无血预充技术在婴幼儿体外循环中的应用

黄国金，明腾，叶瑶，邹勇，谢学良

（1.江西省儿童医院省小儿心脏病治疗中心，南昌330006；2.江西省儿童医院血液科，南昌 330006）

常规小儿体外循环辅助下心脏直视手术中，因患儿体重低，血容量少，相对于成人体外循环，异体输血成为常规，3岁内的婴幼儿更甚。但随着材料技术进步，设备性能的提升，体外循环预充量逐步减少，相对于患儿血容量比例减少，辅以VVAD、自体血液回收及代血浆的使用，小儿体外循环无血预充逐步成为可能。基于对异体输血的风险[1]的担忧，及血液资源的越发珍贵，促使这一技术逐步发展，无血预充及节约用血技术为婴幼儿体外循环手术避免或减少用血提供可能。本研究在采用性能优异的体外循环设备及材料，合理安装各装置位置，优化装置连接，改良体外循环中管路，负压辅助回流，部分术中使用自体血液回收，密切的周边配合达到术中不用血完成体外循环，减少住院期间用血目的。

本实验经江西省儿童医院伦理委员会批准，自2019年1月实施至2022年1月结束。对以VSD及ASD为主要诊断的3岁内、体重大于7.0 kg婴幼儿，拟行体外循环辅助下实施外科手术治疗的先天性心脏病患儿分别实施常规预充及无血预充两种体外循环预充方式，收集记录、分析，现汇报如下。

1 材料及方法

1.1 对象 将3岁以下的非复杂性先天性心脏病，其主要诊断为房间隔缺损或室间隔缺损，体重为7.0 kg以上患儿；经家属知情同意，纳入完成体外循环者无血预充组（W组），其余纳入常规预充组（Y组）。同时收集2019年1月以来常规体外先心患儿为常规预充组的临床资料作为对照。术前一般资料如表1。其中无血预充组103例，年龄5.0~34.0个月，体重7.0~17.0 kg；常规预充组101例，年龄6.8~35.0个月，体重7.0~14.0 kg。

1.2 方法 无血预充组（W组）采用预充为乳酸林格氏液，20%白蛋白，4%佳乐施，地塞米松，呋塞米，甘露醇，碳酸氢钠及抗生素。常规预充组（Y组）采用预充为异体红细胞2 U，血浆200 mL，20%白蛋白或4%佳乐施，乳酸林格氏液，地塞米松，呋塞米，甘露醇，碳酸氢钠及抗生素。

1.2.1 治疗经过 入院后完善术前检查，完成术前讨论、家属知情同意后，在气体静脉复合全麻下行心内畸形直视手术，麻醉行动脉及深静脉穿刺，常规建立体外循环，体外循环辅助下心内直视手术；手术后入CICU，经CICU治疗，呼吸、循环稳定后转入普通病房继续治疗，复查心脏彩超、胸部X线及心电图后见手术纠治完善，生化指标无明显异常后出院。

1.2.2 体外循环方法 经口气管插管成功后开始体外循环安装。安装时，常规预充组保持氧合器最低安全液面与手术床40~60 cm高度差，保证静脉重力回流。无血预充组较常规预充组上调氧合器安装位置，使动静脉端与台上管道连接所需长度最短，开放式储血瓶排气口与低负压吸引器用管道连接。连接完成后乳酸林格氏液管道排气，排出多余液体，给与相应的用品预充。连接台上管，完成管道预充。体外循环采用浅低温体外循环，转流降温后主动脉阻断，主动脉根部灌注托马斯心肌停跳液，完成心内修补后升温、开放主动脉，经后平行循环完成升温辅助后停体外循环，转流中据液面情况行常规超滤，停体外循环后行改良超滤。转流中无血预充组维持低负压吸引，根据中心静脉压及回流状况，调节压力在-20至-40 mmHg，监测压力，一般负压不负于-40 mmHg。在体外循环中常规使用液面监测及动脉端压力监测。

1.2.3 血液回收 实施血液回收患儿，从行皮肤切口开始回收血液，至缝合皮肤结束。收集切口出血及体外循环管道残留血液，选用“儿科手术”模式清洗，所得红细胞收集于血袋中，根据术中情况，输注入体外循环或体外循环结束后由麻醉医师或带回CICU输注。

1.2.4 术中输注异体红细胞指征 所有患儿术前备血，手术患儿由病房送入后通知输血科预备血液。体外循环中经调整血气分析在红细胞压积（HCT）低于18%输注红细胞。手术结束入CICU内及出CICU转普通病房患儿HCT低于27%即给与红细胞输注。

