体外循环心肌保护对策

null体外循环手术中心肌保护及进展体外循环手术中心肌保护及进展一、心肌代谢一、心肌代谢 心肌能量的代谢，涉及到能量的合成与利用。正常情况下，心肌从血液中摄取葡萄糖、乳酸、丙酮酸、脂肪酸、丙酮及氨基酸等代谢底物经过有氧代谢而合成高能磷酸盐三磷酸腺苷（ATP）及肌酸磷酸（creatine phosphate CP），以提供心肌收缩时所需的能量。null 由葡萄糖及其它碳水化合物氧化后所能提供的能量约占心肌总能量的18%。心肌细胞总能量的60%~90%则是由血液中的脂肪酸及乳酸所提供。null 氨基酸、及丙酮分别提供总能量的6%及4%。正常跳动的心脏约耗氧10ml/100mg·min，冠状动脉血流量平均约80ml/100mg·min，其中75%的氧被摄取利用。 null 可见，在心肌的能量代谢之中，冠脉血流量是前提，并且血液中的碳水化合物及脂肪酸是主要的能量合成来源。而后者在一般情况下不会缺乏，关键在于其代谢过程中若干环节是否能顺利进行。 ㈠脂肪酸代谢㈠脂肪酸代谢 在正常有氧代谢的情况下，心肌能量总需量的60%~90%由自由脂肪酸（FFA）氧化（β氧化）所提供。它在细胞内形成脂酯及巯基辅酶A（COA-SH）。COA-SH是心肌能量代谢中由脂肪代谢途径合成ATP的重要底物。其代谢过程见（图1.）null 当心肌缺血时，氧供减少抑制了β-氧化，能量合成所需的底物COA-SH就会减少。如缺血时间较长，则巯基肉毒碱转移酶的活性受到抑制，该酶是将细胞液中巯基辅酶A输送入线粒体内进行氧化所必需的。结果线粒体内缺乏足够的巯基辅酶A来合成ATP。null 另一方面巯基辅酶A大量积聚在细胞液中产生了有害作用，抑制了腺嘌呤核苷酸转位酶的活性，而后者又是将线粒体ATP输送到细胞液中时线粒体膜上所必需的酶。结果线粒体内ATP的合成减少了，已合成的ATP也输送不出来，使细胞液中ATP供应衰竭。null 为了提供急需的ATP，细胞液中肌酸催化酶将储备的肌酸磷酸（CP）分解成肌酸与高能磷化物，后者将ADP磷酸化合成ATP，直至CP完全衰竭为止。心肌细胞中CP的储备量及能量耗竭速度决定了心肌耐受缺血的时程。 null巯基辅酶A三羧酸循环 巯基辅酶A 乙酰辅酶AATP ATP线粒体胞浆巯基辅酶A肉毒碱转移酶腺嘌呤核苷酸转位酶（图1.）三羧酸循环CP高能磷化物ADPATP㈡碳水化合物代谢㈡碳水化合物代谢 葡萄糖在胰岛素的作用下进入心肌细胞，经过己糖激酶的作用成为6-磷酸葡萄糖，然后经过磷酸果糖酶（耗能）的作用转为1-6-二磷酸果糖。null 再经过醛缩酶的作用而分解为磷酸丙糖，继续分解为丙酮酸。这过程是无氧代谢，在分解过程中1克分子葡萄糖产生了4克分子ATP，但各酶系统消耗掉2个克分子，结果净剩2个克分子ATP。 nullnull 丙酮酸在丙酮酸去氢酶的作用下分解为乙酰辅酶A，进入三羧酸循环氧化分解成CO2与水。此代谢过程为有氧代谢，在此分解过程中1克分子葡萄糖又产生36克分子ATP，故在供氧充分时1克分子葡萄糖总共可产生38克分子ATP，而在缺氧时三羧酸循环不能进行，1克分子葡萄糖只能产生2克分子ATP。 二、缺血及缺血后再灌注引起的病理生理变化二、缺血及缺血后再灌注引起的病理生理变化 在体外循环手术中，心肌的缺血造成心肌细胞内能量耗竭（主要是能量合成障碍）。能量的耗竭可引起细胞内一系列酶活动异常，干扰了心肌细胞的功能。而缺血后再灌注又可加重和产生新的损伤（Shen及Jennings，1972） ，并且有多种形式，但主要集中在： null ㈠细胞内钙超载： 如果采用缺血性停搏，开始心肌主动收缩力迅速下降而静止张力并不上升，接着静止张力逐渐上升形成一高台状态。如缺血严重可引起心肌挛缩，这主要是由于心肌过分消耗掉高能磷酸盐及细胞内钙的积聚所致。 null 心肌细胞液中钙(Ca2+)的细微变化控制着以高能磷酸盐存在的化学能转变为以张力形式出现的机械能。如心肌的收缩与舒张，涉及到肌浆网对钙的释放与摄取（ Ca2+ 摄取是耗能过程），胞浆中Ca2+浓度发生着相应的变化。