不同濃度氧通氣對先天性心臟病患兒體外循環肺功能的影響

陸志強,陳惠裕

(南京醫科大學第二附屬醫院麻醉科,江蘇南京,210011)

體外循環(CPB)引發肺缺血再灌注損傷是困擾臨床的難題。臨床和實驗均證明高濃度氧通氣,尤其是純氧會加重缺血再灌注損傷所造成的肺功能損傷。對于先天性心臟病(先心)患兒圍麻醉期氧通氣濃度的調控是目前CPB手術肺保護研究的方向之一。在促進先心患兒術后肺功能恢復方面有特殊意義。作者對先心患兒非CPB期采用不同濃度氧(100%FiO2、50%FiO2)通氣,觀察不同的吸氣氧濃度對患兒術后肺功能的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

連續收集2008年1月～2010年 12月,年齡0.5～3.0歲,平均(1.8±0.5)歲。行先心手術的患兒30例,其中室間隔缺損22例,房間隔缺損8例,ASAⅠ、Ⅱ級。排除2次手術者、術中死亡者和非常規操作者。其中男18例,女 12例,體重5～16 kg,平均(10.5±1.5)kg。

1.2 方法

術中、術后采用容量控制通氣模式,ICU期間持續泵入咪唑唑侖維持鎮靜直至拔管前停止。CPB使用膜肺、阜外嬰兒鞋管道、預充復發林格液150 mL,20%白蛋白50 mL以及庫血和血漿。30例患兒隨機分為兩組,高氧組(H組,n=15),在CPB前和CPB再灌注期開始后應用100%氧氣機械通氣,低氧組(L組,n=15),為相應時間開啟空氣壓縮機,使用空氧混合氣體,調節吸入氧濃度為50%。采用淺低溫CPB,CPB中采用進口膜肺、氧濃度30%～50%,α-穩態進行血氣管理。

1.3 觀察指標

于誘導麻醉氣管插管后行左橈動脈穿刺置管監測有創血壓(MBP),右頸內靜脈穿刺置管置入Swan-Ganz導管。于CPB前、CPB后 1 h、CPB后6 h同步抽取橈動脈血、肺動脈混合靜脈血做血氣分析,并根據公式計算出氧合指數(PaO2/FiO2)、呼吸指數(RI=A-aDO2/PaO2),肺內分流率(Qs/Qt=A-aDO2×0.00315×100/[A-aDO2×0.00315+(CaO2-CvO2)],同時抽取頸靜脈血2 mL進離心,留取血清置于-20℃低溫冰箱保存,采用南京建成生物制品研究所提供的試劑盒測定超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)。

2 結 果

2.1 一般資料比較

兩組在年齡、體重、CPB時間、無明顯差異(P>0.05),有可比性,見表1。

表1 兩組患兒一般資料比較

2.2 肺功能指標的比較(見表2)

H組患兒的PaO2/FiO2在CPB后各時間點均較CPB前明顯降低(CPB后1 h:P<0.01,CPB后6 h:P<0.01);L組患兒的PaO2/FiO2在CPB后1 h明顯低于CPB前(P<0.01),至CPB后6 h已恢復至CPB前水平,且明顯高于H組,差異有顯著性(P<0.05)。

在CPB后1 h,H組患兒的 RI、Qs/Qt明顯高于CPB前(P<0.05),且高于同時間點的L組患兒(RI:P<0.05,Qs/Qt:P<0.05)。

表2 兩組患兒肺功能指標的比較(,n=15)

表2 兩組患兒肺功能指標的比較(,n=15)

與CPB前相比,△P<0.01;#P<0.05;與H組相比,＊P<0.05

組別 時間 PaO2/FiO2(mmHg) RI Qs/Qt(%)H組 CPB前 450±35 0.59±0.13 10±1 CPB后 1 h 187±42■ 1.31±0.30# 21±4#CPB后 6 h 350±40■ 0.72±0.11 10±5 L組 CPB前 460±40 0.53±0.19 10±3 CPB后 1 h 220±59■ 0.71±0.18＊ 11±2＊CPB后 6 h 435±30＊ 0.61±0.12 9±2

2.3 過氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的比較(見表3)

