体外循环冠状动脉搭桥术中不同停跳液灌注方法的心肌保护作用

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.07.023

摘要/Abstract

摘要：

背景：体外循环下冠状动脉搭桥的远期效果优于常温冠状动脉搭桥。对于严重冠脉狭窄患者，单纯经主动脉根部顺行灌注心肌保护效果欠佳，如何取得良好的心肌保护效果成为影响搭桥效果的关键因素之一。

目的：比较体外循环下应用不同停跳液灌注方法对冠状动脉移植搭桥患者心肌的保护作用。

方法：23例冠状动脉移植搭桥患者，根据停跳液灌注方法的不同分为主动脉根部灌注组；主动脉根部灌注+冠状动脉桥灌注组；主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组。分别于搭桥前、体外循环30 min、升主动脉开放后5 min、2 h、6 h、24 h取血标本测量血清肌钙蛋白Ⅰ、磷酸肌酸激酶和磷酸肌酸激酶同工酶水平，记录体外循环时间、升主动脉阻断时间、升主动脉开放后心脏复跳情况、搭桥后正性肌力药物的应用情况、气管插管拔管时间及ICU停留时间等临床监测指标。

结果与结论：肌钙蛋白Ⅰ复灌后2-24 h；CK复灌后5 min到24 h；磷酸肌酸激酶同工酶复灌后6，24 h，主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组与主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组明显低于主动脉根部灌注组(P < 0.05)。心脏自动复跳率及多巴胺应用等临床监测指标3组比较差异无显著性意义。结果表明，应用心脏停跳液进行冠状动脉顺行性灌注的同时结合冠状动脉桥灌注或经冠状静脉窦逆行灌注，对心脏体外循环冠状动脉移植搭桥可取得良好的心肌保护效果。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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关键词: 组织构建, 组织工程, 心肌保护, 体外循环, 冠脉搭桥术, 肌钙蛋白Ⅰ

Abstract:

BACKGROUND: On-pump coronary artery bypass has better long-term effects than off-pump coronary artery bypass. For patients with severe coronary artery stenosis, antegrade perfusion simply via the aortic root is ineffective in myocardial protection, and how to get a good myocardial protection has become one of the key factors affecting the bypass effects.

OBJECTIVE: To compare the myocardial protection role of different perfuse ways for cardioplegia in the process of coronary artery bypass graft surgery under cardiopulmonary bypass.

METHODS: Twenty-three patients undergoing coronary artery bypass graft surgery were divided into three groups according to different perfuse ways: antegrade perfusion group, antegrade combined with graft cardioplegia perfusion group and antegrade combined with retrograde perfusion roup. Blood samples were taken to test the levels of serum cardiac troponin I, creatine kinase and MB isoenzyme of creatine kinase before operation, 30 minutes after the beginning of cardiopulmonary bypass, 5 minutes, 2 hours, 6 hours and 24 hours after reperfusion. The amount of vaso-active drugs, postoperative cardiac auto-rebeating rate, cardiopulmonary bypass time, myocardial ischemic time, extubation time and ICU stay time were recorded.

RESULTS AND CONCLUSION: The serum levels of cardiac troponin I were significantly lower in the cardioplegia perfusion and retrograde perfusion groups than that in the antegrade perfusion group after reperfusion 2 hour to 24 hours (P < 0.05). The levels of creatine kinase were significantly lower in the cardioplegia perfusion and retrograde perfusion groups after reperfusion 5 minutes to 24 hours (P < 0.05). The levels of MB isoenzyme of creatine kinase were significantly lower in the cardioplegia perfusion and retrograde perfusion groups after reperfusion 6 hours to 24 hours (P < 0.05). There were no significant differences in the postoperative cardiac auto-rebeating rate and the amount of vaso-active drugs used among the three groups. These findings indicate that antegrade combined with graft cardioplegia perfusion or antegrade combined with retrograde perfusion has better protective effects on the myocardium than antegrade coronary perfusion under cardiopulmonary bypass.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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Key words: Extracorporeal Circulation, Troponin I, Isoenzymes

中图分类号:

R318

高国栋，胡强，胡金晓，段欣，黑飞龙，于坤，龙村. 体外循环冠状动脉搭桥术中不同停跳液灌注方法的心肌保护作用[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(7): 1112-1116.