1.3 统计学方法 数据采用SPSS 26进行分析。计量资料的正态性检验采用K-S法，计量资料符合正态分布者采用独立样本t检验。同组病人不同时间点同一计数资料符合正态分布者采用配对样本t检验，结果以（±s）表示；不服从正态性分布，K-W非参数检验，结果以中位数(P25～P75)表示。计数资料采用卡方检验或Fisher’s确切检验，结果以百分比表示。对无血组患儿是否输红细胞进行二项logistics回归分析。输红细胞量与不符合正态分布的肝功能指标（总胆红素，天冬氨酸氨基转移酶，丙氨酸氨基转移酶）相关性分析作两因素的Spearman相关检验。P＜0.05表示差异有统计学意义，P＜0.01为差异有统计学意义。

2 结果

本研究共完成并收集病例306例。所有患儿均顺利完成手术治疗，顺利治愈出院，无死亡病例，未见明显手术并发症出现。无血预充（W）组103例，男57例，女46例，年龄17.0（13.0~25.0）月，体重9.0（8.0~11.0）kg；其中主要诊断为VSD70例，ASD33例。患儿静态预充7~10 kg为245 mL，10~12 kg为305 mL，13~17 kg为330 mL。体外循环时间39（32~45）min，主动脉阻断时间24（17~30）min。常规预充（Y）组101例，男48例，女53例，年龄14.8（11.3~21.0）月，体重8.7（8.0~10.5）kg；其中主要诊断为VSD 70例，ASD 33例。7~10 kg患儿预充415 mL，10~17 kg预充625 mL。体外循环时间39（31.5~45）min，主动脉阻断时间25（18~31.5）min。对两组病例的年龄，体重做正态性检验，K-S法得出P＜0.05，不服从正态性分布。因此两组间的年龄，体重分析采用K-W非参数检验，两组间差异有统计学意义；年龄（χ2=2.200，P=0.333＞0.05）两组间差异无统计学意义。Y组和W组性别、诊断构成进行卡方检验，两组之间的性别、出院第一诊断构成比差异无统计学意义。Y与W两组术前术后一般资料对比，统计结果如下，见表1。

表1 常规预充组（Y）与无血预组（W）一般资料比较

在除术前HCT外整个住院期间的HCT无血预充组（W）均比常规预充组（Y）低，包括体外转流中、术后入CICU血气，术后及出院前，可见显著统计学差异，P＜0.001。在手术及术后临床资料术中转流时间，主动脉阻断时间，呼吸机使用时间，术后24 h胸引量统计，CICU停留时间，术后住院时间，住院时间差异无统计学意义P＞0.05。两组间三个不同时间点实验室资料结果对比如下，见表2。

表2 常规预充组（Y）与无血预组（W）不同时间实验室指标比较

术前血常规HCT，血小板计数，总蛋白量，白蛋白，球蛋白，总胆红素，丙氨酸氨基转移酶及天冬氨酸氨基转移酶，心肌肌钙蛋白I及心肌酶谱CK、CK-MB，NT-pro BNP，肾功能指标BUN及Cr等指标统计检验差异无统计学意义，P＞0.05。其他手术后临床及实验室指标中，可见统计学差异的指标有：入CICU的BE值，术后的总蛋白量，白蛋白，球蛋白，总胆红素、天冬氨酸氨基转移酶，心肌肌钙蛋白I，及肾功能指标BUN及Cr。出院前的总胆红素，丙氨酸氨基转移酶（ALT,）、天冬氨酸氨基转移酶（AST），心肌酶谱CK、CK-MB，心肌肌钙蛋白I及血小板计数。其他手术后及实验室指标中，未见统计学差异的指标有：入CICU的乳酸值，术后的血小板计数，丙氨酸氨基转移酶，心肌酶谱CK、CK-MB，NT-pro BNP。 出院前 总蛋白量、白蛋白，球蛋白、NT-pro BNP，肾功能指标的BUN、Cr。两组患儿住院期间输血及血制品（红细胞、血浆及白蛋白）可见差异有统计学意义，P＜0.05。

对无血预充（W）组患儿分析显示，35例（34.0%）患儿住院期间避免异体红细胞输注，量为1.0（0~1.0）U，9例（8.7%）在体外循环中输注异体红细胞，59例（57.3%）在术后入后CICU输注异体红细胞。本组患儿中9例采用血液回收技术，共回收红细胞32~101 mL。HCT在转流中为22%（20%~24%）,术后（30.77±3.90），出院前34.7%（32.0%~36.6%）。对该组患儿住院期间是否输血的风险因素分析采用二分类Logistic回归分析，对体重，年龄，转流时间，主动脉阻断时间，静态预充容积，转流中HCT，入CICUHCT，24小时胸引流量、术前HCT等进行逐步回归分析显示年龄（P=0.003，OR=0.912（0.859~0.968））、术 前HCT（P=0.039，OR=0.822，（0.677~0.999））为保护因素，而24 h胸引量（P=0.001，OR=1.029（1.011~1.048））为危险因素，见表3。

