动脉路去白细胞滤器在体外循环中的临床应用
【关键词】 心脏外科
摘要：目的 观察常规瓣膜手术患者体外循环(CPB)中应用动脉路去白细胞滤器的临床使用效果及对炎症介质的影响。方法 30例风心病患者随机分为试验组和对照组，各15例，试验组使用动脉路去白细胞滤器LG6，对照组使用常规的国产动脉过滤器。测定血细胞计数及分类、血浆丙二醛(MDA)、髓过氧化物酶(MPO)、白介素-1β(IL-1β)和白介素-8(IL-8)，动脉血气分析。观察两组术前、注射鱼精蛋白后和术后4h的氧合指数及气道压力。用Swan-ganz导管监测肺血管压力及阻力。结果 白细胞计数：实验组-右房（8.47±2.01）×109/L、左房（7.96±2.27）×109/L(P>0.05)，对照组右房（10.69±2.47）×109/L、左房（9.67±1.98）×109/L（P<.001）。血小板和红细胞压积两组无差异。术后肺氧合指数(PaO2/FiO2×100)两组间无统计学差异。术后其它肺参数如肺血管阻力（PVR）、平均肺动脉压（MPAP）、肺毛细血管楔压（PCWP）和气道压力等两组间无统计学差异。血浆MDA, MPO, IL-1β和IL-8两组间无统计学差异。结论 CPB中应用动脉路去白细胞滤器可暂时减少循环血液中的白细胞和中性粒细胞数量，减少再灌注过程中白细胞的肺内滞留，对术后肺功能没有明显的保护作用。
关键词：去白细胞滤器；体外循环；心脏外科
The Clinical Utilization and Evaluation of the Arterial Line Leukocyte-Depleted Filter in Cardiopulmonary Bypass
Abstract: OBJECTIVE The aim of the present study is to evaluate the effects of the arterial line leukocyte-depleted filter and standard arterial line filter on biochemical and clinical outcome in patients undergoing valve replacement or repair operations using CPB.METHODS Thirty patients undergoing valve replacement or repair operations were randomly allocated to a leukocyte-depleted filter group (LF：15 patients) or a control group (CO：15 patients).In group LF, we used a leukocyte-depleted arterial line filter. In group CO, we used a standard filter . We analyzed blood count,and differential count the concentrations of malondialdehyde, myeloperoxidase, interleukin-1β and interleukin-8 and arterial blood gases. We observed pulmonary oxygenation index (PaO2/FiO2×100), and airway pressure at 3 points: before CPB, after protamine administration and 4 hours after CPB.Pulmonary artery pressure and resistance were monitored by Swan-ganz.RESULTS Group LF:WBC in right atrium （8.47±2.01）×109/L vs left atrium （7.96±2.27）×109/L(P>0.05)，group CO: WBC in right atrium （10.69±2.47）×109/L vs left atrium （9.67±1.98）×109/L（P<0.001）。Perioperatively circulating platelets and HCT did not show any significant difference between the two groups. Pulmonary function tested by pulmonary oxygenation index did not show significant difference between the two groups.Other pulmonary data such as PVR, MPAP, PCWP, and airway pressure were similar in both groups. There were no significant differences between the groups with regard to plasma MDA, MPO, IL-1β, and IL-8 concentrations.CONCLUSION An arterial line leukocyte-depleted filter (LG-6) transiently reduced the white blood cells count and nentrophilic lenkocytes, it also reduced the WBC sequestration in lung during reperfusion, but in this study, leukocyte depletion did not show any additional effects on pulmonary protection .
