目标导向灌注管理在感染性心内膜炎瓣膜手术的应用

2021-07-30彭勤宝孟维朋郑少忆

中国体外循环杂志 2021年3期

彭勤宝，孟维朋，官莉，陆军，郑少忆

感染性心内膜炎（infective endocarditis，IE）为危及生命的急症，其并发症多、病死率高［1］，随着心脏外科技术的发展，研究表明早期手术干预有利于患者预后［2－4］。理想的心肺转流（cardiopulmonary by⁃pass，CPB）管理策略应保证机体组织最佳灌注的同时减少术后并发症，研究表明以氧供指数（oxygen delivery indexed，DO2I）及平均动脉压（mean arterial pressure，MAP）作为核心指标的目标导向灌注策略（goal－directed perfusion，GDP）比以灌注流量（perfu⁃sion flow，PF）、红细胞压积（haematocrit，HCT）、混合静脉血氧饱和度（mixed venous oxygen saturation，SvO2）等指标指导的传统策略更有优势［5］。由公式 DO2I［ml／（m2·min）］＝动脉血氧分压（PaO2，mmHg）×0.003＋血红蛋白（Hb，g／L）×动脉血氧饱和度（SaO2）×1.34（ml／g）×PF［L／（m2·min）］可知，对大多合并贫血的 IE 患者实施 GDP 策略更为棘手［6－7］，本研究将两种不同 CPB 管理策略的比较如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象回顾性分析从2017 年1 月至2020年4 月南方医科大学南方医院诊断符合改良Duke标准并接受心脏瓣膜手术的 IE 患者共88 名［8］。纳入标准：性别不限，年龄18～70 岁，体质量指数18 ～30 kg／m2，美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiologists， ASA）分级Ⅱ～Ⅳ级，术前纽约心脏协会（New York Heart Association，NYHA）心功能分级Ⅱ～Ⅲ级。排除标准：术前存在严重心力衰竭尚未纠正、严重血流动力学障碍需主动脉内球囊反搏或者体外膜氧合支持，严重肺部疾病或中、重度肺动脉高压、肝肾功能障碍、严重脑血管疾病、术前发生赘生物脱落导致严重栓塞事件。

1.2 外科手术手术在静吸复合全麻、正中开胸、全身肝素化后经升主动脉、腔静脉／右心房插管、浅低温（32 ～34℃）CPB 下进行，心肌保护采用 del Nido 含血晶体停搏液（DN 液），术中探查瓣周及瓣叶情况，清除赘生物并常规送培养，合并瓣周脓肿者予以清除并用稀释碘伏反复冲洗，根据瓣膜受累情况行瓣膜成形或置换术，合并其他心内畸形行同期矫治。

1.3 CPB 方法及分组使用Stockert 5 型滚压泵人工心肺机（索林，德国），非搏动灌注模式，连续动静脉血气监测仪（BMU40，迈柯维，德国），自制 CPB 电子记录模块［9］。采用 Fusion 氧合器（BB841，美敦力，美国），Medos 停搏液灌注装置（米道斯，北京），Maquet 成人型血液浓缩器、BMU 40 动脉／静脉样本池（迈柯维，德国）及配套管道包（科威，东莞）等为CPB 主要耗材。传统组（B 组，n ＝ 42）依据 CPB 常规，转流期间维持 PF 在 2.2 ～ 3.0 L／（m2·min），MAP 维持在麻醉诱导基线下降值＜25%（50 ～90 mmHg），超出此范围时在满足灌注流量的前提下采用去氧肾上腺素升压或吸入1%～8%七氟烷降压进行调整，SvO2保持在65%～85%，转中HCT 维持在0.24 以上，氧合器动脉出血口外氧分压维持在200～250 mmHg，术前严重贫血者予红细胞预充、血液稀释严重者转中采取利尿、超滤、输注红细胞悬液等措施以达到目标值，灌注师根据手术进度并结合自身经验进行 CPB 管理。 GDP 组（A 组，n ＝ 46）在 B 组的基础上将氧供氧耗相关公式导入CPB 电子记录模块并实时自动生成患者DO2I 及氧供氧耗比值（DO2／VO2值），术中维持 DO2I ＞ 280 ml／（ m2·min）、氧供／氧耗（DO2／VO2）值＞3.5，低于目标值时则予调整 PF［最高不超过 3.5 L／（min·m2）］及HCT，当高PF 转流引起储血罐液平面下降至储血罐最低安全平面则使用真空负压辅助静脉引流（vacu⁃um assisted venous drainage，VAVD）技术维持平面高度，保持储血罐负压不超过－40 mmHg，术中数据采集时间间隔为5～10 min／次。

1.4 收集指标

1.4.1 一般资料收集患者性别、年龄、身高、体表面积、ASA 分级、心功能NYHA 分级、左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、欧洲心血管手术危险因素评分（EuroScore）、术前诊断、手术方式等。

