Relationship between Central Venous-arterial Carbon Dioxide Difference and Postoperative Cognitive Dysfunction in Patients with Acute Aortic Dissection

WANG Lei， JIANG Zhang， ZHANG Wenxiu， DING Lili， YANG Ting， XIAO Liqiong

Nanjing Fist Hospital，Nanjing Medical University/Nanjing First Hospital， Nanjing 210006， Jiangsu， China

Corresponding Author" XIAO Liqiong， E-mail： wl20121653@163.com

Keywords """acute aortic dissection; cognitive dysfunction; venous-arterial carbon dioxide partial pressure difference

摘要" 目的：探討急性主動脈夾層病人中心靜-動脈血二氧化碳分壓差（Pcv-aCO₂）與術(shù)后認(rèn)知功能障礙的關(guān)系。方法：回顧性分析2018年1月—2021年12月南京市第一醫(yī)院心胸血管外科收治的472例主動脈急性夾層手術(shù)病人的一般資料，分別于心肺轉(zhuǎn)流（CPB）開始前、CPB后30 min、深低溫停循環(huán)前、深低溫停循環(huán)后、復(fù)溫半小時后以及停機前5 min采集病人動靜脈血，進行血氣分析，計算Pcv-aCO₂值，根據(jù)Pcv-aCO₂值將病人分為觀察組（Pcv-aCO₂＞6 mmHg，224例）與對照組（Pcv-aCO₂＜6 mmHg，248例），采用簡易精神狀態(tài)量表（MMSE）評分評估兩組病人術(shù)后認(rèn)知功能障礙的發(fā)生情況，分析兩組病人圍術(shù)期相關(guān)資料以及術(shù)后6 h外周血清S100β及神經(jīng)元特異性烯醇化酶（NSE）的表達量。結(jié)果：觀察組術(shù)后認(rèn)知功能障礙發(fā)生率高于對照組（16.96%與9.68%，P＜0.05）。觀察組術(shù)后血清S100β及神經(jīng)元特異性烯醇化酶（NSE）水平高于對照組（P＜0.05）。兩組術(shù)后發(fā)生認(rèn)知功能障礙病人術(shù)前頸動脈斑塊、深低溫停循環(huán)時間、心肺轉(zhuǎn)流（CPB）時間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論：急性主動脈夾層病人術(shù)中Pcv-aCO₂升高與術(shù)后認(rèn)知功能障礙發(fā)生相關(guān)，可作為認(rèn)知功能障礙術(shù)中預(yù)警指標(biāo)。

關(guān)鍵詞" 急性主動脈夾層；認(rèn)知功能障礙；靜脈-動脈血二氧化碳分壓差

doi：10.12102/j.issn.1672-1349.2025.03.016

急性主動脈夾層是心血管系統(tǒng)常見兇險的急癥之一，其手術(shù)死亡率及病死率位居心臟外科疾病首位，如不及時手術(shù)治療，24 h內(nèi)病人死亡率超過30%^［1-2］。目前外科手術(shù)行升主動脈置換聯(lián)合弓部重建是急性主動脈夾層的首選治療術(shù)式，也是挽救病人生命的重要方法^［3］。由于手術(shù)涉及顱內(nèi)血管的重建加體外循環(huán)相關(guān)低灌注、炎癥反應(yīng)等因素影響，病人術(shù)后易出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙，如焦慮、腦卒中、譫妄等。研究顯示，急性主動脈夾層術(shù)后認(rèn)知功能障礙發(fā)生率為10%～30%，輕則延長病人住院周期，增加病人負(fù)擔(dān)，重則引起神經(jīng)系統(tǒng)損傷，嚴(yán)重影響了病人的生活質(zhì)量，甚至危及病人生命^［4］。

