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1、第六章 体外循环的预充液要点：l 虽然我们对体外循环前用液体进行预充的惯例已建立，但是对于用哪一种或是哪几种混合的液体最好还没有达成一致。l 使用液体对血液稀释有促进作用，尤其在体温过低时能血液流变和组织氧合l 在预充液中应用胶体有利于维持预充液的渗透压降低组织水肿，然而，这对凝血机制有损，并且有弱但是明显的过敏反应。l 费用和易于处理等因素或许决定着选择哪一种预充液。一、前言：用适量的恰当预充液是启动体外循环的前提，在早些年的心内直视手术中，整个体外循环是用肝素同源新鲜血预充的（Zhudi et al.1960）。不久之后，使用血液预充的不足之处和复杂性使得研究新的可替代的预充液成为必然（G
2、adboys er al.,1962）。现在，血液作为预充液在常规成人体外循环的应用十分少见了，相反各种人造预充液应用于预充体外循环却越来越多了（Shah，1992）。这一章是回顾预充液的分类和性质，预充液和血液稀释的关系，以及人体对预充液的反应，如过敏反应以及对血凝和止血的影响。选择合适预充液的一般原则也将在这一章节中讨论。二、预充液的分类1、晶体液：晶体液是具有正常血浆电解质浓度而不含带任何胶体成分的液体。通常这些液体的渗透性等同于血浆，但没有高渗透性作用（见表6.1）。一般而言，晶体比胶体能更有效的扩大外室，更快被肾脏清除。然而，晶体可降低机体胶体渗透压，导致增加液体从血管内腔转移向血管
3、外（Beattie et al 1974）。反过来，这也使得容易对病人肺产生影响，导致周围水肿。尽管如此，由于晶体液比胶体液便宜，而且产生过敏反应的风险低，在世界范围内仍被广泛的用于心脏疾病中心。表6.1体外循环预充液的理化性质葡萄糖5%9%生理盐水 乳酸林格溶液平衡液10%甘露醇渗透性 (mosm/kg)292290278294620胶体渗透压（mmHg）00000Na+（mmol/L）01541311400K+ （mmol/L）00550Ca+ （mmol/L）00200Cl- （mmol/L）0154111980Mg+ （mmol/L）0001.50乳酸盐（mmol/L）002900醋酸
4、盐（mmol/L）000270葡糖酸盐（mmol/L）000230COP=胶体渗透压 （部分引自Tobias 和Fryer ,1981）1.1葡萄糖：5%葡萄糖是最早被用作预充液的晶体，用于心肺机遗弃血液循环的启动（Zuhdi et al,1961）。5%葡萄糖的微张力和偏酸性使葡萄糖在体内转化代谢（Tobias 和 Fryer,1981）。早些年的体外循环研究中，作为预充液的5%葡萄糖与库血相比，可以降低对红细胞的机械损伤（Zuhdi et al 1961）,并且对术中和术后利尿有积极作用（Cooley et al.,1962）。主要成分为葡萄糖的晶体液被证实可以降低围手术期液体需要量和减少
5、手术后液体潴留的功能（Mets和 Keats er al.,1991）。然而，葡萄糖用作预充液也有其弊端。因为葡萄糖的代谢对血浆碳酸盐有稀释效应，会导致代谢性酸中毒（Ing et al,1977）。甚至，由于体外循环的作用会导致血糖和胰岛素浓度上升（Hewitt et al,1972），增加葡萄糖的含量而显著升高血糖水平，这对糖尿病人影响很大（Mills er al,1973）。近来越来越多的实践证实，含血糖的预充液可能会引发与体循环相关的神经并发症的风险。虽然这一说法现在还缺乏临床验证（Hindman,1995;Metz,1995）。这种临床症状的缺乏可能是因为被临床体外循环的低温保护效应所
