小儿体外循环心脏手术中搏动灌注压力衰减的研究

【摘要】 目的 判定改良滚压泵搏动灌注在常规体外循环(extracorporeal circulation，ECC)手术中的有效性并观察不同ECC设备对搏动灌注压力的衰减情况。方法 20例法乐四联症（TOF）患儿（男8例，女12例），平均年龄13.5个月，平均体重10.2 kg。选用两种常用膜式氧合器（各10例）。采用Jostra HL-20型体外循环机行改良滚压泵动脉搏动灌注，所有患儿均在升主动脉阻断期间行搏动灌注，主动脉开放期间行平流灌注。分别监测不同流量状态下不同部位（氧合器入口端、氧合器出口端、动脉插管接头处、挠动脉/股动脉）的压力变化情况。结果 搏动灌注期间挠动脉/股动脉有创血压脉压差（Δ P）维持15～35 mmHg。对搏动灌注收缩压衰减最大的是动脉插管（衰减比率72％～73％），最小的是膜式氧合器（衰减比率22％～24％）；Terumo Capiox RX05产生的氧合器压降在不同流量状态下均小于Dideco Lilliput 902（P<0.05）。结论 Jostra HL-20型体外循环机可以在常规ECC期间产生有效的搏动灌注；动脉插管对搏动血流压力能量的衰减最大；氧合器的压力衰减（OPP）越少将越有利于搏动灌注的能量维持。

【关键词】 搏动灌注 压力衰减 儿童 体外循环

during conventional extracorporeal circulation(ECC) heart surgery and observe pressure drop caused by different devices in ECC circuit. METHODS 20 pediatric patients diagnosed as tetralogy of Fallot (male 8，female 12) were involved in this clinical pulsatile perfusion study. Mean age was 13.5 months and mean weight was 10.2 kg. Two kinds of oxygenators were used (separate number was 10) in present trial. Jostra HL-20 heart lung machine provided modified roller pump pulsatile perfusion according the inner computer controller. Every patient applied pulsatile perfusion during aorta artery cross-clamping period and roller flat perfusion during cross-clamp off. Three circuit sites (oxygenator inlet， oxygenator outlet and artery cannula connecter site) were arranged pressure detector to measure the pressure during ECC， renal or femoral artery invasive pressure was measured through patient's central monitor system. RESULTS Pulse pressure (ΔP) of renal/femoral artery pressure can be maintained between 15 to 35 mmHg during pulsatile perfusion of ECC. The maximum pressure drop happened at artery cannula site in ECC circuit(pressure drop rate was 72%-73%) while minimum pressure drop occurred at oxygenators(pressure drop rate was 22%-24%). The oxygenator pressure drop(OPP) caused by Capiox RX05 oxygenator was less than that caused by Lilliput 902(P<0.05) in different pulsatile perfusion blood flow. CONCLUSION Jostra HL-20 heart lung machine can provide effective pulsatile perfusion during conventional ECC. Artery cannula makes the maximum pressure drop during pulsatile perfusion and the less oxygenator pressure drop will be benefit to the maintenance of pulsatile perfusion energy during ECC.

Key words： Pulsatile perfusion;Pressure drop;Pediatric;Extracorporeal circulation

搏动灌注（pulsatile perfusion；PP）在体外循环（extracorporeal circulation，ECC）领域沉默了相当长的时间后，随着技术水平的不断进步、监测手段的不断更新和基础研究的迅速丰富，再次受到心脏外科领域的广泛关注和普遍重视。体外生命支持（extra-corporeal life support; ECLS）和心室辅助（ventricular assistant device; VAD）正在努力趋向于仿生理的搏动灌注［1-2］。为了判定PP在常规ECC手术中的有效性，本研究观察了常规小儿ECC手术采用改良滚压泵搏动灌注优势的发挥及不同ECC设备对搏动效果的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料 20例法乐四联症（TOF）患儿在低温ECC下行根治术，男8例，女12例，年龄8～22（13.5±4.6）个月，体重6.6～15（10.2±3.6）kg。阜外医院常规婴幼儿ECC预充方案，预充总量（453±56）ml。ECC采用Jostra HL-20人工心肺机，分别选用Dideco Lilliput 902型及Terumo Capiox RX05膜式氧合器，各10例，阜外婴儿B型ECC管道（天津塑料研究所），DLP整体动脉插管（美顿力公司，插管接头处有排气侧孔），国产一次性静脉插管（上海祥盛医疗用品有限公司），婴儿型动脉微栓滤器（江苏宁波菲拉尔医疗用品公司），所有患儿均使用改良ST. Thomas Ⅱ型心肌保护液（阜外医院制剂室配制），在中低温及深低温体外循环下完成手术。

1.2 ECC方法 并行循环后开始降温，鼻咽温30℃阻断升主动脉，心脏血供阻断期间采用动脉搏动灌注（ART-PUL model）模式，开放升主动脉后恢复平流灌注，辅助循环时间达到阻断时间的1/4至1/3缓慢调整停机，食道超声确认矫治满意后中和肝素，拔除动脉插管，撤离ECC。

1.3 搏动灌注方法 升主动脉阻断后开始搏动灌注，在主动脉阻断开放前终止搏动灌注。搏动灌注参数：基础流量（baseline）：20%；搏动流量(pulsatile)：80%；搏动频率(rate)：80BPM；搏动灌注开始时间(pump start)：20%；搏动灌注停止时间(pump stop)：80%。如图1所示。

