心脏外科术中自体血回输细菌污染问题的研究进展

2022-11-23周晔农段维勋杨秀玲金振晓

中国体外循环杂志 2022年4期

周晔农，杨晨，段维勋，杨秀玲，金振晓

输血是外科手术中维持循环血量的一项重要措施，心脏手术因切口大，时间长以及体外循环技术的应用等，用血量在外科总用血量中占较大比例（10%～15%）。胸外科医师协会成人心脏手术数据库的资料显示，约50%的心脏手术患者接受输血治疗［1－2］。同时由于体外循环相关的凝血障碍和血小板功能受损，术中患者常发生凝血机制紊乱，导致大量失血。异体血液因其资源缺乏、获取方式难、可传播感染性疾病、增加住院费用等原因逐渐被限制使用。在保证患者术中出血的有效回输方面，术中自体血洗涤回输（intraoperative cell salvage，ICS）在心脏外科中具有良好的应用前景。

ICS 借助回收系统（Cell Saver）收集术中出血，通过离心洗涤清除其中的游离血红蛋白（free hemoglobin，FHb）、钾离子、补体和炎性物质等，最后获得红细胞压积为 0.50 ～0.70 的回收浓缩红细胞，以供围术期输注。相对于心脏手术中输注异体红细胞，使用 ICS 可降低患者住院费用。研究显示［3］，患者使用ICS 的成本大约为120 美元，仅为一单位异体红细胞成本的一半。一项荟萃分析表明［4］使用ICS可将接受异体红细胞输注的风险相对降低39%，使每个患者平均节省0.2 个单位的异体红细胞。心脏手术中，开放型主动脉手术失血风险最高，建议在所有主动脉手术中常规使用ICS［5］。因心脏手术体外循环特殊性，大约有0.5 ～1 L 的血液残留在循环管路和储液罐中，通过ICS 来洗涤回输这部分血液，在减少异体血液需求方面也是有益的［5］。欧洲的相关指南也建议在心脏手术中常规使用ICS，以减少术中失血和异体红细胞输注［6－7］。

然而ICS 的使用并不是没有并发症，其风险获益比取决于患者的特征、潜在疾病和外科手术程序。心脏手术中回收红细胞存在多大程度的细菌污染、回输后是否对患者术后感染性并发症有影响仍是存在争议的问题。有研究显示经Cell Saver（血液回收机）处理后所得的回收红细胞中污染的微生物主要是革兰氏阳性细菌［8］，其对患者术后感染性并发症的影响也各说纷纭［9］。

本文回顾了术中回收红细胞细菌污染的发生率、造成污染的可能影响因素、回输红细胞后对患者预后的影响等问题，为探索心脏外科手术中使用ICS 时控制回收红细胞细菌污染及感染性并发症的方法提供参考。

1 手术中回收红细胞细菌污染的发生率及影响因素

研究显示，Cell Saver 本身的洗涤过程可清除回收血液中的大部分细菌［10］。 Hinson［11］等的研究中给犬的全血中分别加入大肠杆菌、伪中间型葡萄球菌、铜绿假单胞菌后，再用Cell Saver 洗涤，其除菌率分别为 85.2%、91.5%、93.9%，平均除菌率 90.2%。尽管Cell Saver 洗涤过程清除了很大一部分细菌，但其仍有10%～30%细菌残留［9］。

由于目前在心脏手术中使用ICS 存在细菌污染问题的研究相对缺乏，类推其他百级手术间的不同学科手术资料，期望找到可能的相同点。在肝移植术中， Liang 等［12］的研究显示，45 份回收的血液标本中有28 份（62.2%）存在细菌污染，而28 份存在细菌污染的标本经Cell Saver 洗涤后15 份（53.6%）呈阳性，分别发现大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和嗜麦芽窄食单胞菌等。这表明，即使是在清洁手术中术野污染也普遍存在，且ICS 并不能完全清除血液中的细菌。一项观察性研究显示［8］，心脏手术患者的血液经Cell Saver 洗涤后所得回收红细胞中，污染的微生物为革兰阳性细菌，主要为表皮葡萄球菌；其中在瓣膜手术中，体重指数≥25 kg／m2的患者表皮葡萄球菌含量有显著增加。此研究表明ICS 洗涤的血液仍存在一定程度的细菌存留，且可能和患者的个体特征有关。一项骨科手术的观察性研究中［13］，超过一半患者（54.2%）ICS 回收红细胞培养出凝固酶阴性葡萄球菌。因此，Cell Saver 虽然有一定的除菌能力，但仍存在一定的细菌污染率。

对于回收红细胞产生污染的原因，目前争议较大。这可能是因为各学科患者的疾病情况、术中操作、暴露时间、手术环境（如手术室空气的洁净程度）等许多因素存在差异。在神经外科手术中［14］，4 例经蝶手术回收红细胞标本中均发生细菌感染，26 例开颅手术标本中有10 例（38.5%）发生细菌感染，经蝶手术的污染发生率明显高于开颅手术，有合理的理由怀疑手术方式与细菌污染有关。 Bland等［15］的研究表明，心脏手术期间ICS 回收红细胞的细菌和内毒素感染率较高。细菌污染可能是由空气中的污染物引起的，其中污染物最多的部位是手术台正上方，这些污染物可直接污染术野，也可被Cell Saver 的吸管产生的气流吸引入血液回收罐中。对于空气中的污染，一项对照研究［16］评估了新旧手术室之间手术环境的细菌学变化，结果显示在回收红细胞中，新手术室细菌数量比旧手术室低5 倍，这提示手术室环境中细菌的沉积可能会影响手术室的清洁度。综上研究表明，ICS 的污染可能与手术方式，手术时间以及手术室清洁程度有关。