深低溫停循環(huán)聯(lián)合相關(guān)腦灌注（選擇性單側(cè)灌注、上腔靜脈逆向灌注）是主動脈弓部重建術(shù)中腦保護的主要方法，但術(shù)后認(rèn)知功能障礙發(fā)生率仍遠遠高于常規(guī)心臟手術(shù)者，可能與術(shù)中缺血缺氧相關(guān)^［5-6］。臨床以經(jīng)顱近紅外光譜儀監(jiān)測腦氧飽和度監(jiān)測腦組織能量代謝較為常見，但其易受個體因素（顱骨厚度、腦組織發(fā)育）、低溫及麻醉等因素影響，因而無法精準(zhǔn)反映腦組織代謝水平^［7］。近年來，二氧化碳（CO₂）相關(guān)衍生參數(shù)在反映細(xì)胞代謝水平方面的作用逐漸被熟知，鑒于CO₂的物理特性及在血液中的結(jié)合狀態(tài)，中心靜-動脈血CO₂分壓差（Pcv-aCO₂）具有良好的應(yīng)用價值，且諸多有關(guān)休克復(fù)蘇代謝指標(biāo)的研究證實中心靜脈-動脈血CO₂分壓值能夠較好地反映組織灌注情況，且與病人的預(yù)后相關(guān)^［8］。Pcv-aCO₂升高提示組織由于缺乏足夠血流吸收組織代謝所產(chǎn)生的CO₂，故導(dǎo)致了靜脈-動脈血CO₂差值增大，是反映組織灌注的良好指標(biāo)?；诖?，本研究分析Pcv-aCO₂與主動脈夾層術(shù)后認(rèn)知功能障礙的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2018年1月—2021年12月我院心胸血管外科收治的472例主動脈急性夾層手術(shù)病人的一般資料，根據(jù)術(shù)中采取不同節(jié)點的Pcv-aCO₂值分為觀察組（Pcv-aCO₂＞6 mmHg）與對照組（Pcv-aCO₂＜6 mmHg）。入選標(biāo)準(zhǔn)：1）經(jīng)動脈CT血管成像（CTA）診斷為急性主動脈夾層；2）夾層未累及無名動脈及左總頸動脈者；3）年齡＜70歲；4）術(shù)前血氣pH值及血二氧化碳分壓（PaCO₂）均在正常范圍內(nèi)；5）術(shù)中涉及主動脈弓部分支血管重建者；6）紐約心臟病協(xié)會（NYHA）心功能分級Ⅰ級或Ⅱ級。排除標(biāo)準(zhǔn)：1）圍術(shù)期新發(fā)腦卒中及死亡者；2）合并多器官功能衰竭者；3）術(shù)前出現(xiàn)意識功能障礙者；4）既往神經(jīng)系統(tǒng)疾病史者。本研究獲得我院倫理委員會批準(zhǔn)（編號：KY20220805-03），所有病人或家屬均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 手術(shù)方法

病人入手術(shù)室后，常規(guī)建立靜脈通道，采用左側(cè)橈動脈及足背動脈進行血壓監(jiān)測。體外循環(huán)采用索林S5型人工心肺機器、泰爾茂成人模式氧合器以及威高公司生產(chǎn)的過濾器、心肌保護灌注管道。預(yù)充液體包括：羥乙基淀粉1 000 mL，醋酸林格氏液500 mL（勃脈力），20%人血白蛋白150 g以及呋塞米10 mg；所有病人均采用右側(cè)腋動脈作為術(shù)中灌注管，二極管引流右房靜脈血建立體外循環(huán)，管理采用目標(biāo)導(dǎo)向灌注（goal-directed perfusion，GDP）：維持氧供＞280 mL/（m²·min），氧輸送量（Do₂）＝［血紅蛋白（Hb）×0.134×血氧飽和度（SaO₂）＋血氧分壓（PaO₂）×0.003 1］×流量［L/（m²· min）］×10。術(shù)中采用Delnido晶體停跳液進行心肌保護（晶體與血液比為 4∶1，病人體重＜50 kg，用量為20 mL/kg，≥50 kg則灌注1 000 mL，復(fù)灌注量為500 mL），依次完成根部操作，根部灌注Delnido液500 mL，當(dāng)鼻咽溫度降至25 ℃，膀胱溫度28 ℃左右時，進行弓部及血管遠端相關(guān)處理，腦保護采用中度低溫聯(lián)合單側(cè)選擇性腦灌注，起始灌注量為深停前實時流量×15%（腦血流占全身血容量15%～20%），通過近紅外光譜儀（NIRS）調(diào)整流量，并維持NIRS參數(shù)不低于術(shù)前基線值的80%，最大流量不超過深停前實時流量×20%。完成外科操作后待混合靜脈血氧飽和度（SvO₂）＞75%時，完成左頸總動脈吻合后，待氧債償還后開始復(fù)溫，速度＜0.5 ℃/min，水溫與鼻咽溫差＜6 ℃，復(fù)溫時給予注射用甲潑尼龍琥珀酸鈉500 mg，待溫度達到32 ℃時給予甘露醇25 mg。待完成人工血管近端與升主動脈端端吻合，心臟成功復(fù)蘇，左鎖骨下動脈、無名動脈完成重建后，核心溫度＞35 ℃且經(jīng)食管超聲評估心臟功能后予以撤機。術(shù)中保持血壓60～80 mmHg，血氣管理采用α穩(wěn)態(tài)-pH穩(wěn)態(tài)（深低溫停循環(huán)）-α穩(wěn)態(tài)，維持pH為7.35～7.45。

