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小儿心脏手术体外循环建立的更新与趋势
TrendsandUpdatesonCardiopulmonaryBypassSetupinPediatricCardiacSurgery
MedikondaR,OngCS,WadiaR，etal，
JCardiothoracVascAnesth.Jan9.pii:S-(19)-9.doi:10./j.jvca..01..[Epubaheadofprint]
文
献
回
顾
研究背景
自20世纪50年代体外循环（CPB）出现以来，在优化灌注策略和改善患者预后方面取得了一些进展，关于CPB灌注的研究经常在成人中进行，然后推及至儿科人群。然而，儿科灌注有其特殊性，患者的大小变化、手术类型、复杂的分流生理学、解剖学以及对CPB的病理生理反应都应考虑到。但目前尚无广泛认可的针对小儿心脏手术灌注的具体操作指南。在这篇综述中，我们讨论了目前关于小儿CPB建立的文献，包括CPB管路的组成部分和预充液的组成。
管路和插管
总预充容量越低，CPB期间输血量越低。此外，较低的预充量与改善围术期水平衡和减少术后通气时间相关。因此，使用尽可能小的套管和储液器，去除潜在多余部件，如血液浓缩器、超滤设备、额外的吸入管道和细胞保护器等，以减少术中血液需求。一部分医生认为，管路微型化或许是一种可以完全消除输血需求的方法。目前最优微型管路还需要进行大量的研究。
负压辅助静脉引流
研究发现，与重力引流相比，VAVD允许使用更小的静脉管路。这种方法的优点是更小的直径套管减少了预充容积和血液稀释，但高水平的负压可能会导致溶血。一项对46名体重低于十公斤的患儿的研究显示，VAVD负压在20-60mmHg之间时，溶血程度没有差异。成人使用VAVD的另一个并发症是气泡外逸，当负压意外到达氧合器并将气泡吸入血液时就会发生。Nygaard等评估了4种不同的成人氧合器，负压在30-40mmHg时，4种氧合器均发现气泡。VAVD是一项很有前途的技术，需要更多研究来使其更安全的用于临床。
管路直径
有研究比较了1/4英寸、3/16英寸和1/8英寸的动脉管径对小儿CPB血流动力学的影响，发现直径较小的动脉导管可以小幅度降低预充量，但体外循环压力的增加和动脉管道压差增加了溶血的风险。而在较低流量下，大-小直径管路之间的压力差可以忽略不计。因此，需要进一步研究以确定最佳的管径和流量，包括VAVD，以最小化预充量和压差。
管路涂层材料
体外循环管路表面与血液接触会引起炎症反应，应用涂层材料可将炎症反应程度降到最低。有研究发现应用PMEA（聚2-甲氧基乙基丙烯酸酯）涂层管路的患儿术后肺功能较好，住院时间较短。应用肝素涂层管路的患儿术后机械通气时间较短，血制品输注较少。一些研究人员认为预充白蛋白可以覆盖管路内层表面，从而形成屏障，防止血液与管路表面直接接触，从而减少全身炎症反应发生。文献中并未将这些不同材料进行比较以确定小儿CPB最佳涂层材料。
滚压泵和离心泵
临床上，滚压泵的使用历史长于离心泵，离心泵的优点是体积小，可减少凝血因子活化和纤维蛋白溶解。有研究显示对患儿的血液破坏、炎症反应、围手术期肾功能影响较小，但同时在离心泵组和滚压泵组患儿均观察到游离血红蛋白，提示溶血原因不能仅用泵的不同来解释。另一项研究发现滚压泵和离心泵在减轻小儿心脏手术相关炎症反应方面没有差异。离心泵的一个显著缺点是预充量大，这会导致患儿血液稀释。滚压泵可以更精确的控制流量，尤其是在流量较低的情况下。离心泵对后负荷敏感，在前向血流减少时会发生逆流。相比之下，滚压泵在这种情况下仍保持流量，尽管有泵压过高的风险，当使用压力监示器和压力激活阀分流器时，可以降低这种风险。离心泵是单用途部件，比滚压泵昂贵。两种泵的优缺点见表1。
