改进型二氧化碳充弥法在体外循环的应用

改进型二氧化碳充弥法在体外循环的应用【摘要】目的介绍一种改进的二氧化碳术野充弥法应用在体外循环(extracorporealcirculation,ECC)手术中以减少术后血循环中微气栓的形成，并利用经颅多普勒超声微气栓检测来证实其有效性。方法30例ECC手术病例随机分为二氧化碳组与对照组，前者使用改进后的气体弥散器在ECC期间向术野充弥二氧化碳，后者不进行此项干预。所有病例均以经颅多普勒超声微气栓检测系统于两侧头颅体表检测大脑中动脉血流微栓子信号，在ECC期间分五个时段分别记录和计算单位时间内血流中微气栓数目，两组之间结果进行比较。结果微气栓进入脑血流的时间主要发生在主动脉阻断钳开放后3min的时段。在二氧化碳组该时段微气栓数目为个/min，较对照组个/min显着减少()。其它时段内微气栓数目稀少，两组之间比较无显着差异。结论改进型二氧化碳术野充弥法可以显着减少ECC手术中脑血流微气栓数目。

【关键词】二氧化碳；排气；微气栓；经颅多普勒超声

ImpactonaNewCarbonDioxideDe-airingTechniqueforExtracorporealCirculation

LIXu，CHENLong,TUYuan-rong

(DepartmentofThoracicSurgery,TheFirstAffiliatedHospital,FujianMedicalUniversity,FujianFuzhou,350005;DepartmentofThoracicSurgery,FuzhouGeneralMilitaryHospital,FujianFuzhou350002，China)

Abstract:OBJECTIVETointroduceanewcarbondioxidede-airingmethodinextracorporealcirculation(ECC)surgeryforminimizingcerebralgaseousembolizaiton,andmakeuseofDopplerultrasonographydetectingconfirmstheefficacyofthisnewmethed.METHODS30patientsundergoingECCsurgerywererandomlydividedintotwogroups.14patientsinCO2groupwereinsufflatedwithCO2atpericardialcavityviaanewdesignedgas-diffuserduringECC,whereas16patientsincontrolgroupwerenot.Inallpatients,bothleftandrightmiddlecerebralarteryDopplersignalwereacquiredbyautomaticembolusdectectionsmachine.AtfivedifferentphasesduringECC,gaseousemboliineachphasewerecalculatedandcomparedinbothgroups.RESULTSThetimeofgaseousembolizationcamingintobrainbloodstreammostlyappearsduringthephaseofaorticclampingremoval3min.Themeanemboliatthisphaseincontrolgroupwereeventsperminute.IthadbeensignificantlyreducedtoeventsperminuteinCO2group(P＜).Theeventsinotherphaseswereseldomandtherewasnosignificantdifferencebetweentwogroups.CONCLUSIONThecerebralgaseousmicroembolizationcanbesignificantlyreducedbyintroducingnewCO2-deairingmethod.

Keywords：Carbondioxide；De-airing；Gaseousmicroemboli；TranscranialDoppler

微气栓是导致体外循环(extracorporealcirculation,ECC)手术后脑损害的重要原因之一［1］。本文使用一种改进的二氧化碳术野充弥法(CO2De-airing,CO2-DeA)来减少ECC中微气栓的形成，并利用经颅多普勒超声微气栓检测来证实该方法的有效性，现报告如下。

1资料与方法

研究对象为2006年1月至2006年6月期间在瑞典Karolinska大学Solna医院接受同一外科小组所施行的ECC手术的30个病例。术前检查包括心脏大血管超声检查，冠脉造影以及胸腹部CT扫描。入组标准为：①获得知情同意；②初次手术；③二尖瓣成形术(MVP)或主动脉瓣置换术(AVR，均为生物瓣)；④并发明显的主动脉或颈动脉病变者除外，心房纤颤者除外。30个病例以随机数表分为CO2-DeA组与对照组。患者一般情况见表1。

