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编号:10204093
心脏外科围术期颈静脉球血氧定量测定
http://www.100md.com 体外循环杂志 2001年第2期第3卷
     河北省儿童医院麻醉科 王中

    关键词:

    摘要:

    尽管心脏外科 尽管心脏外科,体外循环(CPB)和麻醉技术取得了很大的进展,但是CPB心脏手术后神经损伤和神经精神异常的发生率仍很常见。产生这些并发症的详细机制尚不清楚,但是栓塞,尤其是微栓〔1〕和脑的灌注不足〔2,3〕曾被多次提及,同时,脑充血亦显示出可以增加产生微栓的危险〔4,5〕。早期有些报道提出CPB期间低灌注压可引起术中脑缺血〔3,6〕。不管原因何在,不适合于CPB期间脑代谢需要的脑灌注是引起这些并发症的共同因素。另外,脑氧供和氧耗的失衡被认为在CPB后神经损伤的发展中起重要的作用。因而,CPB中维持适当的脑灌注,亦即不仅仅维持适当的脑血流(CBF),而且要维持适当的脑血流和脑氧消耗代谢率(CMRO2)之间的平衡是十分重要的。使用颈静脉球血氧定量测定法监测脑氧合情况可以帮助预测患者在CPB后是否有发生神经系统并发症的危险。
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    一、颈静脉球氧饱和度(Sjo2)

    颅内大脑静脉窦的血液通过颈静脉孔引流入颈内静脉,紧靠颈静脉孔外侧的静脉扩张,形成颈静脉球〔7,8〕。颈静脉球氧饱和度能够完整反映出大脑氧供和氧耗之间的平衡〔9,10〕,氧供和氧耗可由以下公式计算得出:

    氧供=脑血流量(CBF)×动脉血氧含量(Cao2) (1)

    氧耗(CMRO2)=脑血流量(CBF)×〔动脉血氧含量(Cao2椌猜鲅鹾?Cjo2〕 (2)

    由公式2得出:

    静脉血氧含量(Cjo2)=动脉血氧含量(Cao2)一氧耗(CMRO2)/脑血流量(CBF) (3)
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    Sjo2的正常范围是55%~75%〔7〕,有时高达85%〔11〕,它反映了大脑氧供和氧耗的匹配程度。Sjo2<50%提示大脑氧供不足以维持代谢需要〔7,12〕,造成这种情况的原因可能是脑血流降低时没有响应的脑氧耗的降低,也可能是动脉血氧含量降低所至(由公式3得出)。供应给脑代谢需要的氧量增加时,Sjo2可增高至>75%的程度〔7〕。因而,对脑静脉血氧饱和度进行测定可望获得有关大脑氧代谢动力学的信息,也可为临床处理处于脑缺血危险状态的患者提供有价值的信息。

    二、动脉与颈静脉氧含量差(AjDO2)

    公式2也可写成下面的形式〔13〕:

    AjDO2=CMRO2/CBF (4)
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    从此公式可看出通过对AjDO2进行测定,可推断出脑血流与脑氧代谢是否匹配〔13〕。

    AjDO2(ml.dl-1=动脉血氧含量(arterial oxygen content)--颈静脉血氧含量

    (jugular venous oxygen content)

    也即:AjDO2=CaO2--CjO2

    AjDO2=(Hb×1.39×SaO2+0.003×PaO2)-(Hb×1.39×SjO2+0.003×PjO2)
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    上述公式各参数的含义:Hb:血红蛋白浓度(g.dl-1);SaO2:动脉血氧饱和度;SjO2:颈静脉血氧饱和度;PaO2:动脉血氧分压(mmHg);PjO2:颈静脉血氧分压(mmHg);1.39:血红蛋白结合的氧量(ml.g-1);0.03;氧气在血液中的溶解度(每mmHg氧分压下每分升血液中溶解的氧毫升数)。

    从公式3~5可以看出,如果动脉血氧饱和度,血红蛋白浓度和氧离曲线的位置保持稳定,那么脑氧耗(CMRO2)与脑血流量(CBF)的比值即与SjO2成正比〔7,12〕。

    AjDO2正常值是4~7ml.dl-1(可接受的范围值是4~9ml.dl-1)〔7〕,如果AjDO2<4ml.dl-1,即可推定相对于氧耗来说,氧供是过量的(脑充血状态),相反,AjDO2>8~9ml.dl-1则指示由于氧供太低不足以满足代谢的需要,大脑正在从血液中摄取更多的氧(代偿性过度灌注状态)。脑氧供持续性降低可导致摄取增加,结果SjO2降低,AjDO2增高,而CMRO2无改变,随着此代偿性过度灌注阶段的持续,很多学者认为此时AjDO2>9ml.dl-1可指示大脑已接近或实际处于缺血状态〔12,14〕。
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    三、氧摄取率(OER)

    OER=氧耗/氧供,从公式1和2得出:

