無創腦水腫動態監護儀在小兒先天性心臟病體外循環圍術期的臨床研究*

丁佳慧,安　永,彭明清△,王中林,田　春

(1.重慶醫科大學附屬永川醫院麻醉科　402100;2.重慶醫科大學附屬兒童醫院胸外科　400014)

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論著·臨床研究

無創腦水腫動態監護儀在小兒先天性心臟病體外循環圍術期的臨床研究*

丁佳慧1,安永2,彭明清1△,王中林1,田春1

(1.重慶醫科大學附屬永川醫院麻醉科402100;2.重慶醫科大學附屬兒童醫院胸外科400014)

目的通過監測圍術期腦部擾動系數、血清中S-100β蛋白、神經無特異性烯醇化酶(NSE)等指標,比較體外循環(CPB)對復雜型和簡單型先天性心臟病(CHD)患兒腦損害的影響。方法隨機選取40例冠狀動脈粥樣硬化性CHD患兒，分為復雜組(n=20，法洛四聯癥13例，大動脈轉位7例)和簡單組(n=20，房間隔缺損8例，室間隔缺損12例)，分別在手術前(T1)、CPB開始后10 min(T2)、阻斷主動脈時(T3)、開放主動脈時(T4)、CPB結束時(T5)、CPB結束后5 h(T6)、CPB結束后24 h(T7)7個時間點應用BORN-BE 無創腦水腫動態監護儀監測腦部擾動系數,同時采集動脈血并應用ELISA檢測血清中S-100β 和NSE水平。結果兩組患兒術前腦擾動系數、S-100β、NSE水平均差異無統計學意義(P>0.05)，CPB開始至結束兩組患兒S-100β、NSE水平及腦部擾動系數均顯著升高(P<0.05)，CPB結束后均逐漸下降(P<0.05)，且在相同時間點復雜組明顯高于簡單組(P<0.05)；兩組患兒腦部擾動系數分別與其血清S-100β、NSE水平呈正相關。結論CPB對復雜型CHD患兒的腦損傷較簡單型CHD重，圍術期可運用無創腦水腫動態監護儀對復雜型CHD患兒進行實時監測，以降低患兒腦損傷。

體外循環；腦損害；擾動系數

體外循環(cardiopulmonary bypass,CPB)是簡單型先天性心臟病(congenital heart disease,CHD)患兒心內直視手術不可或缺的條件之一[1]；但由于CPB期間發生的缺血缺氧性損傷、微小栓子栓塞、炎性反應等，易造成機體重要臟器的損害[2]，尤其是腦損害，包括神經系統的損傷及認知功能障礙[3]。雖然大部分患兒神經系統功能可恢復，但亦有少數患兒因嚴重腦部并發癥致殘，甚至死亡[4-6]。因此，臨床上早期發現圍術期腦損害顯得尤為重要，本研究通過監測復雜型和簡單型CHD患兒CPB圍術期腦擾動系數、血清中S-100β蛋白、神經無特異性烯醇化酶(NSE)等指標，比較分析CPB對復雜型和簡單型CHD患兒腦損害的影響程度，為無創腦水腫動態監護儀應用于復雜型CHD患兒圍術期腦損害的防治提供依據。

1　資料與方法

1.1一般資料病例來源于重慶醫科大學附屬兒童醫院2013年2月至2014年2月行手術治療的CHD患兒40例,復雜組20例,男12例，女8例，平均年齡(7.73±5.02)個月,平均體質量(5.1±0.9)kg,包括法洛四聯癥13例，大動脈轉位7例;簡單組20例，男13例，女7例，平均年齡(8.48±5.05)個月,平均體質量(5.2±0.7)kg，包括房間隔缺損8例，室間隔缺損12例。所有病例均嚴格排除術前合并中樞神經系統疾病、血液系統疾病和肝腎功能不全等病史的CHD患兒。本研究經重慶醫科大學附屬兒童醫院醫學倫理委員會批準。

1.2方法

1.2.1麻醉方法所有CHD患兒術前30 min靜脈注射0.02 mg/kg 鹽酸戊乙奎醚；入手術室后：均常規監測患兒心率(HR)、血壓(BP)、心電圖(ECG)、血氧飽和度(SpO2)及腦部擾動系數；麻醉誘導及插管：采用靜脈注射0.1 mg/kg咪達唑侖、5～10 μg/kg芬太尼、2 mg/kg異丙酚及0.1 mg/kg維庫溴胺快速誘導插管；術中維持潮氣量10～12 mL/kg,呼吸頻率20～22次/mim,氧流量2 L/min，呼氣末二氧化碳分壓(PETCO2)維持在36～40 mm Hg，予以異丙酚3～4 mg·kg-1·h-1持續靜脈泵入維持麻醉深度，維庫溴胺 70～100 μg/kg 維持肌肉松弛，并間斷追加芬太尼10～15 μg/kg維持術中鎮痛；特殊監測：麻醉平穩后均行橈動脈、頸內靜脈穿刺置管監測動脈血壓、中心靜脈壓。

