Cerebral Oxygen Metabolism during Coronary Artery Bypass Grafting with the Mild Hypothermic Cardiopulmonary Bypass
吴安石 Anshi Wu 医学博士
岳　云 Yun Yue 教授
吴　延 Yan Wu
吴奇伟 Qiwei Wu
首都医科大学附属北京朝阳医院麻醉科，北京 100020
Department of Anesthesiology, Beijing Chaoyang Hospital, Capital University of Medical Sciences, Beijing 100020<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

ABSTRACT

Objective: To investigate the changes of cerebral oxygen supply and demand during coronary artery bypass grafting (CABG) with the mild hypothermic cardiopulmonary bypass (CPB).
　Methods: Adult patients (n=17), free of diabetes mellitus, cerebral vascular diseases and undergoing coronary artery bypass grafting (CABG) were selected. Jugular bulb oxygen saturation (SjO₂), arterial-venous oxygen content difference (Da-vO₂), arterial-venous lactate difference (Da-VL), and oxygen extract rate (O₂ER) were measured at various times: before CPB,during cooling at nasopharyngeal temperature (NPT) 33℃, during stable nypothermia, during rewarming at NPT 37℃, 20 minutes after CPB and the end of operation.
　Results: During rewarming, SjO₂ decreased and O₂ER increased significantly compared with that of pre-CPB stage. But Da-vLand GER did not change significantly during anesthesia in all patients. SjO₂ was negatively correlated to NPT （r=-0.6423, P＜0.05）.
　Conclusion: Rewarming period is still critical for O₂ desaturation of the brain. The changes of body temperature is an important factor affecting cerebral oxygen balance, but the critical level of SjO₂ as an predictor of neurologic injure in mild hypothermic CPB is not known.
　Key Words: Mild hypothermic cardiopulmonary bypass; Cerebral oxygen metabolism

体外循环（CPB）心脏手术病人，术中中枢神经系统的并发症高达2-5%，其发生与脑栓塞及脑氧合失调有关。颈静脉球血氧饱和度可反映脑代谢的变化，常作为一种检测脑氧合平衡的指标^[1]。因此我们观察了浅低温CPB冠脉搭桥手术中SjO₂及相关指标的变化，以探讨脑氧合的变化规律。

资料和方法<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

选择17例冠脉搭桥术病人，男12例，女5例，年龄59±8.05岁，体重65±10.84公斤，心功能2～3级，EF59±11.51%，三支病变15例，两支病变2例。术前无糖尿病、脑血管疾病史。
　　麻醉方法：所有心血管药物用至手术当日。术前口服安定0.1～0.2mg/kg，肌注东莨菪碱0.3mg，吗啡0.15～0.2mg/kg。麻醉诱导静注芬太尼10～15μg/kg，依托咪酯0.2～0.3mg/kg，维库溴铵0.2～0.3mg/kg。经口明视气管插管。手术过程中间断注入10～20μg/kg芬太尼，同时吸入异氟醚维持麻醉，所有病人CPB中静脉注射异丙酚3～5mg/kg直到复温至37℃时撤离。入室于清醒状态下经右颈内静脉穿刺逆行置管，使导管尖端位于相当于外耳道位置（达颈内静脉上球部）。同时经右颈内静脉置入Swan-Ganz导管用于监测血流动力学和混合静脉血氧饱和度（SvO₂）。常规桡动脉测压，监测ECG、脉搏氧饱和度和呼吸气体参数。
　　体外循环方法：CPB采用Sarns体外循环机，膜式氧合器，pH处理采用a稳态。预充液为血定安和乳酸林格氏液；全身肝素化剂量为3mg/kg；机器灌注全血停搏液（晶体液：血液=1：4）。体外循环不采用物理降温而是由预充液、灌注管道等造成一种自然降温，最终鼻咽温度31-34℃，肛温33-35℃。缓慢复温，速度为0.2-0.3℃/min。
　　观察方法：分别于麻醉后CPB前（A）、转机鼻温至32℃（B）、低温稳定期（C）、复温至37℃（D）、停CPB后20分（E）以及术毕（F）六个时间点，测量血流动力学指标、SjO₂、脑动静脉血氧含量差（Da-vO₂）、脑动静脉血乳酸含量差（Da-vL）等参数。
　　数据处理：所有数据以均数±标准差表示，采用SPSS统计软件，数据比较采用轶和检验及t检验，P＜0.05认为有统计学意义。

结　果

　　CPB时间为149±55.53分钟，主动脉阻断时间为97±4.7分钟，CPB中最低鼻温32±1.34℃，肛温32±1.28℃。“搭桥”支数3.52±0.66支。所有病人术后无明显神经、精神症状。
　　SjO₂及相关参数变化（表1）：CPB自然降温至32℃及其稳定期，SjO₂较CPB前明显增加（P＜0.05），同时Da-vO₂、O₂ER明显下降（P＜0.05）。复温至37℃时，SjO₂及PvO₂较CPB前明显下降，而O₂ER明显增加。整个手术过程中Da-vL和脑糖摄取率（GER）未见明显变化。CPB后CI明显增加。相关性分析表明，复温时SjO₂变化和NTP呈明显负相关（r=-0.6423，P＜0.01）。