1.2.2 Pcv-aCO₂值計算方法

參考國外學(xué)者的研究方法，結(jié)合急性主動脈夾層手術(shù)的特殊性，設(shè)定于病人心肺轉(zhuǎn)流（cardiopulmonary bypass，CPB）開始前、開始后30 min即刻、深低溫停循環(huán)前、深低溫停循環(huán)后、復(fù)溫半小時后以及停機前5 min等6個時間點進行動靜脈血氣分析（外周的動脈端及中心靜脈置管獲取動靜脈血），每個標(biāo)本均行重復(fù)檢測，確保計算的準(zhǔn)確性，最后計算6個時間點的Pcv-aCO₂平均值。

1.2.3 神經(jīng)系統(tǒng)損傷因子中樞神經(jīng)特異蛋白（S100β）、神經(jīng)元特異性烯醇化酶（NSE）表達水平檢測

常規(guī)獲取病人術(shù)前及術(shù)后6 h外周靜脈血3～5 mL，經(jīng)過離心后，獲取上清液，采用酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）檢測兩組病人外周血中S100β、NSE水平，操作方法嚴(yán)格按照操作指南實施。

1.2.4 認(rèn)知功能相關(guān)指標(biāo)評估

采用簡易精神狀態(tài)量表（MMSE）對病人術(shù)后認(rèn)知功能進行評估，從認(rèn)知功能7個領(lǐng)域，共計30個問答題對病人綜合評估。在相對安靜的環(huán)境，病人意識良好下由神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生進行測試，25～30分為正常狀態(tài)；21～24分為輕度認(rèn)知功能障礙；14～20分為中度認(rèn)知功能障礙；＜14分為重度認(rèn)知功能障礙。根據(jù)病人受教育年限進行加分，接受國家標(biāo)準(zhǔn)教育＜4年者加2分，≥4年者加1分，計入總分^［9］。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。符合正態(tài)分布的定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；定性資料以例數(shù)、百分比（%）表示，組間比較采用χ²檢驗或Fisher確切概率法。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組臨床資料比較

兩組性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)（BMI）、高血壓、糖尿病、NYHA分級、高血脂、病程比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；兩組體外循環(huán)時間、主動脈阻斷時間、深低溫停循環(huán)時間、重癥監(jiān)護室（ICU）住院時間以及其他圍術(shù)期事件發(fā)生率比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，觀察組總住院時間較對照組延長（P＜0.05）。詳見表1。

2.2 兩組術(shù)后認(rèn)知功能障礙發(fā)生率比較

觀察組術(shù)后認(rèn)知功能障礙發(fā)生率高于對照組（16.96%與9.68%，P＜0.05）。詳見表2。

2.3 兩組外周血清S100β及NSE水平比較

兩組術(shù)前外周血清S100β、NSE水平比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；術(shù)后1周復(fù)查，兩組外周血清S100β、NSE水平較術(shù)前升高，且觀察組高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。詳見表3。

2.4 兩組術(shù)后發(fā)生認(rèn)知功能障礙病人一般資料比較

兩組術(shù)后發(fā)生認(rèn)知功能障礙病人術(shù)前頸動脈斑塊、深低溫停循環(huán)時間、CPB時間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。詳見表4。