1.2.2CPB方法選用STOCKERT-SC 型滾壓泵人工心肺機，預充液包含清蛋白、血漿等膠體液及林格氏液、碳酸氫鈉液等晶體液,肝素化(復雜組3.5 mg/kg；簡單組3.0 mg/kg)至活化凝血時間(activated coagulation time,ACT)超過480 s 開始循環，術中根據ACT值追加肝素。經主動脈根部灌注4 ℃高鉀冷停搏液，心臟停搏后再行先天性心臟病矯正術，后每20～30分鐘灌注1次保護心肌。流轉中血氣管理采用α-穩態。兩組患兒均在低溫度(28～32 ℃)下完成手術。

1.2.3腦部擾動系數的監測運用BORN-BE無創腦水腫動態監護儀測定腦部左、右側擾動系數，操作步驟嚴格按監護儀的說明書進行。以直方圖和曲線表示腦擾動系數的動態變化，取左、右兩側腦擾動系數的平均值作為腦部綜合擾動系數。兩組患兒分別于手術前(T1)、CPB開始后10 min(T2)、阻斷主動脈時(T3)、開放主動脈時(T4)、CPB結束時(T5)、CPB結束后5 h(T6)、CPB結束后24 h(T7)7個時間點進行腦部綜合擾動系數的測定。

1.2.4標本采集及指標檢測分別于對應的7個時間點采集橈動脈血樣2 mL，4 000 r/min常溫離心10 min，然后取上清液于低溫(-80 ℃)保存待測。血清S-100β 和NSE的測定均嚴格按照ELISA法試劑盒說明書操作。

2　結　　果

2.1一般資料及術中參數的比較兩組CHD患兒的性別、年齡、體質量方面比較差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性；術中的CPB時間、主動脈阻斷時間比較差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

2.2兩組患兒腦部擾動系數、血清中S-100β、NSE水平的變化兩組患兒腦部擾動系數、血清中S-100β、NSE水平均于CPB開始后顯著升高(P<0.05)，CPB結束到術后24 h均明顯下降(P<0.05)，兩組患兒CPB期間及CPB結束后各時間點腦部擾動系數、血清中S-100β、NSE水平與術前比較差異均有統計學意義(P<0.05)；兩組間比較，患兒術前腦部擾動系數、S-100β、NSE水平差異無統計學意義(P> 0.05)，在CPB期間及CPB結束后各相同時間點復雜組腦部擾動系數、血清S-100β、NSE水平均明顯高于簡單組,差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表1　　簡單型和復雜型CHD基本信息

表2　　簡單型和復雜型先心病CPB前后各時間點腦擾動系數、血清S-100β、NSE情況±s)

a:P<0.05，與T1比較；b:P<0.05，與簡單組比較。

2.3腦部擾動系數與血清S-100β、NSE水平的相關性復雜組患兒血清S-100β與NSE呈正相關(r=0.873,P=0.03)，簡單組患兒血清S-100β與NSE呈正相關(r=0.876,P<0.01)；復雜組患兒腦部擾動系數與血清S-100β、NSE呈正相關(r=0.907、0.850,均P<0.01)，簡單組患兒腦部擾動系數和血清S-100β、NSE呈正相關(r=0.95，P=0.04;r=0.86，P<0.01)。

3　討　　論

CPB的應用為CHD患兒心內直視手術的開展創造了條件。隨著CPB技術的不斷進步，各種復雜型CHD的手術治療均取得了較好的治療效果。但由于嬰幼兒神經系統的發育仍不成熟，以及CPB的非生理環境引起病理生理的改變，嬰幼兒CPB圍術期腦損害成為了不容忽視的問題。有研究表明，約有42%～67%的患兒術后早期出現神經功能紊亂，且遲發性腦損傷亦有發生[4-6]。本研究提示，復雜型CHD患兒較簡單型CHD患兒圍術期更易發生腦損害。因此，早期發現復雜型CHD患兒圍術期腦損害并積極防治成為CPB術的關鍵。

