段 欣,劉 剛,李青峰,唐 躍,于 坤,龍 村,吉冰洋
在體外循環(huán)中,患者的心肺功能需要由人工心肺機(jī)來(lái)替代。人工心肺機(jī)需要提供足夠的血流來(lái)維持體外循環(huán)期間人體內(nèi)環(huán)境和血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定。如果血流灌注達(dá)不到人體需求,會(huì)導(dǎo)致組織器官缺氧,進(jìn)而導(dǎo)致高乳酸血癥。研究發(fā)現(xiàn)高乳酸血癥與術(shù)后死亡率呈正相關(guān)[1-2]。臨床工作中,灌注師主要根據(jù)人工心肺機(jī)的流量顯示,對(duì)灌注流量進(jìn)行調(diào)整。有實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在體外循環(huán)側(cè)路開(kāi)放狀態(tài)下,特別是在低流量高循環(huán)阻力時(shí),人工心肺機(jī)顯示流量較實(shí)際流量高 40%~83%[3-4]。臨床體外循環(huán)中,動(dòng)脈濾器排氣管通常處于開(kāi)放狀態(tài),這會(huì)對(duì)灌注患者的動(dòng)脈管路造成一定的分流。如果分流量超過(guò)一定范圍,而沒(méi)有對(duì)泵流量進(jìn)行調(diào)整,就會(huì)導(dǎo)致低灌注發(fā)生。Wang等[4]通過(guò)模擬嬰幼兒體外循環(huán)模型,在不同流量和壓力下記錄了動(dòng)脈濾器排氣管的分流量及分流率。
本研究通過(guò)模擬的成人體外循環(huán)模型,在不同泵流量和濾器后壓力下,觀測(cè)動(dòng)脈濾器排氣管開(kāi)放時(shí)對(duì)體外循環(huán)管路的分流量。
1.1 試驗(yàn)方案 體外循環(huán)系統(tǒng)由Stockert SⅢ型人工心肺機(jī)(Sorin Group,Munchen,德國(guó)),Stockert SⅢ型變溫水箱 (Sorin Group,Munchen,德國(guó)),Maquet成人膜式氧合器(Maquet Cardiopulmonary AG,Hirrlingen,德國(guó)),成人動(dòng)脈濾器(Fly,寧波,中國(guó))組成。1/2英寸的硅膠管置于滾壓泵中,膜式氧合器兩端連接 3/8英寸管路。動(dòng)脈濾器排氣管(直徑 3/16英寸)連接動(dòng)脈濾器與靜脈回流室。管路預(yù)充由志愿者捐獻(xiàn)的 800 Ml肝素血以及 500 ml乳酸林格液。nova血?dú)夥治鰞x(Nova Biomedical,Waltham,MA,美國(guó))檢測(cè)紅細(xì)胞比容 0.21。使用一個(gè)滾壓泵泵頭擠壓住動(dòng)脈管路的遠(yuǎn)端,使動(dòng)脈管路維持一定的壓力。本試驗(yàn)?zāi)M的動(dòng)脈管路壓力范圍是 120~220mm Hg。通過(guò) Stockert SⅢ型變溫水箱維持循環(huán)管路的溫度在 36℃。管路的排氣和其他操作步驟同臨床標(biāo)準(zhǔn)操作。模擬成人體外循環(huán)管路見(jiàn)圖1。
圖1 模擬成人體外循環(huán)示意圖
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 我們模擬了臨床中常用的5種不同泵流量(3 000~5 000 ml/min,每次增加 500m l/min)以及 6種不同的濾器后壓力(120~220 mm Hg,每次增加 20mm Hg)。記錄動(dòng)脈濾器排氣管開(kāi)放狀態(tài)時(shí)對(duì)動(dòng)脈管路的分流情況。
1.3 流量監(jiān)測(cè) 兩通道 TS410流量計(jì)(Transonic Systems Inc.,Ithaca,NY,美國(guó))由兩個(gè) 3/8流量探頭分別置于氧合器前和濾器后,測(cè)量濾器前后的流量。不同狀態(tài)下的分流量通過(guò)氧合器前流量減去濾器后流量得到。在不同狀態(tài)下的分流率則通過(guò)公式計(jì)算:分流率(%)=[(氧合器前流量-濾器后流量)/氧合器前流量]×100。所有試驗(yàn)重復(fù) 3次。
