體重≤5 kg 嬰兒簡單先天性心臟病外科術中微小化體外循環管路應用改良超濾和常規超濾的比較

曹凡，周娜，劉文華，袁惠莉，陳欣欣，黃國棟

體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）是一種非生理性的灌注，會帶來急性血液稀釋，誘發全身炎癥反應，對患者預后產生諸多不良影響，在嬰兒中尤為突出。在CPB 中使用超濾技術可以濾出炎性因子，減輕炎癥反應，減少患兒機體水份含量，提高血液濃度，一定程度上可以減少CPB 并發癥[1-2]。改良超濾（modified ultrafiltration，MUF）可以在CPB結束后進一步濾除體內多余的水分和炎性因子，現已成為絕大多數患兒CPB 手術的常規操作。在過去20 年里，大量臨床研究顯示出MUF 的優越性。但是近年來，隨著CPB 管路的精簡，較長的MUF 管路反而成為增加預充量的負擔。我中心自2018 年開始嘗試在嬰兒簡單CPB 手術中使用微小化管路合并常規超濾（conventional ultrafiltration，CUF）以減少預充量。這種改變促使重新評價在嬰兒中使用MUF 的必要性。本研究為回顧性研究，旨在比較利用微小化CPB 管路行簡單心臟手術時是否使用MUF 對嬰兒的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2018 年1 月至2020 年6 月在我院行CPB下簡單心臟直視手術的先天性心臟病（先心病）嬰兒208 例。其中，男112 例，女96 例，手術年齡18 天～11 個月。納入指標：體重≤5 kg、先心病手術難度分級評分（RACHS）≤2 分。排除標準：術前合并心血管系統以外的復雜畸形、急診手術、因畸形矯治不滿意或出血而行二次手術、術后體外膜肺氧合（ECMO）輔助、CPB 中使用＞1 U 庫存紅細胞（packed red blood cell，PRBC）。208 例嬰兒中，CPB中使用MUF 者納入MUF 組（n=128），僅使用CUF者納入CUF 組（n=80）。

1.2 CPB 及超濾方法

兩組嬰兒CPB 環路所用耗材一致：膜肺為Sorin D100 型；管路使用天津塑料研究所廣州市婦女兒童醫療中心嬰兒型，動靜脈管路直徑為3/16 "、泵管直徑為1/4"；超濾器使用威高WG200 型。CPB 環路以醋酸鈉林格液、0.5～1 U PRBC、肝素10～20 mg、硫酸鎂60 mg/kg、呋塞米1 mg/kg、5%碳酸氫鈉10～20 ml、20%人血白蛋白20 ml 預充。轉中目標紅細胞壓積（hematocrit，Hct）維持在23%～28%，流速維持在120～200 ml/（kg·min），血 壓 維 持 在30 mmHg（1mmHg=0.133 kPa）以上。術中持續動脈氧分壓、Hct 以及混合血氧飽和度監測，常規使用負壓輔助靜脈引流（vaccum assisted venous drainage，VAVD）。心肌停搏液使用HTK 液（CUSTODIOL，德國克勒化學制藥），僅灌注單次，持續5 min，量約為50 ml/kg。所有患兒CPB 中均使用且僅使用1 U PRBC。

MUF 組自膜肺動脈端魯爾接口引出MUF 管路，經1/4"泵管連接至超濾器。超濾器另一端連接至靜脈管路近儲血罐端（圖1A）。CUF 組超濾器一端連接膜肺動脈端魯爾接口，另一端連接至儲血罐的魯爾接口（圖1B），該管路不含泵管，長度更短（圖1C）。MUF 組未含儲血罐容量的靜態預充量為182 ml，CUF 則為150 ml，兩組預充差異僅產生自超濾管路。MUF 組停止CPB 后行MUF 的同時，將儲血罐中的殘余血液輸入MUF 環路。CUF 組停止CPB 前將超濾管路動脈端斷開，使其血液容量返回儲血罐中。將兩組嬰兒主動脈插管拔除后殘存于CPB 環路中的血液，也就是殘余機回收并由麻醉醫師自嬰兒中心靜脈管輸回體內。