CPB后1 h兩組患兒血漿SOD活性均下降(P<0.05),MDA產生增加(P<0.05),H組SOD消耗較多(P<0.05),MDA含量高于L組(P<0.05),差異有顯著性。

表3 兩組患兒過氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的比較

3 討 論

文獻指出,心臟手術過程中缺血再灌注損傷可能較CPB本身在術后肺損傷或全身性炎癥反應中起更為重要的作用[1]。臨床上,先心患兒CPB開始時采用高濃度氧通氣,迅速糾正低氧狀態,使動脈血氧分壓很高,常忽略了由此導致的全身各臟器損傷,這種再灌注損傷是全身性的。長時間吸入高氧的同時,也會通過氧自由基引起肺結構和功能的異常。動物實驗模型研究發現即使是短時間的高濃度氧也能加重肺損傷,而降低氧濃度可減輕肺損傷[2]。呼吸指數和氧合指數是準確反映肺功能狀態的重要指標,受通氣/血流比、肺功能彌散功能及通氣狀態的影響,其變化與肺功能狀態明顯相關。丙二醛(MDA)是脂質過氧化物的分解產物,可間接反映機體脂質過氧化反應的程度。超氧化物歧化酶(SOD)是內源性自由基清除劑,其含量增加可間接反映體內自由基的產生情況。體外循環心臟停搏期間,肺組織處于缺血、缺氧狀態,細胞內能量耗竭,Ga2+超載激活蛋白酶,使黃嘌呤脫氫酶轉換成黃嘌呤氧化酶,同時,缺血時ATP依次降解為ADP、AMP和次黃嘌呤,組織內大量的次黃嘌呤堆積;然后,在心臟復跳再灌注時缺血期聚集的次黃嘌呤在有氧條件下通過肺內皮組織中的黃嘌呤氧化酶作用而形成有毒性的氧自由基[3]。大量的研究發現組織缺血再灌注引起的自由基損傷程度和氧濃度有關。Michel等[4]發現全腦缺血后吸入100%氧氣引起脂質過氧化,加重腦損傷,增加死亡率。Alam等[5]認為再灌注時重新供氧可增加氧自由基的產生。CPB過程中高濃度氧引起再灌注時高氧狀態,可增加氧自由基介導的氧化損傷。Echenhoff和Fisher等[6]發現缺血和再灌注期吸氧濃度與肺內脂質過氧化物直接相關。

本研究中,2組患兒的PaO2/FiO2在CPB后1 h均較CPB前明顯降低,CPB后6 h,L組的PaO2/FiO2恢復至CPB前水平,H組也有所回升,但明顯低于CPB前,且低于同時點的L組,體外循環后H組的RI、Qs/Qt明顯高于L組,SOD消耗及MDA產生較多,說明體外循環后純氧通氣組肺損傷程度嚴重,其機制與氧自由基產生過多有關。其結果提示我們,純氧通氣導致氧自由基產生增加,引起氧化與抗氧化平衡破壞,從而加重肺損傷,而采用50%的吸入氧濃度,能減輕肺缺血再灌注損傷,減少肺內分流,改善肺的換氣功能。

總之,先心體外循環手術中予以低濃度氧通氣可以通過減輕脂質過氧化和氧自由基損傷,以減輕肺損傷。

[1]王常田,景 華,李忠東,等.基質金屬蛋白酶-9在體外循環肺損傷中作用的初步研究[J].醫學研究生學報,2003,16:361.

[2]Nader-Djabal N,Knight P R,Davidson B A,et al.Hyperoxia exacerbates microvascular lung injury following acid aspiration[J].Chest,1997,112(6):1607.

[3]Rosemary F,Kelly.Current strategies in lung preeervation[J].J Lab Clin Med,2000,136:427.

[4]Michel H S,Vaishnav Y N,Kempski O,et al.Breathing 100%oxygen after global brain ischemia results in increased lipid peroxidation and increased mortality[J].Stroke,1987,18(6):426.

[5]Alam M S,Ku K,Hashimoto M,et al.Hydroxyl radical scavenging effect of nicaraven in myocardial and coronary endothelial preservation and reperfusion injury[J].Cardiovasc Res,1997,33(3):686.

[6]Fisher A B.Oxygen-dependent lipid peroxidation during lung ischemia[J].J clin Invest,1991,88(2):674.