体外循环术后并发脑梗死的危险因素分析

李传文,孙庆燕,李平萍,李宪卿,甘延清,费中化

(济宁医学院附属医院 1.体外循环科;2.心脏监护病房，山东 济宁272029)

体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB) 作为一种重要人工生命支持技术，已成为心脏外科手术不可或缺的一部分。CPB为非生理性循环，手术中患者的主要脏器如脑、肝、肾等重要脏器容易遭到不可逆的损害，脑部组织具有高代谢、低能量储备的特点，对缺血缺氧耐受较差，CPB过程中低流量灌注、低温、微栓、炎症因子、氧自由基等极易引发脑损伤，严重者导致脑梗死。脑梗死是体外循环心脏手术后最主要的神经系统并发症，发生率约为1%-5%。体外循环是造成术后脑梗塞的重要因素，脑梗死延长了病人住院时间，增加了医疗费用，严重影响了病人的生活质量。如何预防及降低CPB后脑损伤仍是临床亟待解决的课题。本研究回顾性分析本院2018年1月-2019年12月1670例择期行CPB心脏手术后发生脑梗死患者资料，探讨其危险因素，旨在能及早对中枢神经系统损伤进行干预和治疗，以提高外科治疗效果。

1 资料与方法

1.1 临床资料1670例患者中有28例发生脑梗死(脑梗组)，从1642例非脑梗患者中随机选择28例为对照组(其中脑梗组冠状动脉搭桥术13例，搭桥+二尖瓣置换术2例，搭桥+主动脉瓣置换术1例，二尖瓣置换术4例，Bentall术2例，部分性心内膜垫缺损矫治术1例，主动脉夹层5例。非脑梗组冠状动脉搭桥术22例，主动脉夹层1例，二尖瓣置换术4例，双瓣置换1例)，入选患者术前均无精神疾病史，无肝肾功能不全，患者两组一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)见表1。脑梗死的诊断参照中华医学会全国第四届脑血管病学术会议修订的《各类脑血管病诊断要点》，并经头部CT或MRI证实。

1.2 研究方法所有患者均采用气管内插管静脉复合麻醉，给予镇静、肌松，术中给予维持。所有患者均采用气管内插管静脉复合麻醉，给予镇静、肌松，术中给予维持。常规正中开胸，在浅低温体外循环下行先心病矫治术、瓣膜置换术、冠状动脉搭桥术、夹层在深低温停循环+选择性脑灌注下行升主+全弓+支架象鼻术等。所有患者均采用进口膜式氧合器。采用中度血液稀释，转中维持Hct20-25%，SVO2>70%,维持灌注压50-70 mmHg。及时复查血气，维持内环境稳定。术后患者常规接呼吸机辅助呼吸，持续监测血流动力学指标，维持血流动力学正平稳。术后患者常规接呼吸机辅助呼吸，持续监测血流动力学指标，维持血流动力学正平稳。由护理人员每小时对患者的肌力、意识和神经系统进行评估并记录。如出现异常及时通知医生进行再评估，并有医生决定是否进行CT或MRI检查。收集各种术前及术中的变量如下：性别、年龄、体重、身高、术前Hb、EF值、Bun、Cr、既往脑梗塞病史、转机时间、主动脉阻断时间、心脏自动复跳率、、超滤量、转中Hct、转中最低MAP、转中最高MAP、术后引流量、气管插管带管时间、Icu住院天数等。

2 结果

择期行CPB心脏术后1670例患者中，28例术后出现脑梗死(1.67%)，3例患者未醒自动出院，其他患者经过脱水、营养脑神经、扩血管、高压氧及康复治疗预后较好。

2.1 两组患者的术前情况比较术前一般资料显示，脑梗组术前合并脑梗死的比率高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 两组患者临床资料比较

2.2 单因素分析结果对两组进行单因素显著性分析，CPB转机时间(P=0.024)、阻断时间(P=0.028)、转中最低平均动脉压(P=0.011)、最低温度(P=0.028)、血糖峰值(P=0.005)、乳酸峰值(P=0.014)、术后引流量(P=0.037)为术后发生脑梗死的危险因素，脑梗组患者术后气管插管带管时间及监护室的时间(3例未醒未统计在内)均长于对照组(P<0.05)，见表2。

表2 两组患者术中术后临床资料比较

2.3 多因素分析结果转机时间、阻断时间为术后新发脑梗死的独立危险因素，其中阻断时间OR值<1、转机时间OR值>1，提示转机时间为影响术后脑梗发生的独立危险因素，而阻断时间是减少术后发生脑梗的保护因素，见表3。

表3 多因素Logistic回归分析结果

3 讨论

近年来，由于CPB理论研究、设备及材料更新技术不断发展,CPB非生理性灌注所导致的脏器损伤已大为降低。然而,脑损伤仍是CPB下心脏手术后的主要并发症之一。其后果从轻微的无临床症状到严重的脑卒中。研究表明心脏手术后有症状的脑卒中的发生率约为1%-2%，加权磁共振成像检测到无症状的脑卒中的发生率可高达50%[1-2]，3%-6%的患者出现局灶性神经损伤，大多数手术后6个月得到良好的恢复，仍有1%-3%患者遗留永久性神经系统后遗症[3]。因此，对体外循环术后并发脑梗塞的危险因素分析是很有必要的。