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图/表（结果） 3

2.1 参与者数量分析纳入患者23例，分为3组，治疗过程无脱落，全部进入结果分析。

2.2 患者基线资料3组比较 3组患者间年龄、性别、体质量、术前射血分数值、搭桥数量等临床资料组间比较无统计学差异。见表1。

2.3 复灌后心肌损伤指标从复灌后2-24 h，血清肌钙蛋白Ⅰ水平主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组与主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组明显低于主动脉根部灌注组(P < 0.05)；从复灌后5 min到24 h，血清磷酸肌酸激酶水平主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组与主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组明显低于主动脉根部灌注组(P < 0.05)；复灌后6，24 h，血清磷酸肌酸激酶同工酶水平主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组与主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组明显低于主动脉根部灌注组(P < 0.05)。见表2。

2.4 患者体外循环时间、升主动脉阻断时间、自动复跳、搭桥后24 h多巴胺量、拔管时间及ICU停留时间 3组病例均无死亡，体外循环时间及主动脉阻断时间差异均无显著性意义(P > 0.05)。升主动脉开放后心脏自动复跳率、气管拔管时间及ICU停留时间各组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)。体外循环结束后，3组患者均应用了血管活性药物，多巴胺用量主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组与主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组与主动脉根部灌注组比较差异无显著性意义(P > 0.05)，但用量有减少趋势。见表3。

2.5 不良反应本组23例患者刀口部位均无出血和渗血、局部炎症、组织增生、刺激反应及感染等局部和全身不良反应发生。

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引言

近年来，随着冠状动脉粥样硬化心脏病患者的增多及心脏外科的发展，行冠状动脉搭桥的患者也越来越多。长期随访研究结果表明，体外循环下冠脉搭桥患者远期效果优于常温非体外循环搭桥患者^[1-3]，体外循环下行冠脉搭桥成为越来越多外科医生的选择。在体外循环心脏直视手术中，术中心肌保护效果是影响手术的最主要因素之一，直接影响着手术的成败、并发症的发生及患者的预后^[4-5]。因此，如何取得良好的心肌保护在体外循环心脏手术中尤为重要。

心肌保护的方法很多，一般情况下术中心肌保护的最基本要素是停跳，因此，心脏手术中需要向心脏灌注停跳液使其停跳。目前临床上最常用的方法是应用冷氧合血停跳液间断灌注，减少心肌能耗。停跳液的灌注方法按照停跳液流经冠状动脉血管的方向不同，可分为顺行灌注和逆行灌注。在体外循环冠状动脉搭桥中，最主要的灌注方法单纯经主动脉根部行冠状动脉顺行灌注，但对于冠状动脉狭窄严重或堵塞的患者，这种灌注方法心肌保护效果欠理想，搭桥后常出现心律失常、心室顺应性降低、心排量和血压下降等心功能抑制的表现。其主要原因是由于冠状动脉狭窄严重或阻塞导致灌注时停跳液在心肌分布不均，减弱停跳液对缺血区危险心肌的保护作用^[6]。因此，如何使停跳灌注液在冠脉严重狭窄患者心肌组织中均匀分布，减轻心脏损伤，成为影响搭桥患者心肌保护效果的关键因素。

理论上，经冠状静脉窦逆行灌注或经冠脉桥灌注可以不依赖冠状动脉的狭窄情况，对冠状动脉严重狭窄或堵塞远端的心肌组织进行灌注，增强心肌保护。但由于解剖因素，经冠状静脉窦逆行灌注对右室及部分室间隔灌注不良；经冠脉桥灌注在冠脉桥远端吻合完毕后才能实施，且灌注缓慢。因此，这些灌注方法单独应用都有其不足之处^[7]。如果经主动脉根部顺行灌注结合经冠脉桥灌注或经主动脉根部灌注结合冠状静脉窦逆行灌注进行心肌保护，可取长补短，弥补单一灌注方法的不足。但是联合应用与临床上最常用的单纯顺行灌注相比否具有明显优势？是否具有临床推广价值？目前检索到的相关临床比较资料较少，尤其是对于严重冠脉狭窄(冠脉狭窄> 90%)的搭桥患者，国内尚无相关报道。因此，作者比较了严重冠脉狭窄患者在体外循环下行冠状动脉移植搭桥中应用不同停跳液灌注方法对心肌的保护作用，以期在临床中取的更好的心肌保护效果，为严重冠脉狭窄患者搭桥中心肌保护提供实验依据。

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材料方法

设计：分组对照观察。

时间及地点：试验于2014年4至6月在中国医学科学院阜外心血管病医院完成。

对象：选择自2014年4至6月在阜外心血管病医院行择期冠状动脉搭桥的冠心病患者23例。

纳入标准： ①均为3支(右冠状动脉、左冠状动脉前降支、左冠状动脉回旋支)病变。②首次手术。③术前心功能NYHA分级为Ⅱ-Ⅲ级。④患者对治疗均知情同意。

排除标准：伴有其他严重合并症如室壁瘤、瓣膜病变等。

本组23例中男14例，女9例；年龄47-75(61.3±10.9)岁，体质量54-89 kg(73.4±13.5) kg。按搭桥中停跳液灌注方法的不同分为主动脉根部顺行灌注组(主动脉根部灌注组)(n=11)；主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组(n=7)；主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组(n=5)。3组患者间年龄、性别、体质量、术前射血分数(EF)值、搭桥数量等临床资料组间比较差异无显著性意义。