预冲液
晶体预冲液
生理盐水（NS）是一种非缓冲性的等渗溶液，由于会导致高氯状态并增加急性肾损伤的风险，因此临床已经弃用。自20世纪90年代以来，生理盐溶液或乳酸林格液（LR）应用越来越多。生理盐溶液是一类与电解质平衡、PH值和人体血浆渗透压密切匹配的平衡晶体溶液。LR与NS的区别在于，LR具有有缓冲能力的阴离子-乳酸。生理盐溶液是目前许多医疗机构首选的预充液，其在北美的使用量从年的41%增加到年的70%。关于儿童CPB中最优晶体预充液的文献记载较少。此外，晶体预充液的一个主要缺点是缺乏渗透敏感性，这可能导致间质水肿和液体潴留。
胶体预冲液
1）白蛋白浓度的选择
过去20年，临床应用白蛋白加入到预充液中使用的浓度为20%-25%。年的一项研究将70名体重低于10公斤的儿童随机分为两组。一组在预充液中加入0.5g/kg白蛋白，目的是维持CPB期间胶体渗透压(COP)15mmHg。第二组在预充液中加入足够的白蛋白达到5%的最终浓度，目的是维持COP18mmHg。结果发现两组术后体重增加相当，高COP组术后COP和白蛋白水平明显较高，且术后24小时机械通气时间短、血小板计数高、血浆乳酸浓度高。年的一项研究将名3岁以下的儿童随机分为3组。第一组在预充液中加入10mL/kg白蛋白，第二组在预充液中加入20mL/kg6%羟乙基淀粉(HES/0.4)，第三组在预充液中加入20mL/kg乳酸林格液。白蛋白组术后血小板计数和COP明显高于其他两组，术后出血量和血制品需求量明显低于其他组。各组拔管时间、ICU住院时间、出院时间均无差异。
2）白蛋白对术后生存的影响
多项研究得出结论，CPB前和CPB后的COP水平是临床结果(包括死亡率)的重要预测指标。然而，关于白蛋白预充对COP和术后死亡率的影响，文献尚无定论。研究显示术前白蛋白水平3.0g/dL的患儿心脏手术后感染的发生率和死亡率增加，而术后白蛋白水平3.0g/dL与住院时间延长相关。有趣的是，研究发现，在体外循环期间加入白蛋白并不能提高COP。因此，作者建议在手术开始前，应直接给予患者胶体溶液，而不是晶体溶液，以预防CPB前低COP。基于这项单一研究，我们很难就预充液中白蛋白对术后死亡率的影响得出结论。术前和术后低COP与显著的发病率和死亡率之间似乎确实存在关系，然而，也有研究发现，在CPB开始时给予白蛋白可能不会影响术后COP。
3）白蛋白对术后体重增加的影响
在一项针对86名4岁以下患儿的研究中，将5%的白蛋白与晶体在CPB预充液中的作用进行了比较。所有患者均采用常规超滤，5%白蛋白组患者术后COP明显升高，体重增加较少，红细胞压积较低，需要更多的红细胞输注。两组在术后24小时红细胞压积、COP无明显差异，术后4天体重增加也无明显差异。作者的结论是，预充液中的白蛋白可能减少毛细血管渗漏和体重增加。在年的一项回顾性病例对照研究中，76名新生儿至4岁的儿童在其CPB预充液中应用了白蛋白，并与一组使用晶体液预充的儿童进行了配对比较，两组均采用常规超滤。结果发现，白蛋白组在术后3天内体重增加较少。
4）白蛋白相关的费用和不良事件
白蛋白用于预充液的主要缺点是有免疫反应和急性肾损伤（AKI）的潜在风险。研究显示，尽管白蛋白通常具有良好的耐受性，但它偶尔会引起免疫反应，症状包括发烧、恶心、呕吐、低血压、荨麻疹，以及心脏和呼吸频率的变化。此外，人类白蛋白具有传播朊病*的理论风险，尽管迄今为止没有关于这种传播的报道。在一项对名心脏手术患者的回顾性队列研究中，白蛋白是AKI的一个剂量依赖性危险因素。对过去两年与人类白蛋白相关的所有主要不良事件的总结发现，尽管该发生率可能被低估，但致命和非致命报告的数量非常低。
