無血預充技術在嬰幼兒體外循環中的應用

黃國金，明騰，葉瑤，鄒勇，謝學良

（1.江西省兒童醫院省小兒心臟病治療中心，南昌330006；2.江西省兒童醫院血液科，南昌 330006）

常規小兒體外循環輔助下心臟直視手術中，因患兒體重低，血容量少，相對于成人體外循環，異體輸血成為常規，3歲內的嬰幼兒更甚。但隨著材料技術進步，設備性能的提升，體外循環預充量逐步減少，相對于患兒血容量比例減少，輔以VVAD、自體血液回收及代血漿的使用，小兒體外循環無血預充逐步成為可能。基于對異體輸血的風險[1]的擔憂，及血液資源的越發珍貴，促使這一技術逐步發展，無血預充及節約用血技術為嬰幼兒體外循環手術避免或減少用血提供可能。本研究在采用性能優異的體外循環設備及材料，合理安裝各裝置位置，優化裝置連接，改良體外循環中管路，負壓輔助回流，部分術中使用自體血液回收，密切的周邊配合達到術中不用血完成體外循環，減少住院期間用血目的。

本實驗經江西省兒童醫院倫理委員會批準，自2019年1月實施至2022年1月結束。對以VSD及ASD為主要診斷的3歲內、體重大于7.0 kg嬰幼兒，擬行體外循環輔助下實施外科手術治療的先天性心臟病患兒分別實施常規預充及無血預充兩種體外循環預充方式，收集記錄、分析，現匯報如下。

1 材料及方法

1.1 對象 將3歲以下的非復雜性先天性心臟病，其主要診斷為房間隔缺損或室間隔缺損，體重為7.0 kg以上患兒；經家屬知情同意，納入完成體外循環者無血預充組（W組），其余納入常規預充組（Y組）。同時收集2019年1月以來常規體外先心患兒為常規預充組的臨床資料作為對照。術前一般資料如表1。其中無血預充組103例，年齡5.0~34.0個月，體重7.0~17.0 kg；常規預充組101例，年齡6.8~35.0個月，體重7.0~14.0 kg。

1.2 方法 無血預充組（W組）采用預充為乳酸林格氏液，20%白蛋白，4%佳樂施，地塞米松，呋塞米，甘露醇，碳酸氫鈉及抗生素。常規預充組（Y組）采用預充為異體紅細胞2 U，血漿200 mL，20%白蛋白或4%佳樂施，乳酸林格氏液，地塞米松，呋塞米，甘露醇，碳酸氫鈉及抗生素。

1.2.1 治療經過 入院后完善術前檢查，完成術前討論、家屬知情同意后，在氣體靜脈復合全麻下行心內畸形直視手術，麻醉行動脈及深靜脈穿刺，常規建立體外循環，體外循環輔助下心內直視手術；手術后入CICU，經CICU治療，呼吸、循環穩定后轉入普通病房繼續治療，復查心臟彩超、胸部X線及心電圖后見手術糾治完善，生化指標無明顯異常后出院。

1.2.2 體外循環方法 經口氣管插管成功后開始體外循環安裝。安裝時，常規預充組保持氧合器最低安全液面與手術床40~60 cm高度差，保證靜脈重力回流。無血預充組較常規預充組上調氧合器安裝位置，使動靜脈端與臺上管道連接所需長度最短，開放式儲血瓶排氣口與低負壓吸引器用管道連接。連接完成后乳酸林格氏液管道排氣，排出多余液體，給與相應的用品預充。連接臺上管，完成管道預充。體外循環采用淺低溫體外循環，轉流降溫后主動脈阻斷，主動脈根部灌注托馬斯心肌停跳液，完成心內修補后升溫、開放主動脈，經后平行循環完成升溫輔助后停體外循環，轉流中據液面情況行常規超濾，停體外循環后行改良超濾。轉流中無血預充組維持低負壓吸引，根據中心靜脈壓及回流狀況，調節壓力在-20至-40 mmHg，監測壓力，一般負壓不負于-40 mmHg。在體外循環中常規使用液面監測及動脈端壓力監測。

