【趋势】小儿心脏外科体外循环的更新和发展趋势

来源：中华医学会胸心分会

点击上方蓝字关注我们翻译： 杜中涛 首都医科大学北京安贞医院 李建朝 华中阜外医院 李 旭 贵州省人民医院 袁海云 广东省人民医院 吴 俊 上海长海医院 刘 凯 山东大学齐鲁院 易秋月 西安交通大学第一附属医院 赵宇东 首都医科大学附属北京儿童医院审校：郝星、沈佳、李平、周荣华摘要不同的体外循环(CPB)灌注策略直接影响小儿心脏手术的预后。然而，不同的研究结果以及缺乏统一的儿科CPB管理指南，导致各机构之间甚至机构内部的灌注工作存在相当大的差异。CPB的改进对临床预后有重要影响的方面包括：CPB管路、预充液和药物。本文综述了目前有关CPB管路和预充液的文献，重点介绍晶体预充、胶体预充、含血预充以及甘露醇、碳酸氢钠和钙的使用。自20世纪50年代CPB技术产生以来，我们在优化灌注方案和改善患者预后方面已经取得了一些进展。CPB灌注的研究通常先在成人患者中进行，然后应用到儿科患者中。然而，我们不得不面对小儿CPB的独特之处，如患者体重大小的差异、不同的手术类型、复杂的血流动力学变化、解剖学和不同年龄患者对CPB的病理生理反应的不同。患儿血容量和CPB管路容量的不匹配可导致显著的血液稀释，这在婴幼儿及儿童无血预充时最为显著。因此，在小儿CPB中含血预充仍十分常见。减少血液制品使用的循证策略导致了CPB策略的许多改变，例如CPB管路和预充液配方。但目前尚无被广泛接受的小儿CPB实践指南。目前大多数儿科灌注方案是由各自机构制订，或者由外科医师、麻醉医师和灌注师依照各自的经验和培训制订。这种做法很难建立普遍适用的小儿CPB指南。在这篇综述中，我们将讨论目前小儿CPB管路和预充液的组成。管道和插管选择不匹配的CPB管路会增加总预充量，对CPB血流动力学产生不利影响。预充量与围术期输血需求直接相关，低预充量可以降低输血量。此外，减少预充量利于改善围术期液体平衡，并缩短术后呼吸机支持时间。通过使用预充量尽可能小的CPB管路和储血器，移除多余的组件，例如血液浓缩器、超滤设备、额外的吸引管路和血液回收机，可以减少血液稀释，进而减少输血的需要。使用Mini-CPB管路以尽可能减少新生儿心脏手术中血液稀释，实现无血预充，然而，目前开发优化的Mini-CPB管路仍需要进行大量的研究。VAVD简单地说，一个或多个静脉引流管将病人的静脉血引流至CPB环路中。历史上，静脉引流是通过重力虹吸来完成的；然而，近年来，临床中已倾向于使用真空辅助静脉引流(VAVD)。Vida等人通过模拟小儿CPB环路的实验来评估VAVD的作用，他们发现与重力辅助静脉引流相比，VAVD可以使用更小的静脉插管。例如，作者发现，在传统重力引流下14S插管的流出量为670mL/min，而在负压为30mmHg的VAVD引流时12S插管的流出量为660mL/min。VAVD的优点是可以允许直径更小的插管及环路，从而减少循环容量和血液稀释。有关VAVD的担忧是，高负压可能导致溶血，并已经证明这对患者有害。然而，一项对46名体重在10kg以下的儿科病人的研究显示，当VAVD的负压在20~60mmHg之间时，溶血的程度没有改变。VAVD在成年人使用的另一个记录的并发症是气体外溢，这种情况发生在VAVD产生的负压意外地传到氧合器时，并使气体进入血液。Nygaard等人评估四个不同类型的成人氧合器，发现负压在30~40mmHg水平时，所有四个氧合器均发生气体溢出。VAVD是新兴的技术，被广泛用于减少循环容量，但还需要进一步的研究来确定哪种负压设置和安全特性能够在不显著增加风险的情况下使用尽可能小的插管及环路。插管直径Wang等人比较了1/4英寸、3/16英寸和1/8英寸管径对小儿CPB血流动力学的影响。正如预期的那样，他们发现小直径的动脉插管会导致预充量的小幅下降，但体外环路压力的增加和动脉管路压力的下降会增加溶血的风险。事实上，对于10Fr动脉插管，当流量从600mL/min增加到1500mL/min时，1/4英寸和3/16英寸管径之间的体外环路中压力差从4mmHg增加到20.8mmHg。但是这项研究并没有评估最佳的环路压力或动脉管路压力。然而，在较低的流量下，小直径和大直径插管之间的环路压力差可以忽略不计。因此，进一步研究的目标或许应该是在使用VAVD的情况下，找到一个最佳的管径和流量，以最小化主要预充量和压力差。