5）合成胶体预充液
由于白蛋白存在的缺点，合成胶体如万汶（HES/0.4）得到了广泛的发展和研究。一项针对名儿童的前瞻性多中心观察研究显示，万汶对凝血和肾功能正常的新生儿和小婴儿是安全的。一项研究报道万汶在CPB预充液中对肾功能没有负面影响，另一项55名儿童的随机对照试验发现，万汶在失血、红细胞输注、肾功能和血流动力学方面的影响与白蛋白相当。此外，年的一项研究表明，万汶预充可能优于白蛋白预充，因为万汶组的术后积液和围手术期失血量较少，需要的输血量较少。然而，这些研究与在使用万汶后出现明显肾功能障碍和凝血功能障碍的成人中进行的多项研究形成了鲜明对比。FDA告诫危重成人、肾功能障碍患者、凝血功能障碍患者以及接受心脏手术的病人不要使用万汶。此外，包括欧洲药物署和联合王国人类药物委员会在内的几个欧洲机构也已确认万汶的优势已不再大于风险后，也建议不要使用。
血液预冲液
血液预充液包括全血、浓缩红细胞(PRBCs)和PRBC+新鲜冷冻血浆(freshfrozenplasma,FFP)。当患者体重较轻或红细胞压积较低，导致血液稀释后的红细胞压积低到令人无法接受的程度时，应考虑使用血液预充。在预充液中使用血液的主要缺点包括感染、输血反应、免疫抑制、异体免疫和血液供应紧张。儿科心脏手术的一个重要考虑因素是，大多数婴儿出生后一年内需纠正其主要的心血管缺陷。
新生儿平均血容量仅为80-85mL/kg，婴儿体积较小，常常需要预充血液。此外，儿童CPB管路的体积已经从20世纪90年代的约mL减少到年的mL。因此，PRBCs的用量也比20年前减少了一半。在儿科CPB中使用新鲜全血是有争议的，这基于使用者的偏好和经验。新鲜全血预充的支持者认为，它可以改善术后血流动力学，减少全身炎症。反对者认为，新鲜全血的预充是无效且不合理的，难以及时获取和检测，进一步增加血库的供应难度。Mou等对心脏手术患儿新鲜全血和重组血进行CPB预充的比较。重组血液包括半单位的PRBCs和半单位的FFP。作者发现重组血液组的ICU住院时间更短以及液体平衡需要量更少。Valleley等人比较了新鲜全血和单纯PRBCs预充在小儿心脏手术患者中的作用，发现术后失血量、术中死亡和术后拔管时间两组无差异，但新鲜全血组的总血用量明显更少。另一项研究比较了新生儿新鲜全血(RFWB)与储存成分血预充行心脏手术，发现RFWB预充组术后胸腔容积损失少、通气时间短、住院时间短。一些研究表明，全血预充可能会导致高血糖，而长时间储存的PRBCs可能会因为潜在的肺部并发症、高钾血症和急性肾功能衰竭而使患儿术后病情恶化。FFP富含纤维蛋白原，而心脏手术患者纤维蛋白原由于血液稀释而减少。8年的一项研究随机选取了20名接受体外循环心脏手术的新生儿和婴儿，分为FFP预充组和FFP+20%白蛋白的预充组。结果显示FFP和白蛋白预充对新生儿和婴儿是安全的，对术后体重增加有好处，但对发病率和死亡率没有显著影响。3年，在一项前瞻性随机试验中，研究人员对56名体重不超过10公斤的非紫绀患者进行了比较，将5%FFP预充液与白蛋白预充液进行了比较。与FFP组相比，白蛋白预充液组的围手术期输血量明显减少。当研究人员控制给予FFP组的FFP单位时，两组的总血制品使用量没有差异，这表明5%的白蛋白和5%的FFP对术中输血需求相似。年的一项研究比较了先天性心脏手术患者使用20%的白蛋白和1-2U的FFP作为预充液，发现FFP的加入改善了CPB后血液稀释相关凝血病变，然而，这种效果在24小时后就消失了。此外，两组术后的临床数据，包括动脉血气、胸管引流量、输血量等均无差异，当研究者比较在新生儿进行体外循环的早期和晚期加入FFP,即一组使用FFP预充，另一组使用5%白蛋白与红细胞预充，结果发现预充FFP可明显减少术后出血量并维持术后纤维蛋白原的水平，研究者认为使用FFP作为预充液优于以白蛋白预充并在CPB后给予FFP。