目前臨床監測腦損害主要是依靠頭顱CT、MRI、PET 及彌散加權磁共振成像(DWI) 等影像學檢查，盡管此類檢查能及時發現腦損害，但該類檢查需要反復搬動患者來觀察腦水腫的情況，無法對CPB圍術期的患者進行床旁實時動態監測，無法早期檢測腦損害的發生及圍術期的動態變化，且價格昂貴，因此，在臨床應用中受到限制[7-9]。無創腦水腫動態監護儀[10]應用生物電阻抗技術及異物擾動原理，通過測定腦部擾動系數來反映腦水腫的情況,該技術安全無創，可以進行實時動態的床旁監測。目前國內外均有學者對該技術進行了相關研究，Liu 等[10-11]研究證實，該技術可及時反映腦梗死后缺血性腦水腫的發生及演變，有助于及時判斷腦梗死的病情變化。何蘭英等[12]對腦梗死患者的腦水腫進行無創監測，也得出了相同結論；安斌等[13]應用該技術監測評估甘露醇脫水治療對腦水腫的治療效果，避免了臨床上憑經驗盲目用藥的弊端。因此，可推斷，應用該技術對CHD患兒圍術期進行腦損害的監測應該是可行的。

S-100β蛋白是一種主要存在于神經膠質細胞和施萬細胞內的鈣結合蛋白，正常情況下不能透過血腦屏障入血，當神經元胞體膜被破壞時可大量漏出并跨過受損的血腦屏障到達外周循環[14-15]；NSE是一種特異性地分布于神經細胞和神經內分泌細胞的可溶性酸性蛋白[16]，其具有烯醇化酶活性，正常情況下血液中水平很低，當腦組織受損時，它可從神經細胞中釋放通過血腦屏障入血。因此，血清中S-100β蛋白和NSE水平變化可敏感、特異地反映腦組織損害程度。另有研究表明，S-100β蛋白和NSE兩個指標聯合應用，可早期發現 CPB后腦損傷并評估預后[17-18]。

本研究結果提示，無創腦水腫動態監護儀所測得的腦部擾動系數與血清S-100β(r=0.91)、NSE(R=0.85)均呈正相關，表明無創腦水腫動態監護儀可用于CHD患兒圍術期腦損害的監測。兩組患兒術前腦部擾動系數、血清中S-100β、NSE水平差異無統計學意義(P>0.05)，但均于CPB開始后顯著升高(P<0.05)，且同一時間點復雜組患兒腦部擾動系數、血清中S-100β、NSE均明顯高于簡單組(P<0.05)，CPB結束至術后24 h均明顯下降(P<0.05)。這表明CPB術可引起患兒腦損害，且對于復雜型CHD患兒腦的損害更為明顯，究其原因可能是不同病種所致患兒病理生理的差異，也可能是手術復雜程度、CPB時間及主動脈阻斷時間的差異，其具體原因有待進一步試驗分析。綜上所述，臨床上更應重視復雜型CHD患兒圍術期腦保護，鑒于無創腦水腫動態監護儀操作簡單、持續動態、無創等特點，可用于對復雜型CHD患兒進行圍術期監測，更早發現腦損害并及時進行干預，改善其預后。

[1]提運幸，潘征夏，吳春，等．嬰兒先天性心臟病體外循環術后腎損傷分析[J]．中國當代兒科雜志，2011，13(5)：385-387．

[2]提運幸，潘征夏．小兒先天性心臟病體外循環術后腎功能損傷的研究進展[J]．重慶醫學，2011，40(10):1028-1031．

[3]Zanatta P，Forti A，Minniti G，et al．Brain emboli distribution and differentiation during cardiopulmonary bypass[J]．J Cardiothorac Vasc Anesth，2013，27(5)：949-950．

[4]邱永升,賈英萍.體外循環術中應用右旋美托咪啶對簡單先天性心臟病患兒的腦保護作用[J].中華胸心血管外科雜志,2013,29(10):617-619.

[5]楊坤渹.右美托咪定對體外循環下心臟瓣膜置換術患者腦損傷的保護作用[J].重慶醫學,2013,43(1):67-71.

[6]莊建,陳寄梅,岑堅正,等.體外循環心臟手術對嬰幼兒期患兒S-100β與神經元特異性烯醇化酶的影響[J].廣東醫學,2010,31(16):2080-2082.