表3 免输红细胞的风险因素回归分析

术后患儿肝功能的指标在体外循环组中明显升高，Y组比W组增高比较差异有统计学意义，遂对所有患儿肝功能指标（总胆红素，天冬氨酸氨基转移酶，丙氨酸氨基转移酶）与输注红细胞量行相关性分析，两因素的Spearman相关检验，见术后（总胆红素R=0.455，天冬氨酸氨基转移酶R=0.583，丙氨酸氨基转移酶R=0.280），出院前（总胆红素R=0.278，丙氨酸氨基转移酶R=0.141）的升高与输血量正相关，见表4。

表4 输注红细胞量与术后、出院前总胆红素及转氨酶的Spearman相关分析

3 讨论

3.1 无血预充术的机理 血液稀释是体外循环可实施的基础，适当的稀释能在低温状态改善组织灌注及供氧，同时过度的稀释也将对机体灌注产生不良影响。婴幼儿各系统器官发育不完善，耐受稀释能力差，早年因材料、技术原因体外循环整体预充量相对婴幼儿血容量大，需用异体红细胞来补充，避免过度稀释。婴幼儿的血液稀释程度在普遍认为HCT在21%左右[2]。目前的灌注目标导向认为[3]，在灌注血球压积的同时应更加关注的氧的供给，即结合血球压积及灌注流量，注意总的供氧量是否足够，同时考虑患儿体外循环中降温使得机体的温度降低而减少的机体消耗，提供合适的灌注方案。在提供充足的氧供同时，注意给与充足灌注流量，保证脏器的灌注，特别是肾脏等对灌注流量及灌注压力依赖的目标器官保护[4]。本研究中，无血组均顺利完成转流，9例在转流中因血球压积较低及时输注红细胞纠正。无血组转流中的HCT为21%~22%，虽较用血组明显低，在入CICU后的乳酸对比中也未见明显的统计学差异，BE（-2.0 mmol/l）值略高于常规预充组，都处在正常水平。除术后（30.8%）及出院前（34.7%）血球压积较低外，其他临床结果未见明显不良结果。同时，我们发现常规预充组患儿HCT转流中达29%（26%~32%），术后37.3%，出院前38.3%，术后及出院前均高于术前36.1%，对常规使用2U红细胞预充必要性表示质疑。在相关设备、材料性能提升后及手术相关技术成熟稳定的前提下，体外循环中过高的HCT是否必要。应进一步优化术前对患儿评估，细化管理，在维持合适的HCT下，合理减少用血，个体化管理，节约资源[5-6]。

3.2 无血预充的技术要点 安装连接体外装置时，在保证管道顺畅的前提下，尽可能缩短管道长度，同时需手术医师的配合合理安置管道，减少其长度减少预充。合理的管道优化可显著减少体外循环的预充容量，本研究中无血预充及常规组我们采用相同一次性材料，仅改变氧合高度而优化连接管道，就能明显减少体外循环预充，相同体重下同样的材料配置预充由两组体外循环患儿静态预充可降低170 mL至320 mL。减少预充在无血预充的重要地位在众多文献中强调[7]，包括悬挂泵的使用，使用新型含过滤器的氧合器，管道微型化等以减少体外循环运行期间的容量；甚至为进一步减少运行容量弃用超滤装置[8]。实际工作我们常规安装超滤，发现结合不同超滤技术的应用，常规超滤能在转流中调节在手术中因心肌保护液或心腔排气液体的吸入导致的稀释，降低在相对低的HCT下进一步稀释导致的可能的不良后果。在体外循环结束后的改良超滤的实施，能降低体外炎症介质、浓缩血液的同时[9]，能充分回收管路中的自体血液有效成分，将其在短时间内回输机体。及时的回输能减少因血液稀释导致的体外循环后的过低HCT的风险，我们经改良超滤，快速滤除水分，回输血液，与相关经验一致。良好的改良超滤管理使得管道残存血液经血液回收装置回收的量减少[10]。

