体外循环时体温变化对全身和脑氧代谢的影响
作者：马宇 徐美英 张富军 王军 杜健儿 王芝芳 武士英
单位：马宇 徐美英 张富军 杜健儿 王芝芳(第二军医大学长海医院麻醉科，上海 200433)；武士英 王军(第二军医大学长海医院胸心外科)
关键词：体温变化；氧供氧耗；乳酸；体外循环；氧代谢
第二军医大学学报001226 [摘要] 目的：研究体外循环体温变化对 全身和脑氧代谢状况的影响。方法：用比色方法测定瓣膜置换患者体 外循环(CPB)中不同鼻咽温(NPT)时的血浆乳酸浓度，血气分析仪测定动脉血、混合静脉 血、颈静脉球部血的氧含量并计算动-静脉的氧含量差值、全身和脑的氧摄取率。 结 果：CPB全过程中血浆乳酸浓度呈进行性升高，复温时更明显。降温时全身和脑 的氧耗量明显降低，复温时均升高，脑的氧耗量升高更为明显。结论：体外循环中体温是影响氧耗量的一个重要因素，各体温点都有不同程度的氧供需失衡，复 温时脑的氧供需失衡更为明显。
, http://www.100md.com
[中图分类号] R 654.1 [文献标识码] A
[文章编号] 0258-879X(2000)12-1175-03
Comparison of the effects of temperature change on systemic and cerebral oxygen metabolism during cardiopulmonary bypass
MA Yu XU Mei-Ying ZHANG Fu-Jun DU Jian-Er WANG Zhi-Fang
(Department of Anesthesiology, Changhai Hospit al, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China)
, 百拇医药
WANG Jun WU Shi-Ying
(Department of Cardiothoracic Surgery)
[ABSTRACT] Objective: To study the effects of body temperatur e change on systemic and cerebral oxygen metabolism during cardiopulmonary b ypass(CPB). Methods: In patients undergoing heart valve repl acement, lactic acid was measured through colorimetry and using a blood gas anal yzer to measure oxygen content of artery, pulmonary artery and jugular bulb at d ifferent nasopharyngeal temperatures (NPT) during CPB. Then systemic/cer ebral arterial-venous oxygen content differences and oxygen extraction rate wer e calculated. Results: The concentration of blood plasm lactic acid continualy increased during CPB, especially during rewarming phase. Durin g hypothermia systemic/cerebral arterial-venous oxygen content differences and oxygen extraction were reductive but they were increasing during rewarming time , especially in the case of the cerebrum. Conclusion: Body tempe rature change is an important factor that influences oxygen supply and oxygen de mand at different NPT, but the cerebral imbalance during rewarming time needs sp ecial attention.
, 百拇医药
[KEY WORDS] temperature; oxygen supply and oxygen consumption; lact ic acid; cardiopulmonary bypass; oxygen metabolism