[7]Takahashi N，Satou C，Higuchi T，et al．Quantitative analysis of brainedema and swelling on early postmortem computed tomography:comparison with antemortem computed tomography[J]．Jpn J Radiol，2010，28(5):349-354．

[8]Poveda MJ，Bernabeu A，Concepción L，et al．Brain edema dynamics in patients with overt hepatic encephalopathy A magnetic resonance imaging stud[J]．Neuroimage，2010，52(2):481-487．

[9]Delso G，Martinez-M?ller A，Bundschuh RA，et al．Evaluation of the attenuation properties of MR equipment for its use in a whole-body PET/MR scanner[J]．Phys Med Biol，2010，55(15):4361-4374．

[10]Liu L，Dong W，Wang J，et al．The role of noninvasive monitoring of cerebral electrical impedance in stroke[J]．Acta Neurochir，2005，95(2):137-140．

[11]Liu L，Dong W，Wang J，et al．A new method of noninvasive brain-edema monitoring in stroke:cerebral electrical impedance measurement[J]．Neurol Res，2006，28(1):31-37．

[12]何蘭英,王建,張蓓,等.無創腦電阻抗測定在腦梗死患者腦水腫監測中的應用[J].中華醫學雜志,2010,9(43):3063-3067.

[13]安斌，邱昕，陳國華，等．甘露醇聯合黃角顆粒治療腦出血并腦水腫的療效觀察[J]．神經損傷與功能重建，2009，4(6):402-404

[14]潘閃，林國強，蔣海河，等．氨茶堿對小兒體外循環心臟手術中腦損傷的保護作用[J]．中南大學學報：醫學版，2009,34(11)：1126-1131.

[15]Straume-Naesheim TM,Andersen TE,Jochum M,et al.Minor head trauma in soccer and serum Levels of S-100β[J].Neurosurgery,2008,62(6):1297-1305.

[16]侯博儒，任海軍，高俊瑋，等．亞低溫對重型顱腦損傷后血清NSE的影響及其臨床意義[J]．中國臨床神經外科雜志，2009，14(3):153-155．

[17]周建美，鄒定全，常業恬．體外循環心臟手術病人腦組織炎性細胞因子與腦損傷的關系[J]．中華麻醉學雜志，2005，25(12):939-940．

[18]Lu ZH，Bai XG，Xiong LZ，et al．Effect of electroacupuncture preconditioningon serum S100beta and NSE in patients undergoingcraniocerebral tumor resection[J]．Chin J Integr Med，2010，16(3):229-233．

Clinical study on application of non-invasive and dynamic cerebral edema monitor during perioperative period of cardiopulmonary bypass in infantile congenital heart disease*

DingJiahui1，AnYong2，PengMingqing1△,WangZhonglin1,TianChun1

(1.DepartmentofAnesthesiology,AffiliatedYongchuanHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing402100,China;2.DepartmentofThoracicSurgery,AffiliatedChildren′sHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400014,China)

ObjectiveTo compare the influence of cardiopulmonary bypass(CPB) on brain injury in the infants with complicated congenital heart disease(CHD) and simple CHD by analyzing and monitoring the perioperative cerebral electric impedance coefficient,serum S-100β protein and neuron specific enolase (NSE).MethodsForty infants with CHD were randomly selected and divided into two groups:the complicated group(n=20,13 cases of tertralogy of fallot,7 cases of transposition of great arteries) and the simple group(n=20,8 cases of atrial septal defect,12 cases of ventricular septal defect).Blood samples were taken and the cerebral electric impedance coefficients before operation(T1),at 10 min after CPB(T2),immediately after aortic clamping(T3),aortic opening(T4),end of CPB(T5),at 5 h(T6) and 24 h (T7) after CPB were measured by the BORN-BE noninvasive brain edema monitor.Serum levels of S-100β protein and NSE were detected by ELISA.ResultsThere was no statistically significant difference in the cerebral electric impedance coefficient,S-100β protein and NSE before surgery(P>0.05).The cerebral electric impedance coefficient，S-100β protein and NSE were significantly increased from the beginning to the end of CPB(P<0.05),and gradually decreased after CPB(P<0.05).The cerebral electric impedance coefficient,S-100β protein and NSE were obviously higher in the complicated group than those in the simple group at the same time points(P<0.05).The cerebral electric impedance coefficient was respectively correlated with S-100β protein and NSE.ConclusionThe influence of CPB on brain injury in complicating CHD infants is more serious than that in simple CHD infants.The BORN-BE noninvasive brain edema monitor can be used during CPB perioperative period in complicating CHD infants for conducting the real time monitoring in order to reduce brain damage.

extracorporeal circulation；brain damage；impedance coefficient

10.3969/j.issn.1671-8348.2016.12.015

重慶市衛生局面上項目(2007-152)。作者簡介：丁佳慧(1989-)，碩士,主要從事臨床麻醉研究。△

，E-mail:315747391@qq.com。

R725.4

A

1671-8348(2016)12-1632-03

2015-11-08

2015-12-26)