不同濃度氧通氣對先天性心臟病患兒體外循環(huán)肺功能的影響

陸志強,陳惠裕

(南京醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院麻醉科,江蘇南京,210011)

體外循環(huán)(CPB)引發(fā)肺缺血再灌注損傷是困擾臨床的難題。臨床和實驗均證明高濃度氧通氣,尤其是純氧會加重缺血再灌注損傷所造成的肺功能損傷。對于先天性心臟病(先心)患兒圍麻醉期氧通氣濃度的調(diào)控是目前CPB手術(shù)肺保護研究的方向之一。在促進先心患兒術(shù)后肺功能恢復(fù)方面有特殊意義。作者對先心患兒非CPB期采用不同濃度氧(100%FiO2、50%FiO2)通氣,觀察不同的吸氣氧濃度對患兒術(shù)后肺功能的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

連續(xù)收集2008年1月～2010年 12月,年齡0.5～3.0歲,平均(1.8±0.5)歲。行先心手術(shù)的患兒30例,其中室間隔缺損22例,房間隔缺損8例,ASAⅠ、Ⅱ級。排除2次手術(shù)者、術(shù)中死亡者和非常規(guī)操作者。其中男18例,女 12例,體重5～16 kg,平均(10.5±1.5)kg。

1.2 方法

術(shù)中、術(shù)后采用容量控制通氣模式,ICU期間持續(xù)泵入咪唑唑侖維持鎮(zhèn)靜直至拔管前停止。CPB使用膜肺、阜外嬰兒鞋管道、預(yù)充復(fù)發(fā)林格液150 mL,20%白蛋白50 mL以及庫血和血漿。30例患兒隨機分為兩組,高氧組(H組,n=15),在CPB前和CPB再灌注期開始后應(yīng)用100%氧氣機械通氣,低氧組(L組,n=15),為相應(yīng)時間開啟空氣壓縮機,使用空氧混合氣體,調(diào)節(jié)吸入氧濃度為50%。采用淺低溫CPB,CPB中采用進口膜肺、氧濃度30%～50%,α-穩(wěn)態(tài)進行血氣管理。

1.3 觀察指標

于誘導(dǎo)麻醉氣管插管后行左橈動脈穿刺置管監(jiān)測有創(chuàng)血壓(MBP),右頸內(nèi)靜脈穿刺置管置入Swan-Ganz導(dǎo)管。于CPB前、CPB后 1 h、CPB后6 h同步抽取橈動脈血、肺動脈混合靜脈血做血氣分析,并根據(jù)公式計算出氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)、呼吸指數(shù)(RI=A-aDO2/PaO2),肺內(nèi)分流率(Qs/Qt=A-aDO2×0.00315×100/[A-aDO2×0.00315+(CaO2-CvO2)],同時抽取頸靜脈血2 mL進離心,留取血清置于-20℃低溫冰箱保存,采用南京建成生物制品研究所提供的試劑盒測定超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)。

2 結(jié) 果

2.1 一般資料比較

兩組在年齡、體重、CPB時間、無明顯差異(P>0.05),有可比性,見表1。

表1 兩組患兒一般資料比較

2.2 肺功能指標的比較(見表2)

H組患兒的PaO2/FiO2在CPB后各時間點均較CPB前明顯降低(CPB后1 h:P<0.01,CPB后6 h:P<0.01);L組患兒的PaO2/FiO2在CPB后1 h明顯低于CPB前(P<0.01),至CPB后6 h已恢復(fù)至CPB前水平,且明顯高于H組,差異有顯著性(P<0.05)。

在CPB后1 h,H組患兒的 RI、Qs/Qt明顯高于CPB前(P<0.05),且高于同時間點的L組患兒(RI:P<0.05,Qs/Qt:P<0.05)。

表2 兩組患兒肺功能指標的比較(,n=15)

表2 兩組患兒肺功能指標的比較(,n=15)

與CPB前相比,△P<0.01;#P<0.05;與H組相比,＊P<0.05

組別 時間 PaO2/FiO2(mmHg) RI Qs/Qt(%)H組 CPB前 450±35 0.59±0.13 10±1 CPB后 1 h 187±42■ 1.31±0.30# 21±4#CPB后 6 h 350±40■ 0.72±0.11 10±5 L組 CPB前 460±40 0.53±0.19 10±3 CPB后 1 h 220±59■ 0.71±0.18＊ 11±2＊CPB后 6 h 435±30＊ 0.61±0.12 9±2

2.3 過氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的比較(見表3)

CPB后1 h兩組患兒血漿SOD活性均下降(P<0.05),MDA產(chǎn)生增加(P<0.05),H組SOD消耗較多(P<0.05),MDA含量高于L組(P<0.05),差異有顯著性。