1.2.3 血液回收 實施血液回收患兒，從行皮膚切口開始回收血液，至縫合皮膚結束。收集切口出血及體外循環管道殘留血液，選用“兒科手術”模式清洗，所得紅細胞收集于血袋中，根據術中情況，輸注入體外循環或體外循環結束后由麻醉醫師或帶回CICU輸注。

1.2.4 術中輸注異體紅細胞指征 所有患兒術前備血，手術患兒由病房送入后通知輸血科預備血液。體外循環中經調整血氣分析在紅細胞壓積（HCT）低于18%輸注紅細胞。手術結束入CICU內及出CICU轉普通病房患兒HCT低于27%即給與紅細胞輸注。

1.3 統計學方法 數據采用SPSS 26進行分析。計量資料的正態性檢驗采用K-S法，計量資料符合正態分布者采用獨立樣本t檢驗。同組病人不同時間點同一計數資料符合正態分布者采用配對樣本t檢驗，結果以（±s）表示；不服從正態性分布，K-W非參數檢驗，結果以中位數(P25～P75)表示。計數資料采用卡方檢驗或Fisher’s確切檢驗，結果以百分比表示。對無血組患兒是否輸紅細胞進行二項logistics回歸分析。輸紅細胞量與不符合正態分布的肝功能指標（總膽紅素，天冬氨酸氨基轉移酶，丙氨酸氨基轉移酶）相關性分析作兩因素的Spearman相關檢驗。P＜0.05表示差異有統計學意義，P＜0.01為差異有統計學意義。

2 結果

本研究共完成并收集病例306例。所有患兒均順利完成手術治療，順利治愈出院，無死亡病例，未見明顯手術并發癥出現。無血預充（W）組103例，男57例，女46例，年齡17.0（13.0~25.0）月，體重9.0（8.0~11.0）kg；其中主要診斷為VSD70例，ASD33例。患兒靜態預充7~10 kg為245 mL，10~12 kg為305 mL，13~17 kg為330 mL。體外循環時間39（32~45）min，主動脈阻斷時間24（17~30）min。常規預充（Y）組101例，男48例，女53例，年齡14.8（11.3~21.0）月，體重8.7（8.0~10.5）kg；其中主要診斷為VSD 70例，ASD 33例。7~10 kg患兒預充415 mL，10~17 kg預充625 mL。體外循環時間39（31.5~45）min，主動脈阻斷時間25（18~31.5）min。對兩組病例的年齡，體重做正態性檢驗，K-S法得出P＜0.05，不服從正態性分布。因此兩組間的年齡，體重分析采用K-W非參數檢驗，兩組間差異有統計學意義；年齡（χ2=2.200，P=0.333＞0.05）兩組間差異無統計學意義。Y組和W組性別、診斷構成進行卡方檢驗，兩組之間的性別、出院第一診斷構成比差異無統計學意義。Y與W兩組術前術后一般資料對比，統計結果如下，見表1。

表1 常規預充組（Y）與無血預組（W）一般資料比較

在除術前HCT外整個住院期間的HCT無血預充組（W）均比常規預充組（Y）低，包括體外轉流中、術后入CICU血氣，術后及出院前，可見顯著統計學差異，P＜0.001。在手術及術后臨床資料術中轉流時間，主動脈阻斷時間，呼吸機使用時間，術后24 h胸引量統計，CICU停留時間，術后住院時間，住院時間差異無統計學意義P＞0.05。兩組間三個不同時間點實驗室資料結果對比如下，見表2。