6、掩盖（Martin et al,1994）。1.2平衡晶体液：平衡晶体液的pH值为中性，电解质离子浓度近似于机体血浆。乳酸林格溶液，或哈特曼溶液都是一种典型的平衡晶体液，其中含有的乳酸可作为碳酸盐的来源（Tobias 和 Fryer,1981）。但是对糖尿病人使用大量含乳酸的液体时应多加注意，因为乳酸可以通过糖异生途径转化成体内的葡萄糖（Thomas 和 Alberti,1978）。还有一个平衡晶体液就是plasmolyte 氏液，它含有葡糖酸盐和醋酸盐，二者都是碳酸氢盐来源的，这是一个重要的细胞内能量转移过程（Khan et al,1973）和心肌三磷酸腺苷代谢过程（Storm 和 Zimm
7、erman,1997）。1.3甘露醇：甘露醇是高渗透性，低分子量的晶体液，临床上作为利尿药广泛应用（Lant,1985）。作为扩容剂，甘露醇是主动的将毛细血管内液体引入血浆，然后甘露醇迅速扩散到组织间液，通过从细胞内获取水而使整个外室液体容量上升。甘露醇的优势是其对肾功能具有保护作用。成人的体外循环预充液中含有10g甘露醇，与控制组没有使用甘露醇作为预充液的病人相比，这仅是为了提高循环阶段的瞬态利尿（Fisher et al,.1998）。然而，当预充液中甘露醇的含量提高到20g时，其利尿效果与控制组和使用含有10g甘露醇预充液的组相比利尿效果显著增加，并且这种利尿效果在后循环期间可以继续维持
8、三个小时。此外，病人使用含有30g甘露醇的预充液会有更强的利尿效果，并可以维持四小时。甘露醇的利尿效果可持续长达12小时直到病人到达重症监护病房，尽管此时甘露醇晶体已从体内清除。表6.2体外循环溶液的理化性质 （胶体）5%白蛋白10%右旋糖酐-40 6%右旋糖酐-703.5%尿素明胶3%琥珀酰明胶6%羟乙基淀粉10%羟乙基淀粉分子量 （daltons）69，00040，00070,00035,00035,000450,000264,000数均分子量（daltons）69,00025,00039,00015,00014,00071,00063,000渗透压（mosm/kg）30030830830
9、2_310354胶体渗透压（mmHg）19-2016078_25-3055-60浓度半衰期（hours）_2.525.52.5_25.52.5扩容持续时间（h）2-82-126-482-4_6-242-12消除17d12-45h_168h168h24-67 d1.9d（部分引自Tobias和Fryer(1981) 和Mishler（1984）.）2、胶体溶液：为了维持体外循环阶段的高水平胶体渗透压，一些胶体溶液也被用作预充液。几十年前，人血清白蛋白取代含血预充液，实现了使用无血预充液的心内直视术。然而，例如传播病毒以及高成本这类潜在问题也是存在的，这促进了其它人工胶体溶液的使用，如右旋糖酐，明
10、胶，以及近来更常使用的羟乙基淀粉。这些物质的理化性质如表6.2所示。2.1白蛋白：白蛋白是一种天然的胶体成分，分子量约69,000道尔顿（Brown et al,.1979）。在生理条件下，血浆胶体渗透压的维持75-80%来源于白蛋白，白蛋白还有维持机体血浆容量的功能。当作为预充液使用时，白蛋白通常与其它晶体液联合使用。白蛋白作为预充液的使用量通常是根据输入晶体液引起的细胞内胶体渗透压下降所需的补充量来计算的。然而，虽在理论上白蛋白有维持胶体渗透压的好处，但一项随机研究表明，在体外循环中添加200ml的25%白蛋白并不利于维持术中液体平衡，心肺功能和肾功能。白蛋白除了有维持体液平衡的好处外，据