    OER=(CaO2-CjO2)/CaO2

    因为动脉血和静脉血中的血红蛋白浓度是相同的,并且溶解的氧只占血氧总含量的很小一部分,因而OER公式可简略为:

    OER= (SaO2-SjO2)/SaO2 (6)

    很多学者认为脑氧摄取率的测定对于判断大脑的氧供是否合适是非常重要的〔9〕。

    四、颈静脉球血氧定量测定在心脏手术围术期的应用
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    1.探测低温CPB期间的高危险期

    Nakajima等使用在线持续监测颈静脉球氧饱和度以评价CPB期间的脑氧平衡状态〔10〕,在CPB开始时,尽管平均动脉压(MAP)可降低至45mmHg,SjO2没有显著改变,这显示此时脑氧供和氧耗之间处于适当的平衡状态,引人入胜的是,这也提示在低温期间平均动脉压值低于正常自动调节范围是可以被很好地耐受的〔15〕。低温期间,平均动脉压低至20mmHg亦足以维持正常的SjO2〔16〕,然而,复温时,60mmHg似乎是平均动脉压的临界值,而将平均动脉压维持在60mmHg就不会出现SjO2≤50%的现象。所有的患者在复温期间SjO2降低的时段其平均动脉压都<60mmHg〔16〕。Andrews和Colquhoun发现SjO2降低主要发生在复温阶段并伴随有脑灌注压降低和鼻咽温的升高〔17〕。伴随有脑灌注压降低的SjO2降低提示与CPB有关的脑损伤其部分原因是相对或绝对的脑灌注不足〔17〕,他们还认为复温阶段是造成大脑半球灌注不足最危险的阶段。低温CPB期间(25~28℃)可观察到高水平的SjO2(70~80%),在复温时SjO2则降低到稍低于正常值的水平〔16,18-22〕,这表明在复温期间随温度的升高脑氧耗的增加可暂时超过脑氧供的增加,这种失衡可由以下原因造成〔18,19〕: (1)氧耗增加引起不适当的代偿反应;
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    (2)原发性自主调节障碍;

    (3)脑血管对非搏动性CPB灌注的收缩反应;

    (4)微栓的通过;

    另外,脑氧合功能下降可能与CPB期间过度血液稀释有关。虽然血液稀释增加脑血流,但此一增加不足以补偿动脉氧含量的降低〔23〕。

    低温降低CMRO2的程度较降低脑血流的程度大得多,造成奢侈灌注〔24,25〕。当氧耗下降时,脑对血液中氧的摄取也随之降低,CPB期间SjO2的测定值随温度的下降而上升〔9,16,25〕,而在复温时,氧耗增加,脑对血液中氧的摄取也增加,此时若没有相应的氧供增加,就会出现SjO2下降的现象。

, 百拇医药     相反,Dexter和Hindman使用计算机刺激方式预测在体温变化的条件下SjO2和脑微栓之间的关系,提出低温CPB时维持高SjO2不仅造成奢侈灌注,而且通过影响氧离曲线的偏移而损害氧从血红蛋白向脑的释放。如果情况确实是这样的话,我们可以推断出低温CPB期间无氧代谢是增加的,然而事实并非如此〔16〕,因而,尽管有Dexter和Hindman的结论和氧离曲线偏移的存在,出现氧供不能满足脑代谢需要的现象并不奇怪〔16〕,Dexter和Hindman还提出补充推论,在复温期间,SjO2降低并不一定代表缺血存在,但确实说明此时氧易于从血红蛋白向脑释放。而Sapire等发现复温期间无氧代谢显著增强,提出此时只存在有脑氧供不足而没有氧离曲线的偏移〔16〕。另外,van der Linden等和von Knobelsdorff等发现通过经颅多普勒超声测定出的大脑中动脉平均血流速率随复温开始而增加,但伴随有SjO2下降,这些发现提示复温期间脑血流的增加不足以满足脑代谢的氧需,而且这种供需失衡可通过SjO2的下降而反映出来〔26〕。
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    复温快的患者其SjO2的降低较复温慢的患者更为显著〔10,16,27〕,提示复温速度也是影响氧供和氧耗平衡的重要因素。Nakajima等发现复温速度和SjO2降低程度有显著相关性(r=0.86, P<0.005)〔10〕,复温过快可能是影响了脑代谢率而不是影响了氧供〔28〕,进一步的研究显示,通过将氧合器内的血液加温到39~40℃而快速复温的方式可使脑温超过正常范围,从而使氧耗大大超过氧供〔29〕。然而,von Knobelsdorff等发现在低温CPB后延长复温时间也没有减少SjO2降低的幅度〔20〕,SjO2降低的最大值在快速复温组和慢速复温组之间几乎相同(43%比44%),当颈静脉球温度在37℃,鼻咽温在33℃时即可检测到这一降低,他们提出复温期间SjO2的降低与复温速度无关,而与颈静脉球的温度密切相关,这同Cook等的发现〔30〕是一致的,后者发现低温CPB (27℃)经过10分钟的复温后颈静脉球的温度达到37℃,而平均鼻咽温此时只有34℃,经过18分钟的复温之后,鼻咽温达到37℃,平均脑静脉温度达到38.2℃,而且所有的患者在CPB结束前平均15分钟脑静脉温度都会出现一个>39℃的峰值。值得注意的是,von Knobelsdorff等〔20〕对快速复温和慢速复温方式进行的研究是前瞻性研究,而其他人对于复温速度的研究〔10,16,27〕都是回顾性研究。
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    2.常温和低温CPB高危险阶段的比较