Key words：leukocyte-depleted filter；cardiopulmonary bypass；cardiacurgery
为验证去白细胞滤器在瓣膜手术体外循环(CPB)中的作用，共选择30例换瓣病人分别在CPB中使用去白细胞滤器及常规动脉滤器，用于评价去白细胞滤器的临床使用效果。
1 材料与方法
1.1 临床病例及分组
选择30例年龄在22~65岁，体重47~78kg的风湿性心脏病患者。随机分为两组，试验组(Leukocyte-depleted Filter, LF组)和对照组(Control, CO组)，每组各15例。LF组动脉路使用Pall公司生产的进口去白细胞滤器(LeukoGuard-6, LG-6, Pall Co., USA)，CO组应用国产常规动脉滤器(滤网孔径40μm，预充量200ml，菲拉尔，宁波)。
1.2 麻醉和CPB方法
常规芬太尼静脉复合麻醉，升主动脉和上下腔静脉插管，建立CPB。两组患者均使用进口体外循环机(JOSTRA, STOCKERT)非搏动性灌注，灌注流量维持在2.2~2.6L/min・m2,转中最低鼻/肛温（30/31℃）左右。均使用国产膜式氧合器（希健膜肺，西安；康明膜肺，广东)。
1.3 标本采集
用连续心输出量测定仪通过Swan-Ganz导管测量麻醉诱导后、注射鱼精蛋白后、术后4h和20h的肺血管阻力(PVR)、平均肺动脉压(MPAP)和肺毛细血管嵌压(PCWP)。同时测量各时点的动脉氧分压(PaO2)和二氧化碳分压(PaCO2)，记录吸入氧浓度(FiO2)。
分别在CPB前、CPB开始后15min、开升主动脉阻断钳前、开升主动脉阻断钳后5min、15min、注射鱼精蛋白后10min、术后4h、20h从动脉采血。开升主动脉阻断钳后5min、15min同时从左房和右房取血，分别代表肺动脉和肺静脉血。
1.4 指标检测
用进口全血细胞分析仪(COBAS MICROS OT-18, Roche)测定各时点白细胞计数及分类、血小板计数及血球压积(Hct)；用比色法测定血浆MPO及MDA的水平，药盒由南京建成生物工程研究所提供；用放免法测定血浆IL-1β及IL-8水平，使用解放军总科技开发中心放免所提供的I125标记的放免测试盒，在北京和海高科技公司FT-66型放免伽马测定仪上进行检测。对照组1例和实验组2例在CPB后取出动脉过滤器的过滤网，戊二醛固定，用JSM-6000F扫描电镜进行观察。用以下公式氧合指数氧合指数=PaO2/FiO2 ×100；生化指标检测结果均用Hct校正， 校正公式为：校正值＝(术前Hct/实测Hct)×实测值。
1.5 统计学处理
使用SPSS 10.0软件，所有测定数据以平均数±标准差( ±s)表示，用独立样本Student's t检验进行组间统计分析，用配对样本t检验进行组内统计分析。计数资料用卡方检验。P值小于0.05具有统计学显著性差异。
2 结果
2.1 临床资料
两组患者年龄、体重、手术类型、CPB转机时间LF组（93.8±25.4）min，CO组（81.1±23.3）min、主动脉阻断时间LF组（66.7±20.2）min，CO组（57.9±19.1）min、复跳情况、最低鼻咽温和肛温、转中尿量均无统计学差异(P>0.05) 。
两组病人拔气管插管时间LF组（12.1±3.9）h，CO组（15.5±5.7）h，P=0.068、术后20h胸腔引流量、术后输血量和氧合指数，无统计学差异（P>0.05）。
Swan-Ganz导管肺参数检测示：围术期两组肺血管阻力、平均肺动脉压和肺毛楔压无统计学差异(P>0.05)。两组病人术后均存活，无感染等并发症，均康复出院。
2.2 血细胞计数分析
2.1.1白细胞计数
