吸入低浓度一氧化氮在风湿性心脏病合并肺动脉高压患者术中应用的研究
作者:张东亚 胡小琴 刘 进
单位:1000037 北京市,中国医学科学院 中国协和医科大学 心血管病研究所 阜外心血管病医院 麻醉科
关键词:风湿性心脏病;肺动脉高压;一氧化氮;体外循环
摘要 目的摘要
目的:对风湿性心脏病(风心病)二尖瓣狭窄合并肺动脉高压患者,观察术前和术后吸入40 ppm一氧化氮(NO)其血液动力学效应,以及体外循环对其效应的影响。
方法:选择15例风心病合并肺动脉高压行择期瓣膜置换术的患者,在体外循环前、后吸入40 ppm NO气体。
结果:术前肺血管阻力(PVR)为20~135 kPa*s/L,肺动脉压为28/17~87/45 mmHg (1 mmHg=0.133 kPa)。吸入40 ppm NO后肺动脉收缩压、肺动脉舒张压、肺动脉平均压及PVR在体外循环前、后均明显降低(P均<0.001)。在体外循环前、后肺血管阻力差值(△PVR)/PVR分别为(53.2±18.5)%(P<0.001)和(22.7±22.2)%(P<0.01),体外循环前、后两者差异极显著(P<0.001)。吸入NO治疗前、后肺毛细血管楔压均无明显改变(P>0.05),而心排血量均明显增加(P<0.01)。
, 百拇医药
结论:风心病合并肺动脉高压患者吸入40 ppm NO,可选择性地扩张肺动脉,体外循环可明显减弱其效应。
中图分类号:R541.2 文献标识码:A 文章编号:1000-3614(1999)06-03658-03
Inhaled Nitric Oxide Selective Pulmonary Vasodilatation in Valvular Heart
Disease Peri-Cardiopulmonary Bypass
Zhang Dongya,Hu Xiaoqin,Liu Jin.
Department of Anesthesiology,Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital,CAMS and PUMC,Beijing(100037)
, 百拇医药
Abstract
Objective:To investigate the pulmonary vasodilatation resulting from 40 ppm inhaled NO and how it is affected by cardiopulmonary bypass(CPB).
Method:We chose 15 cases of valvular heart disease mitral stenosis with pulmonary hypertension undergoing mitral valvular replacement.These patients were ventilated with 40 ppm NO for 10 min before and after CPB,respectively.
Results:Before CPB the baseline of pulmonary vascular resistance (PVR) were 20~135 kPa*s/L,and pulmonary pressure were 28/17~87/45 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa).Before and after CPB,pulmonary artery systole pressure(PAPS),pulmonary artery diastole pressure(PAPD),pulmonary artery mean pressure(PAPM),and PVR decreased significantly on inhaling NO(all p<0.01).Before and after CPB the PVR decreased by(53.0±18.5)%and(22.7±22.2)%respectively(p<0.01).PCWP did not change on inhaling NO(p>0.05),but NO increased significantly(p<0.01).
, 百拇医药
Conclusion:This study demonstrates that 40 ppm nitric oxide is a selective pulmonary vasodilator in valvular heart disease and it's effect is attenuated by CPB.Furthermore,inhalation of 40 ppm NO can improve cardiac function in patients with valvular heart disease with pulmonary hypertension before CPB.
Key words Valvular heart disease;Pulmonary hypertension;Nitric oxide;Cardiopulmonary Bypass
(Chinese Circulation Journal,1999,14:365.)