管道涂层材料体外环路表面与血液之间的接触会引起炎症反应，增加术后的并发症和死亡率。一项对1165名接受心脏手术的儿童的研究表明，全身炎症反应综合征(SIRS)与器官功能障碍有关，并可使重症监护病房(ICU)的住院时间延长近3天。一种干预方法是在体外管路表面涂上一种物质，使炎症反应最小化。在一项研究中，将32名体重小于15kg，使用了生物相容性涂层(聚-2-甲氧基丙烯酸酯[PMEA])的体外循环管路的患者与使用标准无涂层管路的患者进行比较，PMEA队列患者术后输血量更少，术后肺功能更好，ICU住院时间更短。作者的结论是PMEA涂层CPB管路对进行儿科CPB手术的患者是安全和有益的。肝素是另一种用于最小化炎症反应的涂层。比较203例使用肝素涂层管路和使用无肝素涂层管路的儿童CPB患者，肝素涂层组患者有更高的尿量，更短的术后呼吸机使用时间，并有减少红细胞和血小板输注的趋势。作者的结论是肝素涂层CPB管路可减少炎症反应、毛细血管渗漏和全身水肿。最后，使用白蛋白是另一种主要解决方案，其被认为可以覆盖体外循环管路表面，创造一个屏障，防止血液制品与体外环路的“非生物”塑料表面直接接触。Russell等人的一项META分析支持了白蛋白涂层的优势推论，该荟萃分析显示，与晶体涂层相比，白蛋白涂层能更好地保护血小板计数，并减少术后体重增加。PMEA、肝素和白蛋白涂层都被证明能有效降低SIRS反应；但目前尚无文献对这些不同的材料进行比较，以确定儿童CPB的最佳涂层材料。滚轴泵与离心泵在小儿体外循环手术中另一个需要考虑的重要因素是泵类型的选择，目前有两种泵：滚轴泵和离心泵。以往滚轴泵比离心泵使用得更多，所以有利于离心泵的证据很少，尽管离心泵有一些优点，但它也有明显的缺点。离心泵的益处包括降低凝血因子活化和纤溶。在成人体外循环中，离心泵可维持良好的血流动力学，并且比滚轴泵造成的血液损伤更少。离心泵可降低凝血因子活化及纤溶。在儿童中，这些数据缺少权威性。在对42名2天到13岁的儿童进行离心泵和滚轴泵的比较中，显示离心泵可减少血液损伤、炎症反应及围术期肾功能不全。此外，离心泵组在呼吸机使用、重症监护室及住院时间方面更短。值得注意的是，在血液并发症方面，两组中都观察到有一些游离的血浆血红蛋白，这表明溶血是多因素机制，不能仅仅用泵的不同来解释。另一项对比研究显示滚轴泵和离心泵在减少小儿心脏手术炎症反应方面没有差异。离心泵有一个显著缺点是需要更大的预充液，更加剧了患儿的血液稀释。然而，滚轴泵能更精确地控制流量，特别是在低流量时。离心泵对后负荷很敏感，这意味着会失去正向血流而发生逆流。相比之下，在泵管压力很低的情况下，滚轴泵亦能保持流量。当使用压力监测和压力激活阀分流器时，这种风险还可以降低。离心泵为单用泵组件，它比滚柱泵的成本更高，且需要额外的管子，然后集成到旁路机器的泵头中。表1总结了这两种泵的优缺点。尽管在体外膜氧合治疗中已经广泛应用离心泵，但由于其仍存在这些缺陷，故在先天性心脏手术中还是很难被普遍接受的。表1 小儿CPB泵的比较预充液晶体预充液历史上，生理盐水（NS）是一种与血浆渗透压相匹配的无缓冲、等渗溶液，专用作晶体预充液。然而，有证据表明NS会增加急性肾损伤（AKI）发生风险，因此灌注师不再常规使用NS。自20世纪90年代以来，许多研究中心越来越多地使用另一种生理盐水溶液（通常称为勃脉力）或乳酸林格氏液（LR），无论是否添加白蛋白等胶体。LR与NS的不同之处在于，它含有接近生理水平的氯化物，并且具有由阴离子（如乳酸、苹果酸、葡萄糖酸盐和醋酸盐）结合产生的缓冲能力。生理盐溶液是指与人体血浆电解质平衡、pH值和渗透压密切匹配的平衡晶体溶液族。LR与生理盐溶液的主要区别在于LR的无机阴离子不是醋酸盐而是乳酸。生理盐溶液已成为许多机构的选择。勃脉力在北美的应用已经明显增加（1989年41%，2011年70%），但小儿体外循环中最佳晶体预充液的文献很少。此外，晶体预充液有一个重要的缺点，它可能导致间质水肿和正向液体平衡。胶体预充液 白蛋白浓度的选择鉴于晶体溶液缺乏渗透作用，白蛋白被常常添加到预充液中，不仅为了减少血液与循环管道表面接触时产生的炎症反应，而且还能抵制血液胶体渗透压的降低。在美国和国际小儿心脏外科机构的几份调查中表明，在过去20年里，人们常倾向于将20％至25％的高浓度白蛋白添加到预充液中。有关白蛋白浓度对临床结局影响的数据主要来源于一些临床试验。2011年的一项随机试验将70名体重