1.4 压力监测 采用Jostra配套液体压力传感测量系统行不同部位的压力数据采集，分别监测氧合器入口端（inlet）、氧合器出口端(outlet)、动脉插管接头处压力的变化情况。有创动脉压力直接来源于麻醉监护的桡动脉或股动脉测压。

1.5 统计分析 能量衰减用压力衰减比率来衡量，衰减率反映压力的递减比例。两种氧合器对压力衰减程度的比较采用SPSS for Windows 11.0版本独立样本t检验，双尾验证，数据用均数±标准差(±s)表示，P<0.05具有统计学意义。

2 结 果

2.1 临床结果 20例患儿在行搏动灌注期间有创动脉血压脉压差（ΔP）维持15～35mmHg，所有患儿痊愈出院，无ECC相关并发症。

2.2 压力监测结果 如表1所示。

2.3 两种氧合器对搏动灌注期间压力衰减的影响 Dideco Lilliput 902和Terumo Capiox RX05是目前临床普遍常用的婴幼儿膜式氧合器。两种氧合器均采用多微孔聚丙烯（microporous polypropylene）为中空纤维材料，氧合面积接近，氧合与变温有机紧密结合，最大限度地减少了静态预充量（static priming volume）。两种氧合器对搏动能量衰减作用的比较结果，Capiox RX05的搏动收缩压氧合器压力衰减（oxygenator pressure drop，OPP）小于Lilliput 902型，二者在两种流量条件下比较均具有显著性差异（P<0.05）。两种氧合器的平均压衰减之间也存在统计学差异（P<0.05）。见表2。

3 讨 论

在ECC问世早期就提出了有关搏动与非搏动灌注的问题，就此引起的争论一直持续了许多年。1966年Shepard等人为了解决这个问题，提出了基于能量均衡压力（energy equivelant pressure；EEP）的EEP公式做为搏动灌注的量化指标［3］，后来又在EEP基础之上提出了额外血流动力能量（surplus hemodynamic energy，SHE），使搏动灌注有效性的测 定有了很好的量化依据［4］。表1 20例患儿ECC不同部位压力监测结果注：SP：搏动收缩压；DP：搏动舒张压；MP：平均压；衰减比率：压力衰减占原压力水平的比例； 动脉插管前：动脉插管与ECC动脉管路连接接头侧孔的压力表2 不同氧合器对能量衰减的作用注：两种氧合器OPP比较*P<0.05；SP：搏动收缩压；DP：搏动舒张压；MP：平均压

1999年Akif Undar教授在胸心外科年鉴中提出PP可以明显增加重要器官的血液供应，在体外试验中证实了常温ECC期间和深低温停循环前，PP改善局部和整个大脑的血流［5］，而且在ECC后，PP能更有效地保护肾血流量［6］。但儿童方面的相关研究仍然需要进一步的推进［7-8］。随着我国ECC设备的不断更新，许多心脏中心和医院均配备了可以灵活运用PP的滚压泵体外循环机，使得我国PP的临床使用成为可能［9-11］。

影响PP能量衰减的因素主要包括泵管、膜式氧合器、动脉微栓滤器、动脉插管、管道弹性、插管方向及位置、有创血压监测部位［6，12］。本研究通过对Jostra改良滚压泵PP不同部位压力的监测观察到在常规ECC设备中动脉插管对搏动泵产生的压力能量衰减影响最大（58％～72％），其原因在于心脏手术为了减轻插管对心脏血管的损伤打击通常选择能够满足机体灌注的长头小口径动脉插管。

不同灌注流量情况下，ECC不同部位对压力的衰减比率无明显改变。体外循环设备对搏动压力或搏动能量的衰减次序依次为：氧合器<动脉微栓滤器<动脉插管，而且动脉插管对压力的衰减明显高于氧合器与微栓滤器（P<0.05）。

Capiox RX05的收缩压OPP小于Lilliput 902型，二者在两种流量条件下比较均具有显著性差异（P<0.05）。在对比氧合器出入口压力改变时，分别对待搏动周期中收缩压、舒张压和平均压的变化，由于受到缓冲作用的影响，舒张压和平均压在氧合器出口端反而高于入口端，这种缓冲导致的压力升高从另一个角度反映了压力衰减的去向及氧合器设计的特点。两种氧合器的平均压压降之间也存在统计学差异（P<0.05），提示在PP期间选用OPP较小的氧合器将有利于搏动效果的维持，同时可以减轻ECC期间的血液破坏［12］。灌注流量的增加并不增加氧合器前的压力显著性差异，但在不同流量下Lilliput 902的膜前压力均高于RX05，而且压力衰减的程度前者均高于后者，并以最能代表能量传递的收缩压最为显著，表现为两种氧合器在不同流量下的OPP具有明显差异（P<0.01）。结果提示RX05在PP临床中对能量和压力的衰减优于Lilliput 902氧合器，在小儿PP临床中提倡使用。

4 结 论

Jostra HL-20型滚压泵可以在小儿ECC过程中产生有效的桡动脉/股动脉PP，ECC设备对搏动压力的衰减是影响搏动效果的主要原因，OPP越低将越有利于PP的能量维持，动脉插管口径对压力和能量的影响是PP受限的根本原因。