11、报道还能防止蛋白质变性，这是血液物质在体外循环中相互作用的结果（Kurusz et al,.1982）。此外，最近一项研究表明向预充液中添加低浓度白蛋白（向2000ml的预充液中添加入3ml25%浓度的白蛋白），可降低循环中的血小板损失（Palanzo et al,.1999a）。白蛋白对血小板的保护作用甚至比肝素涂层体外循环的效果还显著（Palanzo et al.,1999b）。作为人体的血液成分，白蛋白可引起变态反应或过敏反应，也有传播病毒的风险（McClelland,1998）。鉴于以上原因，且白蛋白十分昂贵，一些混合胶体液比白蛋白使用的更为广泛。2.2右旋糖酐类：右旋糖酐类也是一种自
12、然胶体，平均分子量约40,000（右旋糖酐-40）或70,000道尔顿（右旋糖酐-70），右旋糖酐分子是一种聚糖，由肠膜明串珠菌代谢蔗糖产生。右旋糖酐-40的胶体渗透压是血浆的2倍高，所以有很强的从血管外向血管内腔转移水份的能力。因每升溶液中含有的胶体是几乎是右旋糖酐-70的两倍，10%右旋糖酐-40比右旋糖酐-70有更强的扩容效果。但是，因右旋糖酐-40分子量小，很容易被肾脏代谢清除，故其效果不能维持很长时间。作为体外循环的预充液，右旋糖酐可降低血液粘性和防止微循环中白细胞的粘附（McGrath et al.,1989）。因右旋糖酐可干扰止血，每日注射总剂量不得超过1.5g。这一剂量在做体外
13、循环的病人中尤其应该限量使用，这是因为这些病人正在使用肝素。右旋糖酐也可引起过敏反应，但其发病率比明胶低得多（Ring和Messmer,1977）。2.3明胶：明胶是由牛胶原制成，平均分子量在30,000到35,000道尔顿之间。用作体外循环预充液的明胶有两种：尿素明胶和琥珀酰明胶。前者是六甲基二异氰酸酯的多肽交联物，而后者加入琥珀酸酐改良，称为琥珀酰明胶或改良液体明胶。改良的结果是使电位点降低，相应的净负电荷增加，使得在循环中保留时间显著延长（Van der Lindon 和Schmartz,1992）。这两种明胶的重要差别是：尿素明胶含有钙，这是因为血栓形成不应与抗凝血混合。此外，应用尿素
14、明胶作为预充溶液会升高血浆钙离子浓度（Himpe er al.,1991）,体外循环的终末阶段的高钙浓度可导致冠状动脉血管收缩（Engleman et al.,1984）。虽然明胶原本对血凝没有负面影响（Himpe et al.,1991），但是近期的多项研究表明明胶对健康自愿受试者（De Jonge er al.,1998）和进行体外循环治疗的病人（Tigchelaar et al.,1997）的血凝都有消极影响。尤其是当病人在术中使用总剂量超过3.5L的明胶时这一现象更明显（Tabuchu et al.,1995）。明胶的另一个缺点是与其它人造胶体混合使用时引发过敏反应的几率相当高（Lax
15、enaire et al.,1994）。2.4羟乙基淀粉：羟乙基淀粉是一种合成的胶体，来源于支链淀粉，由羟乙基化葡萄糖聚合物组成。羟乙基淀粉的理化性质可以用平均分子量和分子替代率来衡量，即生产过程中羟乙基取代葡萄糖的替代率。例如，羟乙基淀粉的平均分子量约为450,000道尔顿，分子替代率约为0.7，故标为450/0.7。 同理，喷他淀粉标为200/0.5，即含有相对较低的分子量约250,000道尔顿，和相对较低的替代率约0.5。从原理上讲，羟乙基淀粉的平均分子量取决于其胶体效应，而分子替代率决定其半衰期和在体内的药物代谢动力。所以，与那些有较高平均分子量和替代率的淀粉相比，羟乙基淀粉平均分子量和替代率较低，有较高的胶体渗透压，在血浆内有较短的半衰期。羟乙基淀粉（450/0.7）最初是在1975年被用作体外循环预充液，被认为是一种安全高效的晶体预充液（Lee et al.,1975）。作为一种胶体预充液与白蛋白相比，羟乙基淀粉对心外科病人有类似临床扩充血容量的效果（Kirklin er al.,1984;Sa
