超滤技术及其在体外循环中的应用
作者：李长林 李占清 张宇 陈国生。
【关键词】 体外循环。
体外循环（cardiopulmonary bypass,CPB）技术的运用，使心内直视手术的安全开展成为可能，但它作为一种有创性的辅助治疗措施，在对人体进行治疗的同时也会对人体造成了不小的损伤。在体外循环中，由于血液稀释及血液与异物表面接触等多种因素，激活体内应激反应，引起组织水肿、全身含水量增加及全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome,SIRS），严重者可引起器官功能障碍。超滤（ultrafiltration，UF）不仅能有效地去除体外循环后体内多余的水分，浓缩血液细胞，恢复体液平衡，而且能清除部分炎性介质，改善术后脏器功能，提高体外循环心脏手术后临床效果。
1 超滤基本原理。
超滤基本原理是通过一个半透膜滤器，将血液中水分和可溶性小分子物质与血管内细胞成分和血浆蛋白分开并滤出，其滤过驱动力主要靠跨膜压差。一般滤器膜两侧所允许的压差范围在100～500mmHg。影响滤过效果的因素：（1）跨膜压（TMP）：根据Starling定律，TMP越大，滤出的液体越多，如果超过TMP高限，就有可能导致红细胞破裂以至溶血；（2）血流量：如果血流量较慢，就会导致大量红细胞堆积在中空纤维中，增加溶血可能性，血流过快，不能使液体在短时间内滤出，所以要将流量控制在100～300ml/min；（3）膜的厚度；（4）膜上孔径的数目及大小；（5）血细胞比容（Hct）；（6）温度。
2 滤出液成分。
滤出液相当于肾脏原尿液，包括K+、Na+、Cl—、尿酸、肌酐和葡萄糖等及大部分炎性介质。大分子物质，如白蛋白、血红蛋白、纤维蛋白原以及细胞成分等都不能透过滤过膜，因此不会被滤出。
3 超滤法的类型及特点。
3.1 常规超滤（CUF） 最早使用的超滤方法。在使用时超滤器与体外循环通路并联，其入口端与动脉管路相连接，一般与动脉微栓滤器顶端出口相连，出口端与静脉回流室相连接。利用负压吸引（—150mmHg）建立跨膜压差，用附加泵控制超滤流量。超滤时机一般在开始复温后开始至停机。
特点：正常的转流难以维持氧合器液面，因此滤除水分有限；对于手术时间短的患者，往往还来不及超滤就要终止体外循环。
3.2 改良超滤（MUF） 目前最常用的超滤法由20世纪90年代初Naik等学者［1］创建。将进口用一个Y形三通与靠近主动脉插管的地方动脉端相连，同样出口端与静脉回流管路相连结，血液回输到右心房，并在出口端分出一个测压管来监测右房压力，由泵来控制流量，一般100～150ml/min。超滤的时机在脱离体外循环后10～15min内进行。
特点：超滤过程中如有容量不足而血压下降时，可直接从主动脉泵将氧合器内余血回输给患者；由于该技术在体外循环停机后进行，转流中一定程度的血液稀释的优点就能体现出来，特别是对于发绀型血液黏滞度高的患者有益，而一旦停机之后，这种低Hct和血液稀释对婴幼儿患者来说是不利的，应及时的纠正，改良超滤即能起到此作用；不受静脉储血室内液面及手术时间的影响，排除水分彻底。
3.3 零平衡超滤（ZBUF） 1996年Journois等学者［2］创建。它是CUF改良后的一种超滤方式，其滤器的安装方式和超滤时机与CUF一样，零平衡即滤出多少液体同时就加入等容量的晶体液到静脉储血室，通过不断的循环滤出炎性介质。
特点：能有效地去除炎性介质，降低炎性因子浓度，但不能滤出体内多余水分浓缩血液。Journois研究显示，MUF和ZBUF技术的合用，能更好祛除炎性介质、滤出体内多余水分、浓缩血液。目前许多医院已采用该技术。
4.1 超滤对体内水量和HCT的影响 Naik［1，3］研究发现MUF在排水方面要明显优于CUF，一般可以将Hct提高到40%。Hennein等［4］学者对38例先心病患者分组进行研究，对比观察CUF，对照组和使用V—VMUF 3组病例的排除体内水分的能力，结果显示只有MUF可以最大限度排除体内水分，并将Hct提高到较为理想程度，缩短了患者的平均住院时间。
