围术期体温保护对全膝关节置换过程中凝血功能的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.23.008

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

低体温症：亦称低温症、失温症，是生物体温降到正常新陈代谢和生理机能所需温度以下的症状。对恒温动物来说，核心体温通常通过生物体内平衡被维持在一个恒定的水平上。但是，当身体暴露在寒冷的环境中时，这种内部机制可能无法再补充散失在环境中的热量，当体温下降到35 ℃以下时，就会造成低体温症。严重的低体温症常有意识障碍、颈项强直、血压下降、心动过缓或心律不齐等症状。

血栓弹力图：是整体评价凝血和纤溶过程的分析仪。它不需要血标本处理，用少量全血监测血小板，凝血因子、纤维蛋白原、纤溶系统和其他细胞成分之间的相互作用，准确的提供患者的凝血概况。

摘要

背景：围术期低体温可能造成全膝关节置换患者凝血功能紊乱，导致手术失血增多。

目的：对比观察围术期体温保护与非体温保护对全膝关节置换患者凝血功能的影响。
方法：纳入40例ASAⅠ-Ⅱ级择期行全膝关节置换术患者，随机分为体温保护组和非体温保护组，毎组20例。体温保护组手术开始前保持室温26 ℃，手术开始后调节室温24 ℃；充气式保温毯覆盖非手术区域，38 ℃持续主动体表加温至术毕；输液加温装置保持输液温度37 ℃，术中冲洗液加温至37 ℃，全程减少不必要的身体暴露。非体温保护组患者仅予棉被覆盖，室温22 ℃；不用主动体表加温装置，室温液体输注，室温液体冲洗。分别记录2组患者在术前10 min、手术开始后1 h、手术结束后1 h的鼻咽温度，并分别抽取1.25 mL静脉血应用血栓弹力描记仪测定纤维蛋白形成时间、血凝块生成时间、最大振幅。记录手术失血量、术后24 h引流量。
结果与结论：①与体温保护组比较，非体温保护组在手术结束后1 h时鼻咽温度显著低于体温保护组，差异有显著性意义(P < 0.05)；②体温保护组的出血量和24 h引流量均低于非体温保护组(P < 0.05)；③与体温保护组相比，手术开始后1 h、手术结束后1 h非体温保护组纤维蛋白形成时间、血凝块生成时间明显延长，手术结束后1 h非体温保护组的最大振幅明显缩短，差异有显著性意义(P < 0.05)；④综上，术中低体温造成膝关节置换患者血小板功能障碍、凝血因子活性抑制，导致手术失血量和引流量增加。使用术中体温保护措施减少体热丢失可以改善凝血功能，减少术中失血。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
ORCID: 0000-0002-3072-7257(司建洛)

关键词: 骨科植入物, 人工假体, 全膝关节置换, 低体温, 凝血

Abstract:

BACKGROUND: Perioperative hypothermia may lead to coagulation function for patients undergoing total knee arthroplasty, and an increase in blood loss.

OBJECTIVE: To compare the influence of temperature protection with non-temperature protection on coagulation function in patients undergoing total knee arthroplasty.

METHODS: Forty ASA I-II patients scheduled for total knee arthroplasty were randomly divided into temperature protection and non-temperature protection groups (n=20 per group). The patients in the temperature protection group underwent heat-preservation including preheating room temperature, actively blanket warmer, were infused or flushed with fluids of 37 ℃ by heating apparatus; the patients in the non-temperature protection group received full-body-covered cotton quilt only. The nasopharyngeal temperature were detected at postoperative 10 minutes, intraoperative 1 hour and postoperative 1 hour, and 1.25 mL of venous blood were collected to detect the fibrin formation time, blood clot formation time, and maximum amplitude using thrombelastography. Additionally, the intraoperative blood loss and volume of drainage at postoperative 24 hours were recorded.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) The nasopharyngeal temperature in the non-temperature protection group was significantly lower than that in the temperature protection group at postoperative 1 hour (P < 0.05). (2) The intraoperative blood loss and volume of drainage at postoperative 24 hours in the temperature protection group were significantly less than those in the non-temperature protection group (P < 0.05). (3) Compared with the temperature protection group, fibrin formation time and blood clot formation time at intraoperative and postoperative 1 hour were significantly lengthened, and maximum amplitude at postoperative 1 hour was significantly shortened in the non-temperature protection group (P < 0.05). (4) These findings show that intraoperative hypothermia can weaken platelet function, inhibit coagulation factor activity, and increase the amount of blood loss and drainage. In the meanwhile, heat-preservation is able to reduce the loss of body heat, improve coagulation function and reduce blood loss for patients undergoing knee replacement.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