材料：冠状动脉搭桥就是在冠状动脉狭窄的近端和远端之间建立一条通道，使血液绕过狭窄部位而到达远端，犹如一座桥梁使公路跨过山壑江河畅通无阻一样，不同的是所用材料不是钢筋水泥，而是自身的大隐静脉、乳内动脉、胃网膜右动脉、桡动脉、腹壁下动脉等。本组23例患者搭桥所用血管前降支均为自体左乳内动脉，其余血管均为自体大隐静脉。

设备：人工心肺机(MAQUET HL20 型)、膜式氧合器(MAQUET 7800型)(均为Jostra Quadrox，Maquet cardiopulmonary AG，Germany)。

方法：

麻醉和体外循环方法：3组所有患者入室后监测心电图、无创血压和血氧饱和度。麻醉诱导气管插管，静吸复

合麻醉，行桡动脉穿刺监测动脉压，右颈静脉穿刺监测中心静脉压。胸骨正中切口，主动脉及右房腔房管插管建立体外循环。人工心肺机为MAQUET HL20 型，膜式氧合器为MAQUET 7800型。常规乳酸林格液与万汶预充，晶胶比0.6∶1。术中维持红细胞压积在24%-30%。开升主动脉前后不加用利多卡因，开升主动脉后上侧壁钳吻合近端血管。血管吻合完毕测流量满意后调整流量停机。

停跳液灌注方法： ①主动脉根部灌注组：升主动脉阻断后主动脉根部顺行灌注4 ℃ 4∶1冷氧合血高钾停跳液，根部灌注压力< 19.95 kPa。②主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组：首先在主动脉阻断后顺行灌注，具体方法同主动脉根部灌注组，在搭好桥远端后从桥近端缓慢灌注停跳液，灌注压力< 13.3 kPa，量100-300 mL。③主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组：在右心耳做一荷包缝合，升主动脉阻断后先行根部灌注，具体方法同主动脉根部灌注组，量为灌注总量的2/3，根部灌注完毕后通过荷包将逆灌管插入冠状静脉窦，灌注压力< 45.32 kPa，量为灌注总量的1/3。以上各组首次灌注总量均为20 mL/kg，心肌阻断期间每隔30 min灌注1次，量减半，灌注压力同前。

指标检测：于搭桥前(麻醉诱导后)、体外循环30 min、复灌升主动脉开放后5 min、2 h、6 h、24 h6个时间点取静脉血标本，血清酶学指标由阜外心血管病医院生化检验中心检测，磷酸肌酸激酶、磷酸肌酸激酶同工酶采用日立公司生化仪测定，肌钙蛋白Ⅰ采用贝克曼化学发光仪测定。

主要观察指标： ①血清肌钙蛋白Ⅰ水平、磷酸肌酸激酶和磷酸肌酸激酶同工酶水平。②体外循环时间、主动脉阻断时间、升主动脉开放后心脏复跳情况、搭桥后正性肌力药物的应用情况、气管插管拔管时间及ICU停留时间。

统计学分析：采用SPSS 16.0统计软件进行统计处理，计量资料采用x(_)±s表示。3组患者相关数据资料先行方差齐性分析的F检验，两两比较采用独立样本t 检验。计量资料采用χ²检验。所有检验均选择双尾检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

心脏外科体外循环直视手术一般经历主动脉阻断再开放的过程，因此不可避免地导致术中出现心肌缺血再灌注损伤，其机制包括自由基损伤、能量耗竭和钙离子超载，主要表现为心功能降低、再灌注性心律失常等^[8-10]。严重的心肌缺血再灌注损伤可直接影响着心脏手术的成败和术后并发症的发生。如何减轻和防止心肌的缺血再灌注损伤成为心肌保护的主要任务。良好的心脏停跳液和合理的心脏停跳液灌注方法成为减少缺血再灌注损伤的关键因素^[11-12]。本组比较了在冠状动脉搭桥中不同停跳液灌注方法对缺血再灌注心肌保护作用的影响。

