銀世杰 丁 藝 吳 軍 羅玉忠 莫安勝*

(廣西中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院 1 麻醉科；2 心胸外科，南寧市 530023)

·論 著·

長時程心臟不停跳保存技術(shù)的實驗研究▲

銀世杰1丁 藝1吳 軍2羅玉忠2莫安勝2*

(廣西中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院 1 麻醉科；2 心胸外科，南寧市 530023)

目的 研究長時程心臟不停跳保存方法和技術(shù)。方法 選用成年廣西巴馬小型豬 6頭，麻醉成功后，取胸部正中切口，全身肝素化，不切開心包。先在頭臂干插灌注管，后切斷上腔靜脈和左下肺靜脈，用手協(xié)助排空左心室，用停跳液灌注心臟。摘取心臟后與灌注裝置連接并用去白細胞和去血小板的稀釋血液灌注心臟，使心臟恢復跳動(非工作心臟模型)。結(jié)果 不停跳保存6例離體心臟8 h全部成功，保存期間灌注壓沒有上升。結(jié)論 心臟空跳保存是可行的，保存的關鍵技術(shù)是減輕紅細胞破壞、維持適宜的灌注壓、左心室有效的減壓和防止心臟水分喪失。

心臟移植；心臟保存；心臟不停跳

心臟移植已成為終末期心臟衰竭的重要治療方法之一。由于器官移植技術(shù)的不斷完善，供體不足的矛盾日益突出，因此，有效應用每一個供體尤為重要，欲達到這一目的就必須有效地延長心臟保存的安全時限。單純低溫保存因為存在缺血-再灌注損傷，公認的安全時限僅為4～6 h[1]。連續(xù)灌注心臟停跳保存雖然解決了缺血再灌注損傷問題，但是嚴重的心肌水腫影響心臟功能。心臟不停跳保存突破了單純低溫保存的安全時限，依賴體外循環(huán)維持心臟冠脈的循環(huán)，避免了心肌缺血、缺氧，同時供給心臟必需的營養(yǎng)物質(zhì)和能量物質(zhì)，以維持正?；蛘呓咏５拇x并不斷排出代謝廢物。心肌保護效果好，適合于遠距離的供體心臟摘取和邊緣供體心臟的保存，能夠在移植前對供體和受體進行組織配型，對供體心臟進行功能評估，降低移植早期的死亡率[2]，但是，不停跳保存的方法和條件尚未統(tǒng)一。心臟離體后發(fā)生了改變，如果要維持心臟的離體搏動狀態(tài)，需要根據(jù)離體心臟的病理生理變化采取相應的措施。

1 材料與方法

1.1 材料 本研究所用材料見表1。

表1 材料及廠家

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗動物的麻醉 選取體重25～30 kg的廣西巴馬小型豬6頭。術(shù)前12 h禁食，4 h禁飲。麻醉藥品以及搶救器械準備完畢后，給豬臀部肌肉注射阿托品0.5 mg、咪達唑侖5 mg、氯胺酮10～13 mg/kg?；A麻醉后，用24G靜脈留置針在豬的下耳緣處建立靜脈通道并固定。用成人大號喉鏡片暴露聲門，沿氣流方向?qū)⑿吞枮?.0～6.5的氣管導管插入氣管后。依次靜脈推注咪達唑侖0.1 mg/kg、舒芬太尼1 μg/kg、丙泊酚2 mg/kg和順阿曲庫銨0.2 mg/kg。呼吸機控制呼吸頻率為20～30次/min，潮氣量為10 ml/kg，吸呼比為1 ∶2。麻醉維持：采用靜脈泵入丙泊酚4～12 mg/kg·h、舒芬太尼0.5μg/kg·h、順阿曲庫銨0.4 μg/kg·h。

1.2.2 心臟摘取 實驗豬在全麻下，取胸部正中切口，全身肝素化后，從上腔靜脈放血500 mL，保留完整心包，切斷頭臂干，插入灌注管，切斷上腔靜脈和右上肺靜脈并回收血液，灌注心臟停跳液(HTK液)使心臟停跳，切斷降主動脈起始部和兩大分支，取下心臟，經(jīng)肺靜脈和二尖瓣口置入引流管，并將心臟倒置以達到更好的左心減壓。

1.2.3 灌注液配制方法 從供血豬采取肝素化全血，經(jīng)去除白細胞和血小板后裝入采血袋從中心靜脈盡可能多的采集抗凝血，通過白細胞濾器濾過后輸入到離體心臟灌注裝置中與膠體混合，進行氧合變溫。灌注液中添加紅細胞保存液、KCl、MgSO4、三磷酸腺苷、二磷酸果糖、胰島素、甲潑尼龍、復合維生素、抗生素等成為氧合血灌注液。

1.2.4 氧合血連續(xù)灌注心臟保存方法 用自行組裝的灌注裝置對心臟進行連續(xù)灌注氧合溫血液，維持心臟空跳8 h。維持灌注血液的紅細胞壓積大于15%，溫度控制在32℃～35℃，灌注流量為60～80 ml/min，灌注壓力保持在40～60 mmHg。