1.3 觀察指標

收集兩組嬰兒圍術期的一般臨床資料、主動脈插管拔除至嬰兒出手術室時間（出室時長）、撤除CPB 后麻醉和在心臟重癥監護室（CCU）的輸血量及次數、術后機械通氣時間、CCU 停留時間、術后住院時間、CPB 和住院費用等。記錄動脈穿刺后即刻（T1）、升主動脈阻斷后10 min（T2）、MUF 組停止MUF 或CUF 組停止CPB 后（T3）、入CCU 時（T4）、入CCU 3 h（T5）、入CCU 12 h（T6）、入CCU 24 h（T7）、入CCU 3 d（T8）的Hct 和乳酸濃度以及T4～T8 的氧合指數（為動脈血氧分壓與吸入氧氣濃度的比值）。

1.4 統計學方法

所有數據采用SPSSS 24.0 軟件進行統計分析。符合正態分布的計量數據以均數±標準差來表示，組間采用獨立樣本t檢驗比較。不符合正態分布的計量數據用中位數（四分位數）表示。計數資料以頻數表示，采用卡方檢驗進行比較。以P＜0.05 表示差異有統計學意義。

圖1 兩組嬰兒超濾管路連接示意圖及其尺寸

2 結果

2.1 兩組嬰兒一般資料、術中資料的比較（表1）

兩組嬰兒一般資料、主要診斷、CPB 相關時間、超濾液量、CPB 費用和住院費用等差異均無統計學意義，CUF 組的殘余機血量和殘余機血量/體重均顯著高于MUF 組，差異有統計學意義（P均=0.000）。

表1 兩組嬰兒一般資料和術中資料的比較（±s）

表1 兩組嬰兒一般資料和術中資料的比較（±s）

注：MUF：改良超濾；CUF：常規超濾；RACHS:先天性心臟病手術難度分級評分；ACC:主動脈阻斷；CPB:體外循環

2.2 各時間點Hct 比較（表2）

兩組Hct T1 時差異無統計學意義，CUF 組T2時顯著高于MUF 組（P=0.000），MUF 組于T3 時顯著高于CUF 組（P=0.003），差異均有統計學意義。其余時間點兩組差異均無統計學意義。

2.3 兩組嬰兒輸血資料的比較（表3）

兩組嬰兒術中麻醉醫師均未給予輸注庫存血，所有異體血制品輸注均發生于CCU。兩組輸血總人數、次數、各種血制品的使用人數以及使用量差異均無統計學意義。MUF 組異體血人均輸注次數高于CUF 組，但差異無統計學意義（P=0.054）。

2.4 各時間點血清乳酸濃度比較（表4）

兩組血清乳酸濃度T1 時差異無統計學意義，CUF 組T4（P=0.032）、T5（P=0.006）均顯著低于MUF 組，其余時間點兩組差異均無統計學意義。

表2 兩組嬰兒各時間點紅細胞壓積比較（±s，%）

表2 兩組嬰兒各時間點紅細胞壓積比較（±s，%）

注：T1：動脈穿刺后即刻；T2：升主動脈阻斷后10 min；T3：MUF 組停止MUF 或CUF 組停止CPB 后；T4：入CCU 時；T5：入CCU 3 h；T6：入CCU 12 h；T7：入CCU 24 h；T8：入CCU 3 d。MUF：改良超濾；CUF：常規超濾；CPB：體外循環；CCU：心臟重癥監護室

表3 兩組嬰兒于心臟重癥監護室輸注異體血的情況比較（±s）

表3 兩組嬰兒于心臟重癥監護室輸注異體血的情況比較（±s）

表4 兩組嬰兒各時間點血清乳酸濃度比較（mmol/L,±s）

表4 兩組嬰兒各時間點血清乳酸濃度比較（mmol/L,±s）

注：T1：動脈穿刺后即刻；T2：升主動脈阻斷后10 min；T3：MUF 組停止MUF 或CUF 組停止CPB 后；T4：入CCU 時；T5：入CCU 3 h；T6：入CCU 12 h；T7：入CCU 24 h；T8：入CCU 3 d。MUF：改良超濾；CUF：常規超濾；CPB：體外循環；CCU：心臟重癥監護室