体外循环转流管理中安全监测措施非常重要。相对常规用血体外循环的管理，无血预充技术应用中由于严格控制预充容积，常维持较低液面管理体外循环，必须安装储血瓶液面监测装置，监测平面必须高于氧合器最低安全液面，在出现静脉回流减少，液面下降后确保能及时自动触发对主泵的控制，避免因观察不及时导致的体外意外发生。同时安全装置的使用，减少的安全的焦虑而降低灌注流量维持安全平面，从而出现灌注不足的风险。除液平面监测外，压力也是必须监测。为使灌注系统更为靠近患儿，减少预充；需提高氧合器安装高度，从而缩短了依靠重力静脉引流所需的较长管道，此时需介入外部负压为静脉回流提供动力，监测其压力成为必要，我们根据氧合器的具体型号监测静脉入氧合器端，或静脉回流室的压力，将压力维持在-20 mmHg至-40 mmHg之间避免负压过度及不足，既保证回流同时，避免过度负压吸引导致的风险避免意外发生。在转流中同时监测动脉端压力，避免因管道优化可能导致管道扭曲和打折带来的高泵压。

3.3 无血预充技术中HCT的变化与输血 转流中无血预充组在减少预充后HCT水平能达到所期望的21%水平，选择7.0 kg作为体重下限是由于当前所能获得的材料无法再减少预充容积，经计算将难以达到安全水平，需常规加入红细胞以提升转流中HCT水平。对比无血预充及常规预充两组，无血预充组转流中及手术后HCT均较低。在理论上全无出血的手术，其手术前、后HCT的必将相同；在实际心脏手术中，常见术后HCT明显下降，无血预充组HCT由术前36.8%降至入CICU的26.1%，经CICU输注红细胞至出院前的34.7%，接近正常。我们设置无血预充组与封堵组对照，分析发现封堵组患儿的入CICU后血气HCT，由36.6%降至29.0%，也可见明显下降，在无输注红细胞情况下出院前的血球压积可达34.3%，两组患儿采用同样的麻醉措施，区别在于术中体外循环的使用，考虑在两组相同的麻醉准备，及后期处理下麻醉管理中的血液稀释也是影响术后入CICU即可血球压积的因素。在术后入CICU的床旁血气结果提示的低压积需考虑在其经历麻醉后由于液体管理导致的血液稀释所致，是否输血需谨慎判断。与常规用血组的输注红细胞时间均在体外循环不同，无血预充组大部分的红细胞输注在CICU，在保障安全的前提下，延迟输血对相同的术后24 h引流量所致的红细胞的损失更少，节约用血。无血预充组患儿住院期间异体红细胞输注明显减少，但近2/3婴幼儿仍用血。我们对无血预充组的是否输血可能影响的因素如体重，年龄，转流时间，主动脉阻断时间，静态预充容积，转流中HCT，入CICUHCT，24 h胸引量、术前HCT等进行析，多因素回归分析发现年龄越大、术前HCT越高其住院期间输注红细胞的可能越低，而24 h胸引量越多则输注红细胞的可能越大。这些与相关结果基本一致[11]。

3.4 无血预充对生化指标的影响 对比无血预充组与常规预充组，我们发现在术前生化指标中除正常范围内肌酐水平略有差别外，其他指标未见明显差别，对比术后及出院前我们发现无血预充组患儿肝功能指标中总胆红素，丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶较常规预充组低，这与国内能看到相一致的结果[12]。我们考虑这是输注红细胞所致，进一步对比无血组及基本不用血的封堵组患儿发现其术后及出院前肝功能指标与其术前水平相当，这更加支持我们的推断，相关性分析提示认为输血量与总胆素及丙氨酸氨基转移酶水平正相关；输血量越大其指标上升更加明显。对比两组患儿术前术后的心肌酶谱中CK及CK-MB，肌钙蛋白I虽结果处于正常范围，但无血预充组的水平更低，而术后及出院前BNP及肾功能指标的BUN、CR未见不同。无血预充组使用白蛋白加代血浆的胶体配合在术后测量的血浆总蛋白，白蛋白及球蛋白水平比常规预充组低但在正常范围内，出院前两组的水平一致，未见统计学差异。基于临床结果的无区别，常规的血浆预充可进一步考量；相关经验[13]也提示代血浆的使用可替代血浆的使用减少对库血依赖，减少可能的并发症。

无血预充技术能在7.0 kg以上的婴幼儿常规体外循环中能安全实施，无血预充组及常规预充组患儿一般临床结果无差异。良好的体外循环管理在大部分（94/103）患儿体外循环中可避免异体红细胞的使用，部分患儿（35/103）可在住院期间避免异体红细胞输注。部分在术后CICU需输注红细胞。患儿年龄、术前HCT是免于输血的保护因素，术后24 h胸引量是危险因素。减少异体红细胞输注能减轻肝酶升高；相对红细胞及血浆预充，无血预充体外管理降低了出院前心肌酶谱及心肌肌钙蛋白I水平。体外循环转流中及术后HCT处于较低水平，治疗中应加强监测。总之，无血预充技术的使用减少在婴幼儿体外循环辅助下的心脏手术中的用血，减少对异体血的依赖，减轻对肝功能影响。