清除白细胞对体外循环后早期左心功能的影响
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体外循环杂志 2000年第2期第2卷
王军；王尔松；王连才
关键词：白细胞滤除；左心功能；体外循环
摘要：
目的 目的：研究清除白细胞含血心肌保护液对体外循环后早期左心功能的影响。
方法：随机选择20例体外循环手术的病人，心肌保护方法采用中度低温含血心肌保护液持续顺行灌注。对照组(组Ⅱ)10例，按常规进行灌注。实验组(组Ⅰ)10例于含血心肌保护液通路加用白细胞滤过器(LDF)，测定滤过前后白细胞计数的变化；心肌含水量的变化；应用彩色多谱勒超声观察术前后EF、FS、心肌僵硬度的变化；应用持续左心功能(CCO)监测术后早期左心功能的变化。
结果：滤过后白细胞滤除率为0.91±0.05(p<0.05)；主动脉阻断前全组病人心肌电镜显示肌原纤维排列整齐，肌节、肌带清楚，线粒体形态、结构尚完整，再灌注后可见心肌含水量增高，以组Ⅱ增高明显(p<0.05)；彩色多谱勒超声结果显示组Ⅰ术后4小时EF、FS开始增高，48小时已经增高到术前水平，组Ⅱ于24小时才有所增高，两组术后早期室壁活动度均较差，收缩期室壁增厚率减低，组Ⅰ在术后4小时已见到明显恢复；CCO结果显示术后早期组Ⅰ左心功能于4小时开始恢复，到48小时已恢复到术前水平，而组Ⅱ于24小时才有所恢复，组Ⅰ较组Ⅱ恢复快。
, 百拇医药
结论：清除白细胞含血心肌保护液能明显地降低心肌含水量，减轻心肌水肿；使术后早期左心功能恢复加快。
体外循环(CPB)手术存在心肌缺血和再灌注损伤，清除白细胞可以减轻再灌注损伤的程度〔1〕。但是来源于骨髓的白细胞又会很快地进入血液循环，参与由白细胞介导的各种反应，这一现象对体外循环后左心功能有何影响？目前尚不明确。本研究采用白细胞滤器(LDF)对心肌保护液中的白细胞进行清除，观察心肌含水量及术后左心功能的变化，探讨清除白细胞对体外循环后早期左心功能的影响。
资料与方法
临床资料：随机选择20例择期行心脏瓣膜替换术的病人，分为对照组(组Ⅱ)(未用LDF)10例，实验组(组Ⅰ)(应用LDF)10例，两组病人一般临床资料见表1。
表1 病人一般临床资料
, http://www.100md.com
组Ⅰ
组Ⅱ
P
病例数
10
10
N
性别(男、女)
6、4
5、5
N
年龄(岁)
39.8±12.5
, http://www.100md.com
41.5±11.6
N
身高(cm)
174.3±34.5
168.9±28.7
N
体重(kg)
56.8±14.7
59.4±20.2
N
心功能(NYHK分级)
Ⅱ
, 百拇医药
Ⅱ
N
白细胞计数(G/N)
5.49±2.81
6.17±1.98
N
EF(%)
57.3±10.4
55.1±7.8
N
FS(%)
31.0±7.9
30.1±8.2
, 百拇医药
N
CPBT(min)
100.4±45.9
98.7±39.8
N
ACT(min)
45.1±28.9
38.5±22.9
N
研究方法：全组病人采用芬太尼静注和异氟醚吸入的静吸复合麻醉，常规建立体外循环，采用Sarns 9000或Gambro体外循环机，应用膜肺为Maxima或Terumo，预充液为乳酸林格氏液1500~2000ml，血浆200~400ml，海脉素500ml，肝素化剂量为400IU/kg，CPB中激活全血凝固时间(ACT)维持在400~600秒，灌注流量为60~80ml·kg/min，采用中度血液稀释(HCT 20~25%)，中度低温(28~32℃)。心肌保护方法采用中度低温含血心肌保护方法〔2〕。组Ⅰ于心肌保护通路加用LDF，两组灌注方法、剂量、温度条件相同。组Ⅰ分别取应用LDF过滤前后的血液，测定白细胞(WBC)、红细胞(RBC)、血小板(PLT)数目。心脏停跳前5分钟、主动脉开放后30分钟，取右房心肌用刀片修成0.5mm3大小的六面体，置入2.5%心肌固定液，做电镜检查，记录心肌含水量；应用彩色多谱勒超声记录术前、术后EF、FS、心肌僵硬度的变化；体外循环停止后立即检测持续左心功能(CCO)，观察左心功能的变化。
, http://www.100md.com