预充液添加剂
碳酸氢盐
在CPB预充液中常规添加碳酸氢盐，以对抗酸中*和降低术后AKI的风险，但关于碳酸氢盐有效性的数据在成人中尚不确定，在儿童中也很少。9年的一项随机对照试验显示，围手术期输注碳酸氢盐可降低AKI的发生率，而年的一项综述研究则显示在成人体外循环外科手术中使用碳酸氢盐与降低AKI的发生率无关。一项对18名儿童进行体外循环的回顾性研究，将碳酸氢钠林格液和醋酸林格液预充液进行比较。唯一的结论是，使用碳酸氢钠林格液的患者比使用醋酸林格液的患者术中输注碳酸氢钠的量更少，两组患者在围手术期的pH值、碳酸氢盐水平、碱剩余和乳酸水平上没有差异。在缺乏强有力的、以文献为基础的治疗指南的情况下，许多医疗机构依赖经验在儿童CPB预充液中添加碳酸氢盐，还需要进行更多的研究来确定最佳碳酸氢钠浓度以及对儿童CPB的影响。
甘露醇
甘露醇作为一种渗透性利尿剂和自由基清除剂，多用于成人CPB的预充。然而，一项儿科研究表明，预充甘露醇并不能提高整体的抗氧化能力，而且甘露醇可导致一种非生理的高渗状态，可能引起患者中枢神经系统损伤。此外，甘露醇对术后肾功能的影响尚不清楚。一项针对37名成年人的研究显示，在预充液中加入10g甘露醇可以改善术后肾功能，而另一项包含40名成年人的研究发现在加入0.5g/kg甘露醇后对肾功能并没有影响。一项包括40名儿童的研究显示，使用0.5g/kg甘露醇可降低术后血浆肌酐水平，减少蛋白尿，作者认为预充液中的甘露醇改善了CPB患儿的术后肾功能。
钙
根据年对美国儿科灌注师的问卷调查，显示只有三分之一的医疗机构在预充液中加入钙。在整个CPB过程中，严格控制钙浓度，钙浓度对于维持心肌收缩性和舒张以及防止心肌再灌注损伤方面具有重要作用。然而没有研究表明补充钙和发病率之间的关系。研究发现血清钙浓度与PRBCs中常见成分柠檬酸盐呈反比关系。CPB开始后血钙浓度降低，随着代谢降低，柠檬酸盐水平和血钙浓度逐渐恢复正常。
CPB其他重要事项
小儿CPB的其他重要因素包括心脏停搏、CPB目标血细胞压积、超滤和血管舒张剂的使用。目前，对于小儿体外循环心脏停搏的最佳操作尚无共识。然而，越来越多的证据表明，含血停跳液在心脏预后方面，如ICU住院时间、AKI发生率和死亡率方面，比晶体停跳液更有益。另一个重要的因素是目标红细胞压积。虽然对于理想红细胞压积或阈值尚未达成共识，但文献表明红细胞压积水平可影响术后结局。在小儿心脏手术中使用血管扩张剂旨在减少围手术期全身血管阻力及器官损伤，但在小儿体外循环中血管扩张剂的最佳使用尚未达成共识。超滤目前使用的3种主要技术是常规超滤(CUF)、改良超滤(MUF)和零平衡超滤，但对于最佳超滤设置也没有共识。目前的文献显示，单独应用MUF或联合应用MUF可能优于单独应用CUF。然而，3种超滤技术不应该被认为是相互排斥的，相反，它们应该结合使用，并根据个别患者的需要进行调整。
总结
儿科CPB管理的几个要素仍然存在争议，目前缺乏普遍接受的儿科CPB指南。现有文献样本量小，不足以得出明确的结论。此外，新生儿的生理变化很大，婴儿、幼儿、青少年之间的区别也使得收集可清楚证明的统计资料变得困难。表2总结了目前儿科CPB的趋势和存在的问题。
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本期文献回顾：秦春妮
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