    1994年,Cook等研究了52例患者常温和低温CPB的脑静脉氧饱和度。患者被随机分为常温组(37,n=26)和低温组(27,n=26),在常温组的前40分钟和低温组的复温期间出现SjO2≤50%的现象,CPB期间,SjO2≤50%在常温组的发生率为54%,低温组为12%,另外,CPB期间常温组AjDO2较低温组高很多,这与常温时氧耗较高是一致的。CPB开始时的SjO2下降可归因于血液稀释,平均动脉压下降,转前的低温由于CPB的开始而恢复至37℃以及此时相内对主动脉进行操作易于产生较多微栓等因素。晚近,Kadoi等〔31〕发现在体温>35℃的常温CPB时Sjo2降低阶段的出现频率(15例患者中有10例出现)高于低温CPB(15例患者中有5例出现),而两组间Sjo2降低持续的时间则没有差别。从上述诸研究中似乎发现接受常温CPB的患者脑缺氧危险性更高,因而低温CPB仍可能是有利于脑保护的明智的选择。Okano等〔32〕所做的类似的研究亦报道了常温CPB(>35℃)存在有Sjo2<50%的时候,而在中度体温CPB(32℃)患者中则没有Sjo2的改变。
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    相反,Cook等〔33〕发现在常温CPB时大脑半球氧合能得到很好的维持,氧供和氧耗匹配较好。而低温CPB时,相对于氧耗来说脑血流及氧供过分增多,意味着血流代谢之间失匹配,Ohnishi等〔21〕比较了接受冠状动脉搭桥术患者常温CPB(n=5)和中度低温CPB(n=5)脑氧代谢的效果,常温组只是在CPB开始时Sjo2有短暂的降低,其它时间一直稳定于大于50%的状态,低温组5例患者中有3例在CPB末期Sjo2下降到低于50%,他们提出如果在CPB开始时的Sjo2降低能够避免的话常温CPB是预防脑缺氧有用的技术。但他们的研究样本量太小,可能会招来非议。很清楚,在常温CPB早期和低温CPB复温期会出现脑氧饱和度下降。

    以上研究结果各异,因而需要更进一步的研究来对此问题进行证实。

    3.CPB期间混合静脉血氧饱和度监测和Sjo2监测的比较
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    CPB期间常使用混合静脉血氧饱和度作为全身氧合状态的指标,但是混合静脉血氧饱和度不能反映某一具体器官,例如大脑的氧合状态,这一点非常重要,因为心脏术后神经系统功能异常甚为常见。Croughwell〔19〕等研究了CPB期间机器血混合静脉血氧饱和度(SvO2)与Sjo2的之间的关系,结果发现在CPB的各个时段SvO2和Sjo2之间相关性极差,SvO2不能反映脑氧合情况,而且混合静脉血氧饱和度监测也反映不出复温期间Sjo2的降低,此时如果没有特殊的脑循环监测装置,就发现不了脑氧供的减少〔16,19〕,Sapire等〔16〕发现在复温末期当Sjo2的平均值为43%时,SvO2的平均值是81%。McDaniel等〔34〕在动物CPB期间作了同样的观察,他们的结果显示在2小时的常温动物实验CPB期间,SvO2反映不出脑静脉氧饱和度的下降或下降的严重程度。这些研究都证实了CPB期间仅仅对SvO2进行监测可能探测不出CPB期间的脑缺血时段,从而说明了对Sjo2进行监测的重要性。
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    五、结论

    体外循环期间,CBF和CMRO2比率的变化可以通过对Sjo2的监测而得知。这种变化具有极大的不可测性,且患者之间个体差异颇大,对不同患者的Sjo2进行密切监测可为心脏手术期间的脑保护提供帮助。颈静脉球氧定量测定对接受体外循环心脏手术的患者来说是一项实用而有效的技术,这种技术可探测出脑缺氧的时段,结合动脉血氧含量,可计算出AjDO2,为临床管理提供指导。术中脑缺氧时间长短与术后神经精神并发症的发生密切相关,因而这一监测显得越发重要,既可进行持续监测也可进行间断监测Sjo2的仪器亦很容易应用于临床。然而,是否应该采用这一技术以改变目前已经确立的临床操作常规以求改善体外循环后神经系统功能状态尚有待进一步的研究。

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