作者：李長林　李占清　張宇　陳國生

　　【關(guān)鍵詞】  體外循環(huán)

　　體外循環(huán)（cardiopulmonary bypass，CPB）技術(shù)的運用，使心內(nèi)直視手術(shù)的安全開展成為可能，但它作為一種有創(chuàng)性的輔助治療措施，在對人體進行治療的同時也會對人體造成了不小的損傷。在體外循環(huán)中，由于血液稀釋及血液與異物表面接觸等多種因素，激活體內(nèi)應(yīng)激反應(yīng)，引起組織水腫、全身含水量增加及全身炎癥反應(yīng)綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS），嚴重者可引起器官功能障礙。超濾（ultrafiltration，UF）不僅能有效地去除體外循環(huán)后體內(nèi)多余的水分，濃縮血液細胞，恢復(fù)體液平衡，而且能清除部分炎性介質(zhì)，改善術(shù)后臟器功能，提高體外循環(huán)心臟手術(shù)后臨床效果。

　　1  超濾基本原理

　　超濾基本原理是通過一個半透膜濾器，將血液中水分和可溶性小分子物質(zhì)與血管內(nèi)細胞成分和血漿蛋白分開并濾出，其濾過驅(qū)動力主要靠跨膜壓差。一般濾器膜兩側(cè)所允許的壓差范圍在100～500mmHg.影響濾過效果的因素：（1）跨膜壓（TMP）：根據(jù)Starling定律，TMP越大，濾出的液體越多，如果超過TMP高限，就有可能導(dǎo)致紅細胞破裂以至溶血；（2）血流量：如果血流量較慢，就會導(dǎo)致大量紅細胞堆積在中空纖維中，增加溶血可能性，血流過快，不能使液體在短時間內(nèi)濾出，所以要將流量控制在100～300ml/min；（3）膜的厚度；（4）膜上孔徑的數(shù)目及大??；（5）血細胞比容（Hct）；（6）溫度。

　　2  濾出液成分

　　濾出液相當于腎臟原尿液，包括K+、Na+、Cl-、尿酸、肌酐和葡萄糖等及大部分炎性介質(zhì)。大分子物質(zhì)，如白蛋白、血紅蛋白、纖維蛋白原以及細胞成分等都不能透過濾過膜，因此不會被濾出。

　　3  超濾法的類型及特點

　　3.1  常規(guī)超濾（CUF）  最早使用的超濾方法。在使用時超濾器與體外循環(huán)通路并聯(lián)，其入口端與動脈管路相連接，一般與動脈微栓濾器頂端出口相連，出口端與靜脈回流室相連接。利用負壓吸引（-150mmHg）建立跨膜壓差，用附加泵控制超濾流量。超濾時機一般在開始復(fù)溫后開始至停機。

　　特點：正常的轉(zhuǎn)流難以維持氧合器液面，因此濾除水分有限；對于手術(shù)時間短的患者，往往還來不及超濾就要終止體外循環(huán)。

　　3.2  改良超濾（MUF）  目前最常用的超濾法由20世紀90年代初Naik等學(xué)者［1］創(chuàng)建。將進口用一個Y形三通與靠近主動脈插管的地方動脈端相連，同樣出口端與靜脈回流管路相連結(jié)，血液回輸?shù)接倚姆?，并在出口端分出一個測壓管來監(jiān)測右房壓力，由泵來控制流量，一般100～150ml/min.超濾的時機在脫離體外循環(huán)后10～15min內(nèi)進行。

　　特點：超濾過程中如有容量不足而血壓下降時，可直接從主動脈泵將氧合器內(nèi)余血回輸給患者；由于該技術(shù)在體外循環(huán)停機后進行，轉(zhuǎn)流中一定程度的血液稀釋的優(yōu)點就能體現(xiàn)出來，特別是對于發(fā)紺型血液黏滯度高的患者有益，而一旦停機之后，這種低Hct和血液稀釋對嬰幼兒患者來說是不利的，應(yīng)及時的糾正，改良超濾即能起到此作用；不受靜脈儲血室內(nèi)液面及手術(shù)時間的影響，排除水分徹底。