体外循环(CPB)心脏直视手术中因血液稀释使血红蛋白减少，导致机体的氧供下降。 快速的降温使机体和脑的氧耗量减少，从而起到脏器保护作用；但在复温过程中，机体和脑 的氧耗量又迅速升高。已有报道CPB后的神经功能障碍与复温时的脑的氧供和氧耗不匹配相 关[1]。本研究的目的是观察非搏动性灌注CPB中体温变化对全身和脑氧代谢的影响 程度。
1 资料和方法
1.1 一般资料 择期行瓣膜置换手术的风心病患者9例，男性4例，女性5例，其中 行主动脉瓣和二尖瓣置换的7例，单纯行二尖瓣或主动脉瓣置换各1例，年龄40～60岁，身高 与体质量相差均不明显。
, 百拇医药
1.2 术前准备 患者入室后，在心电图、血压和脉搏血氧饱和度监测下开放外周 静脉，并在局麻下行桡动脉穿刺监测有创血压。
1.3 麻醉方法和有创监护 以芬太尼、咪达唑仑、维库溴铵或泮库溴铵行麻醉诱 导气管内插管。诱导完成后，经右颈内静脉置入漂浮导管并逆向穿刺置入深静脉导管于颈静 脉球部水平。以芬太尼10 μg/(kg.h)和0.5%～1.5%异氟烷维持麻醉。CPB 中以芬太尼10 μg/(kg.h)行静脉麻醉。
1.4 体外循环 CPB为Sarns 9000体外循环机，应用Maxima或Terumo膜肺。预充液 为林格氏液1 500～2 000 ml，血浆200～400 ml，琥珀酰明胶500 ml，体内肝素化剂量为 3 mg/kg, 激活凝血酶原时间(ACT)>400～600 s后，CPB流量60～80 ml/(kg.min)。 CPB中维持中度血液稀释(红细胞压积0.18～0.22)和中度低温(26～28℃)。复温时水温 与鼻咽温相差<10℃，水温最高不超过42℃。
, http://www.100md.com
1.5 氧合状况测定 设6个温度点：CPB开始前鼻咽温为36℃时(T1)，开始后 降温至32℃时(T2)，降温至28℃时(T3)，复温至32℃时(T4)，复温至36℃时( T5)和复温至36℃ 1 h后(停机约40～50 min，T6)6个温度点经动脉，颈静脉球部和 肺小动脉抽血(体外循环T2，T3，T4，T5时由上下腔引流管抽取)行血气分析(用 α稳态法)。血气分析结果按照下列公式计算动脉氧含量(CaO2)，混合静脉血氧含量(CV-O2)和颈静脉球部的静脉血氧含量(CjvO2)。
氧含量(ml/L)=0.031×氧分压(mmHg，1 mmHg=0.133 kPa)+血红蛋白量(g/L) ×氧饱和度×1.39
, http://www.100md.com
进一步按下式计算脑与全身的动静脉氧含量差
和氧摄取率(O2ER )。
全身：
；
O2ER=(CaO2-CV-O2)/CaO2；
脑：
；
O2ER=(CaO2-CjvO2)/CaO2
, 百拇医药
1.6 乳酸浓度的测定 离心不同时点不同部位的血浆，用乳酸氧化酶法(比色法， 在754分光光度计上完成)测量乳酸浓度(lactic acid concentrateion of plasm LAC),试剂 由南京建成公司提供，其中乳酸氧化酶为宝利曼公司产品。
1.7 统计学处理 数据结果均以
±s表示，并进行自身配对t检 验。
2 结 果
2.1 全身和脑的氧合状况 (1)CPB中T2～T5与T1相比，氧供显著减少( P<0.01，)；在降温过程中全身和脑的动静脉血氧含量差明显下降(P<0.01，表1 )。(2)CPB全过程中反映脑氧耗量的动静脉(颈内静脉)血氧含量差和氧摄取率始终大于全 身的动静脉(混合静脉)血氧含量差和氧摄取率(P<0.01)，两者之差以T3 (28℃)时相差最小，而复温T4(32℃)时却是最大。(3)复温后全身和脑的氧代谢水平显 著上升，复温至36℃1 h后，机体处于较高的氧代谢状况，全身和脑的氧摄取率均高于转机 前(P<0.05，表1)。
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表 1 患者不同体温点的氧合状况
Tab 1 The oxygengenation at different NPT (n=9,±s) NPT
Oxygen supply
(φB/ml.L-1)
O2ER
Total body
(φB/ml.L-1)
, 百拇医药
Cerebrum
(φB/ml.L-1)
Total body
Cerebrum
T1
172.24±30.43
35.03±15.92
48.58±20.83
0.20±0.09
0.30±0.15
T2
, http://www.100md.com
95.00± 5.89**
10.25± 4.18**
19.00±11.44 **
0.10±0.04**
0.21±0.13**
T3
92.19± 4.83**
12.67± 3.06**
21.67±11.39 **
, 百拇医药
0.13±0.03**
0.22±0.14**
T4
92.67± 5.71**
