胎羊体外循环与胎盘功能保护研究进展.doc

胎羊体外循环与胎盘功能保护研究进展心血管病学进展 2000年第4期第21卷 综述作者：钟慧陈张根单位：上海医科大学儿科医院心血管中心，上海200032中图分类号：R654.1文献标识码：A文章编号：1004-3934（2000）04-0214-03Advances in Research of Fetal CardiacBypass and Prevention of Placental FunctionZHONG Hui,CHEN Zhang-gen(Cardiovascular Center,Childrens Hospital of Shanghai Medical University,Shanghai200032)Abstract:Fetal cardiac operation has been done in sheep so a method to protect the fetal and placenta after cessation of bypass is important.This is to review the progress in research of fetal cardiac bypass and prevention of placental dysfunction.The placental dysfunction results from different factors such as distribution of blood flow,stress response,placental perfusion,hypothermia and higher pressure oxygen.Observations were made in fetal Cardiac Bypass.Administration of high dose of sodium nitropusside,the indomethacin,total spinal anesthetic to block the fetal stress response and the improvement the equipment of the cardiopulmonary bypass devices and the normotherimia with high flow can maintain the placental function.Currently information indicates that intrauterine correction of selected congenital cardiac defects will be available in human fetuses in not remote future.Key Words:Cardiac bypass fetal;Placental function随着诊断技术的不断提高，许多胎儿先天性心脏病在宫内即能通过超声心动图早期诊断1。一些复杂畸形如瓣膜狭窄或闭锁由于产生严重的心脏继发性病变，出生后外科手术干预效果不佳。原发病如在宫内纠治则可使胎儿在出生前心脏得以正常发育。这就要求建立一种安全可靠的胎儿体外循环（CPB）技术，以便胎儿心脏外科手术的顺利进行。CPB必然对胎盘功能及胎儿产生一系列影响，如胎盘血管阻力（PVR）升高，胎盘血流量（PBF）减少，胎盘功能障碍引起胎儿气体交换障碍，导致胎儿严重代谢性酸中毒，甚至死亡2-6。因此对作为维持胎儿生命的重要脏器胎盘功能保护日益受到重视。人们通过建立胎羊体外循环模型，对其诱发胎盘功能下降的机理进行了初步探讨。1诱发胎盘功能下降的因素1.1胎羊血流重分布；在正常情况下，PBF占胎羊心输出量的39%11%，但在CPB中占灌注流量156%（下降24%），CPB后仅占心输出量的12%4%（下降27%），其中心输出量的27%不再灌注胎盘，而是分配给其它脏器如肾上腺、肠、心，而肺循环血流量不变。在CPB过程中和CPB结束后，胎羊血压始终保持不变，这提示PBF的下降原因主要是PVR的升高，与灌注压力无直接关系3。胎盘血流调节机制尚未完全清楚。研究表明胎盘血管不受神经调节，在正常状态下即处于最大舒张状态，无自动调节机制4。1.2胎羊应激反应：麻醉、手术创伤和CPB的建立引起胎羊体内产生大量血管活性物质，包括肾上腺素、血管紧张素、白细胞介素和花生四烯酸衍生物如前列腺素及血栓素，这些物质能引起PVR升高，PBF下降7-9。1.3胎盈灌注：由于胎盘是胎儿与母体进行气体交换的场所，许多学者利用胎盘来作为氧合器连接于CPB管道中，这就不可避免发生胎盘灌注，而预充液作为一种外来物质对胎盘产生刺激，胎盘释放一系列环氧化酶缩血管活性产物，使PVR升高，血流量下降，胎盘功能受损。1.4温度：Hawkins等通过与常温（37）高流量灌注对比研究也得出相似结论，低温低灌注导致胎羊二氧化碳分压（PCO2）明显升高，氧饱和度降低，胎羊严重酸中毒10。1.5氧分压过高：正常胎羊氧分压（PO2）为1822mmHg(1mmHg=0.133 3 kPa），在CPB过程中PO2为36mmHg左右，PO2的升高可使PBF下降（通常是指PO250mmHg，当PO2在4050mmHg时，并不引起PBF的下降）。2预防2.1血管扩张剂：硝普钠作为一种强效血管扩张剂能部分防止胎羊血流重分布3。经过对照研究发现，应用硝普钠组在CPB结束后，PBF和胎羊心输出量恢复到原有状态，但在后期，两组比较无显著差异。硝普钠对不同脏器有不同效果，它使肺循环血流量增加4倍；脑、肝、肾血流量不变或下降；PBF降低，减轻后负荷，提高心输出量，从而增加PBF。然而，肺循环血流量的大幅度增加势必引起PBF的受限。因此选择一种对体循环压力无影响和不扩张肺动脉而又能选择性降低PVR的血管扩张剂对维持PBF是极有价值的。2.2全脊髓麻醉：传统麻醉方法是母羊氯胺酮3040mg/kg肌肉注射，同时氯胺酮300500mg/hr静脉维持。子宫切开，胎羊暴露后，胎羊后肢氯胺酮50mg/kg肌注。全脊髓麻醉方法是胎羊暴露后乳糜池内注射地卡因2mg/kg。采用这种方法能在术中维持胎羊正常心输出量和PBF，术后其PBF也明显高于传统麻醉组。虽然氯胺酮和全脊髓麻醉对心肌都没有直接抑制作用，但全脊髓麻醉能抑制胎羊应激反应，而氯胺酮无此优点11，12。2.3体外循环装置：（1）泵：最初人们采用滚压泵来作为驱动装置。不久发现搏动泵所产生的搏动性血流更接近生理状态，与滚压泵比较，搏动泵通过有效降低体循环阻力来提高灌注流量，各个脏器（大脑除外）包括PBF都明显增加13。近来，Reddy等14设计了一种轴流泵，与滚压泵对照研究发现：使用轴流泵组的PVR仅比术前上升50%，而滚压泵组的PVR比转流前水平升高300%。轴流泵组的胎羊血流动力学和动脉血气结果明显优于滚压泵组。由于滚压泵组采用母血预充，而在相同PO2条件下，成人型血红蛋白携氧能力较胎儿型血红蛋白差，不利于胎儿气体交换。这种轴流泵通过减少CPB装置的表面积和避免额外预充液，能明显降低胎盘对CPB的应激反应。（2）氧合器：由于CPB中气体交换是通过氧合器进行，因此维持PBF显得并不重要，然而CPB结束，撤离氧合器后，PBF下降，胎羊随之发生不可逆性酸中毒。