羊＜6 d，猪＜15 d，新西兰兔＜4 w，犬＜8 w)，新生儿及婴幼儿的心肌称为未成熟心肌［2］。它与成熟心肌存在多方面的差异:如顺应性差、收缩力弱、前负荷储备少、对正性肌力药物敏感性差、缺血期间主要依靠糖酵解供能、但利用氨基酸能力强。

目前在国内临床中应用多年的St.Thomas液及其改良液，属细胞外液型高钾去极化晶体停搏液。而HTK液则属细胞外内液型晶体停搏液，有低钠、低钙、低钾和含组氨酸强缓冲系统的特点。

本组研究表明，应用HTK液对未成熟心肌的保护效果明显优于St.ThomasⅡ液。St.Thomas液可导致心肌局灶性坏死和冠状动脉内皮细胞的损伤［3］，在部分病例会出现可逆性的心肌收缩功能低下或心肌顿抑［4］。而从机理上讲，灌注HTK液后，钠离子通道不能被激活，细胞动作电位就无法产生，心肌细胞在较低钾离子浓度环境下处于舒张期停搏，从而减轻细胞水肿，并很好地保存了心肌能量物质。同时，HTK液的大量高能磷酸底物的输入，有利于缺血期间能量的维持，高效的组氨酸缓冲体系也可减轻细胞酸中毒程度［5］。高钾心肌停搏液可以造成心肌局灶性坏死和冠状动脉内皮细胞的损伤，而且钾离子浓度与冠脉内皮细胞的损伤程度呈正相关，HTK液钾离子浓度约为10 mmol/L，远低于St.Thomas液(钾离子浓度约20 mmol/L)，故心肌损伤程度更低。早年Murashita［6］等的研究亦表明，对于未成熟心肌，快速灌注和多次灌注可加重冠脉内皮细胞损伤及加重心肌水肿。HTK液的安全时限长达180 min，对于减少灌注次数、方便外科操作从而缩短心肌缺血时间方面有明显的优点。两组左室EF值比较也反映了HTK液组左室心肌收缩力恢复明显较好，即对未成熟心肌的保护效果更好。

血清心肌酶学检查是评估心肌损伤程度的敏感指标［7］。LDH主要存在于肝脏、骨骼肌和心肌等组织中，虽然灵敏度不高和缺乏特异性，但动态监测并比较实验室数据可以反映不同措施下的心肌损伤的程度;CKMB主要存在于骨骼肌和心肌中，心肌损伤发生后，CKMB 2～4 h升高，4～8 h达高峰，是心肌损伤的确定标志物。cTnI仅存在于心肌细胞中，心肌坏死时释放入血，1～6 h开始升高，24 h达峰值，是心肌损伤最特异的诊断指标且诊断窗口期长，达4～8 d，为心肌损伤标志物中的“金标准”。表3数据表明，在实施心脏手术24 h后，两组患者的LDH、CKMB和cTnⅠ水平较阻断前均有明显升高，从血清学上证实了未成熟心肌存在有明显的缺血再灌注损伤。而在统计学比较，A组损伤明显重于B组，说明HTK液提供了更好的保护作用。由于各心肌酶在损伤后达峰时间不一，所以手术72 h后，仅有cTnⅠ结果有统计学差异。这与国内王玺胜［8］等人对兔子未成熟心肌(每组例数为6)的研究结果截然相反，可能与其样本量小、没有按照HTK液使用说明书要求仅使用了过短的灌注时间(仅2 min)从而心肌灌注极其不均匀有关。

高倍电子显微镜检查可以直观反映细胞超微结构的变化。而能量代谢旺盛的线粒体是心肌细胞损伤的首站，心肌线粒体结构的变化是评价心肌损伤的直观指标，Flameng评分是评估线粒体功能的量化指标，二者结合更能反应出线粒体的受损程度［9］。线粒体受损最常见于缺氧条件，此外还有毒素、毒物、射线及渗透压改变等，其表现为肿胀。基质变淡、嵴变短变少，甚至消失，极肿胀时变成烧瓶状乃至空泡状。本临床观察结果表明，HTK心肌停搏液可明显减轻心肌细胞及间质水肿，肌原纤维结构破坏较及线粒体损伤使用St.Thomas液者轻，提示能有效的降低心肌缺血及缺血再灌注损伤。李桂芬等［5］通过高倍电子显微镜检查心肌细胞也有类似的结果。