结 果
应用LDF前后血细胞的变化：过滤后WBC滤除率为0.91±0.05(P<0.05)；RBC滤除率为0.08±0.03(P>0.05)；PLT滤除率为0.88±0.06 (P<0.05)。
表2 两组EF、FS的变化
术前
术后2h
4h
8h
12h
24h
48h
Ⅰ
, 百拇医药
EF(%)
57.3±10.4
32.1±9.8△
44.5±7.0*
45.8±7.4
53.2±7.1
54.8±8.0
60.8±9.2
FS(%)
31.0±7.9
14.4±5.4△
27.7±6.7*
, 百拇医药
27.8±9.3
27.8±4.6
28.7±3.9
33.0±11.0
Ⅱ
EF(%)
55.1±7.8
30.5±10.0
34.1±7.2
33.1±9.0
36.8±0.8△
45.4±4.3#
, 百拇医药
50.9±6.0
FS(%)
30.1±8.2
17.4±5.3
19.3±3.9
18.5±5.0
20.1±6.5△
25.5±5.1#
29.7±4.8
注：P<0.05(与术后2h比较) ＃P<0.05(与术后12h比较) △<0.05(与术前比较)
心肌超微结构的变化：主动脉阻断前全组病人心肌电镜显示肌原纤维排列整齐，肌节、肌带清楚，线粒体形态、结构完整。主动脉开放后30分钟可见线粒体电子密度降低，部分线粒体有肿胀，空泡化，核基本正常。心肌含水量测定结果显示组Ⅰ较组Ⅱ明显降低(P<0.05)。
, 百拇医药
血流动力学的变化：CCO结果显示术后左心功能组Ⅰ较组Ⅱ恢复佳，术后心排量(CO)、心脏指数(CI)较组Ⅱ恢复快，组Ⅰ在4小时已经有所恢复，48小时已达术前水平，而组Ⅱ于24小时才有所恢复(表3)。
表3 术后持续左心功能检测(CCO)结果
1hr
2hr
4hr
8hr
24hr
48hr
CO
对照组
, 百拇医药 3.2±0.3
3.7±0.4
3.9±0.3
4.2±0.2
4.1±0.4*
4.9±0.5*
(L/min)
实验组
3.8±0.5
3.9±0.3
4.4±0.4*△
4.9±0.5
, 百拇医药
5.1±0.5*△
5.5±0.4*△
Cl(L/min
对照组
2.2±0.2
2.4±0.3
2.8±0.5
2.7±0.2
3.2±0.4*
3.4±0.5*
/m2)
实验组
, http://www.100md.com
2.0±0.3
2.5±0.2
3.0±0.5*△
3.3±0.4*△
3.5±0.5*△
3.5±0.2*△
SVR(dn-
对照组
2860±356
2764±874
2568±369
2198±560
, http://www.100md.com
1764±568*
1104±471*
s/cm5)
实验组
2500±396
2098±506
1768±432*△
1109±289*△
1104±371*△
1009±298*△
PVR(dn-
对照组
, http://www.100md.com
380±88
375±96
378±88
280±68
241±65*
211±85*
s/cm5)
实验组
371±78
345±45
271±49*△
241±44*△
, 百拇医药
205±45*△
201±55*△
LVSWI(g/
对照组
27±3
25±2
25±5
22±4
19±4*
19±3*
m2.m-1.b-1)
实验组
28±4
, 百拇医药
24±3
19±4*△
19±3*△
18±*△
18±2*△
SV
对照组
28±3
29±3
34±3
35±6
41±6*
39±2*
, 百拇医药
(ml/b)
实验组
29±4
31±3
41±6*△
44±4*△
43±2*△
44±2*△
SVI
对照组
23±4
24±4
22±5
, http://www.100md.com
26±3
28±2*
29±5*
(ml/b/m2)
实验组
22±3
24±4
26±3
26±5
28±3*△
27±2*△
MAP
对照组
, http://www.100md.com
77±18
81±15
80±13
79±14
82±18
81±17
(mmHg)
实验组
78±18
78±20
81±17