　　3.3  零平衡超濾（ZBUF）  1996年Journois等學(xué)者［2］創(chuàng)建。它是CUF改良后的一種超濾方式，其濾器的安裝方式和超濾時機與CUF一樣，零平衡即濾出多少液體同時就加入等容量的晶體液到靜脈儲血室，通過不斷的循環(huán)濾出炎性介質(zhì)。

　　特點：能有效地去除炎性介質(zhì)，降低炎性因子濃度，但不能濾出體內(nèi)多余水分濃縮血液。Journois研究顯示，MUF和ZBUF技術(shù)的合用，能更好祛除炎性介質(zhì)、濾出體內(nèi)多余水分、濃縮血液。目前許多醫(yī)院已采用該技術(shù)。

　　4  超濾法在體外循環(huán)中的作用

　　4.1  超濾對體內(nèi)水量和HCT的影響  Naik［1.3］研究發(fā)現(xiàn)MUF在排水方面要明顯優(yōu)于CUF，一般可以將Hct提高到40%.Hennein等［4］學(xué)者對38例先心病患者分組進行研究，對比觀察CUF，對照組和使用V-VMUF 3組病例的排除體內(nèi)水分的能力，結(jié)果顯示只有MUF可以最大限度排除體內(nèi)水分，并將Hct提高到較為理想程度，縮短了患者的平均住院時間。

　　4.2  超濾對出血和輸血的影響  Naik［1.3］大樣本研究發(fā)現(xiàn)MUF可以降低術(shù)后血液的丟失和庫血及血漿的用量，分析其原因在于：（1）血液濃縮本身就可以減少失血；（2）凝血因子包括血小板濃度增加；（3）有些溶栓物質(zhì)被濾出。Friesen等學(xué)者［5］通過對20例體重低于15kg嬰幼兒進行改良性超濾，觀察凝血系統(tǒng)的變化，結(jié)果表明，MUF可以明顯提高Hct，纖維蛋白和血漿總蛋白都有較為明顯的升高，血小板沒有明顯變化，術(shù)后出血減少在于使用MUF后可以減輕預(yù)充給患兒凝血系統(tǒng)造成的紊亂。同樣，Draisma研究結(jié)果表明MUF不僅可以增加Hct水平，而且還降低庫血用量，術(shù)后病人的胸腔引流液也明顯減少。Koutlas等［6］于1995年1月～1996年6月做了類似的研究，使用MUF的患兒在庫血的用量、胸液、心包引流液、術(shù)后死亡率都有明顯的降低?？傊?，MUF在心血管手術(shù)中減少出血和輸血的作用是肯定的，為我們提供了一個減少使用血液制品的手段。

　　4.3  超濾對血流動力學(xué)的影響  MUF改善了患者由于CPB造成的水代謝紊亂，有利于術(shù)中及術(shù)后病人血流動力學(xué)的好轉(zhuǎn)。Davies等［7］通過心內(nèi)超聲監(jiān)測21例術(shù)前及術(shù)后的各項超聲指標，結(jié)果表明：使用了MUF的病人，在CPB后左室的收縮功能增強，心臟的順應(yīng)性改善，術(shù)后血管活性藥的使用也低于對照組。Chaturvedi［8］通過22例先心病患兒在CPB過程中進行分組，實驗觀察左心功能的變化，結(jié)果表明：在應(yīng)用MUF患者中，術(shù)中可將Hct提高到34％（21％～42％），術(shù)后Hct可達到40％，心肌收縮末壓力與容量的比例曲線（Ees）增加了58％，而對照組參數(shù)沒有明顯變化。丹麥科學(xué)家Schlunzen等［9］對134例平均年齡為5個月，平均體重為5.3kg的先天性心臟病患兒術(shù)中使用MUF，平均使用時間為12min，濾出的水分平均為44ml/kg，Hct從28％提高到40％，平均動脈壓從56～74mmHg，動脈的血氧分壓從30.8～34.1kPa，心率從145次/min降到136次/min，而患兒的CVP、LAP等參數(shù)沒有明顯的變化。