3 討 論

隨著圍術(shù)期及外科技術(shù)的不斷進步，目前急性主動脈夾層的手術(shù)死亡率呈現(xiàn)下降的趨勢，提高了此類病人的生存率，故臟器保護成為提高主動脈夾層手術(shù)效果的重要措施。神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥諸如認(rèn)知功能障礙，可影響病人的術(shù)后恢復(fù)曲線^［9］，而本研究結(jié)果也顯示術(shù)后出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙可延長病人的住院時間，故神經(jīng)系統(tǒng)功能保護一直是主動脈夾層弓部重建手術(shù)的重要研究方向。區(qū)別于常規(guī)心臟手術(shù)，夾層動脈手術(shù)涉及長時間的CPB、低溫、深低溫下半身低循環(huán)、弓部重建等影響神經(jīng)系統(tǒng)的能量代謝^［10］。因此，術(shù)中提高腦組織的能量代謝可有效減少神經(jīng)系統(tǒng)損傷，既往的監(jiān)測多集中于客觀指標(biāo)、宏觀指標(biāo)的正常，但仍可發(fā)生腦組織灌注不足^［11］?；诖?，越來越多的精確指標(biāo)應(yīng)用于主動脈夾層手術(shù)中的氧動力學(xué)監(jiān)測，如動脈氧分壓、動脈氧飽和度、中心靜脈氧飽和度、氧運輸指數(shù)等，且獲得了良好的臟器保護效果。但氧指標(biāo)相關(guān)指數(shù)僅可反映組織供氧能力而無法反映組織代謝情況^［12］。

CO₂是細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，可有效反映組織代謝情況，動脈血中CO₂主要取決于肺泡通氣量，而靜脈CO₂主要歸因于組織產(chǎn)生CO₂的速率及灌注水平。當(dāng)機體血流動力學(xué)相對穩(wěn)定時，動靜脈血CO₂分壓差值非常接近，正常值＜6 mmHg。有研究證實了肺功能相關(guān)完整時，則Pcv-aCO₂取決于組織灌注水平，可能原因是組織灌注不足引起組織缺血、缺氧，細(xì)胞進行無氧代謝，產(chǎn)生 CO₂增多，同時組織灌注不足不能完成帶走細(xì)胞產(chǎn)生的CO₂；最后組織灌注不足相關(guān)炎性因子釋放促發(fā)機體高代謝，進一步加大了動靜脈CO₂反應(yīng)值^［13-14］。有研究證實了Pcv-aCO₂與心臟指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，故其可有效反映全身及相關(guān)組織灌注^［15］。

既往研究證實了術(shù)后認(rèn)知功能障礙的產(chǎn)生與術(shù)中腦組織代謝呈正相關(guān)^［16］。本研究結(jié)果顯示，Pcv-aCO₂＞6 mmHg者術(shù)后認(rèn)知功能的發(fā)生率高于Pcv-aCO₂值＜6 mmHg者，而Pcv-aCO₂＜6 mmHg者，可能與Pcv-aCO₂增大反映外周組織能量灌注不足，最終引起腦組織代謝障礙，繼而術(shù)后出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙，支持了既往研究者關(guān)于Pcv-aCO₂值與器官損傷之間存在相關(guān)性的研究結(jié)論^［17-18］。

血清客觀指標(biāo)監(jiān)測仍是目前評估臟器損傷的主要方法，既往研究顯示，血清S100β蛋白及NSE為細(xì)胞損傷較為特異性的指標(biāo)，S100β主要由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞合成和分泌的酸性鈣結(jié)合蛋白，NSE作為評估腦損傷的指標(biāo)，主要存在于成熟的神經(jīng)細(xì)胞及神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞，正常情況下其在血清中無表達，而神經(jīng)系統(tǒng)一旦損傷后，血中NSE及S100β蛋白即可監(jiān)測到其變化。本研究結(jié)果顯示，兩組病人術(shù)后血清S100β及NSE表達較術(shù)前均升高，且觀察組高于對照組，一定程度上提示觀察組神經(jīng)系統(tǒng)損傷程度高于對照組，進一步證實Pcv-aCO₂值增高可提示腦組織灌注不足。

綜上所述，Pcv-aCO₂值可反映組織代謝能力，其增大可提示組織灌注不足，與術(shù)后的認(rèn)知功能障礙相關(guān)，在臨床起到一定的預(yù)警作用。

參考文獻：

［1］ ELSAYED R S，COHEN R G，F(xiàn)LEISCHMAN F，et al.Acute type A aortic dissection［J］.Cardiology Clinics，2017，35（3）：331-345.

［2］ GUDBJARTSSON T，AHLSSON A，GEIRSSON A，et al.Acute type A aortic dissection--a review［J］.Scandinavian Cardiovascular Journal，2020，54（1）：1-13.

