全主动脉弓替换术中顺行性脑灌注时血流变化观察

                       作者：田良鑫，叶赞凯， 程卫平，杨九光，郑军，孙立忠

【关键词】  顺行性脑灌注

    摘要：目的 利用前瞻性随机对照方法比较全主动脉弓替换术中单侧顺行性脑灌注(ASCP)和双侧ASCP时视网膜中央动脉、球后血管血流变化和血S100蛋白浓度变化。方法 16例全主动脉弓替换术患者随机分为单侧ASCP和双侧ASCP组,每组各8例。两组均行术前术后颅脑机体层摄影（CT）。术中采用经眼球超声监测视网膜中央动脉及球后血管血流。术中术后动态测定血S100蛋白浓度。结果 两组各有1例出现短暂性神经功能异常。ASCP过程中单侧组右侧视网膜中央动脉可探及血流，左侧视网膜中央动脉不可探及，双侧组两侧视网膜中央动脉均可探及血流。所有患者球后动脉均可探及血流。两组间各阶段血S100蛋白浓度无显著性差异（P>0.05）。结论　在基底动脉环完整，存在有效侧支循环条件下，单侧灌注操作较为简便，双侧灌注在ASCP期间两侧脑灌注较为均衡,但两种灌注方法对S100蛋白浓度的影响无显著性差异。

　　关键词：主动脉；胸外；顺行性脑灌注；经眼球超声；S100蛋白

　　Orbital Ultrasound and S100 Protein Monitoring during Unilateral and Bilateral Antegrade Selective Cerebral Perfusion in Total Aortic Arch Replacement

　　Abstract: OBJECTIVETo compare the serum S100 protein concentration and blood flow in the central retinal artery and retrobular vessels between unilateral and bilateral antegrade selective cerebral perfusion during total aortic arch replacement.METHODS      From June 2003 to March 2004, 16 patients who　underwent total arch replacement were randomly allocated to one of two methods of brain protection: unilateral antegrade selective cerebral perfusion (unilateral group, n=8 ) or bilateral antegrade cerebral perfusion (bilateral group, n=8). Preoperative and postoperative brain CT scans were performed. During the operation, the blood flow in the central retinal artery and retrobular vessels was monitored with orbital ultrasound. Serum S100 protein was assayed before skin incision, immediately after thoracotomy, 30 minutes after the cardiopulmonary bypass, as　well as 6 hours, 24 hours and 48 hours post-operatively. RESULTS  All patients survived and were discharged from hospital. No new brain infarction occurred. Transient neurologic dysfunction occurred in 1 patient from each group. During antegrade selective cerebral perfusion, blood flow in the right central retinal artery was detectable in the unilateral group, butnot detectable in the left central retinal artery. In the bilateral group, the blood flow on both sides was detectable during antegrade selective cerebral perfusion. The blood flow in the retrobular vessels was detectable in all of the patients during antegrade selective cerebral perfusion. There were no intergroup differences in serum S100 protein concentration in all phases (P>0.05).  CONCLUSION  Both methods of brain protection had a similar effect upon S100 protein concentration providing the circle of Willis was patent and collateral flow was adequate. Blood flow in bilateral antegrade selective cerebral perfusion was more uniform, whilst unilateral antegrade selective cerebral perfusion has the advantage of simplicity.

　　Key words：aorta; thoracic surgery; antegrade selective cerebral perfusion; orbital ultrasound; S100 protein

　　中枢神经系统损伤一直是主动脉弓部手术中最突出的并发症和致死因素，对术后脑损伤的研究也一直没有停止过。深低温停循环技术曾广泛地应用于主动脉弓部手术中，但中枢神经耐受缺血的能力限制了停循环的安全时限。逆行性脑灌注（RCP）及顺行性脑灌注（ASCP）便先后被用于主动脉弓部手术的脑保护。对于两种灌注方法孰优孰劣尚有争议，但随着研究的进一步深入，许多证据表明RCP不能提供足够的营养物质［1］，越来越多的学者采用ASCP代替逆行性脑灌注用于主动脉弓部手术中的脑保护［2］。ASCP可分为单侧ASCP及双侧ASCP两类。双侧ASCP管道多，影响术野显露，操作复杂。单侧灌注操作简便，但单侧ASCP能否达到双侧ASCP的脑保护效果尚无定论。本研究目的在于比较全主动脉弓替换术中单侧ASCP和双侧ASCP时视网膜中央动脉、球后血管血流变化、血S100蛋白浓度变化，为进一步评价单侧ASCP和双侧ASCP奠定基础。