1.4.2 CPB 相关资料包括 CPB 时间、主动脉阻断（aortic cross clamp，ACC）时间、预充量、转中超滤量、总出入量、主泵泵压、PF、MAP、SvO2、DO2I、DO2／VO2比值、最低鼻咽温、血制品使用情况等。

1.4.3 标本采集采集和记录以下时点的血清乳酸（lactic acid，Lac）及 HCT 值：麻醉诱导后（T1）、主动脉阻断后 10 min（T2）、主动脉开放后 10 min（T3）、CPB 停机（T4）、回 ICU 即刻 0 h（T5）、6 h（T6）、12 h（T7）、24 h（T8）。

1.4.4 术后早期恢复指标包括清醒时间、呼吸机时间、ICU 停留时间、术后 24 h 引流量、ICU 24 h 最差血管活性药物评分（vasoactive inotrope score，VIS）［VIS ＝多巴胺×1＋多巴酚丁胺×1＋米力农×10＋肾上腺素×100＋去氧肾上腺素×10＋去甲肾上腺素×100＋垂体后叶素×10 000（药物单位：垂体后叶素为U／（kg·min），其余为 μg／（kg·min）］、严重并发症（严重器官栓塞、恶性心律失常、急性肾损伤、低心排血量综合征等）发生率及死亡病例。

1.5 统计学分析运用SPSS 20.0 软件进行分析，计数资料用频数（构成比）表示，组间比较使用卡方检验，计量资料以均数±标准差（）表示，正态分布数据组间比较采用独立样本t检验，非正态分布数据采用非参数检验，不同时点Lac 及HCT 的比较采用重复测量方差分析。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般资料两组患者在一般基本信息、ASA 分级、NYHA 心功能分级等比较差异均无统计学意义（P＞0.05），见表 1。

表1 两组患者基线资料的比较

2.2 CPB 临床资料 CPB 期间 A 组的 PF、DO2／VO2值均显著高于 B 组（P＜0.01），两组 CPB 时间、ACC 时间、术中MAP、鼻咽温、血制品使用、超滤量、转中出入量等比较差异无统计学意义，详见表2。

表2 两组患者心肺转流资料比较

2.3 术后早期恢复指标 A 组死亡3 例（多器官衰竭、大面积脑梗、严重低心排各1 例），B 组死亡2 例（感染无法控制、恶性心律失常各1 例），两组死亡率无差异（P＞0.05）。两组患者严重并发症发生率无统计学差异（P＞0.05），除死亡病例外，其中 A 组发生术后透析4 例、气管切开1 例、肠系膜动脉栓塞1 例（行开腹探查）、蛛网膜下腔出血1 例；B 组透析4 例、延迟苏醒1 例、主动脉内球囊反搏使用1 例、脑梗1 例，均经对症治疗后康复出院。 A 组的ICU停留时间明显短于 B 组（P＜0.01），其余指标比较无统计学差异（P＞0.05），详见表 3。

表3 两组患者术后早期恢复指标比较

2.4 围术期Lac 的比较重复测量方差分析示Mauchly 球形度检验P＜0.01，经 Greenhouse－Geisser法校正发现不同时点主体内效应P＜0.01，且与分组无交互作用（P＝0.825），由多变量法方差分析比较后发现时点 T3、T4、T5、T6 与前一时点相比差异有统计学意义（P＜0.01），即患者从术中升主动脉开放后至回ICU 6 h 时Lac 呈逐步升高趋势，而同一时点两组间Lac 水平无统计学意义（主体间效应的检验，P＝0.868），见图 1。

图1 围术期不同时点两组Lac 的比较

2.5 围术期HCT 的比较重复测量方差分析示Mauchly 球形度检验P＜0.01，经 Greenhouse－Geisser法校正发现不同时点主体内效应P＜0.01，且与分组无交互作用（P＝0.565），由多变量方差分析比较后发现时点T2、T3、T4、T6 与前一时点相比差异有统计学意义（P＜0.01），即患者从 CPB 启动后受血液稀释影响HCT 明显下降，经超滤、利尿、输血等处理逐渐升高，直至回ICU 6 h 达到最高值，而同一时点两组间Lac 水平无统计学意义（主体间效应的检验，P＝0.988），见图 2。