80±15
80±16
, http://www.100md.com
81±15
CVP
对照组
11±3
12±4
13±4
12±3
11±2
11±3
(mmHg)
实验组
11±4
11±3
, 百拇医药
12±2
11±2
11±3
10±1
MPAP
对照组
38±6
38±7
34±5
30±8
26±5*
22±6*
(mmHg)
, http://www.100md.com
实验组
37±9
34±8
25±6*
21±6*
22±5*
20±5*
PAWP
对照组
22±4
19±5
19±6
15±6*
, http://www.100md.com
14±4*
11±3*
(mmHg)
实验组
21±6
19±4
14±4
11±3*
10±5*
11±6*
注：*P<0.05 组内比较：△ P<0.05 组间比较
讨 论
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虽然目前CPB中已普遍采用含血心肌保护液进行灌注，但心肌缺血在所难免。由于转流中使用许多人工管道等，使血清和这些高分子材料接触后可直接激活补体，补体通过趋化激活中性粒细胞，产生大量氧自由基，参与脂质过氧化反应；同时主动脉阻断和开放的过程易引起心肌出现再灌注损伤〔3〕。体外循环停止后，由于炎性反应使白细胞总数进一步增高，使其介导的与氧自由基有关的反应进一步加剧。单纯滤过心肌保护液中的白细胞能否减轻或消除由于体外循环造成的心肌再灌注损伤？本实验结果表明，滤除心肌保护液中的白细胞后能够明显减轻心肌水肿，改善心肌活动，表现为室壁活动度增加，室壁增厚率增加。
主动脉阻断期间，通过LDF可以滤除白细胞，但白细胞又很快进入血循环，这一现象对CPB后心室功能有何影响？本研究结果表明，CPB后早期左心功能明显下降，两组下降程度无差别；术后4小时实验组左心功能即明显恢复，到48小时已达术前水平，而对照组24小时才有所恢复，说明通过滤除心肌保护液中的白细胞可以明显改善CPB后早期心室功能，表现为术后CO、CI较对照组持续增高，恢复良好。研究结果提示：再灌注早期白细胞积聚可影响后期的心室功能，机械清除白细胞可降低再灌注早期的心肌功能损害。Lazar〔4〕等报道用幼猪动物模型研究清除白细胞对心肺转流后6小时内心肌功能的影响作用，证实再灌注早期整个心室功能进行性降低，6小时后收缩功能可接近正常，而心室顺应性降低则可持续6小时；清除白细胞使收缩功能迅速恢复正常，舒张功能损伤较轻。实验结果表明，两组CO、CI与SVR、PVR的变化相关，表明血流动力学的恢复与体肺循环的血管阻力有关，提示临床上在处理术后病人时，降低外周阻力是很重要的。一般局部缺血期后，通过控制再灌注条件及再灌注液成分对心肌活力与功能的保护，可明显的加快术后心肌功能的恢复，因为白细胞分离介质的抑制和白细胞的减少能够改善再灌注损伤，更加有利于术后心脏功能的恢复。
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本研究结果表明，CPB后左心功能明显降低，应用LDF可以明显减轻再灌注损伤，更有利于保护好心肌功能，使术后早期左心功能恢复加快。如果能够完全滤除体外循环中的白细胞将更有利于心脏功能的恢复，这是有待进一步研究的课题。
参考文献
1.Ian C, Wilson MB, Joseph M, et al. Leucocyte depletion in a neonatal model of cardial surgery. Ann Thorac Surg, 1993,55:12-17.
2.王军，朱家麟，张宝仁，等。不同温度含血心肌保护液的临床研究。第二军医大学学报
1997,103:66-69.
3.Steurer G, Yang P, Rao V, et al. Acute myocardial infarction, reperfusion injury, and intravenous magnesium therapy:basic concepts and clinical impications. Am Heart J 1996,132:478-481.
