黃繼紅，周燕萍，朱德明

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Fontan術后患兒撤離呼吸機前后全身及局部血流動力學改變

黃繼紅，周燕萍，朱德明

［摘要］：目的 研究Fontan手術患兒在撤離呼吸機前后的全身及局部血流動力學變化。方法 26例Fontan病例,術后入ICU后開始常規(guī)監(jiān)測,包括心率,血壓,中心靜脈壓,尿量等。近紅外光譜儀連續(xù)測量組織氧合指數,包括腦組織,腸系膜組織氧合指數。撤機前、后30 min,分別測量超聲心排指數、動脈血氣、上腔靜脈氧飽和度,計算心率血壓乘積。結果 隨著呼吸機的撤離,中心靜脈壓從(17±3)mm Hg降至(15±3)mm Hg,心排指數,收縮壓和腦氧指數分別從(3.58±0.39)L/(min·m2),(82±9)mm Hg和(64.9±5.7)%升至(4.13±0.45)L/(min·m2),(101±14)mm Hg和(70.6±8.5)%。心率血壓乘積從(10 760± 2 740)bpm×mm Hg增加到(12 470±2 950)bpm×mm Hg。心率、動脈氧飽和度、上腔靜脈氧飽和度、乳酸、腸系膜氧合指數無顯著改變。結論 Fontan患兒撤離呼吸機后,心排量和腦氧改善明顯,腸系膜氧合改善不顯著。說明胸內壓的降低有利于改善心排量和腦血流量。撤離呼吸機后,增加的心排量優(yōu)先供應至心臟、腦和呼吸系統(tǒng),而腸系膜組織灌注仍低于正常。

［關鍵詞］：近紅外光譜儀；Fontan手術；局部血流動力學；撤離呼吸機

Global and regional hemodynamics change in patients undergoing Fontan procedure：positive pressure ventilation vs spontaneous breathing

Huang Ji-hong,Zhou Yan-ping,Zhu De-ming
Department of Pediatric Cardiovascular and Thoracic Surgery,Shanghai Children＇s Medical Center,Shanghai 200127,China
Corresponding author:Zhu De-ming,Email:scmccpb1@ aliyun.com

［Abstract］：Objective To investigate the effects of extubation on global and regional hemodynamics in patients undergoing Fontan procedure.Methods 26 patients undergoing Fontan procedure,standard hemodynamic variables,including heart rate,blood pressure,central venous pressure,urine output were monitored on intensive care unit admission.Near infrared spectroscopy of cerebral and mesenteric were measured continuously.Cardiac index derived from aortic diameter and Doppler wave velocity,arterial blood gas,oxygen saturations of superior vena cava were measured and rate pressure products were calculated at 30 minutes before and after extubation.Results After extubation,the central venous pressure decreased significantly from(17±3) to(15±3) mm Hg.The cardiac index,systolic blood pressure,cerebral oxygen saturation increase from(3.58±0.39) L/min/m2,(82±9) mmHg,(64.9±5.7)%to(4.13±0.45) L/min/m2,(101±14) mmHg,(70.6±8.5)%,respectively.Rate pressure product increase from(10 760±2 740) to(12 470±2 950) bpm*mmHg.The heart rate,arterial oxygen saturation,superior vena cava oxygen saturation,lactate,and mesenteric oxygen saturation remained unchanged.Conclusion After Fontan procedure,both cardiac index and cerebral oxygen saturation improved significantly,while mesenteric oxygen saturation remained unchanged.It suggests that the reduction of intra-thoracic pressure could improve cardiac output and cerebral perfusion.After extubation,increased cardiac output is preferentially supplied to myocardium,brain and respiratory muscles,while the mesenteric perfusion is still lower than normal.

［Key words］： Near-infrared spectroscopy；Fontan procedure；Regional hemodynamics；Extubation

正壓通氣對于Fontan等肺血流依賴體靜脈壓力驅動的循環(huán)而言,增加了體靜脈血流經肺循環(huán)的阻力,從而降低心排量。術后早期撤離呼吸機有利于體靜脈回流、增加心排量及臟器血流灌注[1]。然而,拔管后機體呼吸做功增加,必然伴隨膈肌等呼吸肌群血流增加,在心排量增加幅度有限條件下,其他臟器如大腦,內臟的血流供應是否能夠增加尚不明確。