1.4 統(tǒng)計(jì)分析 采用 SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,所有變量采用均數(shù) ±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示。多重比較采用 Tukey test。P<0.05認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
分別記錄動(dòng)脈濾器排氣管壓力,氧合器前和濾器后流量,然后計(jì)算在不同濾器后壓力及流量下的分流量和分流率。
當(dāng)泵流量不變的情況下,濾器排氣管分流率隨著濾器后壓力的增加而升高。當(dāng)濾器后壓力恒定時(shí),分流率會(huì)隨著流量的增加而降低。當(dāng)濾器后壓力 220 mm Hg,泵流量 3 L/min時(shí),排氣管處分流量達(dá)到 1 L/min,分流率為 33%。然而當(dāng)泵流量提高至 5 L/min時(shí),分流率則降低為 20%。在較低的泵流量同時(shí)較高濾器后壓力狀態(tài)下,濾器排氣管的分流率明顯增加。見(jiàn)表1和圖2。
不同濾器后壓力及泵流量時(shí),濾器排氣管壓力見(jiàn)表2。在泵流量恒定時(shí),濾器排氣管壓力隨著濾器后壓力增加而增加。在濾器后壓力不變時(shí),濾器排氣管壓力隨著泵流量的增加而增加。本實(shí)驗(yàn)中所有濾器后壓力均高于濾器排氣管壓力。
圖2 動(dòng)脈濾器排氣管開(kāi)放時(shí)分流率
表1 動(dòng)脈濾器排氣管開(kāi)放時(shí)的不同流量和濾器后壓力下分流率(%,±s)
表1 動(dòng)脈濾器排氣管開(kāi)放時(shí)的不同流量和濾器后壓力下分流率(%,±s)
注:其他泵流量與 3.00 L/min時(shí)比較*P<0.05,其他濾器后壓力與 120 mm Hg時(shí)比較#P<0.05
3.00 21.37±1.36 24.26±1.16 27.21±2.32 28.88±2.32# 30.05±2.13# 33.05±2.90#3.50 21.37±1.34 22.76±1.16 24.22±1.34 25.25±1.65 27.10±1.16# 28.90±2.15#4.00 17.48±0.73* 18.85±0.87* 20.97±1.30* 22.47±0.73*# 23.72±1.30*# 24.84±1.45*#4.50 15.05±0.78* 16.13±0.01* 17.50±1.04* 18.69±0.91*# 19.51±0.78*# 20.74±0.91*#5.00 15.22±0.47* 16.87±0.61* 18.11±0.81*# 19.10±0.81*# 20.10±0.81*# 20.68±0.93*#
表2 不同流量和壓力下動(dòng)脈濾器排氣管壓力(±s)
表2 不同流量和壓力下動(dòng)脈濾器排氣管壓力(±s)
3濾器排氣管壓力 57.33±0.58 75.67±0.58 89.33±0.58 102.00±1.00 117.33±1.15 129.33±0.58濾器后壓力-濾器排氣管壓力 62.67±0.58 64.33±0.58 70.67±0.58 78.00±1.00 82.67±1.15 90.67±0.58 3.5 濾器排氣管壓力 68.00±1.00 78.67±0.58 90.67±0.58 103.33±0.58 119.67±0.58 128.33±1.53濾器后壓力-濾器排氣管壓力 52.00±1.00 61.33±0.58 69.33±0.58 76.67±0.58 80.33±0.58 91.67±1.53 4.0 濾器排氣管壓力 68.67±0.58 81.67±1.53 94.67±0.58 106.00±1.00 120.00±1.00 132.67±0.58濾器后壓力-濾器排氣管壓力 51.33±0.58 58.33±1.53 65.33±0.58 74.00±1.00 80.00±1.00 87.33±0.58 4.5 濾器排氣管壓力 72.00±1.00 83.33±0.58 97.67±1.53 108.33±0.58 125.33±0.58 136.33±2.52濾器后壓力-濾器排氣管壓力 48.00±1.00 56.67±0.58 62.33±1.53 71.67±0.58 74.67±0.58 83.67±2.52 5.0 濾器排氣管壓力 72.67±0.58 92.00±1.00 104.33±0.58 116.67±1.15 130.33±0.58 139.67±0.58濾器后壓力-濾器排氣管壓力 47.33±0.58 48.00±1.00 55.67±0.58 63.33±1.15 69.67±0.58 80.33±0.58