　　1 对象与方法

　　1.1 对象 
                                    
　　2003年6月至2004年3月,阜外外科共行全主动脉弓替换手术50例，有以下情况之一者被排除于本研究之外：(1)颈部血管超声发现一侧颈内动脉或椎动脉有50%以上狭窄。(2)经颅多普勒（TCD）检查发现基底动脉环有中度以上狭窄，无有效的侧支循环。(3)急诊患者。(4)有脑血管病史。共纳入患者16例，均为男性，随机分为单侧组及双侧组，每组各8例。单侧组采用经右腋动脉插管单侧ASCP，双侧组采用经右腋动脉和左颈总动脉插管双侧ASCP。两组临床资料差异无显著性（表1）。所有患者均行术前及出院前颅脑CT检查。表1 两组临床资料比较（略）

　　1.2  手术及ASCP方法                                      

　　所有患者采用统一的静脉及吸入复合麻醉方案。在右腋动脉置入22～24F动脉插管，从右房插入二阶梯静脉引流管，建立体外循环(CPB)，全身降温。鼻咽温度降至20℃时，取头低位，降低流量至10ml/(kg・min)后单侧灌注组分别阻断主动脉弓部各分支，经右腋动脉进行ASCP。双侧灌注组则暂停CPB，经主动脉弓腔内向左颈总动脉插入20F动脉插管, 阻断主动脉弓部除左颈总动脉以外的分支，经右腋动脉及左颈总动脉行双侧ASCP。两组ASCP流量均为10ml/(kg・min)。所有患者均采用4分支人工血管重建主动脉弓部。

　　1.3 经眼球超声及血S100蛋白检测                                       

　　术中用德国西门子公司产ASPEN超声诊断仪及眼球超声探头监测视网膜中央动脉及球后血管血流，采用Orihashi所用的方法［3］。切皮前、开胸后、CPB结束后30min、术后6、24、48h、测血S100蛋白，S100蛋白检测使用瑞典康乃格诊断公司生产的S100A1B+S100BB EIA试剂盒。

　　1.4 统计学处理                                      

　　用SPSS 11.5软件（SPSS Inc, Chicago, IL）进行资料的统计学处理，计量资料数据采用均数±标准差（±s）的形式表示，两组之间均数比较采用独立样本t检验，计数资料数据采用Fisher精确概率检验法。P<0.05为有显著性差异。

　　2 结果

　　无手术及近期死亡，无新发脑梗塞出现。每组各有1例出现短暂性神经功能异常，表现为一过性智力障碍，定向力丧失，性格改变及记忆障碍。所有患者ASCP过程中球后动脉均可探及血流，详细结果见表2~4。表2 术中术后一般资料（略）注：两组间比较均P >0.05表3 顺行性脑灌注时视网膜中央动脉血流变化 表4 顺行性脑灌注时血S100蛋白浓度变化(略) 注：两组间各阶段比较均P >0.05