　　4.4  超濾對炎性介質(zhì)濾出的影響  在體外循環(huán)過程中由于血液與異物表面接觸，導(dǎo)致許多炎性反應(yīng)的發(fā)生，并且釋放大量的炎性介質(zhì)，最后導(dǎo)致組織和器官的損傷。超濾可以濾出炎性介質(zhì)，但目前超濾對炎性介質(zhì)的濾出效果爭論較大。

　　Naik等［10］通過研究發(fā)現(xiàn)：超濾可以濾除一些由于體外循環(huán)引起的毒性物質(zhì)。通過對超濾液進行毛細血管電泳分析，超濾液中的確存在大量的炎性介質(zhì)，如：各種細胞因子、腫瘤壞死因子、心肌壞死因子等。而Wang等［11］學(xué)者的研究雖然測定出超濾液中包含有TNF-α等在內(nèi)的炎性因子的存在，但問題在于，使用MUF后，血漿中的炎性因子濃度和濾前沒有變化或甚至反而增加了，原因可能與炎性介質(zhì)與蛋白或紅細胞表面結(jié)合后而不能被濾出有關(guān)。多數(shù)的研究認為只有采用零平衡超濾才能有效地濾出炎性介質(zhì)，我國上海新華醫(yī)院朱德明等［12］通過對比MUF和ZBUF在嬰幼兒CPB中的應(yīng)用，結(jié)果顯示無論哪種形式的超濾都能濾出炎性介質(zhì)，但只有ZBUF降低炎性介質(zhì)的血漿濃度，而其他超濾只能使血液濃縮。

　　4.5  超濾法對器官的保護作用

　　4.5.1  對心臟功能的影響  一些研究表明，CPB后左心室功能立即降低，室壁硬度增加，應(yīng)用MUF能改善體外循環(huán)后心肌水腫，減少了左室壁厚度，提高了左室收縮功能及舒張期順應(yīng)性，改善了血流動力學(xué)。MUF能提高成人心臟術(shù)后早期心輸出量、心指數(shù)及體循環(huán)血管阻力［13］，促進再次瓣膜置換病人肺功能的恢復(fù)［14］。Kiziltepe等［15］研究發(fā)現(xiàn)在成年危重患者應(yīng)用MUF能明顯改善患者術(shù)后心肌功能，能增加MAP及CI，降低心室充盈壓，使心臟縮小、心肌收縮力增加。

　　4.5.2  對肺功能的影響  心內(nèi)直視手術(shù)因血液過度稀釋及炎性介質(zhì)釋放等因素可引起不同程度的肺功能障礙，如肺順應(yīng)性降低、氣道壓升高、肺血管阻力增加及肺泡氣體交換功能下降等，有時可能發(fā)生ARDS而導(dǎo)致死亡。Huang等［16］對30例先天性心臟手術(shù)研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)合應(yīng)用ZBUF及MUF能有效地濃縮血液，減少一些炎性介質(zhì)的增加，緩解肺水腫及炎性損傷，減輕肺功能損害，對CPB術(shù)中肺功能有保護作用。Darling等［17］認為ZBUF在CPB心臟手術(shù)能維持較高的動脈PaO2及肺順應(yīng)性，并且能減輕肺水腫及緩解肺損傷，這對CPB誘發(fā)肺功能障礙高危或易發(fā)患者有較好的臨床應(yīng)用價值。Kiziltepe等［15］研究表明在成年患者，MUF后肺功能明顯改善，A-aPO2及a/APO2比率在MUF較好。Kameyama等［18］對嬰幼兒心臟手術(shù)實施MUF后的臨床效果進行了評估，發(fā)現(xiàn)MUF能明顯地縮短患者插管時間，并且其術(shù)后呼吸指數(shù)較好，經(jīng)分析表明MUF在患者年齡＜3歲或體重＜ 10kg效果更為突出。這些結(jié)果提示MUF在嬰幼兒心臟手術(shù)中對肺功能保護有明顯的效應(yīng)。