近年来研究表明CPB后发生脑损伤的原因是多因素共同作用的结果。本研究表明，脑梗死组的CPB时间及阻断时间明显延长，多因素Logistic回归分析显示CPB时间构成脑梗死的独立危险因素。另有研究表明，CPB时间每延长1 h,进入脑循环微栓子量就会增加90.5%[4],病情严重、手术操作复杂，同时术中需要更低的温度使降复温时间延长，一方面导致CPB时间和阻断时间明显延长[5]，加重血细胞及凝血因子的破坏，导致术中止血困难及术后引流量的增多；另一方面导致术后气管插管时间延长，二级监护室的住院时间延长。CPB术后脑梗死的主要机制是脑组织低灌注和脑血管栓塞。CPB心脏术中栓子来源众多，升主动脉与主动脉弓的明显粥样硬化，主动脉插管可造成局部斑块脱落,CPB过程中滚压泵对人工泵管的挤压产生异物微栓，这些都是导致栓塞性脑血管损伤的重要原因，同时开放升主动脉开放后心腔内气泡均可形成气栓，CPB复温时水温与血温温差超过10℃也是气栓产生常见原因之一,这些气体栓子堵塞小动脉及毛细血管造成脑水肿[6]。因此应用动脉微栓滤器、改良主动脉插管、术中应用食道超声探测主动脉近端粥样斑块以选择最佳的插管部位、术中动态监测颅内微栓子的变化，减少术中脑损伤发生[7]。应用离心泵进行重症患者的CPB转流，理论上能够减少由于滚压泵对人工泵管挤压可能产生的异物微栓及血液的破坏。目前我们正在尝试应用离心泵用于重症及夹层患者的CPB转流，以期待减少异物栓塞及血液的破坏。

本研究显示脑梗死组转中最低平均动脉压低于对照组。正常情况下，脑血管具有自主调节功能，当平均动脉压(MAP)维持60-140 mmHg时，脑血流量保持恒定，CPB期间灌注压力及灌注流量不足，MAP低于60 mmHg，脑灌注压减少，脑血管自主调节功能可能失去作用。目前有关CPB期间最佳血压和脑保护灌注流量的证据仍存在争议[8]。有研究认为CPB期间的MAP约为50 mmHg，足以确保足够的组织灌注，而另有专家则建议提倡更高的平均压力(70-80 mmHg)。脑梗死后梗死灶及周围组织的自主调节功能丧失，此时组织灌注压取决于血压。研究表明适当增加灌注压会减少术后认知功能障碍发生[9]，但过高灌注压容易引起脑微血管的破裂出血，造成脑损伤，有研究表明高目标的平均动脉压并不能减少围术期脑梗塞的发生率[10]。因此把握好灌注压和灌注流量，维持有效的脑灌注压，可能有助于减少脑缺血缺氧的发生。

低温可以降低机体及脑组织代谢率，减少氧耗,增加脑组织对缺血缺氧的耐受。但低温环境也可使脑血管自主调节功能发生改变,引起脑血管痉挛,导致一部分脑组织缺血、缺氧改变,而另一部分出现“奢侈性灌注”和灌注压过高或不稳定等引起脑损伤。本研究提示脑梗组患者转中温度低于对照组，可能与脑梗组夹层手术较多，温度低，降温复温不均匀有关。脑梗死后相应供血区的脑组织会出现缺血缺氧，脑细胞代谢失衡。温度管理指南指出0.2-0.5 c/min速度可平衡复温速度与延长CPB时间之间的不利影响[11]。复温时提高流量，维持Svo2>70%，当Svo2<60%时，提高流量或减慢复温的速度，防止温差过大，产生微气栓，导致中枢神经系统并发症的发生。

机体内环境紊乱的原因可能是手术创伤及CPB本身和它所导致的炎性反应、内分泌变化、低温、人工材料及心脏停跳液的应用所导致的应激反应增加[5]，内源性血糖生成增加，同时手术的损伤加重糖代谢紊乱，出现胰岛素抵抗，糖的利用障碍，导致应激性高血糖。有研究显示应激性高血糖加重脑损伤[12]。体外循环非搏动灌注以及组织灌注的不足均可导致乳酸生成增加以及丙酮酸代谢障碍导致乳酸清除障碍都可引起乳酸水平的增高[13]。本研究中脑梗死组血糖高于非脑梗死组2.4 mmol/L，乳酸高于非脑梗死组2.1 mmol/L。CPB高血糖加重乳酸堆积，乳酸通过异生生成糖间接引起血糖升高，二者共同作用，进一步引起脑损伤。因此CPB转流中给予合适的流量，维持静脉血氧饱和度正常水平，及时复查血气，平衡乳酸代谢，监测血糖，血糖升高及时少量给与胰岛素治疗。

综上所述，选择合适的手术方式，加强手术操作以缩短CPB和阻断时间，维持合适的灌注流量和压力，控制好温度，维持稳定的内环境是预防CPB脑梗死的重要措施。