在体外循环冠状动脉搭桥中，目前临床上最常用的心肌保护方法是经主动脉根部顺行灌注4∶1冷氧合血心肌保护液。这是一种一直被公认为安全、有效的灌注方法。但在搭桥患者中，这种灌注方法的缺点就被暴露出来：由于冠状动脉明显狭窄，尤其是伴有严重冠状动脉狭窄或堵塞的患者，狭窄严重或堵塞的冠脉支配区域停跳液分布较少，导致危险缺血区心肌保护效果不理想，有时甚至难以灌停，不但影响操作，而且导致搭桥后心功能障碍等并发症的发生，影响患者的恢复^[6]。

由于顺行灌注的上述缺点，人们采用经冠状静脉窦逆行灌注停跳液保护心肌^[13-14]。冠状静脉系统是无瓣膜管道，静脉通过毛细血管及窦状隙与心肌细胞交通，逆灌时保护液的大部分经冠状动脉窦(主要是左冠状动脉窦)流出；小部分经Thebesian静脉直接流入右心室。在冠状动脉严重狭窄的地方，逆灌即可经静脉系统向心肌输送保护液，还可起到良好的降温作用，从而达到较好的心肌保护效果^[15-16]。但这种灌注方法也有其不足之处^[7^，^17]：逆灌时停跳液在右心分布较差，同时在灌注的过程中，如果单纯应用逆灌，保护液用量较多，容易造成高钾及血液稀释。因此，对于不伴有右冠状动脉严重狭窄的患者，经主动脉根部顺行灌注结合冠状静脉窦逆行灌注停跳液，即能使心肌各部位得到较好的灌注，又能不必灌注过多的停跳液，不失为较好的心肌保护方法。

本组中主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组复灌后2-24 h血清肌钙蛋白Ⅰ水平，复灌后5 min至24 h血清磷酸肌酸激酶水平及复灌后6 h、24 h血清磷酸肌酸激酶同工酶水平均显著低于主动脉根部灌注组(P < 0.05)。各种心肌酶和心肌肌钙蛋白由受到缺血再灌注损伤的心肌组织释放出来，从而导致在血清中的含量(活性)增高。心肌酶和肌钙蛋白Ⅰ作为心肌损伤的指标，可较为准确地反映心肌受损的程度，是比较心肌保护措施优劣的较为可靠的指标^[18-20]。本组数据表明主动脉根部灌注结合冠状静脉窦逆行灌注具有良好的心肌保护作用，可使单纯主动脉根部灌注灌注不良的区域得到良好的灌注，减少了心肌缺血再灌注损伤。

对于伴有右冠严重狭窄的患者，由于冠状静脉窦的解剖生理特点，右室的大部分及部分室间隔的血液不经冠状静脉窦回流，因此逆灌难以达到满意的右室心肌保护效果^[7^，^21]。在这种情况下或不拟实施逆灌的患者，可考虑在冠脉桥远端吻合完毕后经冠脉桥选择性灌注停跳液，不但可以保证在顺行灌注中灌注不良的心肌得到良好灌注，从而减轻心肌的缺血再灌注损伤，对严重缺血心肌起到积极的保护作用^[22-23]。此外，桥灌还可以检查血管桥吻合口是否出血。

本组中主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组肌钙蛋白I复灌后2-24 h、磷酸肌酸激酶复灌后5 min至24 h、磷酸肌酸激酶同工酶复灌后6 h、24 h均显著低于顺灌组(P < 0.05)。表明桥灌能及时给于狭窄血管远端的心肌细胞提供代谢所需的氧和养料，冲洗组织中的代谢产物，达到有效心肌保护效果，减少心肌缺血再灌注损伤，有助于心功能的恢复。

本组中，主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组与主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组两组与主动脉根部灌注组比较，开升主动脉后心脏自动复跳率无统计学差异，但主动脉根部灌注+冠脉桥灌注组与主动脉根部灌注+经冠状静脉窦逆行灌注组复跳率有增高趋势，多巴胺的用量也有下降趋势，而3组患者搭桥前心功能无显著性差异，提示顺灌结合逆灌或桥灌，可更好的保护心肌细胞，降低心肌损伤，有利于心功能的恢复。

本研究的不足之处在于入组病例较少，冠状动脉移植搭桥前心功能较好[射血分数值(56.6±7.2)%]，顺灌结合逆灌或桥灌对于心功能较差的冠脉搭桥患者的心肌保护效果如何？逆灌中需要在右房荷包缝合操作，增加右房切口，是否增加手术时间及增加术后出血风险？尚需增加病例进一步研究。

结论：本组结果表明，主动脉根部顺行灌注结合经冠状静脉窦逆行灌注或经冠脉桥灌注停跳液可减少严重动脉粥样硬化冠脉搭桥患者心肌酶释放，减轻心肌细胞缺血再灌注损伤，对缺血再灌注心肌具有良好的保护效果。

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