心臟瓣膜置換術圍術期外周動脈血流變化及與乳酸的相關性研究

文來，劉發科

(1.重慶開州區人民醫院耳鼻喉科，重慶；2.西南醫科大學附屬醫院 重癥醫學科，四川 瀘州)

0 引言

心臟瓣膜病是心臟外科最常見的疾病之一，CPB下瓣膜置換手術是大部分瓣膜疾病的主要手術方式。自從CPB技術問世以來，有關CPB圍術期血流動力學的研究一直以來都是關注的重點[1,2]。

表1 實驗組外周動脈血流多普勒參數比較()

表1 實驗組外周動脈血流多普勒參數比較()

注：* 表示與術前比較差異具有統計學意義(P＜0.05)。

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心臟和血管作為一個整體，兩者密切相關又相互調節；只有當心臟與血管的功能處于匹配的功能狀態時，才可以保障組織灌注的最佳化。通過不斷的調整心功能狀態和血管的順應性，在不同生理及病理狀態下為組織提供適當的灌注壓、以維持重要器官的基本功能狀態，即心室-動脈耦聯(Ventricular - artery coupling，VAC)[3]。但是目前對于CPB圍術期循環障礙的認識主要集中心臟功能自身的下降，關注的焦點仍然只是放在心功能的監測上。而有關血管的順應性及血管阻力的變化監測手段及其相關研究涉獵極少。既往研究發現CPB圍術期非生理性的血流導致血乳酸水平升高，然而有關乳酸對血流的影響尚不清楚[4]。

因此，本研究通過運用CDFI技術觀察心臟瓣膜置換術患者CPB圍術期外周動脈血流動力學變化，并探討其與血液乳酸水平變化的關系。

1 資料和方法

1.1 臨床資料

本研究選取2016年5月至2017年9月西南醫科大學附屬醫院行心臟瓣膜置換患者60例(實驗組)，其中女37例、男23例，平均年齡(54.68±7.01)歲，二尖瓣置換33例、主動脈瓣置換19例、二尖瓣+主動脈瓣雙瓣置換 8例，此外根據術后6h血乳酸測量結果，以乳酸值5mmol/L為界，分為高乳酸組與低乳酸組。本研究通過西南醫科大學附屬醫院倫理委員會批準。

1.2 納入標準與排除標準

(1)納入標準：①年齡40～65歲之間；②無嚴重心律失常患者；③體外循環組納入二尖瓣、主動脈瓣病變，心功能II～III級，需行瓣膜置換手術者；④體外循環組術后圍術期循環穩定者。

(2)排除標準：①外周血管疾病史、主動脈弓手術史、微創心臟手術史、二次心臟手術病史、冠心病病史；②術前長期慢性臟器功能障礙、腫瘤、重度感染患者；③ 心功能Ⅳ級患者，術后低心排患者；④ 彩色多普勒超聲的檢查有外周動脈血管疾病。

1.3 實驗方法

(1)乳酸檢測：分別于術前、術后 2h、6h、12h、24h 使用雅培ABBOTT i-STAT血氣分析儀測量血乳酸，測量結果記錄在冊。

(2)外周動脈超聲檢測：通過CDFI技術在術前、術后2h、6h、12h、24h分別測量頸動脈、肱動脈、股動脈血流 PSV、EDV、PI、RI。使用 9L高頻線陣探頭，頻率為 6～12MHZ。

頸總動脈檢查：患者取仰臥位頭稍偏向對側，探頭從頸根部向頭側逐漸移動作橫向掃查。肱動脈檢查：患者取仰臥位、上肢外展，肘上5cm肱二頭肌內側掃查。股動脈檢查：患者取仰臥位、受檢下肢稍外展以及外旋。每次測量連續三個心動周期，測量三次，取平均值；每個時間點數據采集與術前所測量的位置保持一致，減少由于測量手法及選擇測量部位的不同造成的測量誤差。所有對象均由同一人操作，圖像數據彩超機器自動分析。

2 統計方法

采用SPSS 23.0軟件進行統計分析。計量資料經過檢驗均符合正態分布，采用均數±標準差()形式描述，計數資料采用頻數與百分比描述。計量資料組間比較采用獨立樣本t檢驗或者方差分析，相關樣本采用配對樣本t檢驗，計數資料組間比較采用卡方(χ2)檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