ECC及手术所有手术由同一外科小组完成，经胸骨正中切口，升主动脉插管。MVP采用上下腔插管，AVR使用右房单插管并经右肺上静脉行左心减压。ECC管道以林格氏液及甘露醇预充并排气。氧合器为DidecoSimplexD708(意大利Dideco公司)，采用34℃浅低温，灌注流量≥L/，心内吸引设定为L/min，心外吸引为10L/min［2-3］。

改进二氧化碳术野充弥法使用Svenarud等［2］设计的二氧化碳弥散头(图1)，其一端为管道，另一端为无菌弥散头。管道端接于二氧化碳贮瓶，过滤弥散头固定于心包腔右下方(图2)。在ECC期间以10L/min的速度向术野充弥CO2使其置换心包腔内的空气［3-4］。

图1改进型二氧化碳弥散器

图2弥散器置于心包腔右下方

经颅多普勒(transcranialdoppler,TCD)微气栓检测法［5-6］使用EmboDop(德国DWLElektronische公司产品)多频经颅多普勒超声系统进行术中监测。全麻后将超声探头置于头架，在患者左右两侧颧弓上方颞浅动脉前方处移动探头探测到大脑中动脉血流信号后固定头架及探头。探头另一端接于主机，于建立ECC前开机，机器可持续自动识别并记录通过大脑中动脉的微气栓。分别在以下五个时段做时间标记：①ECC建立－ECC开始；②ECC开始－主动脉阻断；③主动脉阻断后3min；④主动脉开放后3min；⑤停ECC后10min。手术后由同一位灌注师在双盲的情况下分析机器记录(图３)，计算各个时段内的微气栓数目。为方便比较，各个时段的微气栓数目以每分钟为单位标准化。

图3EmboDop机器记录

统计学处理所有数据资料用SPSSForWindow统计软件进行分析处理，方法采用组间t检验，为差别有显着性。

2结果

患者一般情况两组之间各项指标比较无显着性差异。

微气栓进入脑血流的时间主要发生在主动脉阻断钳开放后的时段，在CO2-DeA组，主动脉开放后微气栓数目为个/min，而对照组为个/min，差异有显着性()，其它时段内微气栓数目稀少，两组间对比没有显着差异。在ECC的五个时段内两组微气栓数目见表2。

表1病例分组及一般资料

注：对照组n=16,CO2-DeA组n=14;带括号者的表示方法为：均数(范围)

表2ECC下各个时段的微气栓数目

注：*对照组与CO2-DeA组之间相比P＜

3讨论

ECC不可避免地开放心腔或大血管。尽管在手术中使用了各种排气方法，但微气栓仍难以避免。因二氧化碳在血中溶解速度比空气大25倍的物理特性，早期的文献［7］将等量的O2、空气与CO2分别注入肺静脉内，发现CO2造成的脏器损害比另外两种气体小。受此启发，于上世纪60年代即出现了二氧化碳术野充弥法［8］。其机理是在ECC期间，自切口向心包腔内持续充弥CO2，利用CO2的重量(比空气重50%)，试图将心包腔内的空气置换为CO2，以达到减少微气栓的效果，即便有微气栓形成，也可以在一定程度上减少脏器的损害。该方法间断使用了约50年，因未能取得令人信服的证据而始终未能推广［9］。究其原因，一方面是在实施该方法时使用的各种CO2弥散器不能有效地置换心包腔内的空气，空气残留率仍达20%～80%［9-10］；另一方面CO2-DeA方法实施后缺乏一些客观的评估指标，难以证实其有效性。为此Svenarud等［2-3］重新设计并改进了弥散头，将其弯曲放置于心包腔底部，使心包腔内99%的空气被CO2所置换，该改进方法的有效性已通过食管内超声心腔气体监测法得以证实［3］。