必须指出的是，HTK液作为未成熟心肌保护液，使用的总量是较大的，很容易造成血液稀释及体内电解质混乱，术中应该从旁路吸走并常规监测血清离子浓度的变化，及时补充钾、钠、钙等，同时使用各种超滤技术。

本组研究的患者年龄小，病情重，新生儿有一定的比重，更加符合未成熟心肌的定义。虽然在升主动脉阻断时间、术后机械通气时间、CICU停留时间、开放后的自动复跳率、术后死亡率等临床观察指标的比较上两组未见统计学差异，但在病例组成上HTK组术前酸中毒及机械通气比率更高、转流时间更长，病情较对照组更为危重，从侧面上说明HTK液有更好的心肌保护作用。但本组研究数据的离散度较大，是由于病种过多，心肌缺血时间差异大所致，有待日后作多中心单病种联合研究讨论。

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The protection effects on immature m yocardium of infants by different crystallized cardioplegia

Huang Guo－dong，Chen Xin－xin
GuangZhou Medical University Affiliated Women and Children＇sMedical Center，Cardiac Center of Surgical Department，Guangzhou 510623，China

Chen Xin－xin，Email:zingerchen@163.com

Objective To summarize the protection effect of HTK solution on immaturemyocardium in cardiac operation of infants.M ethods From January 2013 to October 2013，74 infantswith congenital heart disease underwentoperation，were divided into two groups:Modified St.ThomasⅡsolution group(group A)and HTK group(group B).The age of patients at cardiac operation time was below 3 months.The diagnosis included ventricular septal defect(VSD)，atrial septal defect(ASD)，tetralogy of Follot(TOF)，double outlet rightventricle(DORV)，complete atrioventficular septal defect(CAVC)，etc.Themoderate hypothermiawasmaintained during cardiopulmonary bypass(CPB).In group A，myocardial protection during CPB was dependent on single time St.ThomasⅡsolution(－20 ml/kg)perfusion.In the group B，itwas dependent on HTK solution perfusion with the pressure of－－80 to 90mmHg to make cardiac arrest and 30 to 40 mmHg tomaintain，lasting 5－7minutes.Blood sampleswere collected tomeasure the serum level of cardiac troponinⅠ(cTnⅠ)，creative kinase MB(CKMB)，and lactate dehydrogenase(LDH)after anesthesia，24 and 72 hours after operation，respectively.Clinical parameters including the auto－resucitation ratio，inotropic support requirement，mechanical ventilation duration，and the stay time in the intensive care unitwere recorded.Ejection fraction(EF)wasmeasured preoperatively.The cadiocytes＇mitochondria of right atrial appendage evaluated by Flameng＇smethod，were observed by electron microscope prior to the aorta clamped(Time 1)and before CPB termination(Time 2).Results The level of CKMB，LDH and cTnⅠin group B at the time of 24 hours after operation were lower than those in group A.In the clinical parameters，the EF showed that themyocardial damage in group B was less than that in group A.At Time 1，the structure ofmitochondriamaintained as originally，loss ofmatrix granule and swelling ofmitochondria were found by chance.At Time 2，damage inmitochondriawas found，such as loss ofmatrix granule and cristae broken or spongiform.The scores of evaluation by Flameng＇swere increased in both groups(P＜0.01).The scores of group A was higher than that of group B(P＜0.05).Conclusion The protective effectof HTK solution on immaturemyocardial in infantswith congenitalheart disease is obviously better than St.ThomasⅡsolution.

Cadioplegia;Myocardial protection;Congenital heart disease;Infants;Immaturemyocardium

2016-09-08)

2016-10-14)

10.13498/j.cnki.chin.j.ecc.2017.01.05

510623广州，广州医科大学附属妇女儿童医疗中心外科部心脏中心(在职研究生)

陈欣欣，Email:zingerchen@163.com