近紅外光譜儀( near infrared spectroscopy,NIRS)測得局部組織的氧合指數,能夠實時、無創(chuàng)反映測量部位的氧代謝情況及微循環(huán)灌注[2]。同一時間、不同部位的組織氧合情況可以反映不同部位的微循環(huán)狀態(tài)。筆者通過測量撤離呼吸機前后腦組織和腸系膜氧合指數,比較兩種不同通氣方式下腦氧和腸系膜氧合情況的變化趨勢。

1 材料與方法

1.1 臨床資料 2015年3月至6月,本中心連續(xù)接受Fontan手術共27例患兒,26例存活,1例死亡,死亡患兒術后未曾撤離呼吸機,未納入分析。余26例患兒納入分析,男19例,女7例,年齡1 017 ～2 956(1 551±480)d。其中單心室6例,三尖瓣閉鎖4例,肺動脈閉鎖6例,右室雙出口3例,完全性大動脈錯位3例,糾正性大動脈錯位3例,三尖瓣下移畸形1例。Fontan類型:外管道15例,內管道9 例,側通道1例,肺動脈下拉式1例,板障開窗(3.5 ～5 mm)20例。

1.2 麻醉方法 基礎麻醉后氣管插管,放置中心靜脈導管。術后應用多巴胺[3～5 μg/(kg·min)],咪達唑侖[1 μg/(kg·min)]或右美托咪定[0.5 μg/(kg·hr)],米力農[0.25～0.5 μg/kg·min)]于15例患者。Servo I呼吸機(Siemens Life support systems)參數設置為:同步間歇指令通氣(synchronized intermittent mandatory ventilation,SIMV),潮氣量8～10 ml/kg,吸氣時間0.6 s,呼氣末正壓3 cm H2O,每30 min調整一次呼吸頻率,逐步撤離呼吸機。拔除氣管插管前確保所有患兒完全清醒,排除肺不張及胸腔積液。體溫保持36～37℃,血紅蛋白120～159 g/L。

1.3 監(jiān)測指標 術后監(jiān)測包括心率(heart rate,HR)、動脈血壓(blood pressure,BP)、中心靜脈壓力(CVP)、體溫、尿量。NIRS(近紅外組織血氧參數無損監(jiān)測儀,ENGINMED,蘇州愛琴生物醫(yī)療電子有限公司)連續(xù)監(jiān)測(每2 s重復測量一次)腦氧和腸系膜氧合情況。測量腦部和腸系膜氧合的探頭分別置于前額和臍周。撤離呼吸機前、后30 min分別測動脈血氣、上腔靜脈氧飽和度(SsvcO2)、計算代表心肌耗氧水平的心率血壓乘積(rate pressure product,RPP)[3]、超聲測量主動脈瓣環(huán)面積(cross-sectional area of the aortic valve,CSA)及升主動脈血流的速度時間積分(velocity time integral,VTI),兩者乘積為每搏量(stroke volume,SV),計算心排指數(cardiac index,CI),公式為:CI＝SV×HR/BSA,其中BSA為體表面積。

1.4 統(tǒng)計方法 應該統(tǒng)計軟件SPSS 15.0進行數據分析,數據均數±標準差(±s)表示。配對t檢驗用于拔管前后的比較,P＜0.05為統(tǒng)計學差異顯著。

2 結 果

2.1 一般結果 體外循環(huán)時間47～205(99±31) min,主動脈阻斷時間為0～145(43±31)min。呼吸機應用時間3.9～40.5(12.9±8.9)h,ICU時間46～145(89±36)h,住院時間10～34(18.4±7.1)d。

2.2 血流動力學變化 見表1。心率、血壓、體溫、血紅蛋白、血氣分析中pH、動脈氧分壓(PaO2)、動脈二氧化碳分壓(PaCO2)、乳酸、堿剩余、上腔靜脈氧飽和度沒有顯著的變化。

心排指數從拔管前的(3.58±0.39)L/(min·m2)顯著增加到拔管后的(4.13±0.45) L/(min·m2)。

CVP從拔管前的(17±3)mm Hg明顯下降為拔管后的(15±3) mm Hg。

表1　不同時間點血流動力學指標(n＝26,±s)

表1　不同時間點血流動力學指標(n＝26,±s)

