下腔静脉内氧合器的实验研究

1、    下腔静脉内氧合器的实验研究        【摘要】目的检测静脉内氧合器(IVOX)的气体交换能力，了解IVOX植入体内后血栓形成、气栓发生的情况。方法杂种犬12条，采用扩大死腔、气道给N2的方法造成低氧血症后，经髂总静脉向下腔静脉内植入IVOX，IVOX通O2。结果使用IVOX后PaCO2明显降低(19%，P0.05)，但PaO2无明显升高(P0.05)。8例IVOX有少许纤维蛋白形成，4例右房内有少许气栓形成。结论IVOX能较为有效地清除体内CO2，其加氧能力尚需进

2、一步证实。【关键词】静脉氧合器低氧血症 Experimental study in vivo of the intravenacava oxygenator in dogs AN Qi*, TAN Xiaoping, HUANG Yong, et al. *West China University of Medical Sciences, Chengdu 610041【Abstract】 Objective An in vivo experimental study was carried out to demonstrate the gas exchange performance of

3、intravascular oxygenator (IVOX) and to investigate its effect on the hemodynamics and formation of thrombus on the surface. Method Hypoxia in 12 dogs was created by increasing the dead space and infusing of N2 into trachae. After hemi-heparinization (2 mg/kg weight), IVOXs were implanted into inferi

4、or vena cava through the ilic venotomy. O2 was introduced through IVOX at a speed of 0.12-0.15 L/min. Result The IVOX decreased PaCO2 significantly (19%, P0.05). But its improvement of oxygenation was not so remarkable. Grossly visible fibrin accumulated on the surface of IVOX in 8 dogs. Air thrombu

5、s was found in right atrium in 4 cases. Conclusion The IVOX could effectively clear CO2 in blood, but its oxygenation needed to be further confirmed.【Key words】 Intravascular oxygenator HypoxiaMortensen1于1987年首先提出血管内氧合器(intravascular oxygenator，IVOX)的概念后，IVOX受到广大学者关注。我们自行研制了IVOX，并进行动物的体内试验，现报告结果如下。材

6、料和方法1.材料采用德国Arczo公司生产的聚丙烯中空纤维(外径0.38mm、壁面孔径20m)。IVOX管束外径7mm、长30cm，气体交换面积520cm2。一根同轴双腔管引导气体进出IVOX，双腔管的内导管可放引导钢丝，O2经内腔管流向IVOX的顶端气室，经中空纤维返回并进行气体交换，再经外腔管排出体外。2.方法雄性杂种犬12条，平均体重27.5kg。静脉复合麻醉，气管内插管，插管接一300ml空塑料瓶以加大死腔，瓶子的另一端留有一出气孔，并在气管内插入氮气(N2)管，通过调节N2流量控制吸入的氧浓度(FIO2)。静脉注入肝素钠(2mg/kg体重)使血液部分肝素化，全血凝固酶激活时间控制在1

7、50200秒。将IVOX放在稀肝素钠生理盐水内浸泡15分钟。经髂总静脉将IVOX送入下腔静脉，抽出引导钢丝。加大N2的流量，将动脉血氧饱合度(SatO2)逐步降至95%以下。IVOX通O2(流量0.12L/min0.15L/min)，外腔管接0.0215MPa负压。检测出入IVOX的O2浓度，以及动脉血气的变化。结果1.呼吸频率、血压呼吸频率维持在16次/分，无明显变化。植入IVOX开始时血压无异常，1.5小时后渐有下降，加快输液即恢复正常。2.动脉血气变化见表1PaCO2在使用IVOX 1小时、2小时后，较使用前明显降低(降低19%，P0.05)，但PaO2无明显变化(P0.05)。为进一步

8、检测IVOX气体交换的能力，将4例犬O2的流量增加至0.5L/min，PaO2无明显升高，但术后开胸检查发现，右心耳内有少许气栓形成。表1使用IVOX前后犬动脉血气的变化(<"Image12 (851 bytes)" src="/med/cano/201003/20100322155257227" 13 15>±s)时间SatO2(%)PaO2(kPa)PaCO2(kPa)麻醉后97.413.3±2.84.2±0.5使用IVOX前94.29.2±2.46.2±0.6IVOX 1小时94.99.