1.3 監(jiān)測指標 連續(xù)監(jiān)測紅細胞壓積、灌注壓、鉀離子、游離鈣離子、pH值及BE變化。

1.4 統(tǒng)計學處理 所得的計量數(shù)據(jù)均以(x±s)表示。紅細胞壓積、灌注壓、鉀離子、游離鈣離子、pH值及BE變化，采用SPSS 15.0統(tǒng)計軟件進行繪圖。

2 結(jié) 果

心臟保存期間，全部離體空跳8 h，除2例發(fā)生房室傳導阻滯外，其他心律都正常。體外循環(huán)期間，膜肺液體量為(656.1±73.4)mL。灌注液紅細胞壓積、鉀離子、游離鈣離子、pH及BE變化見圖1。紅細胞壓積從T1到T5逐漸升高，從T7到T8逐漸降低；游離鈣離子和鉀離子有逐漸升高的趨勢；pH和BE有逐漸降低的趨勢。心臟不停跳保存灌注壓變化如圖2。從T1到T4灌注壓力逐漸下降，以后就處于一個相對穩(wěn)定的數(shù)值。冠狀靜脈血氧分壓為(55.54±5.82)mmHg。

圖1 不停跳心臟保存8個時點紅細胞壓積、游離鈣離子、鉀離子、pH值及BE變化

圖2 不同時點灌注壓力的變化

3 討 論

不停跳心臟保存需要富含養(yǎng)分的氧合血液來維持心臟良好的跳動狀態(tài)。這涉及一系列復雜的技術(shù)和知識，包括心臟的體外循環(huán)技術(shù)、減輕體外循環(huán)損傷技術(shù)、左心室減壓和防止心肌水分喪失。然而，心臟離體的空跳發(fā)生了病理生理改變，與在體的生理條件下有很大不同，所以需要根據(jù)離體心臟的病理生理變化采取相應的措施維持心臟的跳動保存。

3.1 灌注液的溫度 在淺低溫(31℃～35℃)條件下，機體代謝降低20%～35%，氧離曲線仍在正常水平的70%～80%[3]，各種酶促反應能維持在較接近生理的有氧代謝和電解質(zhì)代謝狀態(tài)，有利于能量的產(chǎn)生和有效利用以及細胞膜系統(tǒng)的穩(wěn)定。另外，空跳的心臟需氧量又減少50%～70%[3]。所以淺低溫空搏的心臟大大降低了心肌對氧和營養(yǎng)物質(zhì)的需求，有利于保護非生理條件的心臟。降低心肌的代謝率就可以降低心臟的灌注流量，降低灌注流量就有利于紅細胞的保護。我們的灌注流量是60～80 ml/min，灌注液溫度大于30℃，可防止心臟出現(xiàn)室顫。

3.2 灌注液的預充量 不停跳心臟保存，需要一定量的灌注液來稀釋心臟的代謝產(chǎn)物和調(diào)節(jié)酸堿平衡以維持代謝毒性物質(zhì)在可以接受的濃度范圍內(nèi)。心臟保存的時間越長，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物就越多，所需要的灌注液就越多。相應量的灌注液不僅有利于稀釋心臟的代謝產(chǎn)物和酸堿平衡調(diào)節(jié)，還可以減輕心臟保存期間不必要的重量。本實驗心臟保存了8 h，灌注液的均值為(675.00±93.54)mL。Aupperle等[4]保存離體跳動非工作心臟12 h，灌注液的量為1 000 mL。Hassanein等[5]保存離體工作心臟12 h，灌注液的量為3 000～4 000 mL。我們在預試驗中，灌注液僅用250～300 mL，使灌注液的酸堿和電解質(zhì)尤為難調(diào)。

3.3 灌注液的酸堿平衡和電解質(zhì) 本實驗結(jié)果提示pH和BE有逐漸下降的趨勢，游離鈣離子和鉀離子有逐漸升高的趨勢。灌注液的酸堿度和電解質(zhì)是互相影響的，任何一個因素的改變都可能引起其他因素的改變。隨著保存時間的推移，代謝酸性物質(zhì)越來越多，pH和BE逐漸降低。細胞外酸性物質(zhì)增多，就通過交換氫離子向細胞內(nèi)轉(zhuǎn)移，換出細胞內(nèi)的鉀離子和鈣離子，所以隨著保存時間的延長游離鈣離子和鉀離子逐漸升高。鉀離子的升高還與紅細胞的破壞有關。根據(jù)實驗結(jié)果我們建議配置灌注液時盡可能地使pH和BE處于可以接受的高值，而鉀離子和鈣離子盡可能處于可以接受的低值。本實驗的灌注液pH最高取到7.61，BE最高取到2.10；鉀離子最低濃度取到3.2 mmol/L，游離鈣離子最低濃度取到0.45 mmol/L。肝素是一種酸性物質(zhì)，加入多了會使灌注液偏酸，加入不足灌注液可能會凝固形成栓子，所以添加肝素的量必須適當。我們主要是依據(jù)ACT監(jiān)測結(jié)果添加肝素，把ACT維持在480～600 s。