, 百拇医药
风湿性心脏病(风心病)二尖瓣狭窄患者,由于肺血回流受阻肺血管阻力(PVR)增高常导致肺动脉高压。围术期控制肺血管阻力,对改善心功能、维持血液动力学稳定、促进术后恢复和降低围术期死亡率均有重要意义。一氧化氮(NO)经呼吸道吸入后可扩散到肺血管平滑肌,引起肺血管松弛降低PVR[1]。因此在体外循环前、后,我们对一组风心病二尖瓣狭窄患者吸入低浓度NO的效应进行了观察。
1 材料和方法
1995年至1998年选择15例风心病合并肺动脉高压行择期瓣膜置换手术患者,其中女性13例,男性2例,平均年龄44.7±8.4岁(32~61岁),平均体重52.50±10.39 kg(36~70 kg)。以HP Model 64S监测仪监测血液动力学指标并进行心排血量的测定。以10 ml室温生理盐水热稀释法测定心排血量,连测3次取其平均值。
NO气体的输送和监测:经NARKOMED2B麻醉机笑气接口吸入NO[2]。在呼吸环路吸气枝靠近Y型接头处,以YY-1型化学发光法氮氧化物浓度监测仪(北京产)[3],测定NO和NO2气体浓度。
, http://www.100md.com
实验方法:分别于体外循环前、后血液动力学稳定前提下,开始吸入90%O2和40 ppm NO混合气体10分,测定各项血液动力学指标,并采集动、静脉血样进行血气分析。
数据处理:体外循环前、后吸入NO治疗中和停吸NO后的血液动力学参数,分别与吸NO前进行自身配对t检验,体外循环前与后吸入NO治疗中肺血管阻力降低幅度进行自身配对t检验。吸入NO肺血管阻力的改变与吸NO前的PVR进行直线回归与相关分析。所有数据以均值±标准差表示,P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。
2 结果
本组患者体外循环前PVR为20~135 kPa.s/L,肺动脉压为28/17~87/45 mmHg。体外循环时间为77±26分,阻断循环时间40±12分。吸入NO气体时NO2浓度均未超过3.0 ppm,高铁血红蛋白浓度在体外循环前、后均未超过0.2%。
, http://www.100md.com
吸入40 ppm NO后肺动脉的收缩压、舒张压、平均压和PVR,在体外循环前、后均明显降低(P<0.001)。吸入NO治疗前、后肺毛细血管楔压无明显改变(P>0.05),而心排血量均明显增加(P<0.01)。在体外循环前、后肺血管阻力差值(△PVR)分别为32.0±24.2 kPa.s/L(P<0.001)和10.0±14.4 kPa.s/L(P<0.01);△PVR/PVR分别为(53.2±18.5)%(P<0.001)和(22.7±22.2)%(P<0.01),体外循环前、后两者差异极显著(P<0.001)。体外循环前直线回归方程为△PVR=-0.522PVR-3.6,r=-0.882;体外循环后基础值PVR大于20 kPa.s/L者直线回归方程为△PVR=-0.489PVR+97.1,r=-0.845(附表)。
附表 患者吸入一氧化氮治疗后血液动力学参数的变化(±s)
, 百拇医药
心率
(bpm)
肺动脉收缩压
(mmHg)
肺动脉舒张压
(mmHg)
肺动脉平均压
(mmHg)
肺毛细血管楔压
(mmHg)
心排血量
(L/min)
体循环阻力
, http://www.100md.com
(kPa.s/L)
肺血管阻力
(kPa.s/L)
体外循环前
基础值
74.0±26.2
49±17
28±10
36±13
19±5
2.56±0.7
193.0±49.2
, 百拇医药
60.0±40.9
吸入40 ppm NO
69.0±20.7*
40±12*
14±7*
29±136*
18±5
3.16±1.21*
162.0±440.6*
28.0±22.6*
, http://www.100md.com
停吸NO
75.0±25.1
46±14*
26±9
34±12*
18±5
2.87±1.20
178.0±641.0
49.0±34.5*
体外循环后
基础值
, http://www.100md.com 91.0±15.2
43±17
14±10
30±11
12±3
4.37±0.58
123.0±341.0
35.0±27.7
吸入40 ppm NO
91.0±16.8
38±13*
19±8*
, 百拇医药
26±9*
13±3
4.87±1.18*
113.0±34.2
26.0±17.9*
停吸NO
97.0±15.2*
42±17
22±11
30±13
13±4
, http://www.100md.com
4.42±0.96
122.0±37.5
36.0±31.0
注:该组与基础值比较*P<0.01。NO:一氧化氮。1 mmHg=0.133 kPa
3 讨论
