心臟瓣膜置換術后心室內氣泡栓子的研究進展

王光亮 吳雪梅

(1東北國際醫院老年醫學中心，遼寧 沈陽 110000；2吉林大學第一醫院)

心臟機械瓣膜置換術后的患者，在超聲下可見一些可移動的、高反射、發亮的信號影，通常被我們認為是微氣泡信號影。Balakrishnan等〔1〕發現非瓣膜術后的中心靜脈置管的患者心室、心房內氣泡超聲影像改變。主動脈機械瓣膜術后超聲下可以發現許多栓子信號，N?tzold等〔2〕認為栓子信號是氣體的可能性大。心臟瓣膜置換術后，復查心臟彩超可見心室內氣泡栓子的報道國內相關文獻較少。1975年人工機械瓣膜相關的微氣泡被第一次報道〔3〕，目前氣泡產生的機制尚不完全清楚。查閱了國內和國外關于心室內氣泡栓子的相關文獻，本文對心臟瓣膜置換術后心室內氣泡栓子的研究進展進行綜述。

1 可能的機制

1.1可能與瓣膜產生的氣穴現象有關 氣穴〔4〕來自拉丁文“cavitus”，指空虛、空處的意思。氣穴現象是由于機械力，如由船用的旋轉機械力產生的致使液體中的低壓氣泡突然形成并破裂的現象。高速液體繞物體和繞角點流動的壓強降低(可根據伯努利方程定性得到這一結論，即速度高的地方壓強低)可導致局部有界的氣泡或氣體生成，此現象稱為氣穴，也叫空化現象，是局部有界的閃蒸發并隨后的凝結，或是由于壓強降低致使溶解在液體中的氣體的釋放。Rambod等〔5〕認為瓣膜關閉產生突然的壓力下降并且在瓣膜的主動脈側產生湍流現象。如此大的氣體濃度梯度，使溶解的氣體在瓣膜關閉時湍流的核心低壓力區釋放，最終形成了主動脈側的微氣泡。Kort等〔6〕也認為微氣泡的產生是與瓣膜兩側產生的壓力變化有關。空穴氣泡被激光攝影機探測到其非常不穩定在0.5 ms內就已經消逝了〔7〕。Graf等〔8〕探測到的空穴直徑達到1.8 mm，推測可能是血細胞被瓣膜破壞后破裂產生的空穴，他們的研究發現空穴氣泡在0.1 ms內即消失了。Catapano等〔9〕報道1例經食道超聲發現人工機械二尖瓣置換術后存在心室微氣泡的患者，他們亦考慮微氣泡的產生與氣穴現象有關。但是Li等〔10〕的實驗發現，湍流在氣穴形成的過程中所承擔的作用并不是很大。Lo等〔11〕實驗亦發現湍流內部的壓力改變為150 mm汞柱，并不足以產生出現氣泡的氣穴現象，所以氣泡的產生與氣穴之間的關系仍需進一步研究。Li等〔12〕實驗同樣發現湍流單獨并不足以產生足夠大的氣穴產生氣泡，他們也認為還有其他的因素導致氣泡的產生，進一步的研究是必要的。Johansen〔13〕認為氣穴現象可以導致栓塞事件的增多，對人體是有害的。Milo等〔14〕同樣發現那些機械瓣膜置換術后的病人，用多普勒超聲心動圖檢測在閥門關閉的瞬間出現的明亮，強烈，高速度和持續的回聲。經過實驗他們認為，在機械瓣膜關閉瞬間的流體中氣泡形成；瓣膜關閉后隨著旋渦的形成，氣泡迅速變大。Bachmann等〔15〕通過實驗提出假設，他們認為很可能是在氣穴現象形成的漩渦的中心低壓力區產生的氣泡，并且在這個低壓力的核心區域，微氣泡之間彼此融合氣泡擴大。Chandran等〔16〕實驗發現，在較硬的機械瓣膜移動速度最快的部位最早產生氣穴現象。

1.2微氣泡的產生與植入心臟瓣膜的形狀和功能有關 Milo等〔17〕研究發現，導致微氣泡的產生是目前心臟機械瓣膜的固有缺陷。Mackay等〔18〕在模擬的循環中檢測到微氣泡的存在，并且發現超聲信號與瓣膜的形狀和大小有關。Kaymaz等〔19〕入組279例心臟瓣膜置換術患者，其中生物瓣膜植入的患者全部沒有微氣泡的產生。Kaymaz等〔19〕認為微氣泡的產生與二尖瓣植入心臟瓣膜的形狀和功能有關。Lee等〔20〕實驗發現氣穴現象的持續時間與瓣膜關閉的速度有關。Eichler等〔21〕研究表明，氣穴現象的產生不但與瓣膜的形狀大小有關，而且還與瓣膜被置入的位置有關。Lee等〔22〕實驗發現，增加瓣膜的柔軟性和心臟相協調性可以有效地降低氣穴現象的出現，建議這也是未來人工瓣膜的發展趨勢。