表2 常規預充組（Y）與無血預組（W）不同時間實驗室指標比較

術前血常規HCT，血小板計數，總蛋白量，白蛋白，球蛋白，總膽紅素，丙氨酸氨基轉移酶及天冬氨酸氨基轉移酶，心肌肌鈣蛋白I及心肌酶譜CK、CK-MB，NT-pro BNP，腎功能指標BUN及Cr等指標統計檢驗差異無統計學意義，P＞0.05。其他手術后臨床及實驗室指標中，可見統計學差異的指標有：入CICU的BE值，術后的總蛋白量，白蛋白，球蛋白，總膽紅素、天冬氨酸氨基轉移酶，心肌肌鈣蛋白I，及腎功能指標BUN及Cr。出院前的總膽紅素，丙氨酸氨基轉移酶（ALT,）、天冬氨酸氨基轉移酶（AST），心肌酶譜CK、CK-MB，心肌肌鈣蛋白I及血小板計數。其他手術后及實驗室指標中，未見統計學差異的指標有：入CICU的乳酸值，術后的血小板計數，丙氨酸氨基轉移酶，心肌酶譜CK、CK-MB，NT-pro BNP。 出院前 總蛋白量、白蛋白，球蛋白、NT-pro BNP，腎功能指標的BUN、Cr。兩組患兒住院期間輸血及血制品（紅細胞、血漿及白蛋白）可見差異有統計學意義，P＜0.05。

對無血預充（W）組患兒分析顯示，35例（34.0%）患兒住院期間避免異體紅細胞輸注，量為1.0（0~1.0）U，9例（8.7%）在體外循環中輸注異體紅細胞，59例（57.3%）在術后入后CICU輸注異體紅細胞。本組患兒中9例采用血液回收技術，共回收紅細胞32~101 mL。HCT在轉流中為22%（20%~24%）,術后（30.77±3.90），出院前34.7%（32.0%~36.6%）。對該組患兒住院期間是否輸血的風險因素分析采用二分類Logistic回歸分析，對體重，年齡，轉流時間，主動脈阻斷時間，靜態預充容積，轉流中HCT，入CICUHCT，24小時胸引流量、術前HCT等進行逐步回歸分析顯示年齡（P=0.003，OR=0.912（0.859~0.968））、術 前HCT（P=0.039，OR=0.822，（0.677~0.999））為保護因素，而24 h胸引量（P=0.001，OR=1.029（1.011~1.048））為危險因素，見表3。

表3 免輸紅細胞的風險因素回歸分析

術后患兒肝功能的指標在體外循環組中明顯升高，Y組比W組增高比較差異有統計學意義，遂對所有患兒肝功能指標（總膽紅素，天冬氨酸氨基轉移酶，丙氨酸氨基轉移酶）與輸注紅細胞量行相關性分析，兩因素的Spearman相關檢驗，見術后（總膽紅素R=0.455，天冬氨酸氨基轉移酶R=0.583，丙氨酸氨基轉移酶R=0.280），出院前（總膽紅素R=0.278，丙氨酸氨基轉移酶R=0.141）的升高與輸血量正相關，見表4。

表4 輸注紅細胞量與術后、出院前總膽紅素及轉氨酶的Spearman相關分析

3 討論

3.1 無血預充術的機理 血液稀釋是體外循環可實施的基礎，適當的稀釋能在低溫狀態改善組織灌注及供氧，同時過度的稀釋也將對機體灌注產生不良影響。嬰幼兒各系統器官發育不完善，耐受稀釋能力差，早年因材料、技術原因體外循環整體預充量相對嬰幼兒血容量大，需用異體紅細胞來補充，避免過度稀釋。嬰幼兒的血液稀釋程度在普遍認為HCT在21%左右[2]。目前的灌注目標導向認為[3]，在灌注血球壓積的同時應更加關注的氧的供給，即結合血球壓積及灌注流量，注意總的供氧量是否足夠，同時考慮患兒體外循環中降溫使得機體的溫度降低而減少的機體消耗，提供合適的灌注方案。在提供充足的氧供同時，注意給與充足灌注流量，保證臟器的灌注，特別是腎臟等對灌注流量及灌注壓力依賴的目標器官保護[4]。本研究中，無血組均順利完成轉流，9例在轉流中因血球壓積較低及時輸注紅細胞糾正。無血組轉流中的HCT為21%~22%，雖較用血組明顯低，在入CICU后的乳酸對比中也未見明顯的統計學差異，BE（-2.0 mmol/l）值略高于常規預充組，都處在正常水平。除術后（30.8%）及出院前（34.7%）血球壓積較低外，其他臨床結果未見明顯不良結果。同時，我們發現常規預充組患兒HCT轉流中達29%（26%~32%），術后37.3%，出院前38.3%，術后及出院前均高于術前36.1%，對常規使用2U紅細胞預充必要性表示質疑。在相關設備、材料性能提升后及手術相關技術成熟穩定的前提下，體外循環中過高的HCT是否必要。應進一步優化術前對患兒評估，細化管理，在維持合適的HCT下，合理減少用血，個體化管理，節約資源[5-6]。