　　3 讨论

　　经颅多普勒（TCD） 能直接检测到生理状态下大脑主要血管的血流，但在ASCP过程中，由于血流速度低，TCD信号差，常常难以确定无血流信号是由于技术原因还是真正的无血流［4］。经眼球超声测定视网膜中央动脉及球后动脉血流操作简便，信号稳定，受背景噪声干扰小。视网膜中央动脉及球后动脉是眼动脉的分支，而眼动脉又起源于颈内动脉，与大脑中动脉邻近，因此经眼球超声探测视网膜中央动脉及球后动脉的血流能够反映同侧大脑半球的血供情况。Orihashi K［3］等认为在ASCP过程中经眼球超声球后动脉未探及血流与停循环意义相同，如超过40min对脑梗塞有预示作用。当球后动脉能探及血流而视网膜中央动脉未探及时，末梢脑组织有可能发生缺血，其时间如大于100min则与短暂性神经功能异常相关。本研究尽管单侧组在ASCP过程中左视网膜中央动脉未探及血流而双侧组可探及，但其时间远小于100min，而所有患者球后动脉均能探及血流；这可能是两组在术后短暂性神经功能异常发生率等方面无显著性差异的原因。

　　S100蛋白是一种分子量为22,000的二聚体细胞质蛋白，因在中性pH值硫酸铵中溶解度为100%而得名。根据链（α、β）结构的不同，可有不同的构型：ββ构型主要存在于神经系统的星状胶质细胞和雪旺氏细胞中，而αβ构型则主要存在于星状胶质细胞中，在人体其它细胞中含量甚微。S100蛋白主要在肾脏中代谢，自尿液排出体外；生物半衰期为113min。S100蛋白很早就成为脑损伤的特异性指标，并广泛应用于神经学和创伤学。研究表明，S100蛋白的测量必须控制和去除心内吸引器和血液回收的影响［5］,也有作者［6］指出在CPB建立之前，切开胸骨和心包后术野血S100浓度已经明显升高,平均术野血S100浓度为7.9～89(52.3±36.0)μg/L，而同期其他血清标本的S100浓度为0.2μg/L。 最近Ueno等 ［7］发现所有患者血S100蛋白在CPB停止后迅速达到高峰，以后无偏瘫患者血S100蛋白逐渐降低，有偏瘫患者在CPB后12h再次升高。本研究发现所有患者S100蛋白在开胸后开始升高，CPB结束后30min达到高峰，术后24h降至切皮前水平，与Ueno等的结果相似（表4）。本研究中无S100蛋白降低后再次升高者，可能与两例出现短暂性神经功能异常患者病情较轻有关。

　　综上所述，在基底动脉环完整，存在有效侧支循环条件下，单侧灌注操作较为简便，双侧灌注在ASCP期间两侧脑灌注较为均衡,但两种灌注方法对S100蛋白浓度的影响无显著性差异。

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　　［1］Ehrlich MP, Hagl C, McCullough JN, et al. Retrograde cerebral perfusion provides negligible flow through brain capillaries in the pig［J］. J Thorac Cardiovasc Surg, 2002, 122 (2):331-338.
                                      
　　［2］Haverich A, Hagl C. Organ protection during hypothermic circulatory arrest［J］. J Thorac Cardiovasc Surg, 2003,125(3):460-462.
                                      
　　［3］Orihashi K, Matsuura Y, Sueda T, et al. Clinical implication of orbital ultrasound monitoring during selective cerebral perfusion［J］. Ann Thorac Surg, 2001, 71(2):673-677.
                                      
　　［4］Nuttall GA, Gook DJ, Fulgham JR, et al. The relationship between cerebral blood flow and transcranial Doppler blood flow velocity during hypothermic cardiopulmonary bypass in adults［J］. Anesth Analg ,1996,82(6):1146-1151.
                                      
　　［5］Jonsson H, Blomquist S, Alling C, et al. Early release of S100 after cardiac surgery: interference from extracerebral sources［J］. Ann Thorac Surg, 1998,66(4):1493.
                                      
　　［6］Russell EA, Hansson LO, Liska, GJ et al. The effect of cardiotomy suction on the brain injury marker S100βafter cardiopulmonary bypass［J］. Ann. Thorac. Surg, 2000, 69(3): 847-850.
                                      
　　［7］ Ueno T, Iguro Y, Yamamoto H, et al.  Serial measurement of serum S-100B protein as a marker of cerebral damage after cardiac surgery［J］. Ann Thorac Surg, 2003,75(6):1892-1897.