18.17± 7.09**
31.78±13.20 △△
0.20±0.07△△
0.35±0.15△△
T5
, 百拇医药
95.22± 7.03**
23.71± 5.44**△△
33.52±12. 41△△
0.25±0.05△△
0.36±0.13△△
T6
131.44± 8.78*
35.18± 8.00△△
48.84±20.40 △△
, 百拇医药
0.27±0.07*△△
0.38±0.18*△△
*P<0.05, ** P<0.01 vs T1; △△ P<0.01 vs T32.2 血浆乳酸含量 血中的乳酸值在全过程中进行性升高(表2)，最高点是在体 温升至36℃后1 h(此时9例患者已全部停止CPB)。
表 2 患者不同温度点不同部位的血浆乳酸含量
Tab 2 The concentration of plasm
lactic acid at different NPT
, 百拇医药
(n=9,±s, cB/mmol.L-1) NPT
LAC of
artery
LAC of pulmonary
artery
LAC of
juglar bulb
T1
4.32±0.96
, 百拇医药 4.65±0.67
4.13±1.60
T2
6.06±1.99
6.19±1.46
6.37±1.81
T3
6.51±2.00
6.69±2.42
6.84±1.959
T4
, 百拇医药 10.00±2.46**
10.92±2.83**
10.22±2.70**
T5
10.80±2.76**
10.24±3.99**
10.96±2.89**
T6
11.14±2.70**
, 百拇医药
12.10±2.39**
12.58±3.07**
**P<0.01 vs T33 讨 论
CPB开始后体温的迅速降低，脑和全身的氧耗量和氧摄取率明显下降，氧需减少。但是否全 身和脑的氧供需处于平衡状态仍有待研究。我们发现CPB降温开始至复温期间血浆乳酸浓度 呈进行性上升，复温时显著升高(与T3点相比P<0.01)，复温至36℃后1 h升至最高 点。分析其原因主要是：(1)氧供减少；(2)微循环障碍，血流再分布使得灌注差的组织缺氧 进行无氧代谢致乳酸淤积；(3)复温时机体组织需氧增加，可能出现氧供氧需失衡而进行无 氧代谢；(4)CPB结束后微循环改善，淤积于CPB时灌注差的组织中乳酸涌入血中[2] 。尽管CPB中度低温降低脑和全身组织的氧耗量，但复温时随着体温的升高，脑和全身的氧 耗量迅速升高，此时血液仍处于稀释状态，动脉氧含量并未明显增加。增大灌流量和脑血管自 身调节虽可增加大脑血流量[1]，但脑和全身组织仍得依靠提高氧摄取率来满足其 氧需。同时动静脉中显著升高的血乳酸值，也说明机体在体外循环中均有不同程度的“氧债 ”，在术后24 h内仍处于高代谢状态[3]。
, 百拇医药
颈内静脉向头端逆向置管采集颅内回流静脉血是监测脑氧代谢水平的一种方法。以往类似的 研究中[4],未同时监测全身的氧代谢状况，且病种也不统一[1]，故不能 排除脑氧代谢增强是否与全身的氧代谢总体增强成比例或是否有疾病因素参与。本研究中同 时监测全身和脑的氧合状况，9例患者在CPB全过程中颈静脉血气分析结果提示:各温度点脑 的氧摄取量和氧摄取率均高于全身的水平(P<0.01)，以复温时的T4点(复 至32℃时)氧摄取率差距最大，说明在复温过程中脑的氧代谢增加更快，脑氧摄取率迅速增 加提示较易出现脑氧供需失衡。
在体外循环中，体温是影响机体尤其是脑氧代谢状况的重要因素，在迅速降温的CPB开始阶 段，全身及脑的代谢迅速下降，但并不能达到完全的氧供需平衡状态。复温时尤其是脑最易 出现氧供需失衡。提示灌注医生应改善灌注增加氧供，麻醉医生应使用适当的药物加深麻醉 以降低氧耗量进行脑保护。
[基金项目] 军队医药卫生科研基金(98D040)； 上海市青年科学基金(9 8ZB14036).
, 百拇医药
[作者简介] 马 宇(1974-)，男(汉族)，硕士生.
参考文献
[1] Croughwell ND, Frasco P, Blumenhal JA, et al. Warming d uring cardiopulmonary bypass is associated with jugular bulb desaturation[J]. Ann Thorac Surg,1992,53(5):827-832.
[2] 黄志勇. 体外循环中温度变化对机体氧代谢的影响[J]. 广东医学，1995， 16(4):222-224.
[3] 王志农, 朱家麟, 张宝仁,等. 心脏瓣膜替换术后氧的供需关系变化[J]. 中 国循环杂志，1995，10(5):273-277.
[4] 邓小强,顾尔伟,张 野.心内直视手术下不同阶段颈静脉血氧饱和度的监测[ J]. 安徽医科大学学报, 1998， 33(6)：444-445.