为进一步证实该方法的有效性。本研究使用更为敏感和客观的TCD微气栓检测方法。TCD方法早在1982年由Aaslid［11］首先使用作为一种非侵袭性脑血流监测手段。在心外科领域，因TCD只能测定脑血流的速度而不能计算血流量而并不常用在ECC监测中。但Spence等［12］利用TCD对异常信号识别的敏感性，将其用于脑血流微栓子监测并取得良好的效果。该方法使用之初，异常信号的识别仅靠肉眼判断而缺乏客观性，而且固体与气体栓子以及干扰信号之间相互混淆。Brucher与Russell［5-6］克服了这个缺点，开发了专用于脑血流栓子监测的EmboDop系统，该仪器可自动识别并计数气体、固体微栓子并区分干扰信号，比食管内超声心腔气体监测更具客观性和准确性。因此本研究试图将CO2-DeA方法与之相结合，以此观察前者的有效性。

从本研究结果可以看出，微气栓进入脑血流的时间主要发生在主动脉阻断钳开放后的时段内。在对照组中，在开放主动脉的最初3min内，微气栓数目为个/min，而在CO2-DeA组同时段的微气栓数目仅为个/min。以上结果证实了改进的CO2-DeA方法能显着减少脑血流的微气栓数目。笔者认为CO2-DeA方法能有效地以CO2气体置换心包腔的空气，在关闭心腔后，CO2气体快速地溶解于血液中，而当主动脉阻断钳开放后，随血流进入大脑的微气栓已明显减少。尽管本研究因病例少而未进行术后神经功能测定，但文献已认为［13］微气栓的减少可以减轻ECC术后的脑损害。

尽管本研究采用了目前为止比较敏感的检测方法，但EmboDop系统仍不能检测到2～3μm或40μm的气体栓子［5-6］。同时，本方法只检测大脑中动脉血流而并不能完全代表全脑血流的状况。因此，本研究仍有一定的局限性，相信随着微气栓检测技术的不断发展完善，会促使CO2-DeA方法得以不断改进，并在临床上进一步推广。

感谢瑞典Karolinska大学Solna医院PeterSvenarud提供图1,2并同意使用。

【参考文献】

［1］PugsleyW,KlingerL,PaschalisC,etal.Theimpactofmicroemboliduringcardiopulmonarybypassonneuropsychologicalfunctioning［J］.Stroke,1994,25(7):1393-1399.

［2］SvenarudP,PerssonM,vanderLindenJ.Intermittentorcontinouscarbondioxideinsufflationforde-airingofthecardiothoracicwoundcavity?Anexperimentalstudywithanewgas-diffuser［J］.AnesthAnalg,2003,96(2):321-327.

［3］SvenarudP,PerssonM,vanderLindenJ.EffectofCO2insufflationonthenumberandbehaviorofairmicoremboliinopen-heartsurgery:arandomizedclinicaltrial［J］.Circulation,2004,109(9):1127-1132.

［4］SvenarudP,PerssonM,vanderLindenJ.Efficiencyofagas-diffuserandinfluenceofsuctionincarbondioxidedeairingofacardiothoracicwoundcavitymodel［J］.JThoracCardiovascSurg,2003,125(5):1043-1049.

［5］BrucherR,RussellD.AutomaticonlineembolusdetectionandartifactrejectionwiththefirstmultifrequencytranscranialDoppler［J］.Stroke,2002,33(8):1969-1974.

［6］RussellD,BrucherR.OnlineautomaticdiscriminationbetweensolidandgaseouscerebralmicroemboliwiththefirstmultifrequencytranscranialDoppler［J］.Stroke,2002;33:1975-1980.

［7］KunklerA,KingH.Comparisonofair,oxygenandcarbondioxideembolization［J］.AnnSurg,1959,149(1):95-99.

［8］NgWS,RosenM.Carbondioxideinthepreventionofairembolismduringopen-heartsurgery［J］.Thorax,1968,23(2):194-196.

［9］MartensS,DietrichM,WalsS,etal.Conventionalcarbondioxideapplicationdoesnotreducecerebralormyocardialdamageinopenheartsurgery.AnnThoracs