Key words: Arthroplasty, Replacement, Knee, Hypothermia, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 1

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引言

材料方法

1.1 设计 随机对照试验。
1.2 时间及地点 于2014年5月至2016年9月在河南科技大学第一附属医院完成。

1.3 仪器 充气加温装置(IOB505型，珠海爱微医疗设备有限公司，风机运行速度2 900 r/min，气流量25-30 CFM，调节温度38 ℃，43 ℃)；输液加温装置(F8000型，济南润凯医疗设备有限公司)；血栓弹力描记仪(Haemoscope TEG 5000型凝血分析仪，美国)。

1.4 对象 按照纳入标准与排除标准，共40例ASAⅠ-Ⅱ级择期行单侧初次全膝关节置换术患者入组，男23例，女17例，年龄46-78岁，体质量47-82 kg；其中退变性骨关节炎34例，创伤性骨关节炎6例，手术由同一组外科医师完成。按随机数字表分为2组：体温保护组20例，非体温保护组20例。

本研究经河南科技大学第一附属医院伦理委员会批准，整个研究过程均接受该委员会的监督和指导，所有受试者本人均签署知情同意书。

纳入标准：①按照卫生部《人工髋膝关节置换术》(WS/T335-2011)诊断标准确诊的退变性膝骨关节炎和创伤性关节炎患者(a关节破坏的X射线表现；b中度到重度的持续性疼痛；c长期保守治疗没有改善)；②知情同意；③无凝血疾病；④凝血功能正常。

排除标准：①膝关节翻修者；②术前凝血功能异常者；③既往有血栓病史者；④术前1周使用抗凝药物者；⑤术前血红蛋白低于90 g/L者；⑥红细胞压积低于30%者；⑦严重高血压病，心功能不全的患者。

1.5 方法

1.5.1 麻醉方法阿托品0.5 mg，苯巴比妥钠100 mg麻醉前30 min肌肉注射。入室后建立静脉通路，监测血压、心电图、血氧饱和度，鼻咽温度探头监测鼻咽温度。患者取患侧向下侧卧位，以L₂_-₃或L₃_-₄椎间隙行蛛网膜下腔穿刺，有脑脊液流出时注入混合液(0.75%布比卡因2 mL+脑脊液1 mL)1.6-2 mL，退出蛛网膜下腔穿刺针置入硬膜外导管，翻身平卧，调节阻滞平面在T₁₀水平，平面未达T₁₀时，从硬膜外导管注入2%利多卡因4-6 mL，平面满意后，面罩低流量持续吸氧，为减少镇静药物对实验干扰，患者未使用麻醉辅助药物。

术中液体维持使用乳酸林格注射液和羟乙基淀粉注射液，速度6-10 mL/(kg•h)，晶体液与胶体液比例为2∶1，当血红蛋白低于90 g/L 输入同型异体血，保持红细胞压积在30%以上。当平均动脉压低于基线20%时给予甲氧明提升血压至基线水平，若平均动脉压高于基线水平20%时给予乌拉地尔降低血压至基线水平。术后静脉自控镇痛，确保目测类比疼痛评分小于3分。

为保证手术创伤及操作时间一致，所有手术均由同一组医师完成。

1.5.2 体温保护方法体温保护组患者手术开始前保持室温26 ℃，手术开始后调节室温24 ℃；充气式保温毯覆盖非手术区域，38 ℃持续主动体表加温至术毕；输液加温装置保持输液温度37 ℃；术中冲洗液加温至37 ℃；全程减少不必要的身体暴露。

非体温保护组患者仅予棉被覆盖，室温22 ℃；不用主动体表加温装置；室温液体输注；室温液体冲洗。

1.6 主要观察指标 分别记录2组患者在术前10 min、手术开始后1 h、手术结束后1 h的鼻咽温度，并分别抽取 1.25 mL静脉血置入含1% celite的检测杯中，应用血栓弹力描记仪测定纤维蛋白形成时间(R值，正常参考范围5-7 min)、血凝块生成时间(K值，正常参考范围1-3 min)、最大振幅(MA，正常参考范围59-68 mm)。记录手术失血量及术后24 h引流量。