讨　论<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

　　随着心肌保护和外科技术的发展，因手术而致的病人死亡率已明显降低，但术后中枢神经系统并发症达1%-5%，并且随着高龄患者、糖尿病和高血压患者数量增加，这个比例仍在升高。CPB引起的脑损伤原因尚未明了，栓塞和脑氧合失调目前被认为是导致中枢神经系统缺血损伤的重要因素。
　　脑氧合研究，通常是测定脑动静脉血氧含量和血氧饱和度来计算动脉-脑静脉氧合量差和氧饱和度并及脑氧摄率，以此判断脑组织的血流量和氧耗量是否相适应，因而无需测定氧耗量和血流量。临床上常以颈静脉球血氧饱和度（SjO₂）测定表示脑氧合变化，因SjO₂=1-CMRO₂/CBF•CaO₂，所以当氧需超过氧供时，氧摄取增加，SjO₂降低。
　　CPB过程中影响SjO₂的因素较多，为了更准确地分析SjO₂变化，我们采取一些措施尽可能减少干扰因素，如整个CPB期间PaO₂、PaCO₂及泵速基本恒定，复温速度0.2-0.3℃/min，持续静点异丙酚，以排除复温时麻醉偏浅等措施。结果表明，CPB开始后，当鼻咽温度降至32℃时，SjO₂与CPB前相比明显升高，同时Da-vO₂和O₂ER明显降低，因低温减少脑氧耗和脑血流，但氧耗减少更加明显，所以SjO₂较CPB前升高。低温稳定期变化不大。当CPB复温至37℃左右时，SjO₂与CPB前相比明显降低，同时O₂ER明显增加，说明脑氧供平衡失调，脑血流不能满足颅脑代谢的需要，脑氧耗明显增加。17例病人中有7例SjO₂下降＜50%，发生率达41%，介于文献报道的常温CPB发生率（45%）和中低温CPB发生率（17-23%）之间^[2]。目前认为，复温期间颅脑氧耗增加而氧供相对固定是导致SjO₂下降的重要原因，而CPB过程中温度是影响脑氧耗增加的重要因素。据文献报道，复温阶段随着温度升高，靠近大血管部位的脑组织优先复温，当鼻咽温度达到37℃，有些部位的脑组织达到39-41℃，造成过度的颅脑复温，明显增加脑氧耗^[3]。尽管我们采取缓慢的复温速度，一直持续点滴异丙酚，但SjO₂降低发生率仍高达41%。最近文件报道，复温期间SjO₂下降和复温速度无关^[4]。且点滴异丙酚对SjO₂下降有着明显作用^[5]。虽然复温度阶段脑氧耗明显增加，但从氧供方面来讲却相对固定，颅脑血流虽然在中低温CPB期间和泵速无关，但在常温和快速复温阶段却依赖泵速变化，较高泵速（2.7-3.0L/min/m²）能维持满意的脑氧平衡^[6]。而我们研究过程中，整个CPB期间泵相对恒定，复温阶段未相应提高，这样颅脑血流难以满足脑氧耗的升高，导致SjO₂下降。此外，我们研究对象是CABG病人，年龄较大，相对而言，颅脑血管自动调节能力差，也可能是SjO₂下降的原因。
　　研究证明，中低温CPB心脏手术患者，其术后神经，神经障碍和复温期间SjO₂下降有关。但有关浅低温CPB患者，其复温期间SjO₂下降和术后神经系统并发之间的关系尚难确定。我们发现，尽管复温时有41%患者SjO₂下降至50%以下，但整个CPB过程中GER，Da-vL未见明显升高，说明颅脑有氧代谢平衡。且术后所有患者未见明显的神经、精神障碍。因此对于浅低温CPB心脏手术患者复温期SjO₂下降的机理，以及和术后神经功能变化之间的关系需进一步研究。

参考文献
1. Schell RM, Kern FH, Reves JG, et al. The role of continuous jugular venous saturation monitoring during cardiac surgery with cardiopulmonary bypass. Anesth Analg, 1992,74:627-9.
2. Cook DJ, Oliver WCJR, Orszulak TA, et al. A prospective randomized comparison of cerebral venous oxygen saturation during normothermic and hypothermic cardiopulmonary bypass. J Thorac Cardiovascu Surg, 1994,107:1020-9.
３.Knobelsdorff GV,Tonneer PH,Hane IF,et al.Prolonged rewarming after hypothermic cardiopulmonary bypass dose not attenuate reduction of jugular bulb oxygen saturation.J Cardiothorac Vasc Anesth,1997,11:689-693.
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　　吴安石，男，37岁，医学博士，首都医科大学附属朝阳医院麻醉科副主任医师。已发表论文十余篇。