[收稿日期] 2000-06-29
[修回日期] 2000-11-21, http://www.100md.com
单位：马宇 徐美英 张富军 杜健儿 王芝芳(第二军医大学长海医院麻醉科，上海 200433)；武士英 王军(第二军医大学长海医院胸心外科)
关键词：体温变化；氧供氧耗；乳酸；体外循环；氧代谢
第二军医大学学报001226 [摘要] 目的：研究体外循环体温变化对 全身和脑氧代谢状况的影响。方法：用比色方法测定瓣膜置换患者体 外循环(CPB)中不同鼻咽温(NPT)时的血浆乳酸浓度，血气分析仪测定动脉血、混合静脉 血、颈静脉球部血的氧含量并计算动-静脉的氧含量差值、全身和脑的氧摄取率。 结 果：CPB全过程中血浆乳酸浓度呈进行性升高，复温时更明显。降温时全身和脑 的氧耗量明显降低，复温时均升高，脑的氧耗量升高更为明显。结论：体外循环中体温是影响氧耗量的一个重要因素，各体温点都有不同程度的氧供需失衡，复 温时脑的氧供需失衡更为明显。
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[中图分类号] R 654.1 [文献标识码] A
[文章编号] 0258-879X(2000)12-1175-03
Comparison of the effects of temperature change on systemic and cerebral oxygen metabolism during cardiopulmonary bypass
MA Yu XU Mei-Ying ZHANG Fu-Jun DU Jian-Er WANG Zhi-Fang
(Department of Anesthesiology, Changhai Hospit al, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China)
, 百拇医药
WANG Jun WU Shi-Ying
(Department of Cardiothoracic Surgery)
[ABSTRACT] Objective: To study the effects of body temperatur e change on systemic and cerebral oxygen metabolism during cardiopulmonary b ypass(CPB). Methods: In patients undergoing heart valve repl acement, lactic acid was measured through colorimetry and using a blood gas anal yzer to measure oxygen content of artery, pulmonary artery and jugular bulb at d ifferent nasopharyngeal temperatures (NPT) during CPB. Then systemic/cer ebral arterial-venous oxygen content differences and oxygen extraction rate wer e calculated. Results: The concentration of blood plasm lactic acid continualy increased during CPB, especially during rewarming phase. Durin g hypothermia systemic/cerebral arterial-venous oxygen content differences and oxygen extraction were reductive but they were increasing during rewarming time , especially in the case of the cerebrum. Conclusion: Body tempe rature change is an important factor that influences oxygen supply and oxygen de mand at different NPT, but the cerebral imbalance during rewarming time needs sp ecial attention.
, 百拇医药
[KEY WORDS] temperature; oxygen supply and oxygen consumption; lact ic acid; cardiopulmonary bypass; oxygen metabolism
体外循环(CPB)心脏直视手术中因血液稀释使血红蛋白减少，导致机体的氧供下降。 快速的降温使机体和脑的氧耗量减少，从而起到脏器保护作用；但在复温过程中，机体和脑 的氧耗量又迅速升高。已有报道CPB后的神经功能障碍与复温时的脑的氧供和氧耗不匹配相 关[1]。本研究的目的是观察非搏动性灌注CPB中体温变化对全身和脑氧代谢的影响 程度。