1.7 统计学分析 计量资料以x(_)±s表示，采用SPSS 17.0统计软件。不同时点比较用单因素方差分析(One-Way Anova)，2组间比较采用独立样本t 检验(Independent- Sample t test)，计数资料采用χ²检验，P < 0.05表示差异有显著性意义。

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讨论

全膝关节置换术中及术后失血不仅影响手术安全，而且延长康复时间，增加治疗费用，如果输血还可能导致相关并发症。如何减少全膝关节置换患者术中和术后失血量，尤其是隐性失血一直是近年的研究热点^[4-6]。一般认为全膝关节置换围术期出血原因主要有2个：①与手术损伤相关的出血；②止血带压迫下肢血管，缺氧造成血管内皮细胞释放纤维蛋白原激活酶，激活纤溶系统。相应措施包括提高手术技巧、血液回收、控制性降压、血液稀释、抗纤溶药物局部或全身应用、引流管夹闭等均起到了一定的效果^[7-10]。但在增加手术失血量的危险因素中有两项易为临床所忽视：①接受全膝关节置换的患者多为老年人，其血管多处于硬化状态，收缩反应差，损伤后不易止血^[11]；②体温改变对凝血功能的影响，尤其是低体温导致的凝血功能紊乱。Hofer等^[12]认为低体温使术中失血量增加增加16%，失血的相对危险性增加22%。

全膝关节置换围术期低体温的原因包括麻醉因素、环境因素等。全身麻醉可使患者器官代谢功能减弱，肌松药物消除寒战产热反应，使热反应阈值升高；椎管内麻醉虽可有效抑制手术创伤引起的应激反应，扩张外周循环，减少肺栓塞等并发症的发生率，但由于椎管内阻滞了温度感觉传入，外周体温调节性收缩血管反应被抑制，寒战阈值降低，另外，外周血管扩张，皮肤温度升高给了体温调节中枢错误的信号，引起体温调节中枢误判，无法调节至主动平台，体温常呈进行性下降，因而对患者体温影响更大^[13-14]。本研究采用椎管内麻醉，发现体温保护组与非体温保护组在术前10 min和手术开始后1 h鼻咽温度差异并无显著性意义，但手术结束后1 h时非体温保护组鼻咽温度降低更加显著，这可能是由于手术早期，随外周血管扩张，体热首先从核心向外周重新分布，短时间内体表温度降低并不明显，但随手术暴露时间的延长，体热丢失会进一步增加，机体核心温度和体表温度均呈迅速下降趋势。

低体温可使液体从血管内转移到组织间隙，血容量减少，血液浓缩，血浆蛋白浓度增高，血流缓慢，易在静脉系统瘀滞，诱发深静脉血栓；低体温时肝脏合成的Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ等凝血因子减少，纤维蛋白原及血小板减少，使凝血功能减退，易引起失血^[15-17]。低体温常伴随不同程度的酸中毒，而酸中毒可以激活纤溶系统，二者在凝血功能障碍方面起到协同作用^[18]。

本研究中体温保护组的失血量和术后24 h的引流量均明显少于非体温保护组，这与Schmied等^[19]的研究结果一致，提示体温保护确实有助于减少术中失血。曾有研究显示低体温抑制凝血酶活性，凝血酶原时间和部分激活凝血酶时间均延长^[20-21]。但实际操作中测定凝血酶原时间和部分激活凝血酶时间均是困难的，因为血液样本受检测环境温度的影响很大，体内检测和体外检测的结果可能完全不同，因而低体温对凝血功能的影响一直存在较大的争议。为最大程度上避免室温环境对样本检测结果的干扰，本研究采用血栓弹力图在手术室即时监测血凝块形成、纤溶发生和发展的全过程，最大的优势在于快捷精确动态地反映了体内血小板、凝血因子和纤维蛋白原的功能，且不受外界环境影响^[22-26]。