4.Lazar HL,Zhang X,Hamasaki T, et al. Role of leudocyte depletion during cardiopulmonary bypass and cardioplegic arrest. Ann Thorac Surg, 1995,60:1745-1748., http://www.100md.com
关键词：白细胞滤除；左心功能；体外循环
摘要：
目的 目的：研究清除白细胞含血心肌保护液对体外循环后早期左心功能的影响。
方法：随机选择20例体外循环手术的病人，心肌保护方法采用中度低温含血心肌保护液持续顺行灌注。对照组(组Ⅱ)10例，按常规进行灌注。实验组(组Ⅰ)10例于含血心肌保护液通路加用白细胞滤过器(LDF)，测定滤过前后白细胞计数的变化；心肌含水量的变化；应用彩色多谱勒超声观察术前后EF、FS、心肌僵硬度的变化；应用持续左心功能(CCO)监测术后早期左心功能的变化。
结果：滤过后白细胞滤除率为0.91±0.05(p<0.05)；主动脉阻断前全组病人心肌电镜显示肌原纤维排列整齐，肌节、肌带清楚，线粒体形态、结构尚完整，再灌注后可见心肌含水量增高，以组Ⅱ增高明显(p<0.05)；彩色多谱勒超声结果显示组Ⅰ术后4小时EF、FS开始增高，48小时已经增高到术前水平，组Ⅱ于24小时才有所增高，两组术后早期室壁活动度均较差，收缩期室壁增厚率减低，组Ⅰ在术后4小时已见到明显恢复；CCO结果显示术后早期组Ⅰ左心功能于4小时开始恢复，到48小时已恢复到术前水平，而组Ⅱ于24小时才有所恢复，组Ⅰ较组Ⅱ恢复快。
, 百拇医药
结论：清除白细胞含血心肌保护液能明显地降低心肌含水量，减轻心肌水肿；使术后早期左心功能恢复加快。
体外循环(CPB)手术存在心肌缺血和再灌注损伤，清除白细胞可以减轻再灌注损伤的程度〔1〕。但是来源于骨髓的白细胞又会很快地进入血液循环，参与由白细胞介导的各种反应，这一现象对体外循环后左心功能有何影响？目前尚不明确。本研究采用白细胞滤器(LDF)对心肌保护液中的白细胞进行清除，观察心肌含水量及术后左心功能的变化，探讨清除白细胞对体外循环后早期左心功能的影响。
资料与方法
临床资料：随机选择20例择期行心脏瓣膜替换术的病人，分为对照组(组Ⅱ)(未用LDF)10例，实验组(组Ⅰ)(应用LDF)10例，两组病人一般临床资料见表1。
表1 病人一般临床资料
, http://www.100md.com
组Ⅰ
组Ⅱ
P
病例数
10
10
N
性别(男、女)
6、4
5、5
N
年龄(岁)
39.8±12.5
, http://www.100md.com
41.5±11.6
N
身高(cm)
174.3±34.5
168.9±28.7
N
体重(kg)
56.8±14.7
59.4±20.2
N
心功能(NYHK分级)
Ⅱ
, 百拇医药
Ⅱ
N
白细胞计数(G/N)
5.49±2.81
6.17±1.98
N
EF(%)
57.3±10.4
55.1±7.8
N
FS(%)
31.0±7.9
30.1±8.2
, 百拇医药
N
CPBT(min)
100.4±45.9
98.7±39.8
N
ACT(min)
45.1±28.9
38.5±22.9
N
研究方法：全组病人采用芬太尼静注和异氟醚吸入的静吸复合麻醉，常规建立体外循环，采用Sarns 9000或Gambro体外循环机，应用膜肺为Maxima或Terumo，预充液为乳酸林格氏液1500~2000ml，血浆200~400ml，海脉素500ml，肝素化剂量为400IU/kg，CPB中激活全血凝固时间(ACT)维持在400~600秒，灌注流量为60~80ml·kg/min，采用中度血液稀释(HCT 20~25%)，中度低温(28~32℃)。心肌保护方法采用中度低温含血心肌保护方法〔2〕。组Ⅰ于心肌保护通路加用LDF，两组灌注方法、剂量、温度条件相同。组Ⅰ分别取应用LDF过滤前后的血液，测定白细胞(WBC)、红细胞(RBC)、血小板(PLT)数目。心脏停跳前5分钟、主动脉开放后30分钟，取右房心肌用刀片修成0.5mm3大小的六面体，置入2.5%心肌固定液，做电镜检查，记录心肌含水量；应用彩色多谱勒超声记录术前、术后EF、FS、心肌僵硬度的变化；体外循环停止后立即检测持续左心功能(CCO)，观察左心功能的变化。
, http://www.100md.com
结 果