两组白细胞计数在转机开始后均有明显下降(P<0.01)，以后逐渐升高，术后20h仍高于转机前两倍多(P<0.01)。开升主动脉阻断钳前及之后5min、15min LF组白细胞计数明显低于CO组（P<0.05）。开升主动脉阻断钳后两组左房白细胞计数均低于右房，说明白细胞在肺内有滞留，CO组开升主动脉阻断钳后5min、15min左右房白细胞计数均有统计学差异(P<0.01)，而LF组仅在初期有统计学差异。详见表1。表1 不同时点的两组白细胞计数比较( 略) 注：组间相比 *P<0.05；**P<0.01；组内与CPB前相比#P<0.01；左右房对比 ▲ P<0.01；
2.1.2中性粒细胞计数
中性粒细胞计数术中变化与白细胞计数变化趋势相似。
2.1.3红细胞压积、血小板计数
两组患者的红细胞压积、血小板计数各时点无统计学差异。
2.3 血浆丙二醛(MDA)含量
两组血浆MDA含量转机开始后均有不同程度的升高，CPB停止后仍未回复到术前水平；开升主动脉阻断钳后，左、右房血浆MDA含量两组均无统计学差异(P>0.05)；LF组仅在转机开始后15min血浆MDA含量明显低于CO组(4.47±1.17)nmol/ml 比（5.92±2.12）nmol/ml,(P=0.026) 。
2.4 血浆髓过氧化物酶(MPO)含量
两组血浆MPO含量随转机而逐渐升高，停机后才有下降趋势；开升主动脉阻断钳后左、右房血浆MPO含量两组均无统计学差异(P>0.05)；LF组和CO组各时点血浆MPO水平变化较为一致，组间无统计学差异(P>0.05)。
2.5 血浆IL-1β、IL-8含量
两组血浆IL-1β、IL-8含量术中均升高，术后20h开始下降；LF组开升主动脉阻断钳后左、右房血浆IL-1β、IL-8含量无统计学差异(P>0.05)，CO组左房IL-1β含量低于右房5min:（0.302±0.216）ng/ml vs （0.360±0.236）ng/ml;15min:（0.329±0.189）ng/ml vs （0.359±0.210）ng/ml,P<0.01) ,血浆IL-8含量左、右房无明显差异(P>0.05)；血浆IL-1β、IL-8含量组间各时点均无统计学差异。
2.6 滤器电镜检查
术后常规动脉滤器电镜扫描可见滤网纤维上有大小不等的纤维蛋白附着，无细胞有形成份；去白细胞滤器外层过滤纤维网交叉点有少量白细胞和纤维蛋白附着；内层有一聚酯纤维层，可见大量不规则分布的变形白细胞及少量红细胞，见图1。
3 讨论
CPB可诱发全身炎症反应，导致术后器官功能障碍，其中激活的白细胞起着非常重要的作用。为减轻这一并发症，人们开始在CPB中使用去白细胞滤器［1，5］。
3.1 临床资料
本研究中病人的性别、年龄、体重、手术类型及CPB时间、心肌血运阻断时间、最低鼻咽温和肛温两组相似。临床观察病人心脏复跳情况、术后拔气管插管时间、术后20h胸腔引流量，术后输血量等两组之间无统计学差异，说明CPB中应用去白细胞滤器未能体现出明显的临床益处。
3.2 白细胞计数及分类
本研究中转机开始后，由于血液稀释及白细胞黏附于材料表面的吸附蛋白层内，两组白细胞计数迅速下降，随后由于边缘池白细胞进入循环池及骨髓的释放反应，白细胞计数呈现出进行性升高趋势，直到术后20h仍高于转前水平两倍多。LF组降低再灌注前及之后5min、15min循环中的白细胞数量，与CO组相比有统计学意义，注射鱼精蛋白后两组白细胞和中性粒细胞数量相似。扫描电镜进一步证实去白细胞滤器内可见大量不规则分布的白细胞附着，而常规动脉过滤器内仅有大小不等的纤维蛋白附着，无细胞有形成份。这个结果与某些研究结果一致［1，2］。
本试验中去白细胞滤器在再灌注前及之后5min、15min明显减少白细胞数量，可能因为：
①白细胞激活程度增强