2 回输回收红细胞对患者术后感染并发症的影响

心脏手术后发生感染性并发症的原因不尽相同，其中ICS 可能只是很小的一部分，但其影响也不可忽视。有研究报告了心脏手术期间回收红细胞的细菌污染，这些细菌通常来自皮肤，且回输被污染的红细胞后患者没有出现任何感染性并发症。然而，这项研究发表在近30 年前，这些发现是否能直接应用到目前的研究中是值得怀疑的［15］。一项心脏手术随机对照试验，分别纳入364 名使用Cell Saver 的患者为实验组和352 名未使用Cell Saver 的患者为对照组，实验组术后感染发生率（15.9%）高于对照组（13.1%），使用 Cell Saver 对于术后感染的 OR 值为 2.3（95% CI：1.2～4.5）［17］。此结论与先前的一项荟萃分析结果一致［18］。而在另一项前瞻性研究中发现使用Cell Saver 的患者术后出血发生率明显高于对照组，但术后感染性并发症发生率却无统计学差异［19］。

使用Cell Saver 引起患者术后发生感染性并发症的病因尚不清楚，可能包含不同的病理机制［9］。Van Klarenbosch［20］等提出，由于 Cell Saver 的血液处理机制，促炎、抗炎的酶和细胞因子暂时失衡，导致患者对感染的敏感性增加。 Kiser 等研究发现［21］，在胸腹和降主动脉瘤修复术中，高Cell Saver组（回收红细胞≥40 U）的术后并发症明显多于低Cell Saver 组（回收红细胞＜40 U），包括呼吸衰竭、肾功能衰竭、出血等。因此术后感染性并发症的发生可能与回收红细胞的量有关。

虽有些研究表明使用Cell Saver 的患者术后感染率增加，但这些感染大多不严重，且多数为肺部感染［9］；而且在使用 Cell Saver 组中因异体红细胞输注量减少，可降低术后感染性疾病的发生率［17］，可能减轻了 Cell Saver 使用本身的危害。因此回输ICS 回收红细胞对患者术后感染性并发症的影响尚存争议。

3 清除ICS 回收红细胞污染的可能方法

细菌污染不是ICS 的绝对禁忌证，但回输细菌污染的红细胞可能引发感染性并发症［5］，因此许多学者试图减少或消除ICS 回收红细胞中的细菌污染。

研究表明，手术中常规使用头孢呋辛并不能防止回收红细胞受到污染，而且有证据表明，用生理盐水冲洗并不能消除细菌，尽管它确实降低了细菌的浓度［22］。 Perez－Ferrer 等［22］认为在 Cell Saver 洗涤液中添加小剂量抗生素（万古霉素），可以间接地降低回收红细胞中细菌污染的发生率，其对20 例患者进行了病例对照研究。研究发现，使用盐水洗涤液的病例组有5 例（50%）培养出凝固酶阴性葡萄球菌，而使用盐水＋10 μg／ml 万古霉素洗涤液的实验组其血培养皆为阴性。回收红细胞中存在的细菌大部分为革兰氏阳性菌，如凝固性阴性葡萄球菌，这些细菌通常对青霉素有抗药性，但99%以上的病例对万古霉素敏感，此为Perez－Ferrer 等在研究中选择这种药物作为预防回收红细胞污染的原因。但此实验的研究对象仅针对神经外科患者，并不能代表心脏外科术中回收红细胞污染情况，且其研究例数过少；但其方法值得参考，应在心脏外科手术中对其进行进一步研究。

除了添加抗生素之外，Cell Saver 洗涤后是否需进一步使用去白细胞滤器（leucocyte reduction filter，LRF）过滤也一直是热点研究问题。 LRF 是通过黏附特性（过滤材料的表面电荷和表层结构）来发挥作用。有证据表明，LRF 可以减少98%～99%的细菌负荷［23］。 Waters 等［24］取过期红细胞，接种固定数量的细菌（大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、脆弱类杆菌），血液经Cell Saver 洗涤，然后用 LRF 过滤，去除率分别为 99.0%、100%、99.6%和97.6%。但Waters 等的实验中仅纳入了四种细菌，是否可以将这些数据外推到其他细菌，还有待商榷。另 Blumberg 等［25］发现，在接受围术期输血的外科患者中，使用LRF 可使术后感染性并发症发生率降低约50%。

另一种可以减少微生物负荷的方法是光疗法，蓝光照射可去除耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，但其剂量、副作用等还有待进一步明确［26］。

通过添加抗生素降低储存过程中细菌增殖的可能性、Cell Saver 后加用LRF、蓝光照射等方式可以提高回收红细胞的安全性，后续是否还有更简便可行的措施还有待探索。总之，可采取适当的措施使回收红细胞细菌污染率降到最小，以尽可能降低其回输后对患者的影响。