［3］ LUO J，F(xiàn)U X，ZHOU Y，et al.Aortic Remodeling following Sun′s procedure for acute type A aortic dissection［J］.Med Sci Monit，2017，23：2143-2150.

［4］ SHONO Y，AKAHOSHI T，MEZUKI S，et al.Clinical characteristics of type A acute aortic dissection with CNS symptom［J］.The American Journal of Emergency Medicine，2017，35（12）：1836-1838.

［5］ AMAZAKI K，MINATOYA K，SAKAMOTO K，et al.Hypothermic circulatory arrest for aortic dissection with cryoglobulinemia［J］.J Card Surg，2020，35（11）：3169-3172.

［6］ CENTOFANTI P，BARBERO C，D′AGATA F，et al.Neurologic and cognitive outcomes after aortic arch operation with hypothermic circulatory arrest［J］.Surgery，2016，160（3）：796-804.

［7］ TOMASZEWSKI D，BA?KOTA M，RYBICKI Z.Regional cerebral oxygen saturation decreases during primary hip arthroplasty：an analysis of perioperative regional cerebral oxygenation （rSO₂），S100 calcium-binding protein B （S100B） and glial fibrillary acidic protein （GFAP） values.A pilot study［J］.Medical Science Monitor，2019，25：525-531.

［8］ MALLAT J，VALLET B.Difference in venous-arterial carbon dioxide in septic shock［J］.Minerva Anestesiologica，2015，81（4）：419-425.

［9］ SCHOENRATH F，LABER R，MARALUSHAJ M，et al.Survival，neurologic injury，and kidney function after surgery for acute type A aortic dissection［J］.The Thoracic and Cardiovascular Surgeon，2016，64（2）：100-107.

［10］"""""" RAJARAM A，MILEJ D，SUWALSKI M，et al.Optical monitoring of cerebral perfusion and metabolism in adults during cardiac surgery with cardiopulmonary bypass［J］.Biomedical Optics Express，2020，11（10）：5967-5981.

［11］"""""" SHEN K，ZHOU X，TAN L，et al.An innovative arch-first surgical procedure under moderate hypothermia for acute type A aortic dissection［J］.J Cardiovasc Surg （Torino），2020，61（2）：214-219.

［12］"""""" LOU X，CHEN E P.Goal-directed cerebral perfusion in aortic arch surgery：scientific leap or hype？［J］.Asian Cardiovasc Thorac Ann，2021，29（7）：605-611.

［13］"""""" CORRêA T D，PEREIRA A J，TAKALA J，et al.Regional venous-arterial CO₂ to arterial-venous O₂ content difference ratio in experimental circulatory shock and hypoxia［J］.Intensive Care Med Exp，2020，8（1）：64.

［14］"""""" MUKAI A，SUEHIRO K，KIMURA A，et al.Comparison of the venous-arterial CO₂ to arterial-venous O₂ content difference ratio with the venous-arterial CO₂ gradient for the predictability of adverse outcomes after cardiac surgery［J］.Journal of Clinical Monitoring and Computing，2020，34（1）：41-53.

［15］"""""" LAMIA B，MONNET X，TEBOUL J L.Meaning of arterio-venous PCO₂ difference in circulatory shock［J］.Minerva Anestesiologica，2006，72（6）：597-604.

［16］"""""" CROPSEY C，KENNEDY J，HAN J，et al.Cognitive dysfunction，delirium，and stroke in cardiac surgery patients［J］.Semin Cardiothorac Vasc Anesth，2015，19（4）：309-317.

［17］"""""" WEN C，LI F，ZHANG L，et al.Taurine is involved in energy metabolism in muscles，adipose tissue，and the liver［J］.Mol Nutr Food Res，2019，63（2）：e1800536.

［18］"""""" STEWART J A，KOISTINEN R，LEMPI?INEN A，et al.Dramatic increase in serum trypsinogens，SPINK1 and hCGβ in aortic surgery patients after hypothermic circulatory arrest［J］.Scand J Clin Lab Invest，2020，80（8）：640-643.

（本文編輯 郭懷?。?/p>

通訊作者 肖立瓊，E-mail：wl20121653@163.com

引用信息 王雷，蔣張，張文秀，等.急性主動脈夾層病人中心靜-動脈二氧化碳分壓差與術(shù)后認(rèn)知功能障礙的關(guān)系［J］.中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2025，23（3）：422-426.