应用LDF前后血细胞的变化：过滤后WBC滤除率为0.91±0.05(P<0.05)；RBC滤除率为0.08±0.03(P>0.05)；PLT滤除率为0.88±0.06 (P<0.05)。
表2 两组EF、FS的变化
术前
术后2h
4h
8h
12h
24h
48h
Ⅰ
, 百拇医药
EF(%)
57.3±10.4
32.1±9.8△
44.5±7.0*
45.8±7.4
53.2±7.1
54.8±8.0
60.8±9.2
FS(%)
31.0±7.9
14.4±5.4△
27.7±6.7*
, 百拇医药
27.8±9.3
27.8±4.6
28.7±3.9
33.0±11.0
Ⅱ
EF(%)
55.1±7.8
30.5±10.0
34.1±7.2
33.1±9.0
36.8±0.8△
45.4±4.3#
, 百拇医药
50.9±6.0
FS(%)
30.1±8.2
17.4±5.3
19.3±3.9
18.5±5.0
20.1±6.5△
25.5±5.1#
29.7±4.8
注：P<0.05(与术后2h比较) ＃P<0.05(与术后12h比较) △<0.05(与术前比较)
心肌超微结构的变化：主动脉阻断前全组病人心肌电镜显示肌原纤维排列整齐，肌节、肌带清楚，线粒体形态、结构完整。主动脉开放后30分钟可见线粒体电子密度降低，部分线粒体有肿胀，空泡化，核基本正常。心肌含水量测定结果显示组Ⅰ较组Ⅱ明显降低(P<0.05)。
, 百拇医药
血流动力学的变化：CCO结果显示术后左心功能组Ⅰ较组Ⅱ恢复佳，术后心排量(CO)、心脏指数(CI)较组Ⅱ恢复快，组Ⅰ在4小时已经有所恢复，48小时已达术前水平，而组Ⅱ于24小时才有所恢复(表3)。
表3 术后持续左心功能检测(CCO)结果
1hr
2hr
4hr
8hr
24hr
48hr
CO
对照组
, 百拇医药 3.2±0.3
3.7±0.4
3.9±0.3
4.2±0.2
4.1±0.4*
4.9±0.5*
(L/min)
实验组
3.8±0.5
3.9±0.3
4.4±0.4*△
4.9±0.5
, 百拇医药
5.1±0.5*△
5.5±0.4*△
Cl(L/min
对照组
2.2±0.2
2.4±0.3
2.8±0.5
2.7±0.2
3.2±0.4*
3.4±0.5*
/m2)
实验组
, http://www.100md.com
2.0±0.3
2.5±0.2
3.0±0.5*△
3.3±0.4*△
3.5±0.5*△
3.5±0.2*△
SVR(dn-
对照组
2860±356
2764±874
2568±369
2198±560
, http://www.100md.com
1764±568*
1104±471*
s/cm5)
实验组
2500±396
2098±506
1768±432*△
1109±289*△
1104±371*△
1009±298*△
PVR(dn-
对照组
, http://www.100md.com
380±88
375±96
378±88
280±68
241±65*
211±85*
s/cm5)
实验组
371±78
345±45
271±49*△
241±44*△
, 百拇医药
205±45*△
201±55*△
LVSWI(g/
对照组
27±3
25±2
25±5
22±4
19±4*
19±3*
m2.m-1.b-1)
实验组
28±4
, 百拇医药
24±3
19±4*△
19±3*△
18±*△
18±2*△
SV
对照组
28±3
29±3
34±3
35±6
41±6*
39±2*
, 百拇医药
(ml/b)
实验组
29±4
31±3
41±6*△
44±4*△
43±2*△
44±2*△
SVI
对照组
23±4
24±4
22±5
, http://www.100md.com
26±3
28±2*
29±5*
(ml/b/m2)
实验组
22±3
24±4
26±3
26±5
28±3*△
27±2*△
MAP
对照组
, http://www.100md.com
77±18
81±15
80±13
79±14
82±18
81±17
(mmHg)
实验组
78±18
78±20
81±17
80±15
80±16
, http://www.100md.com
81±15
CVP
对照组
11±3
12±4
13±4
12±3
11±2
11±3
(mmHg)
实验组
11±4
11±3
, 百拇医药
12±2