此时体温升高机体耗氧增多，产生更多的代谢产物；缺血再灌注后组织释放各种生物活性因子，以及“呼吸爆发”产生的大量氧自由基，均促使白细胞进一步激活。我们还观察到此时血浆MPO进一步升高，说明白细胞脱颗粒非常活跃，结果激活的白细胞更易于粘附在滤器纤维表面。
②血液温度影响
有研究表明白细胞滤过率与鼻咽温呈正相关(r=0.498, P<0.05)，低温可以降低白细胞滤过效果［6］。
③灌注流量影响
开放升主动脉阻断钳后，如血液动力学稳定已开始逐渐降低灌注流量，低流量一方面可减小滤器两端的压差，另一方面使白细胞在滤器内滞留时间延长，均利于白细胞的粘附。
本研究中应用去白细胞滤器对手术前后血小板数量无明显影响。
3.3 MPO
本研究中血浆MPO水平转中逐渐升高，尤其心肺再灌注后升高明显，至术后20h才有下降趋势，说明中性粒细胞在CPB中非常活跃，胞浆脱颗粒不断发生。本研究中虽然术后20h循环中白细胞和中性粒细胞计数达到最大值，但血浆MPO水平已经开始下降，说明此时白细胞激活程度下降，循环血液中有更多的未被激活的健康的白细胞存在。
本试验中各时段两组血浆MPO含量相似，表明滞留在去白细胞滤器中的激活的白细胞仍可释放MPO进入血液循环，去白细胞滤器不能有效阻止这一过程。与许多研究结果类似［7,8］。
3.4 MDA
CPB过程中伴随着大量氧自由基的释放，尤其在开放升主动脉阻断钳后更加明显［9,10］，这是CPB缺血-再灌注损伤的重要表现之一。
本研究中观察到CO组血浆MDA含量升高，一直持续到术后20h，开放升主动脉阻断钳后增加并不明显。LF组仅在CPB开始后15min血浆MDA水平明显低于CO组，说明去白细胞滤器只能减少CPB早期MDA的生成，因为白细胞参与的呼吸爆发并不是体内氧自由基的唯一来源；另外滞留在滤器内激活的白细胞仍可释放生物活性物质如MPO，参与体内氧自由基的生成。
3.5 IL-1β, IL-8
本研究中CPB后期血浆IL-1、 IL-8明显升高，应用去白细胞滤器未能降低其血浆浓度。试验证明［11,12］，CPB可使血浆IL-1、IL-8和TNFα水平升高，与术后肺功能损伤密切相关。
3.6 肺功能的改变
CPB后肺损伤是临床最常见的并发症之一，其中激活的白细胞在肺内滞留是造成肺损伤的重要原因［13］。白细胞被激活及激活后的脱颗粒均可造成肺内皮细胞结构的破坏，影响病人术后肺功能［14］。
本研究中观察到肺再灌注后肺内白细胞滞留，应用去白细胞滤器只在再灌注后15min减少肺内白细胞滞留，可能由于去白细胞滤器的滤过效果趋于饱和或所滤过的白细胞数量远远少于体内释放的白细胞数量。本试验中通过测量术后肺功能参数，表明应用动脉路去白细胞滤器没有明显改善病人术后肺功能。可能因为单纯减少进入肺组织中的白细胞数量，并不能减少其释放的生物活性物质和呼吸爆发生成的氧自由基或其效果还处于亚临床状态。
3.7 去白细胞滤器临床应用
在动脉路去白细胞滤器实际临床应用中，因病人临床指标影响因素较多，很难客观评价去白细胞滤器的效果。
本研究中两组病人术后未发生感染等并发症，可能因为术后两组病人白细胞计数相似；且白细胞一旦激活，再没有能力抵抗二次感染［15］。目前未见应用去白细胞滤器可增加CPB术后感染的报道。
4 结论
风湿性心脏病常规瓣膜替换或修补手术患者CPB中应用动脉路去白细胞滤器可以暂时减少循环血液中的白细胞和中性粒细胞数量，减少再灌注过程中白细胞的肺内滞留，对血浆中的MPO、IL-1β、IL-8无明显影响，降低转机15min后血浆MDA水平，对术后氧合指数和气道压力以及PVR、PMAP、和PCWP均无影响，没有明显的肺保护作用，其使用安全方便，未发现不良反应及意外事件。
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