表3 兩組患兒過氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)的比較

3 討 論

文獻指出,心臟手術(shù)過程中缺血再灌注損傷可能較CPB本身在術(shù)后肺損傷或全身性炎癥反應(yīng)中起更為重要的作用[1]。臨床上,先心患兒CPB開始時采用高濃度氧通氣,迅速糾正低氧狀態(tài),使動脈血氧分壓很高,常忽略了由此導(dǎo)致的全身各臟器損傷,這種再灌注損傷是全身性的。長時間吸入高氧的同時,也會通過氧自由基引起肺結(jié)構(gòu)和功能的異常。動物實驗?zāi)Ｐ脱芯堪l(fā)現(xiàn)即使是短時間的高濃度氧也能加重肺損傷,而降低氧濃度可減輕肺損傷[2]。呼吸指數(shù)和氧合指數(shù)是準確反映肺功能狀態(tài)的重要指標,受通氣/血流比、肺功能彌散功能及通氣狀態(tài)的影響,其變化與肺功能狀態(tài)明顯相關(guān)。丙二醛(MDA)是脂質(zhì)過氧化物的分解產(chǎn)物,可間接反映機體脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的程度。超氧化物歧化酶(SOD)是內(nèi)源性自由基清除劑,其含量增加可間接反映體內(nèi)自由基的產(chǎn)生情況。體外循環(huán)心臟停搏期間,肺組織處于缺血、缺氧狀態(tài),細胞內(nèi)能量耗竭,Ga2+超載激活蛋白酶,使黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)換成黃嘌呤氧化酶,同時,缺血時ATP依次降解為ADP、AMP和次黃嘌呤,組織內(nèi)大量的次黃嘌呤堆積;然后,在心臟復(fù)跳再灌注時缺血期聚集的次黃嘌呤在有氧條件下通過肺內(nèi)皮組織中的黃嘌呤氧化酶作用而形成有毒性的氧自由基[3]。大量的研究發(fā)現(xiàn)組織缺血再灌注引起的自由基損傷程度和氧濃度有關(guān)。Michel等[4]發(fā)現(xiàn)全腦缺血后吸入100%氧氣引起脂質(zhì)過氧化,加重腦損傷,增加死亡率。Alam等[5]認為再灌注時重新供氧可增加氧自由基的產(chǎn)生。CPB過程中高濃度氧引起再灌注時高氧狀態(tài),可增加氧自由基介導(dǎo)的氧化損傷。Echenhoff和Fisher等[6]發(fā)現(xiàn)缺血和再灌注期吸氧濃度與肺內(nèi)脂質(zhì)過氧化物直接相關(guān)。

本研究中,2組患兒的PaO2/FiO2在CPB后1 h均較CPB前明顯降低,CPB后6 h,L組的PaO2/FiO2恢復(fù)至CPB前水平,H組也有所回升,但明顯低于CPB前,且低于同時點的L組,體外循環(huán)后H組的RI、Qs/Qt明顯高于L組,SOD消耗及MDA產(chǎn)生較多,說明體外循環(huán)后純氧通氣組肺損傷程度嚴重,其機制與氧自由基產(chǎn)生過多有關(guān)。其結(jié)果提示我們,純氧通氣導(dǎo)致氧自由基產(chǎn)生增加,引起氧化與抗氧化平衡破壞,從而加重肺損傷,而采用50%的吸入氧濃度,能減輕肺缺血再灌注損傷,減少肺內(nèi)分流,改善肺的換氣功能。

總之,先心體外循環(huán)手術(shù)中予以低濃度氧通氣可以通過減輕脂質(zhì)過氧化和氧自由基損傷,以減輕肺損傷。

[1]王常田,景 華,李忠東,等.基質(zhì)金屬蛋白酶-9在體外循環(huán)肺損傷中作用的初步研究[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報,2003,16:361.

[2]Nader-Djabal N,Knight P R,Davidson B A,et al.Hyperoxia exacerbates microvascular lung injury following acid aspiration[J].Chest,1997,112(6):1607.

[3]Rosemary F,Kelly.Current strategies in lung preeervation[J].J Lab Clin Med,2000,136:427.

[4]Michel H S,Vaishnav Y N,Kempski O,et al.Breathing 100%oxygen after global brain ischemia results in increased lipid peroxidation and increased mortality[J].Stroke,1987,18(6):426.

[5]Alam M S,Ku K,Hashimoto M,et al.Hydroxyl radical scavenging effect of nicaraven in myocardial and coronary endothelial preservation and reperfusion injury[J].Cardiovasc Res,1997,33(3):686.

[6]Fisher A B.Oxygen-dependent lipid peroxidation during lung ischemia[J].J clin Invest,1991,88(2):674.