4.2 超滤对出血和输血的影响 Naik［1，3］大样本研究发现MUF可以降低术后血液的丢失和库血及血浆的用量，分析其原因在于：（1）血液浓缩本身就可以减少失血；（2）凝血因子包括血小板浓度增加；（3）有些溶栓物质被滤出。Friesen等学者［5］通过对20例体重低于15kg婴幼儿进行改良性超滤，观察凝血系统的变化，结果表明，MUF可以明显提高Hct，纤维蛋白和血浆总蛋白都有较为明显的升高，血小板没有明显变化，术后出血减少在于使用MUF后可以减轻预充给患儿凝血系统造成的紊乱。同样，Draisma研究结果表明MUF不仅可以增加Hct水平，而且还降低库血用量，术后病人的胸腔引流液也明显减少。Koutlas等［6］于1995年1月～1996年6月做了类似的研究，使用MUF的患儿在库血的用量、胸液、心包引流液、术后死亡率都有明显的降低。总之，MUF在心血管手术中减少出血和输血的作用是肯定的，为我们提供了一个减少使用血液制品的手段。
4.3 超滤对血流动力学的影响 MUF改善了患者由于CPB造成的水代谢紊乱，有利于术中及术后病人血流动力学的好转。Davies等［7］通过心内超声监测21例术前及术后的各项超声指标，结果表明：使用了MUF的病人，在CPB后左室的收缩功能增强，心脏的顺应性改善，术后血管活性药的使用也低于对照组。Chaturvedi［8］通过22例先心病患儿在CPB过程中进行分组，实验观察左心功能的变化，结果表明：在应用MUF患者中，术中可将Hct提高到34％（21％～42％），术后Hct可达到40％，心肌收缩末压力与容量的比例曲线（Ees）增加了58％，而对照组参数没有明显变化。丹麦科学家Schlunzen等［9］对134例平均年龄为5个月，平均体重为5.3kg的先天性心脏病患儿术中使用MUF，平均使用时间为12min，滤出的水分平均为44ml/kg，Hct从28％提高到40％，平均动脉压从56～74mmHg，动脉的血氧分压从30.8～34.1kPa，心率从145次/min降到136次/min，而患儿的CVP、LAP等参数没有明显的变化。
4.4 超滤对炎性介质滤出的影响 在体外循环过程中由于血液与异物表面接触，导致许多炎性反应的发生，并且释放大量的炎性介质，最后导致组织和器官的损伤。超滤可以滤出炎性介质，但目前超滤对炎性介质的滤出效果争论较大。
Naik等［10］通过研究发现：超滤可以滤除一些由于体外循环引起的毒性物质。通过对超滤液进行毛细血管电泳分析，超滤液中的确存在大量的炎性介质，如：各种细胞因子、肿瘤坏死因子、心肌坏死因子等。而Wang等［11］学者的研究虽然测定出超滤液中包含有TNF—α等在内的炎性因子的存在，但问题在于，使用MUF后，血浆中的炎性因子浓度和滤前没有变化或甚至反而增加了，原因可能与炎性介质与蛋白或红细胞表面结合后而不能被滤出有关。多数的研究认为只有采用零平衡超滤才能有效地滤出炎性介质，我国上海新华医院朱德明等［12］通过对比MUF和ZBUF在婴幼儿CPB中的应用，结果显示无论哪种形式的超滤都能滤出炎性介质，但只有ZBUF降低炎性介质的血浆浓度，而其他超滤只能使血液浓缩。
4.5 超滤法对器官的保护作用。
4.5.1 对心脏功能的影响 一些研究表明，CPB后左心室功能立即降低，室壁硬度增加，应用MUF能改善体外循环后心肌水肿，减少了左室壁厚度，提高了左室收缩功能及舒张期顺应性，改善了血流动力学。MUF能提高成人心脏术后早期心输出量、心指数及体循环血管阻力［13］，促进再次瓣膜置换病人肺功能的恢复［14］。Kiziltepe等［15］研究发现在成年危重患者应用MUF能明显改善患者术后心肌功能，能增加MAP及CI，降低心室充盈压，使心脏缩小、心肌收缩力增加。