　　4.5.3  對腦功能的影響  腦部缺血是先天性心臟缺損修補術(shù)后神經(jīng)損傷的主要機制，腦缺血可發(fā)生在術(shù)前、術(shù)中及術(shù)后，尤其是在CPB期間。一些研究發(fā)現(xiàn)深低溫停循環(huán)（DHCA）應(yīng)用MUF后腦部氧耗明顯降低，氧供明顯增加，停止MUF后腦氧耗顯著增加，提示MUF能逆轉(zhuǎn)DHCA后腦代謝的下降。有研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用超濾的患者認識功能障礙（如譫妄、昏迷等）明顯降低，考慮動脈-靜脈MUF的動脈插管位于升主動脈，通過動脈排除體循環(huán)中空氣或脂肪栓子［19］降低了腦栓塞的發(fā)生率。Skaryak等［20］在深低溫停循環(huán)的CPB小豬實驗中，發(fā)現(xiàn)MUF改善腦氧代謝率（CMROz）和氧的輸送，認為其原因不在于Hct的增加，而在于MUF減輕了腦水腫、祛除毒素物質(zhì)或減輕了白細胞介導(dǎo)的缺血再灌注損傷。

　　5  超濾法的適應(yīng)證

　　（1）慢性心腎功能不全的患者；（2）嬰幼兒患者，尤其適應(yīng)于MUF；（3）術(shù)中尿量偏少，使用利尿劑仍不能奏效者；（4）轉(zhuǎn)流中血液稀釋較大，Hct較低者。

　　6  超濾中應(yīng)注意的問題

　　由于超濾器也是由非內(nèi)皮化的合成材料制成的，因此在與血液接觸過程中同樣會引起炎性因子的釋放，但隨著材料和生物相容性的不斷改善，一些新的濾過膜已經(jīng)能夠做到對血液最小程度的影響；超濾過程中應(yīng)適當提高動脈灌注壓，并保持其穩(wěn)定，動脈灌注壓過低時不宜超濾。超濾過程中動脈灌注流量應(yīng)比超濾前適當提高，一般提高10%左右，以補充超濾的分流量，保證組織器官的血液灌注；超濾過程中應(yīng)監(jiān)測ACT，防濾器內(nèi)凝血，保持ACT在480s以上；小體重嬰幼兒在MUF期間應(yīng)注意用變溫毯和提高室溫進行保溫；超濾量較多時要注意電解質(zhì)平衡和麻醉藥的補充；如果因高血鉀而應(yīng)用ZBUF，應(yīng)追補不含鉀的液體；如果發(fā)現(xiàn)濾出液為紅色，說明超濾器漏血，如漏血嚴重，應(yīng)停止使用并及時更換超濾器；如有任何變態(tài)反應(yīng)發(fā)生，應(yīng)立即終止超濾，進行相應(yīng)處理。

　　7  小結(jié)

　　超濾技術(shù)是一種安全有效地濃縮血液、排除體內(nèi)過多水分及代謝產(chǎn)物的方法。在CPB中或停CPB后應(yīng)用超濾技術(shù)可使術(shù)中體內(nèi)液體出入量達到較滿意的平衡，減輕心臟負荷，提高血漿膠體滲透壓，加速組織間水分的吸收，去除炎性介質(zhì)，減輕全身炎癥反應(yīng)，對術(shù)后早期階段，防止臨床或亞臨床肺水腫、腦損傷及心功能不全等有積極作用。但超濾對CPB心臟術(shù)的作用機制仍未完全清楚，尤其是在對細胞因子的影響方面存在較大爭論，需要進一步進行研究；在進行MUF時，不能使炎癥介質(zhì)的濃度保持在相當?shù)偷乃?，部分抵消了ZBUF的效果。如何更有效地利用超濾的手段，更好發(fā)揮超濾減輕炎癥反應(yīng)的作用，也給我們提出了新的課題。

　　【參考文獻】

　　1  Naik SK，Knight A，Elliott MJ.A successful modification of ultrafiltration for cardiopulmonary bypass in children.Perfusion，1991.6：41.