图2 围术期不同时点两组HCT 的比较

3 讨论

3.1 GDP 策略下的高灌注流量成人生理状态下的 DO2I 为 350 ～500 ml／（m2·min），临床上将机体通过提高氧摄取率（正常 DO2／VO2值 4 ～5 ∶1）至最大值（2 ∶1）时的最低安全DO2I 值称为DO2I 临界阈值，低于该值会引起组织缺氧导致代谢性酸中毒［10－11］。 Rancucci 等［12］研究表明当 DO2I 临界阈值低于260 ml／（m2·min）会造成高乳酸血症，低于272 ml／（m2·min）且每降低 10 ml／（m2·min）则急性肾损伤（acute kidney injury，AKI）的发生率会提高7%［13－14］。本研究中两组患者在 CPB 早期血液稀释程度大致相同（时点T1 及T2 两组 HCT 比较无差异，见图2），低温机体氧耗接近（转中鼻咽温及膀胱温比较无差异，见表2），由于A 组的DO2I 临界阈值设定＞280 ml／（m2·min），结合上述公式可知在不调整HCT 的情况下迫使提升PF 使A 组的PF 显著高于B 组，低温虽可减少机体组织氧耗需求使得反映全身氧供氧耗平衡的指标SvO2无显著差异，但A 组DO2／VO2值更接近正常生理值且显著高于B 组，提示临床上若仅以SvO2作为灌注是否充分的指标则会忽略了机体在缺氧状态下氧摄取率的代偿性增高。发热作为IE 患者最常见的临床表现本身就预示机体处于高氧耗状态［15］，本研究中两组患者均出现术前发热的现象，有研究表明高代谢状态下的DO2I 临界阈值应提升至 340 ml／（m2·min）［16］，加之感染发展至严重脓毒症甚至休克对血流动力学影响往往表现为“高排低阻”［17］，在血管张力降低的情况下高PF 转流仿生机体的代偿生理过程，本研究中GDP组术后24 h 内VIS 评分与B 组差别不大，表明高流量转流并未加重全身感染引致血管麻痹综合征的发生。有学者担忧CPB 会加重IE 患者全身菌血症及诱发赘生物脱落导致围术期器官栓塞事件的发生［18－19］，但本研究数据表明即便是在高 PF 转流下A 组患者在术后早期此类并发症发生率并未高于B组。临床中一般会根据患者体重选取合适的动、静脉插管以达成血液引流及回输目的，本研究中两组由于体重相当、选用插管尺寸相近，高PF 有可能使流量偏离造成泵压偏高及引流不畅，尽管滚压泵高速转动或VAVD 使用会带来潜在的红细胞破坏风险［20］，但表 2 数据表明两组在 MAP 及 VAVD 负压值控制得当的情况下最高主泵压力、围术期红细胞使用、术后24 h 引流量等指标差异不大，其使用是相对安全的。

3.2 GDP 策略下尽可能维持高HCT 水平为保证大多术前合并贫血的IE 患者CPB 过程中充足的氧输送，术中维持较高水平HCT 显得尤为重要［21］，本研究中一方面通过加强超滤使得两组患者术中超滤量均超过3 500 ml，转中出入量维持大于1 000 ml 以上的负平衡，另一方面通过降低CPB 系统回路预充量、必要时采用红细胞预充从而减少血液稀释使得转中最低HCT 均保持在0.20 以上，有研究表明术中过低的HCT 是IE 患者围术期AKI 发生的独立危险因素［7，22］。对 IE 患者选用氧合器应遵循低预充（静态＋动态）、少“兜血”、高效“祛微栓”、稳定氧合性能的原则，本研究中两组患者体重较轻，血容量不大，术中积极超滤往往使得储血罐液平面较低，在较低液平面下高PF 转流产生的气穴现象使气体在储血罐出血口被卷入血液中形成微气栓（gaseous micro⁃emboli，GME），氧合器静脉回流室及心切开储血室因滤网孔径及设计工艺的不同使其“兜血”现象各不相同导致动态预充量存在差异，Fusion 氧合器最低安全液平面为200 ml、动态预充量低、且为膜前型预排气设计，可有效防止静脉来源的GME［23］，且即便在6 L／min 的额定流量运转下分流量仅为 0.3 L／min，可保证GDP 策略实施过程中对DO2I 计算的测量精度［24］，而储血罐罐体减压阀泄压范围为－100 ～5 mmHg 可有效防止 VAVD 操作带来的 GME 侵入［25］，氧合室的中空纤维排列为六层渐进式加密排列的内置式动脉滤器设计使其静态预充量降至260 ml 进一步减少血液稀释［26］，而膜面积未明显下降保证其氧合效能的稳定［27］，文献表明CPB 过程中血液稀释程度与术后高乳酸血症成正相关并影响患者预后［12，28］，结合 VAVD 技术控制预充量是有效减少CPB 红细胞输注的有效手段［29］，图 1 及图 2 表明两组患者得益于围术期HCT 控制较好使得乳酸水平不高，而在术中及术后早期未发生氧合器栓塞或氧合不良等相关不良事件。有文献表明延长的CPB时间及ACC 时间均为IE 患者围术期死亡的独立危险因素［30－31］，而越来越多研究证实在成人心脏手术中采用DN 液作为心肌保护停搏液可缩短手术时间且不影响心肌保护效果［32－33］，本研究中虽采用 DN液，但由于单次灌注会增加800 ml 晶体入量，因此超滤时机应提前且滤水速度要加快，尽可能在灌注过程中维持 HCT＞0.23 以保证 DN 液的效果［34］，对于可暴露冠状静脉窦的手术可使用血液回收装置吸走DN 液避免加重血液稀释［35］。

本研究具有一定的局限性，为单中心回顾性分析且样本量偏小，缺乏脑氧饱和度监测仪监测脑、肾等器官是否存在奢灌，缺乏中远期随访数据。在未来的研究中仍需多中心、大样本量的随机对照试验来对这项技术的有效性及安全性进行进一步研究。