1.3與血清中的乳酸脫氫酶含量有關 Gencbay等〔23〕入組研究了150例人工機械心臟瓣膜置換術后瓣膜功能正常的患者，其中98例雙葉瓣患者，52例單葉瓣患者。發現微氣泡現象發生比例比我們以前發現的報道要多，他們發現75%的機械瓣膜置換術后的病人存在微氣泡現象。并且行人工雙葉瓣置換術的病人發生微氣泡現象高達99%明顯要比人工單葉瓣置換術的病人發生微氣泡現象40%要高得多。62%的病人在降主動脈亦發現了微氣泡。乳酸脫氫酶(LDH)的水平與微氣泡相關性強，瓣膜導致的溶血進一步促進了微氣泡的產生。在實驗室的研究中Gencbay等〔23〕發現微空穴被檢測到在1 ms內就消逝了。然而在Gencbay等〔23〕研究中微氣泡甚至可以在42 cm外的降主動脈被發現。所以一定有某種因素使微氣泡可以長時間存在。我們知道的物理定律是，微氣泡因為內外的張力在一種不穩定的狀態下，不是互相融合就是破裂分解。增加外張力可以使氣泡存在的時間更長。

1.4微氣泡自身的成分決定其穩定性 Abou-Saleh等〔24〕發現改變微氣泡的成分構成可以改變微氣泡自身表面張力，進而改變微氣泡在血液中存在的時間長度。Lin等〔25〕甚至發現在主動脈根部亦可以發現微氣泡。

1.5微氣泡最有可能的成分是二氧化碳 Lin等〔25〕實驗認為微氣泡的產生與血液內含有的二氧化碳濃度有關，因為二氧化碳的易溶解性，微氣泡是二氧化碳的可能性大。Biancucci等〔26〕實驗也認為機械瓣膜產生的氣泡是二氧化碳的可能性大。Girod等〔27〕實驗認為相對氣穴現象本身來說，血液中的二氧化碳的釋放，是瓣膜關閉瞬間產生的氣泡更重要的原因。Herbertson等〔28〕發現二氧化碳的濃度并不影響氣穴現象的規模程度，但是卻與微氣泡的產生有著密切的關系。Martens等〔29〕發現二氧化碳具有更快的易溶解性，所以導致血管遠端的癥狀病變的危害要相對來說小一些。但是Boussuges等〔30〕發現1例潛水人員心室及心房內存在大量氣泡信號與我們報道的病人的心室內氣泡超聲信號影像一致，但是他們認為潛水人員的心臟內氣泡信號為氮氣。

2 微氣泡對人體的危害

機械瓣膜置換術后微氣泡相關的臨床癥狀目前仍不能被完全確定。盡管有一些推測〔31～36〕，它們可能會導致一些隱性的神經系統改變，尤其是那些更高級的大腦功能例如演講和記憶，但是相反的觀點依然被提出〔37〕，所以目前大規模的臨床試驗仍是必要的。Brakken等〔38〕發現數例機械瓣膜術后的患者存在微氣泡腦栓塞，說明微氣泡可以到達腦部血管。Dauzat等〔39〕共入組了72例瓣膜置換術后的患者。應用經顱多普勒超聲(TCD)檢測頸動脈、 椎動脈、 鎖骨下動脈、 大腦前、 中、 后動脈，其中有腦部癥狀的患者7例，7例中6 例機械瓣患者均在腦血管中發現存在微氣泡信號；另外1例生物瓣膜置換術后的患者，雖然存在腦部癥狀但是沒有在腦血管中發現微氣泡信號。72例入組患者中有65例患者沒有腦部癥狀，65例沒有腦部癥狀的患者中24例在腦血管中發現存在微氣泡信號，其余41例沒有發現微氣泡信號的患者中20例為機械瓣膜置換術后、21例為生物瓣膜置換術后。Sünbül等〔40〕實驗研究發現，進入腦部的氣泡數量與患者的心率有關，建議心率控制是必不可少的機械心臟瓣膜患者神經認知功能的保護措施。同時他們也認為微氣泡的產生與氣穴現象有關。Rifaie等〔41〕在1例患者經皮二尖瓣成形術中發生了冠狀動脈的氣泡栓塞，說明二尖瓣位置的氣泡可以到達冠狀動脈。Brennen〔42〕的文章中提到空穴現象導致的微氣泡可以破壞紅細胞。Takiura等〔43〕認為氣穴現象對機械瓣膜本身來說也是有害的，并且長時間后可能會損害機械瓣膜，他們采用頻閃儀、高速攝像機檢測機械瓣膜周圍的氣穴現象的時空分布。但是究竟具體對瓣膜本身的危害仍需進一步研究。

3 討 論

Graf等〔8〕在體外實驗已經證明，幾乎所有的二尖瓣機械瓣置換者，在瓣膜關閉于二尖瓣位時都出現氣穴現象。目前大家比較贊同的觀點是，氣穴現象使微氣泡產生，氣泡產生的多少與植入瓣膜的種類、大小、形狀有關，微氣泡存在的持續時間與血液中的化學成分有關，微氣泡最有可能的成分是二氧化碳。微氣泡可以導致腦部微循環損傷已經被證實，但是其他器官的損傷目前還不十分確定，但是微氣泡的產生對人體是有害的已經得到了公認。雖然研究證實生物瓣膜置換術后沒有微氣泡產生現象，但是生物瓣膜使用年限低的缺點使得我們不得不考慮應用機械瓣膜。展望未來，如何開發出產生微氣泡更少甚至是不產生微氣泡的機器瓣膜材料是科學家研究的方向。Li等〔44〕研制出一種新的心臟機械瓣膜所產生的氣穴現象明顯比圣猶達公司的雙葉瓣要少。Sch?nburg等〔45〕希望通過氣泡捕獲裝置(DBT)減少主動脈瓣置換術的患者微氣泡載荷，但是該裝置的作用并不是很明顯。