　　2  Journois D，Israel-Biet D，Pouard P，et al.High volume，zero-balanced hemofiltration to reduce delayed inflammatory responce to cardiopulmonary bypass in children.Anesthesiology，1996.86：965-976.

　　3  Naik SK，Elliott MJ.Ultrafiltration and pediatric cardiopulmonary bypass.Perfusion，1993.8（1）：101-112.

　　4  Hennein HA，Kiziltepe U，Barst S，et al.Venous modified ult-rafiltration after cardiopulmonary bypass in children：a prospective randomized study.J Tborac Cardixasc Surg，1999.117：496-505.

　　5  Friesen RH，Campbell DN，Clarke DR，et al.Modified ultrafiltration attenuates dilutional coagulopathy in pediatric open heart operations.Ann Thorac Surg，1997.64：1787.

　　6  Koutlas TC，Gavnor JW，Nicolson SC，et al.Modified ultrafiltration reduces postoperative morbidity aftet cavopulmonary connection.Ann Thorac Surg，1997.64（1）：37-42.

　　7  Davies MJ，Nguyen K，Gaynor JW，et al.Modified ultrafiltration improves left ventricular systolic function in infants after cardiopulmonary bypass.J Thorac Cardiovasc Surg，1998.115（2）：361-369.

　　8  Chaturvedi RR，Shore DF，White PA，et al.Modified ultrafiltration improves global left ventricular systolic function after open-heart surgery in infants and children.Eur J Cardiothorac Surg，1999.15（6）：742-746.

　　9  Schlunzen L，Pedersen J，Hjortholm K，et al.Modified ultrafiltration in paediatric cardiac surgery.Perfusion，1998.13（2）：105-109.

　　10  Naik SK，Knight A，Elliott MJ.A prospective randomized study of a modified technique of ultrafiltration during pediatric open-heart surgery.Circulation，1999.84（suppl 3）：422.

　　11  Wang MJ，Chiu IS，Hsu CM，et al.Efficacy of ultrafiltration in removing inflammatory mediator during pediatric cardiac operations.Ann Thorac Surg，1996.61：651-666.

　　12  Ming ZD，Wei W，Hong C，et al.Blanced ultrafiltration，modified ultrafiltration，and balanced ultrafiltration with modified ultrafiltration in pediatric cardiopulmonary bypass.J Extra Corpor Technol，2001.33（4）：223.

　　13  Boga M，Islamoglu，Badak I，et al.The effects of modified hemofiltration on inflammatory mediators and cardiac performance in coronary artery bypass grafting.Perfusion，2000，15（2）：143.

　　14  Kamach M，Niibori K，Akimoto H，et al.Efficacy of  modified ultrafiltration in reoperation for valvular disease.Kyobu Geka，2001.54（2）：119.

　　15  Kiziltepe U，Uysalel A，Corapcioglu T，et al.Effects of combined conventional and modified ultrafiltration in adult patients.Ann Thorac Surg，2001.71（2）：684.

　　16  Huang H，Yao T，Wang W，et al.Continuous ultrafiltration attenuates the pulmonary injury that follows open heart surgery with cardiopulmonary bypass.Ann Thorac Surg，2003.76（1）：136.

　　17  Darling E，Searles B，Nasrallah F，et al.High- volume，zero balanced ultrafiltration improves pulmonary function in a model of post-pump syndrome.J Extra Corpor Technol，2002.34（4）：254.

　　18  Kameyama T，Ando F，Okamoto F，et al.The effect of modified ultrafiltration in pediatric open heart surgery.Ann Thorac Cardiovasc Surg，2000，6（1）：19.

　　19  Luciani GB，Menon T，Vecchi B，et al.Modified ultrafiltration reduces morbidity after adult cardiac operations：a prospective，randomized clinical trial.Circulation，2001.104（12 Suppl 1）：1253.

　　20  Skaryak LA，Kisbbom PM，Dibernardo LR，et al.Modified ultrafiltration improves cerebral recovery after circulatory arrest.Tborac Cardiovasc Surg，1995.109：744-751.