风心病二尖瓣狭窄引起的肺动脉高压,可引起右心室肥厚、缺血,甚至右心衰竭,在很大程度上影响着疾病的发展及预后[3,4]。本组观察也证实尽管手术消除了肺血回流梗阻因素,但只有5例患者PVR恢复到正常(PVR<20 kPa*s/L),10例患者PVR不能完全恢复正常。
二尖瓣狭窄患者肺血回流障碍,左心室舒张期血液充盈不足,使左心每搏输出量严重受限。肺高压的出现和发展增加了右心室后负荷,室间隔逐渐向左心室腔膨隆,左心室舒张末容积减小,进一步使左心室充盈受到影响。因此,右心后负荷增加到一定程度后,尽管左心功能尚好,左心做功也受限[5]。本组患者吸入40 ppm NO后在体外循环前心排血量从2.56 L/min增加到3.16 L/min,体外循环后心排血量从4.37 L/min增加到4.87 L/min(P<0.01),肺毛细血管楔压均无明显改变(P>0.05),表明降低PVR后可改善二尖瓣狭窄患者心排血量。PVR的降低减弱了室间隔向左心室的膨出,增大了左心室舒张末容积和跨瓣压差[6]。另外,PVR降低和室间隔移动有可能松弛二尖瓣环,从而扩大瓣口面积,使左心室充盈得到改善。
, 百拇医药
在许多动物模型和临床均证实,肺动脉高压血管内皮依赖性松弛功能减弱或丧失[7]。而体外循环中又有许多因素可引起术后肺动脉高压,如微栓、肺内白细胞破坏分解、过多血栓代谢产物、肺不张、缺氧性肺血管收缩和肾上腺素能神经兴奋等[8,9]。影响体外循环后PVR程度的因素也很多,主要有术前肺血管床状态、术中缺血再灌注损伤、围术期血管痉挛性刺激和术后交感神经张力的增高等[10]。本组患者吸入40 ppm NO后,肺动脉的收缩压、舒张压和平均压在体外循环前、后均有所降低。PVR在体外循环前降低了(53.0±18.5)%,体外循后降低了(23.0±22.2)%。Gerard等[11]报道在一组二尖瓣置换术后中度肺动脉高压患者(肺动脉平均压>25 mmHg),吸入40 ppm NO后肺动脉收缩压、肺动脉舒张压、肺动脉平均压和PVR均较吸入NO前明显降低(P<0.05),与本组体外循环后吸入NO结果类似。从直线回归方程体外循环前为△PVR=-0.522PVR-3.6,体外循环后为△PVR=-0.489PVR+97.1,也可看出在体外循环前直线斜率大于体外循环后。正常生理状态下肺血管内皮细胞释放内源性NO作用于肺血管平滑肌,维持血管舒张状态。有研究证实体外循环后肺血管内皮细胞和平滑肌肿胀、炎性介质释放和肺再灌注损伤等。因此肺血管平滑肌对外源性NO反应减弱,可能与体外循环后平滑肌自身变化有关,但也不能排除内皮细胞释放NO减少等因素。
, 百拇医药
总之,本研究证实在风心病合并肺动脉高压患者吸入40 ppm NO 可选择性地扩张肺动脉,体外循环可明显减弱其效应。
作者简介:张东亚(1964-)男 副主任医师 博士 主要从事一氧化氮、肺循环方面的研究
4 参考文献
1 Ignarro LJ.Biological actions and properties of endothelium-derived nitric oxide formed and released from artery and vein.Circ Res,1989,65:1—21.
2 Prewitt RM,Ghignone M.Treatment of right ventricular dysfunction in acute respiratory failure.Cret Care Med,1983,11:346—352.
, 百拇医药
3 Fustell C,Fratacci MD,Wain JC,et al.Inhaled nitric oxide a selective pulmonary vasodilator reversing hypoxic pulmonary vasoconstriction.Circulation,1991,83:2038—2047.
4 Vlahakes GJ,Turley K,Hoffman JIE.The pathophysiology of failure in acute right ventricular hypertension:Hemodynamic and biochemical correlation.Circulation,1981,63:87—95.
5 Perl RG,Rssenthal M.Anesthetic management of patients with pulmonary hypertension.Problems in Anesthesia,1987,1:448.
, http://www.100md.com
6 何建国,赵一举,程显声,等.多普勒超声心动图评价吸入一氧化氮对闭塞性肺动脉高压的疗效.中国循环杂志,1995,10:721.