3 結果

3.1 實驗組外周動脈血流多普勒參數比較

外周動脈血流多普勒參數PI、RI、PSV術后2h、術后6h、術后12h 與術前比較增高，其中以術后2h明顯，差異有統計學意義(P＜0.05)；術后24h 與術前比較，差異無統計學意義(P＞0.05)。EDV術后2h、術后6h、術后12h與術前比較降低，其中術后2h最為明顯，差異有統計學意義(P＜0.05)；術后24h與術前比較，差異無統計學意義(P＞0.05)。詳見表1。

3.2 實驗組內不同時間點血乳酸值變化

血乳酸術后6h達高峰，后逐漸下降，術后24h仍稍高于術前水平；詳見圖1。

3.3 CPB高乳酸組與低乳酸組組間比較

3.3.1 高乳酸組與低乳酸組一般資料比較

兩組年齡、性別、心功能分級比較，差異無統計學意義(P＞0.05)；高LAC組CPB時間、呼吸機輔助時間、ICU時間長于低LAC組(P＜0.05)，詳見表2。

3.3.2 高乳酸組與低乳酸組外周動脈血流多普勒參數比較

術后6h高乳酸組外周動脈血流RI、PI低于低乳酸組，差異有統計學意義(P＜0.05)。見表3。

圖1 瓣膜置換前后乳酸值

表2 高LAC組與低LAC組一般資料比較(,n)

表2 高LAC組與低LAC組一般資料比較(,n)

高 LAC 組 (n=22) 低 LAC 組 (n=38) t/χ2 P CPB時間(min) 117.54±14.23 106.45±11.24 3.336 .001呼吸機輔助時間(h) 15.62±2.64 13.93±3.07 2.159 .035 ICU時間(d) 2.34±0.97 1.49±1.11 2.999 .004年齡(y) 56.19±7.96 53.81±6.35 1.269 .209性別 (男 /女) 12/10 25/13 0.745 0.388心功能分級(II級 /III級) 14/8 26/12 0.028 0.866

表3 高LAC組與低LAC組外周動脈血流RI、PI比較(,n)

表3 高LAC組與低LAC組外周動脈血流RI、PI比較(,n)

高LAC組(n=22) 低LAC組(n=38) t P頸動脈RI 0.75±0.03 0.76±0.02 2.044 .045頸動脈PI 1.63±0.25 1.85±0.16 2.236 .026股動脈RI 0.98±0.14 1.06±0.14 2.176 .034股動脈PI 10.96±0.31 11.23±0.42 3.568 .043肱動脈RI 1.07±0.16 1.22±0.22 2.786 .007肱動脈PI 2.26±0.08 2.35±0.13 2.462 .039

4 討論

4.1 CPB圍術期外周動脈血流動力變化

體外循環(Cardioplumonary bypass ，CPB)是一個可控制性“休克”過程，伴隨血流動力學的改變，因此CPB圍術期血流動力監測尤為重要[5]。Leithe ME等[6]研究發現在充血性心力衰竭中，肝、腎和肢體區域的血流量明顯減少，這種下降與心輸出量的減少成正比，呈線性相關關系，這些區域的血管阻力與全身血管阻力直接相關。可見肢體外周血管血流一定程度上可能反映全身血流動力學狀態。然而關于行心臟手術的危重病人圍術期外周動脈的血流動力學變化我們卻知之甚少，目前國內外此類研究極少。

本研究發現外周動脈血流多普勒參數術后2h、術后6h、術后12h PI、RI、PSV與術前比較增高；而術后24h降至術前水平；術后2h、術后6h、術后12h EDV與術前比較降低，術后24h EDV恢復至術前水平。該研究結果提示CPB圍術期循環穩定者術后早期發生了一過性的外周血管改變，改變了血管的順應性，增加了血管的阻力，而術后隨著應激、炎癥反應等CPB相關因素的消除，血管的功能又逐漸恢復，體現出人體血管具有很強的自適應能力和修復水平。