缺血情况下， Ca2+摄取发生障碍，导致细胞内Ca2+积聚。 null 心肌在长期的缺血缺氧后心肌细胞内聚集了大量的H+，再灌注时首先引起H+-Na+交换， Na+大量进入细胞内，细胞内的Na+的增加激活了细胞质膜上的Na+- Ca2+交换蛋白使Ca2+大量内流，比缺血时增加的6~12倍。同时，当ATP衰竭时无力将过量的Ca2+泵回肌浆网及泵出细胞外，偶联不能脱开而心肌产生挛缩，临床上称之为“石头心”。null㈡氧自由基产生： ATP ADP AMP 腺苷 肌苷 黄嘌呤氧化酶 过氧化物歧化酶 次黄嘌呤 O-2 H2O2 H0O2黄嘌呤去氢酶Ca2+缺 氧H2Onull 超氧自由基的另一个来源是中性粒细胞，缺血时，受损细胞所释放的蛋白酶及膜磷脂分解产物如花生四烯酸及羟基二十碳四烯酸均为强有力的粒细胞趋化物质，诱导粒细胞聚集于损伤组织，粒细胞被激活后，质膜上的还原型辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶将细胞内的NADPH氧化为辅酶Ⅱ（ NADP），同时将电子转移给细胞外液中的O2，生成O-2。 null 此外，缺血再灌注时合成前列腺素也生成超氧自由基。 ㈢细胞结构的破坏： 1.细胞内钙超载激活膜磷脂酶，促使膜磷脂分解，使细胞质膜及细胞器膜均受损伤。 null 2.超氧自由基使膜磷脂结构内不饱和脂肪酸过氧化而直接损害细胞膜，生成的脂质过氧化物和其他脂质水解产物及溶酶体的破坏进一步加重膜的损伤。与此同时，超氧自由基还可造成蛋白变性，破坏了细胞膜的完整性，使微血管损伤和通透性增加，导致组织水肿和细胞死亡。null 3.由于缺氧，葡萄糖无氧酵解，产生大量乳酸使细胞内PH值降低。PH降低使溶酶体释放出大量具有强消化作用的酶，最后导致细胞死亡。 4.缺氧和缺氧后再灌注可导致细胞膜电位改变，不能维持正常的离子流，造成细胞水肿，同时，由于能量代谢障碍，出现线粒体肿胀，破坏。三、体外循环中缺血缺氧 的因素三、体外循环中缺血缺氧 的因素㈠体外循环时灌注血液成分的不正常 血液中某些成分与异物相接触，理化性质发生改变；游离脂肪酸；肝素化后血细胞淤滞在毛细血管中；CPB中产生的大量气栓、固体颗粒、油滴等。 ㈡心室纤颤 室壁张力增高，心肌耗氧量大，心内膜下血流减少。null㈢心室过胀 原因： 1. 体静脉血引流受阻； 2.主动脉瓣关闭不全或动脉导管未闭； 3.心室纤颤； 4.灌注停跳液未能引出心脏； 5.肺静脉及非冠状动脉侧枝循环的血运过多（如法乐氏四联症）； 6.术后心衰。 张力、心内膜血流null㈣心室空瘪 原因：静脉回流或左心引流过多 冠状血管扭曲 ㈤冠状血管栓塞 气栓、固体栓、油滴 ㈥主动脉钳夹及再灌注 此时除极小量的非冠状侧枝循环外心肌几乎完全处在缺血缺氧状态。四、心脏直视手术中心肌保护的具体 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 四、心脏直视手术中心肌保护的具体措施㈠常温、室颤、冠状动脉持续灌注法 在常温下用12V以下的交流电持续刺激心脏保持在室颤状态，同时保持冠状动脉有血流灌注。（搭桥） 心内膜下及冠状动脉狭窄的远端血运不足。null㈡全身中度低温、间断钳夹主动脉，缺氧性停搏法 降温至28℃，钳夹主动脉使心脏缺氧性停搏。15~20分钟后开放主动脉；然后根据需要再钳夹主动脉。理由是28℃的低温下心肌耗氧量明显下降，储备的底物及ATP能满足20分钟缺血心肌的需要。（搭桥） 停搏后室颤，主动脉损伤。null㈢冠状动脉血液持续灌注法 降温至28℃，缺氧性停搏，冠状动脉内持续灌注氧合血，灌注量100~200ml/min，灌注压不超过80mmHg。（换主瓣或升主动脉瘤手术） 灌注过程中可能有室颤或搏动，冠状动脉撕裂，冠状动脉斑块脱落形成血栓，冠状动脉形成夹层，狭窄，心内膜下出血性坏死，心肌水肿及出血等。 null㈣全身中低温、心脏局部深低温、缺氧性停搏法 降温至28℃，钳夹主动脉，整个手术过程中心脏局部用4℃生理盐水持续喷淋和浸泡，心脏温度可降至20℃以下，此时室颤心肌的耗氧量大约减少75%。 