1 资料和方法
1.1 一般资料 择期行瓣膜置换手术的风心病患者9例，男性4例，女性5例，其中 行主动脉瓣和二尖瓣置换的7例，单纯行二尖瓣或主动脉瓣置换各1例，年龄40～60岁，身高 与体质量相差均不明显。
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1.2 术前准备 患者入室后，在心电图、血压和脉搏血氧饱和度监测下开放外周 静脉，并在局麻下行桡动脉穿刺监测有创血压。
1.3 麻醉方法和有创监护 以芬太尼、咪达唑仑、维库溴铵或泮库溴铵行麻醉诱 导气管内插管。诱导完成后，经右颈内静脉置入漂浮导管并逆向穿刺置入深静脉导管于颈静 脉球部水平。以芬太尼10 μg/(kg.h)和0.5%～1.5%异氟烷维持麻醉。CPB 中以芬太尼10 μg/(kg.h)行静脉麻醉。
1.4 体外循环 CPB为Sarns 9000体外循环机，应用Maxima或Terumo膜肺。预充液 为林格氏液1 500～2 000 ml，血浆200～400 ml，琥珀酰明胶500 ml，体内肝素化剂量为 3 mg/kg, 激活凝血酶原时间(ACT)>400～600 s后，CPB流量60～80 ml/(kg.min)。 CPB中维持中度血液稀释(红细胞压积0.18～0.22)和中度低温(26～28℃)。复温时水温 与鼻咽温相差<10℃，水温最高不超过42℃。
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1.5 氧合状况测定 设6个温度点：CPB开始前鼻咽温为36℃时(T1)，开始后 降温至32℃时(T2)，降温至28℃时(T3)，复温至32℃时(T4)，复温至36℃时( T5)和复温至36℃ 1 h后(停机约40～50 min，T6)6个温度点经动脉，颈静脉球部和 肺小动脉抽血(体外循环T2，T3，T4，T5时由上下腔引流管抽取)行血气分析(用 α稳态法)。血气分析结果按照下列公式计算动脉氧含量(CaO2)，混合静脉血氧含量(CV-O2)和颈静脉球部的静脉血氧含量(CjvO2)。
氧含量(ml/L)=0.031×氧分压(mmHg，1 mmHg=0.133 kPa)+血红蛋白量(g/L) ×氧饱和度×1.39
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进一步按下式计算脑与全身的动静脉氧含量差
和氧摄取率(O2ER )。全身：
；O2ER=(CaO2-CV-O2)/CaO2；
脑：
；O2ER=(CaO2-CjvO2)/CaO2
, 百拇医药
1.6 乳酸浓度的测定 离心不同时点不同部位的血浆，用乳酸氧化酶法(比色法， 在754分光光度计上完成)测量乳酸浓度(lactic acid concentrateion of plasm LAC),试剂 由南京建成公司提供，其中乳酸氧化酶为宝利曼公司产品。
1.7 统计学处理 数据结果均以
±s表示，并进行自身配对t检 验。2 结 果
2.1 全身和脑的氧合状况 (1)CPB中T2～T5与T1相比，氧供显著减少( P<0.01，)；在降温过程中全身和脑的动静脉血氧含量差明显下降(P<0.01，表1 )。(2)CPB全过程中反映脑氧耗量的动静脉(颈内静脉)血氧含量差和氧摄取率始终大于全 身的动静脉(混合静脉)血氧含量差和氧摄取率(P<0.01)，两者之差以T3 (28℃)时相差最小，而复温T4(32℃)时却是最大。(3)复温后全身和脑的氧代谢水平显 著上升，复温至36℃1 h后，机体处于较高的氧代谢状况，全身和脑的氧摄取率均高于转机 前(P<0.05，表1)。
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表 1 患者不同体温点的氧合状况
Tab 1 The oxygengenation at different NPT (n=9,
±s) NPTOxygen supply
(φB/ml.L-1)
O2ER
Total body
(φB/ml.L-1)
, 百拇医药
Cerebrum
(φB/ml.L-1)
Total body
Cerebrum
T1
172.24±30.43
35.03±15.92
48.58±20.83
0.20±0.09
0.30±0.15
T2
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95.00± 5.89**
10.25± 4.18**
19.00±11.44 **
0.10±0.04**
0.21±0.13**
T3
92.19± 4.83**
12.67± 3.06**
21.67±11.39 **
, 百拇医药
0.13±0.03**
0.22±0.14**
T4
92.67± 5.71**
18.17± 7.09**
31.78±13.20 △△
0.20±0.07△△
0.35±0.15△△