3.2 無血預充的技術要點 安裝連接體外裝置時，在保證管道順暢的前提下，盡可能縮短管道長度，同時需手術醫師的配合合理安置管道，減少其長度減少預充。合理的管道優化可顯著減少體外循環的預充容量，本研究中無血預充及常規組我們采用相同一次性材料，僅改變氧合高度而優化連接管道，就能明顯減少體外循環預充，相同體重下同樣的材料配置預充由兩組體外循環患兒靜態預充可降低170 mL至320 mL。減少預充在無血預充的重要地位在眾多文獻中強調[7]，包括懸掛泵的使用，使用新型含過濾器的氧合器，管道微型化等以減少體外循環運行期間的容量；甚至為進一步減少運行容量棄用超濾裝置[8]。實際工作我們常規安裝超濾，發現結合不同超濾技術的應用，常規超濾能在轉流中調節在手術中因心肌保護液或心腔排氣液體的吸入導致的稀釋，降低在相對低的HCT下進一步稀釋導致的可能的不良后果。在體外循環結束后的改良超濾的實施，能降低體外炎癥介質、濃縮血液的同時[9]，能充分回收管路中的自體血液有效成分，將其在短時間內回輸機體。及時的回輸能減少因血液稀釋導致的體外循環后的過低HCT的風險，我們經改良超濾，快速濾除水分，回輸血液，與相關經驗一致。良好的改良超濾管理使得管道殘存血液經血液回收裝置回收的量減少[10]。

體外循環轉流管理中安全監測措施非常重要。相對常規用血體外循環的管理，無血預充技術應用中由于嚴格控制預充容積，常維持較低液面管理體外循環，必須安裝儲血瓶液面監測裝置，監測平面必須高于氧合器最低安全液面，在出現靜脈回流減少，液面下降后確保能及時自動觸發對主泵的控制，避免因觀察不及時導致的體外意外發生。同時安全裝置的使用，減少的安全的焦慮而降低灌注流量維持安全平面，從而出現灌注不足的風險。除液平面監測外，壓力也是必須監測。為使灌注系統更為靠近患兒，減少預充；需提高氧合器安裝高度，從而縮短了依靠重力靜脈引流所需的較長管道，此時需介入外部負壓為靜脈回流提供動力，監測其壓力成為必要，我們根據氧合器的具體型號監測靜脈入氧合器端，或靜脈回流室的壓力，將壓力維持在-20 mmHg至-40 mmHg之間避免負壓過度及不足，既保證回流同時，避免過度負壓吸引導致的風險避免意外發生。在轉流中同時監測動脈端壓力，避免因管道優化可能導致管道扭曲和打折帶來的高泵壓。