注：SBP:收縮壓；T:體溫；Hb:血紅蛋白；BE:堿剩余；LACT:乳酸。

項目　　撤機前　　撤機后　P值HR(bpm)　121±26　119±19　0.691 SBP(mm Hg)　82±9　101±14　0.011*CVP(mm Hg)　17±3　15±3　0.015*T(℃)　37.6±0.3　37.7±0.4　0.879 pH　7.401±0.046　7.403±0.045　0.739 Hb(g/L)　134±17　134±19　0.765 BE　1.3±2.5　1.0±2.2　0.337 LACT(mmol/L)　2.1±2.5　2.2±1.2　0.785 PaO2(mm Hg)　70.7±21.7　73.6±24.4　0.326 PaCO2(mm Hg)　42.7±4.7　42.0±5.9　0.373 RPP(103×bpm×mm Hg)　10.76±2.74　12.47±2.95　0.012*CI(L/(min·m2)　3.58±0.39　4.13±0.45　0.017*

本研究中RPP從拔管前(10 760±2 740)bpm× mm Hg增加到(12 470±2 950)bpm×mm Hg,提示心肌氧耗量增加。

2.3 NIRS數據與SsvcO2見表2。平均腦氧合指數(ScO2)從拔管前(64.9±5.7)%增加到拔管后(70.6±8.5)%。平均腸系膜氧合指數(SmO2)和SsvcO2在拔管前后無明顯變化。

表2　不同時間點氧合指數(n＝26,±s)

表2　不同時間點氧合指數(n＝26,±s)

注：SaO2:動脈氧飽和度。

項目　　撤機前　　撤機后　P值SaO2(%)　90.5±7.2　 91.1±7.5　 0.471 SsvcO2(%)　 67.5±13.5　 67.5±12.5　 0.943 ScO2(%)　64.9±5.7　 70.6±8.5*　0.032 SmO2(%)　68.7±4.8　 67.9±5.3　 0.683

2.4 ScO2與CVP相關分析 圖1顯示了1例Fontan患兒在撤離呼吸機前后ScO2和SmO2的改變,該例患兒拔管后10 min內腦氧從62%增加到71%,腸系膜氧合從65%降至59%。ScO2與CVP相關性總體弱(r＝-0.31,P＜0.01),26例中有11例患兒ScO2與CVP中度負相關(r＝-0.5～-0.65,P＜0.01)。

圖1　撤離呼吸機前后ScO2和SmO2之變化趨勢

3 討 論

本文分析了Fontan術后患兒,從正壓通氣轉為自主呼吸后全身和局部灌注的改變。撤離呼吸機后,CVP迅速降低；BP、CI增加；RPP上升。

3.1 NIRS用于局部血流動力學評估原理及意義心臟術后血流動力學評估非常重要。傳統(tǒng)的CI、混合靜脈氧飽和度、LACT、腦尿鈉肽(Brain natriuretic peptide,BNP)等指標反映的是全身大體循環(huán)的情況,在休克或低心排代償期,上述指標變化通常不大。

休克或低心排早期,外周臟器的灌注量最先受到影響[4]。NIRS提供的氧合指數監(jiān)測,能夠及時發(fā)現局部臟器的灌注異常,此時,反映大體循環(huán)的傳統(tǒng)指標往往還在正常范圍內。因而,加強心臟手術圍術期局部組織灌注的監(jiān)測有積極意義。一方面,可以早期發(fā)現心功能不全,另一方面,可以針對性地加強局部臟器的保護,降低、減少并發(fā)癥。

NIRS技術基于改良Beer-Lambert原理,根據光的吸收和散射測量組織Hb含量及比例,具有連續(xù)的、無創(chuàng)、實時的特點。組織氧和指數綜合反映了測量局部之動脈(占20%)、靜脈(占75%)和毛細血管(占5%)的氧和,代表局部組織或臟器的氧供/氧需狀況,局部氧和指數降低提示組織灌注流量減少或氧消耗增加。多部位的組織氧和測定能反映不同臟器血流分布和微循環(huán)狀況。ScO2參考范圍尚未統(tǒng)一,正常人平均值約為70%,SaO2與ScO2差值約為30%；灌注充分時,SmO2比ScO2高10%[5]。