2.5 各時間點氧合指數比較（表5）

兩組各時間點氧合指數值差異均無統計學意義。

2.6 兩組其他臨床資料比較（表6）

出室時長、術后機械通氣時間、術后CCU 停留時間、術后住院時間差異均無統計學意義（P均＞0.05）。

表5 兩組嬰兒各時間點氧合指數比較（±s）

表5 兩組嬰兒各時間點氧合指數比較（±s）

注：T4：入CCU 時；T5：入CCU 3 h；T6：入CCU 12 h；T7：入CCU 24 h；T8：入CCU 3 d。MUF：改良超濾；CUF：常規超濾

表6 兩組嬰兒其他臨床資料比較（±s）

表6 兩組嬰兒其他臨床資料比較（±s）

注：MUF：改良超濾；CUF：常規超濾；CCU：心臟重癥監護室；出室時長：主動脈插管拔除至嬰兒出手術室時間

3 討論

1991 年Naik 等[3]首次報道了MUF 的應用，其理論基礎是去除比CUF 更多容量的液體。自此，針對MUF 的研究層出不窮。MUF 的益處主要包括：改善血流動力學和呼吸功能[4-5]；減少胸引量[6]；減少血液制品的輸注[7-8]；提高Hct、血漿蛋白濃度和血小板（Plt）濃度等。但是關于MUF 的許多研究處于早期，患兒CPB 技術尚不成熟，CPB 環路預充量大，患兒血液稀釋嚴重，所以MUF 的優勢明顯。但是隨著CPB 技術發展和管路的進一步微小化，MUF的益處逐漸淡化，相反，其弊端日益顯現。MUF 增加了預充量和異物的接觸面積，可能會加劇血液稀釋和炎性反應，還會增加操作的復雜性，引起血流動力學不穩定、腦竊血[9]、動脈插管引起的動脈阻塞、中心溫度降低、非內皮表面的暴露時間延長、手術時間延長、費用增加等問題。與MUF 相關的不良事件發生率雖較低，但是后果嚴重，譬如：長時間MUF 導致的低體溫可以引起惡性心律失常；動脈插管堵塞導致MUF 泵前負壓，氣泡自膜肺進入MUF管路系統導致患者空氣栓塞等[10]。所以我中心嘗試在管路微小化的基礎上撤除MUF，以減少意外發生。

本研究兩組嬰兒術前Hct 差異無統計學意義，CPB 期間僅接受1 U PRBC 輸注。升主動脈阻斷后10 min CUF 組Hct 顯著高于MUF 組。產生這一結果主要歸因于兩組的預充容量差異。CUF 組的超濾管路總長40 cm，僅占預充量5 ml。而MUF 管路總長166 cm，其中還包含增粗的泵管、接頭等，預充容量為37 ml，較CUF 組多32 ml。在使用等量PRBC預充時，CUF 組因為預充量少，反而能濾出更多的液體，提高血液濃度的能力更強。而MUF 組停止MUF 后較CUF 組撤除CPB 后的Hct 顯著增高。因為兩組在接受相同輸血量的情況下，MUF 組可以在停CPB 后將儲血罐、泵管以及膜肺中的殘余紅細胞輸入MUF 管路進行超濾，減少了后期的輸血量。這也同樣對CUF 組的殘余機血量和殘余機血量/體重均顯著高于MUF 組的原因作出了解釋。嬰兒自T3開始輸注殘余機血，出手術室前輸注完畢。在T3時刻MUF 組嬰兒雖然Hct 較高，但是殘余機血容量較少。反之，在同一時間節點CUF 組Hct 略低的嬰兒卻獲得了較多容量的殘余機血。CUF 組在輸注了較多的殘余機血后，Hct 升高幅度較MUF 組更大。這使得兩組嬰兒的Hct 于T4 節點開始處于相同水平。