CPB時血液接觸非生理學血管管路、血液稀釋血細胞的破壞觸發補體系統，補體因子如C3a、C5a分泌增多，在免疫調節的作用下生成炎癥反應細胞因子如TNF-a、IL-8增多。細胞因子激活白細胞、血小板、中性粒細胞導致氧自由基釋放、血小板聚集、中性粒細胞粘附內皮細胞減弱等因素促使血管內皮損傷。心臟手術麻醉、術中失血、應激反應等因素使交感腎上腺素系統、RAS系統激活使腎上腺素、去甲腎上腺素、AngII分泌增多，引起血管收縮[7-9]。隨著心功能好轉、全身炎癥反應的減輕、高應激狀態的消退，外周血管逐漸恢復到術前水平。

頸動脈、肱動脈、股動脈位置表淺，血管走行徑直，內徑大小合適，基本不受年齡、體位、體型以及呼吸等因素的影響；多普勒超聲技術測量這些血管血流動力學參數快捷、數據可靠性高，心臟外科醫師對于該技術能夠更加容易掌握。此外在本研究中通過CDFI觀察到CPB圍術期循環穩定患者外周動脈血流存在規律的變化。為此我們認為可持續通過檢測外周動脈血流狀態，從而了解患者圍術期情況，以期早期發現圍術期并發癥，這為后期臨床運用研究打下基礎。

4.2 乳酸對外周動脈血流動力學的影響

乳酸是判斷微循環灌注情況的重要指標，而其對在血液循環中扮演重要運輸動脈的外周動脈(頸動脈、肱動脈、股動脈)血流的影響不得而知，目前國內外無相關研究。本研究發現，體外循環術后6h血乳酸值達到高峰，該結果與Lopez-Delgado JC等[10]人的報道接近。心臟手術后引起血乳酸升高原因是多方面的，如丙泊酚、腎上腺素、硝普鈉等術中麻醉藥物的使用，CPB過程的非生理性灌注引起器官組織灌注不佳、氧供需障礙，以及CPB過程中全身炎癥反應導致內毒素、白介素-1增多；這些因素共同導致乳酸生成增加；而CPB又會引起肝、腎功能損傷，乳酸清除率降低[11-13]。此外隨著術后麻醉因素消失、體溫復蘇、毛細血管通透性逐漸恢復，堆積在組織間隙的乳酸回到血管內，血液乳酸升高，該原理和體外循環術后“肝素反跳”具有相似之處。因此在本研究中我們采用術后6h乳酸值作為分組依據[14]。圍術期血乳酸增高還與體外循環時間以及手術時間長短等因素有關。本研究中可見高乳酸組的CPB時間、呼吸機輔助時間、ICU住院時間長于低乳酸組，實驗結果與Naik R[15]等基本一致。研究結果表明CPB時間延長會加重機體微循環灌注不足、血乳酸增加，乳酸增加會影響各器官功能狀態，從而延長呼吸機輔助時間及ICU住院時間；甚至術后高乳酸血癥發生會增加患者在圍術期死亡率。

血乳酸的濃度的增加能影響細胞膜的穩定性、導致血管平滑肌的舒張，嚴重情況下會引起血管麻痹綜合征[16]。Aduen JF等[17]發現血乳酸的蓄積會引起動脈壓和全身血管阻力下降。同樣本研究發現高乳酸組外周動脈PI和RI均低于低乳酸組，該研究結果表明乳酸既是微循環改變造成的代謝產物聚集，即血流動力學變化的結果，又是進一步增加血流動力學改變的原因，它們之間互為因果關系。乳酸不僅可以引起微動脈血管張力變化，同樣影響外周大動脈血管張力。當然，需要指出的是CPB圍術期影響外周動脈血管血流動力學及血管張力變化的影響因素眾多，各機制間相互關聯，乳酸只是其中的一個方面。

總之，本研究提示了CPB圍術期循環穩定患者外周動脈血流動力學存在規律性變化，高乳酸血癥能一定程度的降低外周動脈阻力；外周動脈血流動力學多普勒參數能一定程度上能間接反映全身血流動力學狀態及微循環灌注情況。當然需要指出的是，本研究樣本量較少，后續需進一步實施多中心、大樣本的臨床研究和前瞻性隨機對照動物實驗；以便更加深入了解CPB圍術期外周動脈血流變化的分子機制，為后期監測外周動脈血流變化的臨床運用研究提供更加明確的方向。