7 Fratacci MD,Frostell CG,Chen TY,et al.Inhaled nitric oxide:A selective pulmonary vasodilator of heparin-protamine vasoconstriction in sheep.Anesthesiology,1991,990—999.
8 Frostell CG,Blomqvist H,Hedenstiema G,et al.Inhaled nitric oxide selectively reverse human hypoxic pulmonary vasoconstriction without causing systemic vasodilation.Anesthesiology,1993,78:427—435.
, 百拇医药
9 Loscalzo J.Endothelial dysfunction in pulmonary hypertension.N Engl J Med,1992,372:117—119.
10 Kirkin JW,Barratt-Boyes BG.Hypothermia,circulatory arrest,and cardiopulmonary bypass.In:Kirklin JW,Barratt-Boyes,eds.Cardiac Surgery.New York:Wiley Medical,1986.29—82.
11 Gerard C,Lehot JJ,Clerc J,et al.Inhaled nitric oxide in pulmonary hypertension following mitral valve replacement.Anesthesiology,1991,75:3A.
收稿日期:1999-03-01 修回:1999-07-02, 百拇医药
单位:1000037 北京市,中国医学科学院 中国协和医科大学 心血管病研究所 阜外心血管病医院 麻醉科
关键词:风湿性心脏病;肺动脉高压;一氧化氮;体外循环
摘要 目的摘要
目的:对风湿性心脏病(风心病)二尖瓣狭窄合并肺动脉高压患者,观察术前和术后吸入40 ppm一氧化氮(NO)其血液动力学效应,以及体外循环对其效应的影响。
方法:选择15例风心病合并肺动脉高压行择期瓣膜置换术的患者,在体外循环前、后吸入40 ppm NO气体。
结果:术前肺血管阻力(PVR)为20~135 kPa*s/L,肺动脉压为28/17~87/45 mmHg (1 mmHg=0.133 kPa)。吸入40 ppm NO后肺动脉收缩压、肺动脉舒张压、肺动脉平均压及PVR在体外循环前、后均明显降低(P均<0.001)。在体外循环前、后肺血管阻力差值(△PVR)/PVR分别为(53.2±18.5)%(P<0.001)和(22.7±22.2)%(P<0.01),体外循环前、后两者差异极显著(P<0.001)。吸入NO治疗前、后肺毛细血管楔压均无明显改变(P>0.05),而心排血量均明显增加(P<0.01)。
, 百拇医药
结论:风心病合并肺动脉高压患者吸入40 ppm NO,可选择性地扩张肺动脉,体外循环可明显减弱其效应。
中图分类号:R541.2 文献标识码:A 文章编号:1000-3614(1999)06-03658-03
Inhaled Nitric Oxide Selective Pulmonary Vasodilatation in Valvular Heart
Disease Peri-Cardiopulmonary Bypass
Zhang Dongya,Hu Xiaoqin,Liu Jin.
Department of Anesthesiology,Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital,CAMS and PUMC,Beijing(100037)
, 百拇医药
Abstract
Objective:To investigate the pulmonary vasodilatation resulting from 40 ppm inhaled NO and how it is affected by cardiopulmonary bypass(CPB).
Method:We chose 15 cases of valvular heart disease mitral stenosis with pulmonary hypertension undergoing mitral valvular replacement.These patients were ventilated with 40 ppm NO for 10 min before and after CPB,respectively.
Results:Before CPB the baseline of pulmonary vascular resistance (PVR) were 20~135 kPa*s/L,and pulmonary pressure were 28/17~87/45 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa).Before and after CPB,pulmonary artery systole pressure(PAPS),pulmonary artery diastole pressure(PAPD),pulmonary artery mean pressure(PAPM),and PVR decreased significantly on inhaling NO(all p<0.01).Before and after CPB the PVR decreased by(53.0±18.5)%and(22.7±22.2)%respectively(p<0.01).PCWP did not change on inhaling NO(p>0.05),but NO increased significantly(p<0.01).
, 百拇医药
Conclusion:This study demonstrates that 40 ppm nitric oxide is a selective pulmonary vasodilator in valvular heart disease and it's effect is attenuated by CPB.Furthermore,inhalation of 40 ppm NO can improve cardiac function in patients with valvular heart disease with pulmonary hypertension before CPB.