CPB 后高Hct 水平有助于減少輸血的需求，從而降低嬰兒的輸血風險。多項研究結果均顯示使用MUF 的患兒輸血量顯著低于CUF 組[7,11]。Milovanovic 等[12]的研究顯示接受MUF 的嬰兒PRBC輸注量明顯多于僅CUF 的嬰兒，但是前者新鮮冰凍血漿需求量更大。但其中原因，并未能給出合理解釋。McRobb 等[13]也報道了使用MUF 的新生兒冷沉淀的輸注率更高，但是兩組間胸管引流量和纖維蛋白原水平并無差異，但是MUF 組在CPB 過程中和整個手術中的再次輸血率顯著提高。本研究結果中兩組嬰兒術后總輸血率、各種成分輸血率、輸血量以及總的輸血次數差異均無統計學意義。嬰兒CPB手術時間長，經歷了復雜的CPB 過程，術后出血和凝血病理過程復雜，涉及因素眾多，尚不能輕易得出結論。但就本研究結果，尚未發現CUF 組在輸血方面有較差的表現。

乳酸升高是組織灌注和氧輸送不足的早期敏感生化指標。危重癥者組織灌注降低，會導致組織缺血缺氧，無氧代謝增加，使血清乳酸水平升高。因此，血清乳酸水平是反映危重癥者組織氧供需平衡的重要指標。本研究顯示CUF 組嬰兒術后在心臟重癥監護室早期血清乳酸水平顯著低于MUF 組。可能因為MUF 的操作是一種從主動脈竊血的過程，期間體循環血流量減少，而CUF 組嬰兒停止CPB 后血液循環維持更加平穩。還有一種可能是MUF 會降低嬰兒體溫，低溫會導致嬰兒末梢循環變差，無氧代謝增加，從而導致乳酸升高。但是兩組差異持續時間較短，術后24 h 后這一現象消失。本研究未能比較兩組撤除CPB 時的循環狀態和體溫是否存在差異。

MUF 通過減少肺間質多余的水分以及炎癥介質以減輕兒童CPB 心臟手術后常見肺功能障礙的發生。研究發現MUF 可以顯著改善肺功能參數包括肺順應性和呼吸參數，有助于CPB 術后呼吸功能的恢復。本研究MUF 組與CUF 組的術后氧合指數和機械通氣時間差異無統計學意義，并未能顯示MUF 在改善呼吸功能方面的優勢，與部分報道的研究結果一致[4,13]。Mahmoud 等[5]指出MUF 對肺功能的優勢可能只持續于較短時間，而不是術后長期。Kotani等[4]在一項新生兒MUF 的研究中發現，MUF 雖然不一定會縮短機械通氣時間，但是可以降低機械通氣的參數，防止機械通氣相關肺損傷的發生。氧合指數和機械通氣時間并不能完全代表肺功能，所以CUF 對肺功能的影響還有待進一步研究。

Thompson 等[8]比較CUF 和MUF 效果的前瞻性研究發現在所有預后指標兩者均無差別。多項研究術后結果參數譬如胸腔引流量、機械通氣時間和CCU 住院時間等也均未受到MUF 的顯著影響。這些發現與本研究一致，表明MUF 對整體臨床結果的影響并不顯著。本研究中MUF 管路常規包含在CPB 管路包中，CUF 管路常規包含在超濾器中，兩組管路均不產生額外費用。故兩組嬰兒CPB 費用差異無統計學意義。兩組住院費用差異亦無統計學意義，可見 CUF 并未給嬰兒加重經濟負擔。

本研究為回顧性研究，未能比較拔除主動脈插管后兩組嬰兒體溫和循環狀態，以至于未能對血清乳酸濃度差異做出有力解釋。本研究樣本量相對較少，未能將新生兒進行獨立分組研究。后期需要更為嚴謹的前瞻性研究設計來驗證。

總之，在微小化管路的基礎上對行簡單心臟手術的嬰兒實施MUF，并未在輸血需求和術后肺功能、血清乳酸水平、一般參數以及住院費用方面體現出優勢，反而增加了預充量，加重了CPB 中的血液稀釋。與MUF 相比，CUF 并未帶來不良影響，還能簡化管路和操作，可安全用于嬰兒CPB 手術。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突