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1、1改进型二氧化碳充弥法在体外循环的应 用【摘要】 目的 介绍一种改进的二氧化碳术野充弥法应用在体外循环(extracorporeal circulation,ECC)手术中以减少术后血循环中微气栓的形成，并利用经颅多普勒超声微气栓检测来证实其有效性。 方法 30 例 ECC 手术病例随机分为二氧化碳组与对照组，前者使用改进后的气体弥散器在 ECC 期间向术野充弥二氧化碳，后者不进行此项干预。所有病例均以经颅多普勒超声微气栓检测系统于两侧头颅体表检测大脑中动脉血流微栓子信号，在 ECC 期间分五个时段分别记录和计算单位时间内血流中微气栓数目，两组之间结果进行比较。 结果 微气栓进入脑血流的时间主
2、要发生在主动脉阻断钳开放后 3 min 的时段。在二氧化碳组该时段微气栓数目为 14.9 个/min，较对照组 42.6 个/min 显著减少(P0.001)。其它时段内微气栓数目稀少，两组之间比较无显著差异。结论 改进型二氧化碳术野充弥法可以显著减少 ECC 手术中脑血流微气栓数目。 【关键词】 二氧化碳；排气；微气栓；经颅多普勒超声Impact on a New Carbon Dioxide De-airing Technique for Extracorporeal CirculationLI Xu，CHEN Long, TU Yuan-rong(Department of Thorac
3、ic Surgery,The First Affiliated Hospital,Fujian Medical University, Fujian Fuzhou,350005; Department of Thoracic Surgery,Fuzhou General Military Hospital,Fujian Fuzhou 350002，China)Abstract: OBJECTIVE To introduce a new carbon dioxide de-airing method in extracorporeal circulation(ECC) surgery for m
4、inimizing cerebral gaseous embolizaiton, and make use of Doppler ultrasonography detecting confirms the efficacy of this new methed. METHODS 30 patients undergoing ECC surgery were randomly divided into 2two groups. 14 patients in CO2 group were insufflated with CO2 at pericardial cavity via a new d
5、esigned gas-diffuser during ECC, whereas 16 patients in control group were not. In all patients, both left and right middle cerebral artery Doppler signal were acquired by automatic embolus dectections machine. At five different phases during ECC, gaseous emboli in each phase were calculated and com
6、pared in both groups. RESULTS The time of gaseous embolization caming into brain blood stream mostly appears during the phase of aortic clamping removal 3 min. The mean emboli at this phase in control group were 42.6 events per minute. It had been significantly reduced to 14.9 events per minute in C
7、O2 group (P0.001). The events in other phases were seldom and there was no significant difference between two groups. CONCLUSION The cerebral gaseous microembolization can be significantly reduced by introducing new CO2-deairing method.Key words： Carbon dioxide；De-airing；Gaseous microemboli；Transcra
8、nial Doppler微气栓是导致体外循环(extracorporeal circulation,ECC)手术后脑损害的重要原因之一1。本文使用一种改进的二氧化碳术野充弥法(CO2 De-airing, CO2-DeA)来减少 ECC 中微气栓的形成，并利用经颅多普勒超声微气栓检测来证实该方法的有效性，现报告如下。1 资料与方法1.1 研究对象 为 2006 年 1 月至 2006 年 6 月期间在瑞典 Karolinska 大学Solna 医院接受同一外科小组所施行的 ECC 手术的 30 个病例。术前检查包括心脏大血管超声检查，冠脉造影以及胸腹部 CT 扫描。入组标准为：获得知情同意；初
