微创体外循环的应用现状
随着心脏手术操作、体外循环技术和麻醉管理的进步及医用设备的不断改进，近年来心脏外科取得了明显的进步。与此同时，高危患者的比例也在增加[1]，心脏外科面对更大挑战，为改善手术预后仍需多方面改进。体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)所引发的炎性反应、凝血紊乱和脏器损伤等一直受到关注，几十年来，大量的研究致力于探索这些病理生理过程并寻找有效的处理手段[2]。非体外循环冠脉旁路移植术(off—pump coronary artery bypass,OPCAB)开展的一个重要原因，就是试图避免CPB所致的炎性反应等，保护脏器功能[3]。但逐渐积累的临床资料也对OPCAB的优越性提出了异议[4];同时，OPCAB的手术操作具有一定难度，未必适用于所有患者[1,5]。
微创体外循环(minimal cardiopulmonary bypass, MCPB)是传统体外循环(conventiaonal cardiopulmonary bypass, CCPB)的改进，是减轻CPB不良反应的另一途径。它应用密闭的体外循环管路，预充量小，具有生物涂层，从而改善了体外循环系统的生物相容性，并减轻血液稀释[5—6]。MCPB在国外已有较多观察和应用，国内罕有报道，王建刚等[6]曾详细介绍了各种MCPB装置的特点与优越性等。本文回顾了近年来关于MCPB的研究，阐述MCPB的特点，总结应用经验。
1 MCPB的特点。
MCPB主要由离心泵和氧合器组成，连接管道较短，无静脉回流室，多数有生物涂层，并可配以静脉排气装置和/或动脉微栓滤器，术野血液不直接吸引至循环[7]。这些特点使其比CCPB具有更好的生物相容性，减轻全身炎性反应，并减少输血，从而保护脏器功能。对这些特点的阐述如下。
1.1 预充量小 这是MCPB最直观的特点。心脏手术本身的失血以及CPB所致的血液稀释、溶血和凝血机制紊乱，使心脏手术患者常需要输血。这不仅增加了输血传播性疾病的危险，输血的其他并发症如发热反应、免疫反应也在器官损伤的病理生理中起到一定作用。MCPB取消了静脉回流室，使用离心泵，管道长度短，从而明显降低了预充量，如Maquet公司的MCPB系统和Sorin集团的CPB.O系统，预充量仅500～650 ml。若经过不同程度的自体预充，可使预充量进一步减小[8—9]，这使得血液稀释减轻、对内环境的影响减小，对于贫血或血容量小的患者可减少或避免转流中输血。在某些特殊情况下，如耶和华教患者的手术，可以在不输血的情况下，顺利度过围术期[10]。有研究显示，手术当日MCPB组的浓缩红细胞输注量比CCPB组少[5]。
1.2 人工材料表面积小 血液与CPB人工材料接触时，材料表面立即形成一层负电荷蛋白质层，凝血因子XII被激活，从而激活了接触系统及凝血途径，同时也激活补体系统(旁路途径)、纤溶系统及白细胞、血小板和内皮细胞[2]。当然，心脏手术的炎性反应也不同程度的来自于手术创伤、再灌注损伤、肝素与鱼精蛋白及麻醉操作等[3]。与CCPB系统相比，MCPB系统没有静脉回流室(包括其滤网)，聚氯乙烯(PVC)管道进一步缩短，人工材料的表面积大大减小。体外试验表明，随着人工材料表面积的减小，血液中性粒细胞表达CD11b减少，即中性粒细胞的激活减轻[11]。
1.3 无气—血接触 有人认为，气—血界面和管道总长度是影响血细胞激活程度和继发性组织损伤的主要因素。MCPB为闭合系统，无气—血界面。将CCPB中的开放的静脉回流室改为闭合的储血软袋，可减少凝血和炎性因子的激活、减少出血和输血量[12]。开放系统和闭合系统的对比也有阴性结果，Kiessling等的研究结果显示闭合系统并未减轻凝血和炎性因子的激活[13]。但更大样本量(1681例)的临床观察通过术后并发症、住院时间和输血量等指标支持闭合系统[14]。