3.4 灌注壓力 本實驗是離體非工作跳動心臟模型，灌注壓力是35～62 mmHg，從T1到T4灌注壓力逐漸下降，以后就處于一個相對穩(wěn)定的數(shù)值。我們認為灌注壓有所下降的原因是心臟摘取時受到高鉀和低溫的損害，冠狀動脈收縮，重新灌注后收縮的冠狀動脈逐漸松弛和開放。本實驗中的灌注壓力逐漸下降不被認為是血管麻痹，因為灌注壓的下降發(fā)生在灌注的早期，以后就處于一個平穩(wěn)的狀態(tài)，心律穩(wěn)定，心肌水腫不明顯。在試驗中我們采取比較低的灌注壓力，目的是減輕心肌和紅細胞的損傷。Aupperle等[4]認為，40～50 mmHg的灌注壓力比80～90 mmHg更加有利于心肌的保護。心臟離體后血管阻力下降大約50%，過高的灌注壓力不僅容易導致心臟水腫還容易引起主動脈瓣關閉不全[6]。保存心臟的冠狀靜脈血氧分壓和心律都說明心肌的灌注是充分的。Kawachi等[7]認為，用壓力是30 mmHg的含血灌注液灌注空跳的心臟已經(jīng)能夠提供均衡的血液分配和足夠的氧。維持35～62 mmHg的低灌注壓力，必須保持良好的左心室減壓，因為左心室的有效灌注壓等于主動脈灌注壓力減去左心室壓力。筆者采用的左心室減壓方法是經(jīng)肺靜脈和二尖瓣口置入一段導管，在心臟收縮期把血液從管腔排出，以此保持左心室低壓狀態(tài)。

3.5 紅細胞保護 心臟不停跳保存過程就是紅細胞的保存過程，只有紅細胞得到妥善的保存，心臟的保存質(zhì)量才得到保證。紅細胞離體后代謝仍在繼續(xù)，所以需要不斷提供營養(yǎng)物質(zhì)和氧。本實驗中，紅細胞的保護除了前面提到的降低灌注流量和使用甲強龍外，筆者還在灌注液中加入了一定比例的紅細胞保存液以提供營養(yǎng)物質(zhì)和稀釋血液。保存8 h紅細胞壓積由(18.00±2.83)%僅下降到(15.33±1.97)%，良好地保護了紅細胞。紅細胞壓積曲線在T5時點增高最明顯，以后又下降。增高可能與灌注液水分丟失有關，以后的下降可能是由于紅細胞的破壞。

3.6 保留心包 保留離體心臟心包可以防止離體心臟心肌水分的喪失和防止心臟表面感染、避免了跳動產(chǎn)生的摩擦損傷、承載懸吊的心臟的重量、節(jié)制急性心臟擴大和整合四個心室各自相互依存的作用[8-9]。由此可見，保留心包的天然屏障作用可能更有利于不停跳心臟的保存。

綜上所述，心臟空跳保存是可行的，保存的關鍵技術(shù)是減輕紅細胞破壞、維持適宜的灌注壓、左心室有效的減壓和防止心臟水分喪失。

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The technology of long time beating heart preservation

YINShijie1,DINGYi1,WUJun2,LUOYuzhong2,MOAnsheng2

(1DepartmentofAnesthesiology; 2Cardio-ThoracicSurgery,theFirstAffiliatedHospitalofGuangxiTraditionalChineseMedicalUniversity,Nanning530023,China)

Objective Study on the methods and techniques of long term beating heart preservation. Method Selected 6 adult Guangxi Bama miniature pigs, after the success of anesthesia, took the chest of the median incision, whole body heparinization, didn't cut pericardium. First in the brachiocephalic trunk perfusion tube was inserted, and then the superior vena cava and the left inferior pulmonary vein were cut off, and then left ventricle was emptied with hand, and then the heart was perfused with cardioplegic solution. The heart was connected to the perfusion device after it was removed, and was perfused with diluted blood which white blood cells and platelets have been removed and beating recovery (non-working heart model). Results The 6 isolated hearts were successfully preservated in a beating state for 8h. During preservation, perfusion pressure was not rising. Conclusion Preservation isolated heart in a beating state is feasible. Preservation of key technologies is to reduce the destruction of red blood cells, maintain appropriate perfusion pressure, the effective decompression of the left ventricle and to prevent the loss of heart water.

Heart Transplantation; Heart Preservation; Beating Heart

國家自然科學基金(編號：81360597)

銀世杰(1982～)，男，碩士，主治醫(yī)師，研究方向：心胸外科麻醉和體外循環(huán)。

R 617

A

1673-6575(2016)06-0819-04

10.11864/j.issn.1673.2016.06.02

2016-08-11

2016-10-08)

*通信作者