9、4±2.65.0±0.4IVOX 2小时94.99.4±2.35.1±0.4     3.出血与血栓形成试验中手术创面均有不同程度的渗血，导致血压波动；8例IVOX上有少许纤维蛋白形成和血小板粘附。4.O2的交换量用测氧仪(RS-5100)测进出IVOX气体的O2浓度分别为90.6%、81.7%，由此计算出经IVOX交换的O2的量为11.6ml/min。 讨论1.严重急性呼吸衰竭(ARF)的病人，因肺毛细血管通透性降低，很难用传统的机械通气方法改善低氧及高碳酸血症。这类病人用人工肺增加气体的交换，可为自身肺功能的恢

10、复赢得宝贵的时间。目前使用较多的体外膜式氧合器(ECMO)能为人体提供足够的气体交换。但ECMO所需设备复杂，易发生出血、感染等并发症。IVOX因具有操作简单、对血液破坏轻等优点，一经提出即受到众多学者关注。虽然IVOX因交换面积受病人血管容积的限制，气体交换能力有限，但多数学者认为IVOX能有效排除体内CO2、缓解高碳酸血症。Zwischenberger2等甚至认为ARF时，体内80%的CO2可经IVOX排出。对IVOX的氧合能力则有不同看法。虽有学者认为IVOX能为缺氧的病人或模型动物，提供25%30%的气体交换，氧的交换量最高可达274ml/min3。但Brunet4等对IVOX的氧合作

11、用却提出质疑，我们在严重ARDS病人使用IVOX后，PaCO2明显降低，但PaO2/FIO2的比值却无明显变化。Gentillelo5等也认为IVOX的气体交换量尚不足以降低PEEP、FIO2等机械通气指标。本资料显示IVOX能够使PaCO2明显下降，PaO2改变却不明显，与Brunet等4人的报道近似。由于IVOX排除CO2的量与PaCO2升高的程度几乎呈11相关4，本实验模型动物未形成较高PaCO2，可能对CO2的实际排除量有一定的影响。2.本实验用肝素部分抗凝，但IVOX上仍有少许纤维蛋白形成和血小板粘附。Imai6认为这不会导致有临床意义的栓塞发生，也不影响IVOX的气体交换量。本实验

12、未因植入IVOX而直接导致血流动力学的改变，但血压均不同程度受到失血的影响，如为减轻出血而减少抗凝，势必增加血栓形成的机率。3.虽然氧气以分子的形势穿过IVOX中空纤维的微孔进入血液，如穿透速度超过氧在血液中扩散的速度，氧分子仍会在膜表面聚集，形成气栓。本组4例犬右心房内发现游离气体，作者认为：为避免气栓形成，在使用IVOX时，氧气输入的压力及流量均不宜太高。因此，IVOX较为有效地清除体内CO2，其加氧能力尚需进一步证实，为提高IVOX的气体交换能力，IVOX的结构和材料尚需进一步改进。本课题为国家自然科学基金资助项目(No.39470206)作者单位：610041成都，华西医科大学附属第一

13、医院胸外科(安琪)；四川联合大学工程力学系(谭小苹、黄勇、裴觉民)参考文献1 Mortensen JD, Berry C. An intravenacaval blood gas exchange(IVCBCE) device. A preliminary report. ASAIO Trans, 1987,33:570-573.2 Zwischenberger JB, Cardenas Jr VJ, Tao W.et al. Intravascular membrane oxygenation and carbon dioxide removal with IVOX: Can improve

14、d design and permissive hypercapnia achieve adequate respiratory support during severe respiratory failure? Artificial Organs, 1994,18:833-839.3 Cox CS, Zwischenberger JB, Traber LD, et al. Use of an intravascular oxygenator (IVOX) in an ovine smoke inhalation injury model. ASAIO Trans, 1991,37:M411

15、-413.4 Brunet F, Mira JP, Cerf C, et al. Permissive hypercapnia and intravascular oxygenator in the treatment of patients with ARDS. Artificial Organs, 1994,18:826-832.5 Gentillelo LM, Jurkovich GJ, Gubler KD, et al. The intravascular oxygenator (IVOX): Preliminary results of a new means of performing extrapulmonary gas exchan