Key words Valvular heart disease;Pulmonary hypertension;Nitric oxide;Cardiopulmonary Bypass
(Chinese Circulation Journal,1999,14:365.)
, 百拇医药
风湿性心脏病(风心病)二尖瓣狭窄患者,由于肺血回流受阻肺血管阻力(PVR)增高常导致肺动脉高压。围术期控制肺血管阻力,对改善心功能、维持血液动力学稳定、促进术后恢复和降低围术期死亡率均有重要意义。一氧化氮(NO)经呼吸道吸入后可扩散到肺血管平滑肌,引起肺血管松弛降低PVR[1]。因此在体外循环前、后,我们对一组风心病二尖瓣狭窄患者吸入低浓度NO的效应进行了观察。
1 材料和方法
1995年至1998年选择15例风心病合并肺动脉高压行择期瓣膜置换手术患者,其中女性13例,男性2例,平均年龄44.7±8.4岁(32~61岁),平均体重52.50±10.39 kg(36~70 kg)。以HP Model 64S监测仪监测血液动力学指标并进行心排血量的测定。以10 ml室温生理盐水热稀释法测定心排血量,连测3次取其平均值。
NO气体的输送和监测:经NARKOMED2B麻醉机笑气接口吸入NO[2]。在呼吸环路吸气枝靠近Y型接头处,以YY-1型化学发光法氮氧化物浓度监测仪(北京产)[3],测定NO和NO2气体浓度。
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实验方法:分别于体外循环前、后血液动力学稳定前提下,开始吸入90%O2和40 ppm NO混合气体10分,测定各项血液动力学指标,并采集动、静脉血样进行血气分析。
数据处理:体外循环前、后吸入NO治疗中和停吸NO后的血液动力学参数,分别与吸NO前进行自身配对t检验,体外循环前与后吸入NO治疗中肺血管阻力降低幅度进行自身配对t检验。吸入NO肺血管阻力的改变与吸NO前的PVR进行直线回归与相关分析。所有数据以均值±标准差表示,P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。
2 结果
本组患者体外循环前PVR为20~135 kPa.s/L,肺动脉压为28/17~87/45 mmHg。体外循环时间为77±26分,阻断循环时间40±12分。吸入NO气体时NO2浓度均未超过3.0 ppm,高铁血红蛋白浓度在体外循环前、后均未超过0.2%。
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吸入40 ppm NO后肺动脉的收缩压、舒张压、平均压和PVR,在体外循环前、后均明显降低(P<0.001)。吸入NO治疗前、后肺毛细血管楔压无明显改变(P>0.05),而心排血量均明显增加(P<0.01)。在体外循环前、后肺血管阻力差值(△PVR)分别为32.0±24.2 kPa.s/L(P<0.001)和10.0±14.4 kPa.s/L(P<0.01);△PVR/PVR分别为(53.2±18.5)%(P<0.001)和(22.7±22.2)%(P<0.01),体外循环前、后两者差异极显著(P<0.001)。体外循环前直线回归方程为△PVR=-0.522PVR-3.6,r=-0.882;体外循环后基础值PVR大于20 kPa.s/L者直线回归方程为△PVR=-0.489PVR+97.1,r=-0.845(附表)。
附表 患者吸入一氧化氮治疗后血液动力学参数的变化(±s)
, 百拇医药
心率
(bpm)
肺动脉收缩压
(mmHg)
肺动脉舒张压
(mmHg)
肺动脉平均压
(mmHg)
肺毛细血管楔压
(mmHg)
心排血量
(L/min)
体循环阻力
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(kPa.s/L)
肺血管阻力
(kPa.s/L)
体外循环前
基础值
74.0±26.2
49±17
28±10
36±13
19±5
2.56±0.7
193.0±49.2
, 百拇医药
60.0±40.9
吸入40 ppm NO
69.0±20.7*
40±12*
14±7*
29±136*
18±5
3.16±1.21*
162.0±440.6*
28.0±22.6*
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停吸NO
75.0±25.1