9、次手术；二尖瓣成形术(MVP)或主动脉瓣置换术(AVR，均为生物瓣)；并发明显的主动脉或颈动脉病变者除外，心房纤颤者除外。30 个病例以随机数表分为 CO2-DeA 组与对照组。患者一般情况见表 1。1.2 ECC 及手术 所有手术由同一外科小组完成，经胸骨正中切口，升主动脉插管。MVP 采用上下腔插管，AVR 使用右房单插管并经右肺上静脉行左心减压。3ECC 管道以林格氏液及甘露醇预充并排气。氧合器为 Dideco Simplex D708 (意大利 Dideco 公司)，采用 34浅低温，灌注流量2.4 L/（m2min），心内吸引设定为1.5 L/min，心外吸引为 10 L/min2-
10、3。1.3 改进二氧化碳术野充弥法 使用 Svenarud 等2设计的二氧化碳弥散头(图 1)，其一端为管道，另一端为无菌弥散头。管道端接于二氧化碳贮瓶，过滤弥散头固定于心包腔右下方(图 2)。在 ECC 期间以 10 L/min 的速度向术野充弥 CO2使其置换心包腔内的空气3-4。图 1 改进型二氧化碳弥散器（略）图 2 弥散器置于心包腔右下方（略）1.4 经颅多普勒(transcranial doppler ,TCD)微气栓检测法5-6 使用 Embo Dop(德国 DWL Elektronische 公司产品)多频经颅多普勒超声系统进行术中监测。全麻后将超声探头置于头架，在患者左右两侧
11、颧弓上方颞浅动脉前方处移动探头探测到大脑中动脉血流信号后固定头架及探头。探头另一端接于主机，于建立ECC 前开机，机器可持续自动识别并记录通过大脑中动脉的微气栓。分别在以下五个时段做时间标记：ECC 建立ECC 开始；ECC 开始主动脉阻断；主动脉阻断后 3 min；主动脉开放后 3 min；停 ECC 后 10 min。手术后由同一位灌注师在双盲的情况下分析机器记录(图)，计算各个时段内的微气栓数目。为方便比较，各个时段的微气栓数目以每分钟为单位标准化。图 3 Embo Dop 机器记录（略）41.5 统计学处理 所有数据资料用 SPSS 11.5 For Window 统计软件进行分析处理
12、，方法采用组间 t 检验，P0.05 为差别有显著性。2 结果患者一般情况两组之间各项指标比较无显著性差异（P0.05）。微气栓进入脑血流的时间主要发生在主动脉阻断钳开放后的时段，在 CO2-DeA 组，主动脉开放后微气栓数目为 14.9 个/min，而对照组为 42.6 个/min，差异有显著性(P0.01)，其它时段内微气栓数目稀少，两组间对比没有显著差异（P0.05）。在 ECC 的五个时段内两组微气栓数目见表 2。表 1 病例分组及一般资料（略）注：对照组 n=16,CO2-DeA 组 n=14;带括号者的表示方法为：均数(范围)表 2 ECC 下各个时段的微气栓数目（略）注：*对照组
13、与 CO2-DeA 组之间相比 P0.013 讨论ECC 不可避免地开放心腔或大血管。尽管在手术中使用了各种排气方法，但微气栓仍难以避免。因二氧化碳在血中溶解速度比空气大 25 倍的物理特性，早期的文献7将等量的 O2、空气与 CO2 分别注入肺静脉内，发现 CO2 造成的脏器损害比另外两种气体小。受此启发，于上世纪 60 年代即出现了二氧化碳术野充弥法8。其机理是在 ECC 期间，自切口向心包腔内持续充弥 CO2，利用 CO2 的重5量(比空气重 50%)，试图将心包腔内的空气置换为 CO2，以达到减少微气栓的效果，即便有微气栓形成，也可以在一定程度上减少脏器的损害。该方法间断使用了约 50
14、 年，因未能取得令人信服的证据而始终未能推广9。究其原因，一方面是在实施该方法时使用的各种 CO2 弥散器不能有效地置换心包腔内的空气，空气残留率仍达 20%80%9-10；另一方面 CO2-DeA 方法实施后缺乏一些客观的评估指标，难以证实其有效性。为此 Svenarud 等2-3重新设计并改进了弥散头，将其弯曲放置于心包腔底部，使心包腔内 99%的空气被 CO2 所置换，该改进方法的有效性已通过食管内超声心腔气体监测法得以证实3。 为进一步证实该方法的有效性。本研究使用更为敏感和客观的 TCD 微气栓检测方法。TCD 方法早在 1982 年由 Aaslid11首先使用作为一种非侵袭性脑血流
15、监测手段。在心外科领域，因 TCD 只能测定脑血流的速度而不能计算血流量而并不常用在 ECC 监测中。但 Spence 等12利用 TCD 对异常信号识别的敏感性，将其用于脑血流微栓子监测并取得良好的效果。该方法使用之初，异常信号的识别仅靠肉眼判断而缺乏客观性，而且固体与气体栓子以及干扰信号之间相互混淆。Brucher 与 Russell5-6克服了这个缺点，开发了专用于脑血流栓子监测的 Embo Dop 系统，该仪器可自动识别并计数气体、固体微栓子并区分干扰信号，比食管内超声心腔气体监测更具客观性和准确性。因此本研究试图将 CO2-DeA 方法与之相结合，以此观察前者的有效性。从本研究结果可
16、以看出，微气栓进入脑血流的时间主要发生在主动脉阻断钳开放后的时段内。在对照组中，在开放主动脉的最初 3 min 内，微气栓数目为 42.6个/min，而在 CO2-DeA 组同时段的微气栓数目仅为 14.9 个/min。以上结果证实了6改进的 CO2-DeA 方法能显著减少脑血流的微气栓数目。笔者认为 CO2-DeA 方法能有效地以 CO2 气体置换心包腔的空气，在关闭心腔后，CO2 气体快速地溶解于血液中，而当主动脉阻断钳开放后，随血流进入大脑的微气栓已明显减少。尽管本研究因病例少而未进行术后神经功能测定，但文献已认为13微气栓的减少可以减轻 ECC 术后的脑损害。尽管本研究采用了目前为止比较敏感的检测方法，但 Embo Dop 系统仍不能检测到23 m 或40 m 的气体栓子5-6。同时，本方法只检测大脑中动脉血流而并不能完全代表全脑血流的状况。因此，本研究仍有一定的局限性，相信随着微气栓检测技术的不断发展完善，会促使 CO2-DeA