T5
, 百拇医药
95.22± 7.03**
23.71± 5.44**△△
33.52±12. 41△△
0.25±0.05△△
0.36±0.13△△
T6
131.44± 8.78*
35.18± 8.00△△
48.84±20.40 △△
, 百拇医药
0.27±0.07*△△
0.38±0.18*△△
*P<0.05, ** P<0.01 vs T1; △△ P<0.01 vs T32.2 血浆乳酸含量 血中的乳酸值在全过程中进行性升高(表2)，最高点是在体 温升至36℃后1 h(此时9例患者已全部停止CPB)。
表 2 患者不同温度点不同部位的血浆乳酸含量
Tab 2 The concentration of plasm
lactic acid at different NPT
, 百拇医药
(n=9,
±s, cB/mmol.L-1) NPTLAC of
artery
LAC of pulmonary
artery
LAC of
juglar bulb
T1
4.32±0.96
, 百拇医药 4.65±0.67
4.13±1.60
T2
6.06±1.99
6.19±1.46
6.37±1.81
T3
6.51±2.00
6.69±2.42
6.84±1.959
T4
, 百拇医药 10.00±2.46**
10.92±2.83**
10.22±2.70**
T5
10.80±2.76**
10.24±3.99**
10.96±2.89**
T6
11.14±2.70**
, 百拇医药
12.10±2.39**
12.58±3.07**
**P<0.01 vs T33 讨 论
CPB开始后体温的迅速降低，脑和全身的氧耗量和氧摄取率明显下降，氧需减少。但是否全 身和脑的氧供需处于平衡状态仍有待研究。我们发现CPB降温开始至复温期间血浆乳酸浓度 呈进行性上升，复温时显著升高(与T3点相比P<0.01)，复温至36℃后1 h升至最高 点。分析其原因主要是：(1)氧供减少；(2)微循环障碍，血流再分布使得灌注差的组织缺氧 进行无氧代谢致乳酸淤积；(3)复温时机体组织需氧增加，可能出现氧供氧需失衡而进行无 氧代谢；(4)CPB结束后微循环改善，淤积于CPB时灌注差的组织中乳酸涌入血中[2] 。尽管CPB中度低温降低脑和全身组织的氧耗量，但复温时随着体温的升高，脑和全身的氧 耗量迅速升高，此时血液仍处于稀释状态，动脉氧含量并未明显增加。增大灌流量和脑血管自 身调节虽可增加大脑血流量[1]，但脑和全身组织仍得依靠提高氧摄取率来满足其 氧需。同时动静脉中显著升高的血乳酸值，也说明机体在体外循环中均有不同程度的“氧债 ”，在术后24 h内仍处于高代谢状态[3]。
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颈内静脉向头端逆向置管采集颅内回流静脉血是监测脑氧代谢水平的一种方法。以往类似的 研究中[4],未同时监测全身的氧代谢状况，且病种也不统一[1]，故不能 排除脑氧代谢增强是否与全身的氧代谢总体增强成比例或是否有疾病因素参与。本研究中同 时监测全身和脑的氧合状况，9例患者在CPB全过程中颈静脉血气分析结果提示:各温度点脑 的氧摄取量和氧摄取率均高于全身的水平(P<0.01)，以复温时的T4点(复 至32℃时)氧摄取率差距最大，说明在复温过程中脑的氧代谢增加更快，脑氧摄取率迅速增 加提示较易出现脑氧供需失衡。
在体外循环中，体温是影响机体尤其是脑氧代谢状况的重要因素，在迅速降温的CPB开始阶 段，全身及脑的代谢迅速下降，但并不能达到完全的氧供需平衡状态。复温时尤其是脑最易 出现氧供需失衡。提示灌注医生应改善灌注增加氧供，麻醉医生应使用适当的药物加深麻醉 以降低氧耗量进行脑保护。
[基金项目] 军队医药卫生科研基金(98D040)； 上海市青年科学基金(9 8ZB14036).
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[作者简介] 马 宇(1974-)，男(汉族)，硕士生.
参考文献
[1] Croughwell ND, Frasco P, Blumenhal JA, et al. Warming d uring cardiopulmonary bypass is associated with jugular bulb desaturation[J]. Ann Thorac Surg,1992,53(5):827-832.
[2] 黄志勇. 体外循环中温度变化对机体氧代谢的影响[J]. 广东医学，1995， 16(4):222-224.
[3] 王志农, 朱家麟, 张宝仁,等. 心脏瓣膜替换术后氧的供需关系变化[J]. 中 国循环杂志，1995，10(5):273-277.
[4] 邓小强,顾尔伟,张 野.心内直视手术下不同阶段颈静脉血氧饱和度的监测[ J]. 安徽医科大学学报, 1998， 33(6)：444-445.
[收稿日期] 2000-06-29
[修回日期] 2000-11-21, http://www.100md.com