1.4 生物涂层 为进一步改善生物相容性，目前的MCPB系统均有生物涂层，其中多为肝素涂层，也有磷脂酰胆碱涂层。管道上涂抹的肝素与抗凝血酶III(AT—III)结合，起到抗凝作用。与未涂抹管道相比，肝素涂抹管道抑制接触系统从而抑制内源性凝血途径，抑制补体激活，其形成亲水表面可阻止血细胞和血浆蛋白的附着，减轻全身炎症反应[15]。磷脂酰胆碱涂层则是模仿细胞膜的结构，因为磷脂酰胆碱是细胞膜基本单元的亲水端基团。在体外试验中，肝素涂层(Duraflo II技术)使中性粒细胞的激活减少[11]。大量临床研究表明肝素涂层可带来临床结果的改善，如减少输血、减少术后并发症和死亡率，减少ICU停留时间和住院时间等[15]。
1.5 术野出血的隔离 术野出血的隔离(cardiotomy suction separation)也是MCPB的概念之一，即术野内的血液不直接吸引至循环，而是先经过血液回收机(Cell Saver)的洗涤。心脏手术中，心包腔内血液的组织因子(tissue factor，TF)抗原和其他凝血指标明显高于循环血液(中心静脉采样)。接触心包腔的血液，其被激活和破坏的程度，甚至明显强于左心减压吸引的血液，前者激活的机制是TF途径[16]。还有人表明，使用心外吸引(cardiotomy suction)可明显增加凝血酶生成、血小板激活和炎性反应，而避免这一操作可减轻术后炎症反应，降低血浆游离血红蛋白水平[17]。Westerberg等[18]观察了术中心包腔内血液对循环的影响，发现其可引起一过性的血管阻力降低，且降低程度与血液中的炎性因子浓度成正相关，而使用Cell Saver处理血液可改善这种情况。Koster等[19]也表明，避免将术野的血液直接吸引至回流室、而使用Cell Saver可减轻凝血的激活;在此基础上，为了进一步实现“闭合”、减少气血接触，他们还试用了被动心脏减压吸引，即重力引流，10例患者均没有出现术野血液过多或心室过胀的情况，同时这种被动引流进一步减轻了凝血激活。
MCPB避免术野血液的直接回吸，不仅便于其闭合系统的管理，也减轻血液的激活。另外，一种智能吸引系统(smart suction)，也可有效的减少气血接触。当吸引头端的感受器感受到血液时才发生吸引，它可以让术野的血直接回到循环，而没有常规吸引所引起的血液激活和破坏[20]。这一系统在MCPB中使用，可能也达到术野血隔离的效果。
2 操作技术要点。
2.1 谨防气体进入 MCPB最棘手的安全问题是气泡的进入。MCPB系统取消了静脉血回流室，没有了去泡过程，增加了气栓的可能[1]，因此，要谨防气体的进入[21]。多数人[9,12,21]提到，为避免气泡进入循环，位于右房的静脉引流管要重复结扎。Perthel等[21]在静脉回流管道、动脉输入管道及双侧颞骨表面安置多普勒探头，测定这些部位的气泡信号;其中，MCPB组的右房插管经过双重结扎。结果是，MCPB的静脉回流处的气泡数量少于CPB组，而静脉回流管气泡总体积，动脉输入管的气泡数量、体积在两组无间统计学差异，双侧颞部的气泡信号无明显差异，表明了MCPB的安全性和双重结扎引流管的重要性。另外注意，与建立常规CPB不同的是，将右房插管与静脉引流管连接时也要保证无气。相关辅助装置如气泡探头、排气装置的配合使用，也是提高MCPB安全性的有力措施。Sorin集团的CPB.O系统的静脉排气装置，不仅可快速排气，且经排气而分流掉的血液能及时回到循环中[9]。
2.2 容量调节 闭合的MCPB系统没有静脉回流室，因此不利于灌注医生判断和调节血管内容量。尤其对于心内直视手术，容量的进出更为剧烈和频繁，需要及时的调整，这就增加了技术难度。Mazzei等提出，MCPB的技术性很强，因此他们是在很好的掌握了该技术后而进行的临床研究[12]。Hammersmith医院根据经验认为，要很好的掌握MCPB技术，需做50例[9]左右。可用储血袋(软、密闭)代替储血罐，有助于及时调节容量 [9,19]。由于管道短、MCPB设备更靠近手术台，可能需要辅助静脉引流装置来保证足够的静脉引流速度[1]。
2.3 其他 英国Hammersmith医院介绍了许多操作细节，如需减低灌注流量时，要先放出适当的容量，就像CCPB时通过重力引流使回流室中的液面增加一样;同理，恢复全流量时，须补充容量。另外，由于是闭合系统、使用离心泵，在停机过程中流量会在一定范围内根据前后负荷自行调整，因此，相对于CCPB(手动调节容量和流量)，MCPB的停机过程会相对轻松，尤其是对于左室功能较差、需要长时间调整停机的情况[9]。