11±2
11±3
10±1
MPAP
对照组
38±6
38±7
34±5
30±8
26±5*
22±6*
(mmHg)
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实验组
37±9
34±8
25±6*
21±6*
22±5*
20±5*
PAWP
对照组
22±4
19±5
19±6
15±6*
, http://www.100md.com
14±4*
11±3*
(mmHg)
实验组
21±6
19±4
14±4
11±3*
10±5*
11±6*
注：*P<0.05 组内比较：△ P<0.05 组间比较
讨 论
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虽然目前CPB中已普遍采用含血心肌保护液进行灌注，但心肌缺血在所难免。由于转流中使用许多人工管道等，使血清和这些高分子材料接触后可直接激活补体，补体通过趋化激活中性粒细胞，产生大量氧自由基，参与脂质过氧化反应；同时主动脉阻断和开放的过程易引起心肌出现再灌注损伤〔3〕。体外循环停止后，由于炎性反应使白细胞总数进一步增高，使其介导的与氧自由基有关的反应进一步加剧。单纯滤过心肌保护液中的白细胞能否减轻或消除由于体外循环造成的心肌再灌注损伤？本实验结果表明，滤除心肌保护液中的白细胞后能够明显减轻心肌水肿，改善心肌活动，表现为室壁活动度增加，室壁增厚率增加。
主动脉阻断期间，通过LDF可以滤除白细胞，但白细胞又很快进入血循环，这一现象对CPB后心室功能有何影响？本研究结果表明，CPB后早期左心功能明显下降，两组下降程度无差别；术后4小时实验组左心功能即明显恢复，到48小时已达术前水平，而对照组24小时才有所恢复，说明通过滤除心肌保护液中的白细胞可以明显改善CPB后早期心室功能，表现为术后CO、CI较对照组持续增高，恢复良好。研究结果提示：再灌注早期白细胞积聚可影响后期的心室功能，机械清除白细胞可降低再灌注早期的心肌功能损害。Lazar〔4〕等报道用幼猪动物模型研究清除白细胞对心肺转流后6小时内心肌功能的影响作用，证实再灌注早期整个心室功能进行性降低，6小时后收缩功能可接近正常，而心室顺应性降低则可持续6小时；清除白细胞使收缩功能迅速恢复正常，舒张功能损伤较轻。实验结果表明，两组CO、CI与SVR、PVR的变化相关，表明血流动力学的恢复与体肺循环的血管阻力有关，提示临床上在处理术后病人时，降低外周阻力是很重要的。一般局部缺血期后，通过控制再灌注条件及再灌注液成分对心肌活力与功能的保护，可明显的加快术后心肌功能的恢复，因为白细胞分离介质的抑制和白细胞的减少能够改善再灌注损伤，更加有利于术后心脏功能的恢复。
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本研究结果表明，CPB后左心功能明显降低，应用LDF可以明显减轻再灌注损伤，更有利于保护好心肌功能，使术后早期左心功能恢复加快。如果能够完全滤除体外循环中的白细胞将更有利于心脏功能的恢复，这是有待进一步研究的课题。
参考文献
1.Ian C, Wilson MB, Joseph M, et al. Leucocyte depletion in a neonatal model of cardial surgery. Ann Thorac Surg, 1993,55:12-17.
2.王军，朱家麟，张宝仁，等。不同温度含血心肌保护液的临床研究。第二军医大学学报
1997,103:66-69.
3.Steurer G, Yang P, Rao V, et al. Acute myocardial infarction, reperfusion injury, and intravenous magnesium therapy:basic concepts and clinical impications. Am Heart J 1996,132:478-481.
4.Lazar HL,Zhang X,Hamasaki T, et al. Role of leudocyte depletion during cardiopulmonary bypass and cardioplegic arrest. Ann Thorac Surg, 1995,60:1745-1748., http://www.100md.com