心肌降温不均匀，心内膜温度较高。null㈤全身中低温、心脏局部深低温、升主动脉钳夹、主动脉内灌注冷停搏液法 是目前被广泛采用的方法。11℃化学停搏液的心肌氧耗量仅为常温的5%。心脏迅速停搏，有利于保存心肌中的ATP。 ㈥全身中低温、升主动脉钳夹、温血停搏液引导停搏、晶体冷停跳液或冷血停搏液维持、开放主动脉前再次温血停搏液停搏null 此法有Buckberg提出。着眼点是心脏停搏时高能磷酸盐的储备及复跳后高能磷酸盐的提供。其中，引导停搏的温血停搏液K+浓度为20mmol/L，术中冷停跳液温度4℃~8℃，复跳前温血停搏液K+浓度为10mmol/L。并强调温血停搏灌注时间要达到5~10min。null㈦全身常温（37℃）或浅低温（32℃~34℃），钳夹主动脉，常温（37℃）氧合血高K+停搏液（K+25mmol/L）引导停搏，常温低K+停搏液（K+9mmol/L）持续灌注维持 此法由Lichtenstein提出，从理论上讲，该法较为理想，手术中心肌持续获得氧合血的灌注，不存在缺血缺氧再灌注损伤的过程，保证了心脏手术后的良好功能。 但在CPB中需高流量，对脑肾保护不利。且手术难度增大。null㈧全身常温（35℃~37℃），不阻断升主动脉，心脏维持空跳 不存在心肌缺血再灌注损伤。但由于操作因素产生的心律失常，心肌缺血仍然存在。气栓、手术野血多，不利操作。 ㈨超极化心肌停搏 通过钾通道开放剂介导，选择性地作用于K-ATP通道，使细胞膜K-ATP通道上所需的有效ATP浓度下降，从而导致在正常细胞内ATP浓度下的K-ATP通 null 道开放，使K+持续外流并产生细胞超极化，并大大缩短了动作电位的时程。进行性动作电位时程（主要是平台期）缩短，使Ca2+内流减少，最终使动作电位终止。与高钾停搏液相比有以下优点： 1.提供心肌代谢更有利条件； 2.避免去极化时产生的损伤性离子流动； 3.术中无电机械活动的静止期长； 4.能对左心室功能提供明显的保护。null㈩缺血预处理（ischemic preconditioning） 1.物理钳夹主动脉缺血预处理 2.药物干预（模拟）预处理 3.迷走神经刺激预处理 4.热休克（诱导生成热休克蛋白） （十一）非体外循环（off-pump）五、心脏停搏液五、心脏停搏液 1955年英国Melrose在心内直视手术中采用枸橼酸钾使心脏停搏，手术十分方便。其后，经实践和多方改进，有若干种配方诞生。但其总的 原则 组织架构调整原则组织架构设计原则组织架构设置原则财政预算编制原则问卷调查设计原则 是： 1.能立即停止心肌的电及机械活动，尽可能保存储备的ATP及CP； 2.能降低心肌温度，进一步减少能量的消耗并防止电及机械活动的恢复；null3.加入外源性物质以稳定细胞膜，防止钠、钾及钙泵衰竭； 4.钳夹期提供底物以供无氧或有氧代谢所需； 5.具有缓冲酸中毒的物质以减轻无氧代谢导致的酸中毒； 6.具有高渗透压以减轻缺血及低温引起的水肿； 7.经实验证实所含物质的浓度及其组合是适宜的，细胞结构保存良好，心脏功能恢复满意。六、停搏灌注实施中注意事项六、停搏灌注实施中注意事项㈠晶体液4℃保存，防止温度过低，出现冰絮，溶液中药物浓度增大，损害心肌； ㈡灌注针头内径足够大，需达500ml/min的流量（在200mmHg的压力下），一般为2mm； ㈢灌注时要保证主动脉瓣处于关闭状态，对于主动脉瓣关闭不全者，可采用逆行灌注； null㈣灌注量首剂为450ml/m2，每30分钟灌注一次； ㈤灌注压力动脉内70mmHg，静脉内40mmHg（逆行灌注）； ㈥心脏局部降温； ㈦注意停搏液的引流； ㈧搭桥手术者可借桥进行远端灌注； ㈨排气； ㈩连续灌注注意Hct保持在20%以上 （十一）连续温血灌注注意防止复跳；七、心脏复跳后的心肌保护七、心脏复跳后的心肌保护㈠后并行 ㈡温度条件 ㈢心血管药物给药时机的掌握 ㈣心律失常的控制 ㈤心肌细胞内外平衡的调节 ㈥硝酸甘油的使用null谢谢大家！