體外循環(huán)主要通過(guò)人工心肺機(jī)提供氧合血來(lái)代替心臟和肺臟的工作。足夠的氧合血為患者組織器官提供足夠的氧,滿足機(jī)體代謝需要。但在體外循環(huán)管路中存在著一些分流路徑,如:動(dòng)脈濾器排氣管和超濾裝置等。這些側(cè)路的開(kāi)放會(huì)減少實(shí)際進(jìn)入患者體內(nèi)的血流量。為防止空氣栓子進(jìn)入,動(dòng)脈濾器排氣管在體外循環(huán)中通常保持開(kāi)放狀態(tài)。在兒童和嬰幼兒體外循環(huán)期間,濾器排氣管分流率可以達(dá)到40%~83%[3-4]。
本實(shí)驗(yàn)?zāi)M成人體外循環(huán)過(guò)程,發(fā)現(xiàn)在較低的泵流量(3 L/min)和較高的濾器后壓力(220mm Hg)時(shí),濾器排氣管分流量達(dá)到 1 L/min(分流率 33.05%)。而隨著泵流量的提升,分流率逐漸下降,當(dāng)泵流量到達(dá) 5 L/min時(shí),分流率降低至 20%。Wang等[4]在模擬的嬰兒體外循環(huán)管路中,也發(fā)現(xiàn)在泵流量200 Ml/min,濾器后壓力 60 mm Hg時(shí),濾器排氣管分流率達(dá)到 42.6%,當(dāng)濾器后壓力 180 mm Hg時(shí),分流率達(dá)到 82%,變化趨勢(shì)與本實(shí)驗(yàn)相同,但分流率明顯高于本實(shí)驗(yàn)的分流率。Lee-Sensiba等[3]在 4種壓力 (100 mm Hg、200 mm Hg、300 mm Hg和400mm Hg)和 4種泵流量(670 ml/min、1 350 ml/Min、2 770m l/min和 3 860ml/min)下,測(cè)定動(dòng)脈濾器排氣管的分流量,發(fā)現(xiàn)分流變化主要依賴于管路的壓力。在低泵流量情況下,管路壓力增加可以導(dǎo)致患者灌注流量減少。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)當(dāng)濾器排氣管開(kāi)放時(shí)測(cè)得的壓力較排氣管關(guān)閉時(shí)低約 45 mm Hg。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn),濾器排氣管開(kāi)放時(shí)測(cè)定的壓力較關(guān)閉時(shí)低約 30 mm Hg。這種現(xiàn)象可能是濾器排氣管開(kāi)放時(shí)產(chǎn)生分流,從而降低了濾器處測(cè)得的管道內(nèi)壓力。Hargrove等[5]研究不同溫度是否會(huì)造成心肺機(jī)流量顯示和泵管內(nèi)實(shí)際流量的偏差,發(fā)現(xiàn)在 12~37℃的溫度范圍內(nèi),溫度不會(huì)影響PVC或硅膠材料的管路內(nèi)流量。臨床體外循環(huán)的降溫復(fù)溫過(guò)程并不影響動(dòng)脈濾器排氣管的分流量及分流率。
減少動(dòng)脈濾器排氣管分流可以通過(guò)以下幾種方式,例如:增加排氣管的流體阻力,比如使用直徑更細(xì)的排氣管,但會(huì)同時(shí)降低其清除氣栓能力?;蚴窃黾颖昧髁縼?lái)彌補(bǔ)其分流量,但是大多數(shù)情況下,因?yàn)闊o(wú)法知道確切的分流量,灌注師往往憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)增加泵流量。因此在動(dòng)脈濾器后安裝一個(gè)流量計(jì)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)入患者體內(nèi)的流量,有助于指導(dǎo)灌注師精確的調(diào)整流量。
通過(guò)本實(shí)驗(yàn),我們可以發(fā)現(xiàn)低流量和高濾器后壓力均會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈濾器排氣管分流量的增加。在濾器后管路安裝一個(gè)流量計(jì)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)入患者體內(nèi)的灌注流量,指導(dǎo)灌注師精確的調(diào)整泵流量,保證體外循環(huán)期間患者組織器官得到足夠的灌注。
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