本研究用NIRS測量ScO2和SmO2評估局部組織灌注狀況。撤離呼吸機后這兩個部位的微循環(huán)灌注變化不盡相同。

3.2 正壓通氣對Fontan全身血流動力學和局部血流重分配 Fontan手術將體靜脈的血流直接引流進入肺動脈。由于缺乏肺循環(huán)心室,肺血流被動地依賴腔靜脈壓力驅動。正壓通氣時,肺血流量減少可導致心臟指數明顯降低[6]。理論上,從正壓通氣切換到自主呼吸后,由于胸腔內靜脈壓力下降,上下腔靜脈回流增加,心排量增加；自主呼吸時胸內負壓增加了心室跨壁壓,改善了心室壁順應性,也能促進體靜脈血回流,改善CI[7-8]。Lofland等[9]報道了連續(xù)50例Fontan患兒,自主呼吸后心臟指數升高伴隨肺動脈平均壓降低。

不過,上述研究沒有考慮自主呼吸時呼吸肌群的代謝增加。Viires[10]的研究顯示,低心排綜合征動物模型中,正壓通氣時呼吸肌血流量僅占整個心臟指數的3%,自主呼吸時呼吸肌血流量則可高達CI 的21%。在CI相對恒定條件下,自主呼吸時呼吸肌群血流量的強制性增加可導致其他器官如肝、腎、腸系膜,甚至腦組織血流量的降低。

如果CI有限,將優(yōu)先保證如心、腦、呼吸肌等重要器官的血流量,犧牲胃腸道和四肢,皮膚等臟器的灌注[11]。在循環(huán)性休克時,腸系膜血管床收縮可產生“自體輸血”效應,自體輸血量可高達CI的30%[12]。

Bronicki等[13]對法洛四聯癥根治術后患者的研究也證實:術后早期撤離呼吸機后,腦血流和呼吸肌血流的增加是以降低腸系膜血流為代價獲得的。

本文中,撤離呼吸機后CI增加、RPP增加、ScO2增加,但SmO2并沒有增加,仍然低于正常水平。提示在撤離呼吸機早期,盡管心排量有所增加,但其增加幅度不足以覆蓋所有的器官足夠的灌注,增加的心排量主要被心臟、腦、呼吸肌群等組織器官占用。

3.3 腦血流自動調節(jié)功能 腦血流量＝腦灌注壓/腦血管阻力。CVP大于顱內壓時,腦灌注壓＝(平均動脈壓-CVP)；CVP小于顱內壓時,腦灌注壓＝(平均動脈壓-顱內壓)。

腦血管自動調節(jié)功能,又稱為壓力-反應狀態(tài),指腦灌注壓在一定范圍內波動時時,通過血管舒縮調節(jié)腦血管阻力,使腦血流量保持相對恒定[14-15],當腦灌注壓低于某一臨界壓力下限時,腦血管自動調節(jié)功能受損,輕微的灌注壓下降即可造成腦血流的大幅下降。目前對嬰幼兒和兒童腦臨界灌注壓上、下限尚無明確定義。腦血管自動調節(jié)功能受損時,機體通過腦氧攝取增加保持足夠的腦組織氧供[16]。本文中,正壓通氣時ScO2顯著低于自主呼吸時,說明正壓通氣時腦血管自動調節(jié)功能可能受損,腦血管接近或處于氧供依賴狀態(tài)。

26例病例中有11例患兒ScO2與CVP呈負相關。可能的機制是:①CVP升高時,腦靜脈直徑擴張,腦組織動脈/靜脈比例降低,組織氧合指數降低[17]；②CVP升高時,顱內壓升高,腦灌注壓降低,腦自動調節(jié)曲線的壓力上、下限改變[18-19],腦血管自動調節(jié)功能受損,腦血流量減少,組織氧合指數降低。

ScO2絕對值小于50%時,認知能力下降、腦卒中發(fā)病、機械通氣時間延長發(fā)生率均增高[20]。本文中,雖然沒有患者出現ScO2低于50%,但撤離呼吸機前腦氧相對較低。對于這些患者,管理的目標應該是提高ScO2,盡早撤離呼吸機。

撤機后SmO2低于正常。說明在撤離呼吸機早期,盡管全身血流動力學指標正常,仍存在腸系膜微循環(huán)灌注不足。這種現象可能與本組病例撤機時間較多分布于術后5～12 h,該階段處于體外循環(huán)后相對低排期,整個CI仍有受限。建議Fontan撤離呼吸機早期階段,胃腸飲食應少量、逐步增加。

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(修訂日期:2015-12-03)

(收稿日期:2015-11-18)

通訊作者：朱德明,Email:scmccpb1@ aliyun.com

DOI:10.13498/j.cnki.chin.j.ecc.2016.01.08

作者單位：200127上海,上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心胸外科