而用胎盘作氧合器时，其血流动力学相当于单心室合并大的体肺分流，这就要求灌注流量达到400ml/kg以上，但插管口径尺寸又限制了灌注流量15，16。后来，Feton等17通过阻断脐血管，将胎盘隔离于体外循环外，利用氧合器来替代胎盘功能。结果显示，将胎盘隔离不但能降低胎羊心输出量而且能获得良好的体循环灌注。转流结束后，PBF相对保持不变。隔离胎盘能获得良好的胎盘保护作用。2.4环氧化酶抑制剂：应激反应使胎羊体内释放一系列血管活性物质，如前列腺素。Boston儿童医院通过在预充液中加入消炎痛3mg/kg（一种前列腺素合成抑制剂），结果表明应用消炎痛能阻止PVR的上升，维持PBF、胎盘气体交换功能和心输出量18。随后又证实应用大剂量激素（甲基强的松龙50mg/mg）也能获得良好胎盘保护作用。消炎痛和甲基强的松龙通过抑制环氧化酶产物，减少花生四烯酸，增加白细胞三烯，从而达到保护胎盘作用19。2.5常温高流量灌注：Hawkins等20学者在常温条件下通过对高流量组（32493ml/kg/min）和低流量（10920ml/kg/min）的比较研究证实：低流量组的主动脉压力、动脉血气和PO2下降，而PCO2和乳酸水平比转流前明显升高。高流量组的主动脉压力、动脉血气PO2、PCO2和乳酸水平与转流前均相似。胎盘作为氧合器时，低流量灌注不能维持胎羊正常血流动力学、气体交换，而高流量灌注通过提高胎盘灌注来阻止胎盘功能减退，尽管这种改变目前在某种程度上仍是不可逆的。3结束语胎儿CPB是一门新兴的、迅速发展的学科，随着对胎儿外科、麻醉和体外循环的不断发展和进一步深入研究，各种技术必将不断成熟、完善。胎儿心脏外科也将在治疗先天性心脏病方面起重要作用。 参 考 文 献 1Allan LD,Grawfore DC,Anderson RH,et al.Spectrum of congenital heart disease defected echocardiographical in prenatal lifeJ.Br Heart J,1985,54:523-5322Turley K,Vlahakes GJ,Harrison MR,et al.Intrauterine cardiothoracicsurgery:The fetal lamb modelJ.Ann Thorac Surg,1982:34:422-4263Bradley SM,Hanley FL,Duncan BW,et al.Fetal cardiac bypass alters regional blood flows,arterial blood gases,and hemodynamics in sheepJ.Am J Physiol,4Carpenter RJ,Strasburger JF,Garson A,et al.Fetal ventrioventricular pacing for hydrops secondary to complete atrioventricular blockJ.Ann Thorac Surg,1982,34:422-4265Maxwell D,Allan L,Tynan MJ.Balloon dilation of aortic valve in the fetus:a report of 2 casesJ.Br Heart J,1991,65:256-2586Slate RK,Richter RC,Rudolph AM,et al.Cardiopulmonary bypass in fetal lambs.A technique for intrauterine cardiac surgeryJ.Circulation,1984,70:2857Heymann MA,Rudolph AM.Effect of exteriorization of the sheep fetus on its cardoivascular functionJ.Circ Res,1967,21:741-7458Cohn HE,Sacks EJ,Heymann MA,et al.Cardiovascular responses to hyoxemia and acidemia in fetal lambsJ.Am J Obstet Gynecol,1974,120:817-8249Iwamoto HS,Kaufman T,Keil LC,et al.Effects of angiotension on theblood flow and its distribution in fetal lambsJ.Circ Res,1981,48:183-18910Hawkins JA,Paape KL,Adkins TP,et al.Extracorporeal circulation in the lamb.Effects of hypothermia and perfusion rateJ.J Cardiovasc Surg,1991,32:295-30011Fenton KN,Heinemann MK,Hickey PR,et al.Inhibition of fetal stress response improves cardiac output and gas exchange after fetal cardiac bypassJ.J Thorac Cardiovasc Surg ,1994,107:1416-142212Fentan KN,Heinemann MK,Hickey PR,et al.The stress response duringfetal surgery is blocked by total anesthesia SurgJ.Forum,1992,43:631-63413Champsaur G,Parisot P,Martinot S,et al.Pulsatility improves hemody-namics during fetal bypassJ.Circulation,1994,90(5Pt2):-5014Reddy VM,Liddicoat JR,Klein JR,et al.Fetal cardiac bypass using an in-line axial flow pump to minimize extracorporeal surface and avoid priming volumeJ.Ann Thorac Surg,1996,62(2):393-40015Assad RS,Lee FY,Sabik J,et al.Tolerance of placenta to normothermicumbilical circulatory arrestJ.J Matern Fetal Invest，1968，16：341-34416Rudolph AM,Heymann MA.Circulatory changes during growth in the fetal lambJ.Circ Res,1970,26:289-29917Feton KN,Heineman