研究中作者发现随鼻咽温度降低，从检测开始到第一块纤维蛋白凝块形成振幅达2 mm所用的时间(即R值，其与凝血酶原时间和部分激活凝血酶原时间呈正相关)显著延长，提示低体温条件下凝血因子数量减少或伴功能低下；从R振幅结束到振幅达20 mm所用的血凝块形成时间(即K值，其与纤维蛋白原含量和血小板呈负相关)显著延长，表明血块形成速率下降，提示纤维蛋白原含量或活性降低；而最大振幅值(表示血凝块的强度，反映了纤维蛋白与血小板通过GPⅡb/Ⅲa相互联结的动力特性，与纤维蛋白原含量和血小板呈正相关)降低表明低温条件下血小板数量下降或活性减弱，血小板数量的下降可能并非绝对数值的下降，而是由于血液瘀滞于肝、脾等内脏器官，这种再分布使循环中的血小板数量减少。有研究也发现，低温抑制凝血瀑布叠联反应，血小板激活因子可用性减少，功能也明显减弱，这与本观察是一致的。有研究提示，低温可以保持正常纤溶活性，而体温升高会增加纤溶活性。但影响纤溶活性的并非仅有体温因素，事实上外科手术创伤，止血带的应用等均可增加纤溶活性。结合本试验看，低温影响凝血功能主要是血小板黏附功能受到抑制，凝血因子活性低下导致的，可能继发纤溶亢进也起到一定的作用。手术结束后1 h时体温保护组的纤维蛋白形成时间、血凝块生成时间均小于非体温保护组，而最大振幅值显著高于非体温保护组，表明体温保护对血小板和凝血因子功能起到积极作用。

术中低体温影响凝血功能可能的机制是：①抑制血小板表面膜糖蛋白GPⅡb/Ⅲa的表达，使膜受体功能受到影响，血小板变形能力减弱，抑制血小板的黏附、聚集和释放；但有学者研究认为中低温造成GPⅡb/Ⅲa构象改变，反而促进血小板的激活；这可能是因为不同程度的低体温对凝血影响不同，而轻度低体温仍然以抑制血小板功能为主；②多数凝血因子以蛋白酶形式存在，低体温抑制了蛋白酶的活性，阻碍了凝血级联反应^[27]；③肝代谢减慢，多种凝血因子生成减少从而导致凝血功能障碍；④纤溶酶原激活，纤溶活性增强，降解纤维蛋白原，进一步导致凝血障碍。

低体温与血栓的关系仍存在争议。一般认为低温时红细胞代谢障碍，刚性变形能力减弱，同时内皮损伤，组织因子释放等因素增加了血液黏稠度，因此易于形成血栓。传统上全膝关节置换患者术后都要采取抗凝治疗^[28]，防治深静脉血栓形成。值得注意的是，血栓的形成是凝血系统与纤溶系统动态平衡的破坏，Felferning等^[29]和Kettner等^[30]的研究认为低体温时不仅酶活性降低，血小板抑制，而且血液处于低凝状态，认为低温抑制血栓形成。本试验结果也支持这一观点，术后低体温的患者处于低凝状态，早期应用抗凝剂可能并无必要，反而会增加患者术后的失血量和引流量^[31-37]。至于血栓的预防更适合采取物理措施，如完善的围术期体温保护，良好的术后镇痛下早期功能锻炼或应用压力梯度装置等^[38-39]，以防加剧凝血功能的紊乱。

有报道保温治疗可能导致皮肤烫伤，输液加温可能导致溶解的气泡释放造成空气栓塞等并发症^[40-42]。本文应用的充气式加温装置利用加热空气将患者包裹，利用对流原理作用于患者皮肤，同时由于温度差减轻了皮肤辐射热量丢失。而充气温度设定在38 ℃，周围呈半开放式，不会形成压力，而且有衣服保护，没有发现热损伤情况，加温至37 ℃的输注液体也未见气泡，所以应用起来还是安全的。

单独应用一种加温措施的效果不如综合应用多种加温措施好^[43-46]，这是因为体温降低是有一定规律的，一般是快速降低，接着缓慢降低，最终达到稳定期^[47-51]，所以如果在最初给以保温治疗效果最佳，本文在患者进入手术室前将室温设定在层流手术间允许的最高温度，就是防止患者在麻醉前快速大量丢失体热，从而为后续的加温治疗创造良好的条件。

综上所述，术中低体温对全膝关节置换患者凝血功能的影响是多种因素共同作用的综合结果，包括血小板功能障碍、凝血因子活性抑制等，同时低体温会造成手术出血量和引流量增加。因此，有必要重视术中体温管理，应用术中体温保护措施减少体热丢失，可以改善凝血功能，减少术中失血，而且这些措施简单易行，安全可靠。

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