46±14*
26±9
34±12*
18±5
2.87±1.20
178.0±641.0
49.0±34.5*
体外循环后
基础值
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43±17
14±10
30±11
12±3
4.37±0.58
123.0±341.0
35.0±27.7
吸入40 ppm NO
91.0±16.8
38±13*
19±8*
, 百拇医药
26±9*
13±3
4.87±1.18*
113.0±34.2
26.0±17.9*
停吸NO
97.0±15.2*
42±17
22±11
30±13
13±4
, http://www.100md.com
4.42±0.96
122.0±37.5
36.0±31.0
注:该组与基础值比较*P<0.01。NO:一氧化氮。1 mmHg=0.133 kPa
3 讨论
风心病二尖瓣狭窄引起的肺动脉高压,可引起右心室肥厚、缺血,甚至右心衰竭,在很大程度上影响着疾病的发展及预后[3,4]。本组观察也证实尽管手术消除了肺血回流梗阻因素,但只有5例患者PVR恢复到正常(PVR<20 kPa*s/L),10例患者PVR不能完全恢复正常。
二尖瓣狭窄患者肺血回流障碍,左心室舒张期血液充盈不足,使左心每搏输出量严重受限。肺高压的出现和发展增加了右心室后负荷,室间隔逐渐向左心室腔膨隆,左心室舒张末容积减小,进一步使左心室充盈受到影响。因此,右心后负荷增加到一定程度后,尽管左心功能尚好,左心做功也受限[5]。本组患者吸入40 ppm NO后在体外循环前心排血量从2.56 L/min增加到3.16 L/min,体外循环后心排血量从4.37 L/min增加到4.87 L/min(P<0.01),肺毛细血管楔压均无明显改变(P>0.05),表明降低PVR后可改善二尖瓣狭窄患者心排血量。PVR的降低减弱了室间隔向左心室的膨出,增大了左心室舒张末容积和跨瓣压差[6]。另外,PVR降低和室间隔移动有可能松弛二尖瓣环,从而扩大瓣口面积,使左心室充盈得到改善。
, 百拇医药
在许多动物模型和临床均证实,肺动脉高压血管内皮依赖性松弛功能减弱或丧失[7]。而体外循环中又有许多因素可引起术后肺动脉高压,如微栓、肺内白细胞破坏分解、过多血栓代谢产物、肺不张、缺氧性肺血管收缩和肾上腺素能神经兴奋等[8,9]。影响体外循环后PVR程度的因素也很多,主要有术前肺血管床状态、术中缺血再灌注损伤、围术期血管痉挛性刺激和术后交感神经张力的增高等[10]。本组患者吸入40 ppm NO后,肺动脉的收缩压、舒张压和平均压在体外循环前、后均有所降低。PVR在体外循环前降低了(53.0±18.5)%,体外循后降低了(23.0±22.2)%。Gerard等[11]报道在一组二尖瓣置换术后中度肺动脉高压患者(肺动脉平均压>25 mmHg),吸入40 ppm NO后肺动脉收缩压、肺动脉舒张压、肺动脉平均压和PVR均较吸入NO前明显降低(P<0.05),与本组体外循环后吸入NO结果类似。从直线回归方程体外循环前为△PVR=-0.522PVR-3.6,体外循环后为△PVR=-0.489PVR+97.1,也可看出在体外循环前直线斜率大于体外循环后。正常生理状态下肺血管内皮细胞释放内源性NO作用于肺血管平滑肌,维持血管舒张状态。有研究证实体外循环后肺血管内皮细胞和平滑肌肿胀、炎性介质释放和肺再灌注损伤等。因此肺血管平滑肌对外源性NO反应减弱,可能与体外循环后平滑肌自身变化有关,但也不能排除内皮细胞释放NO减少等因素。
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总之,本研究证实在风心病合并肺动脉高压患者吸入40 ppm NO 可选择性地扩张肺动脉,体外循环可明显减弱其效应。
作者简介:张东亚(1964-)男 副主任医师 博士 主要从事一氧化氮、肺循环方面的研究
4 参考文献
1 Ignarro LJ.Biological actions and properties of endothelium-derived nitric oxide formed and released from artery and vein.Circ Res,1989,65:1—21.
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收稿日期:1999-03-01 修回:1999-07-02, 百拇医药