3.3 無血預充技術中HCT的變化與輸血 轉流中無血預充組在減少預充后HCT水平能達到所期望的21%水平，選擇7.0 kg作為體重下限是由于當前所能獲得的材料無法再減少預充容積，經計算將難以達到安全水平，需常規加入紅細胞以提升轉流中HCT水平。對比無血預充及常規預充兩組，無血預充組轉流中及手術后HCT均較低。在理論上全無出血的手術，其手術前、后HCT的必將相同；在實際心臟手術中，常見術后HCT明顯下降，無血預充組HCT由術前36.8%降至入CICU的26.1%，經CICU輸注紅細胞至出院前的34.7%，接近正常。我們設置無血預充組與封堵組對照，分析發現封堵組患兒的入CICU后血氣HCT，由36.6%降至29.0%，也可見明顯下降，在無輸注紅細胞情況下出院前的血球壓積可達34.3%，兩組患兒采用同樣的麻醉措施，區別在于術中體外循環的使用，考慮在兩組相同的麻醉準備，及后期處理下麻醉管理中的血液稀釋也是影響術后入CICU即可血球壓積的因素。在術后入CICU的床旁血氣結果提示的低壓積需考慮在其經歷麻醉后由于液體管理導致的血液稀釋所致，是否輸血需謹慎判斷。與常規用血組的輸注紅細胞時間均在體外循環不同，無血預充組大部分的紅細胞輸注在CICU，在保障安全的前提下，延遲輸血對相同的術后24 h引流量所致的紅細胞的損失更少，節約用血。無血預充組患兒住院期間異體紅細胞輸注明顯減少，但近2/3嬰幼兒仍用血。我們對無血預充組的是否輸血可能影響的因素如體重，年齡，轉流時間，主動脈阻斷時間，靜態預充容積，轉流中HCT，入CICUHCT，24 h胸引量、術前HCT等進行析，多因素回歸分析發現年齡越大、術前HCT越高其住院期間輸注紅細胞的可能越低，而24 h胸引量越多則輸注紅細胞的可能越大。這些與相關結果基本一致[11]。

3.4 無血預充對生化指標的影響 對比無血預充組與常規預充組，我們發現在術前生化指標中除正常范圍內肌酐水平略有差別外，其他指標未見明顯差別，對比術后及出院前我們發現無血預充組患兒肝功能指標中總膽紅素，丙氨酸氨基轉移酶、天冬氨酸氨基轉移酶較常規預充組低，這與國內能看到相一致的結果[12]。我們考慮這是輸注紅細胞所致，進一步對比無血組及基本不用血的封堵組患兒發現其術后及出院前肝功能指標與其術前水平相當，這更加支持我們的推斷，相關性分析提示認為輸血量與總膽素及丙氨酸氨基轉移酶水平正相關；輸血量越大其指標上升更加明顯。對比兩組患兒術前術后的心肌酶譜中CK及CK-MB，肌鈣蛋白I雖結果處于正常范圍，但無血預充組的水平更低，而術后及出院前BNP及腎功能指標的BUN、CR未見不同。無血預充組使用白蛋白加代血漿的膠體配合在術后測量的血漿總蛋白，白蛋白及球蛋白水平比常規預充組低但在正常范圍內，出院前兩組的水平一致，未見統計學差異。基于臨床結果的無區別，常規的血漿預充可進一步考量；相關經驗[13]也提示代血漿的使用可替代血漿的使用減少對庫血依賴，減少可能的并發癥。

無血預充技術能在7.0 kg以上的嬰幼兒常規體外循環中能安全實施，無血預充組及常規預充組患兒一般臨床結果無差異。良好的體外循環管理在大部分（94/103）患兒體外循環中可避免異體紅細胞的使用，部分患兒（35/103）可在住院期間避免異體紅細胞輸注。部分在術后CICU需輸注紅細胞。患兒年齡、術前HCT是免于輸血的保護因素，術后24 h胸引量是危險因素。減少異體紅細胞輸注能減輕肝酶升高；相對紅細胞及血漿預充，無血預充體外管理降低了出院前心肌酶譜及心肌肌鈣蛋白I水平。體外循環轉流中及術后HCT處于較低水平，治療中應加強監測。總之，無血預充技術的使用減少在嬰幼兒體外循環輔助下的心臟手術中的用血，減少對異體血的依賴，減輕對肝功能影響。