第三节　体外循环中的预充液

【理想的体外循环预充液标准】

1.能够携带氧和二氧化碳, 并能与之进行可逆性结合与分离。

2.输注后可维持良好的血浆渗透压(尤其是COP)。 循环半衰期适合CPB 时间, 能够在围CPB 期维持有效循环血量, 而在CPB 后可适时排出。

3.代谢和排出过程不损害组织, 也不改变机体内原有的各项功能, 能够被机体的酶系统分解并参与体内代谢, 反复使用也不会引起任何器官功能的持久损害, 在各脏器中无蓄积。

4.不妨碍机体各项功能, 不影响心、 肝、肾功能; 不损害机体防御功能; 不影响造血功能和血浆蛋白合成。

5.可合成均一成分, 性质稳定, 长期保存而不受环境影响。

6.副作用少, 无致突变、 致癌和致畸作用, 不传染血源性疾病、 无抗原性、 不导致溶血和血细胞聚集、 不改变血沉和血液凝固性,对各种实验检查项目无干扰。

7.易于灭菌, 无致热原, 价格低廉, 能够大量使用。

【预充液的分类】

现在常用者为乳酸林格液、 醋酸林格液等, 不能提高胶体渗透压。

天然制品有血浆、 人血浆蛋白和人血白蛋白; 人工制品有羟乙基淀粉、 明胶类血浆代用品等, 一般是多分散体系, 所含粒子的大小和分子量为不同的, 具有一定离散度, 以平均分子量(Mw)和平均分子数(Mn)之比表示其离散度。 与天然胶体比, 能有效扩容且无传染疾病的危险, 溶液稳定。 应用方便, 价廉。

库存自体、 异体全血及单采红细胞等。

包括全氟化碳乳剂、 无基质血红蛋白、 基因重组血红蛋白及由此包裹上膜状结构的人工红细胞。

【晶体预充液】

晶体预充液简便易得, 价格低廉, 有一些成分接近细胞外液, 能增加肾小球滤过率, 能迅速降低血液黏度并改善全身及器官的灌注,晶体液进入组织间隙, 术后多余的液体易于排出体外。 但是, 晶体液在血管内半衰期短, 用量大, 可使血浆的胶体渗透压降低, 导致组织水肿。

下面为常用的晶体预充液:

含Na⁺ 147mmol/L、 K⁺4mmol/L、 Cl^-156mmol/L、 Ca²⁺3mmol/L, 毫渗量310mOsm/L, pH 呈中性, 属等张溶液。 其Cl^-含量高, 输入过多有致高氯血症(稀释性酸中毒)的危险, 其电解质含量与血浆基本相似。

又称平衡盐溶液, 含Na⁺131mmol/L、 K⁺5mmol/L、 Cl^-111mmol/L、Ca²⁺2mmol/L,28mmol/L, 乳酸根阴离子28mmol/L, 毫渗量277mOsm/L, pH 6.6,属低渗溶液, 大量单独使用降低血浆渗透压。乳酸根主要在肝内转化为，为人体补充缓冲能力, 使酸中毒得以部分纠正。 但在CPB 低温时, 限速酶乳酸脱氢酶活性降低,且肝血流减少, 其转化进程减慢。

与乳酸钠林格液成分及作用相似, 主要是以醋酸根(25mmol/L)替代乳酸根, 可在肌肉内代谢, 且pKa 低,即使酸中毒情况下也能解离, 提供。

是乳酸钠林格液中含5%山梨醇, 其他内含物及pH 同前者, 分子式C₆H₁₄O₆, 在体内很少代谢。 作用主要是脱水, 它不易通过毛细血管进入组织间隙, 可迅速提高血浆渗透压, 使组织间液体转移至血管内, 可用于防治组织水肿和细胞水肿。 可减轻肾间质水肿; 容易从肾小球滤过,又不易被肾小管重吸收, 使肾小囊和肾小管处产生高渗, 水钠重吸收减少, 终尿增加。

临床上应用的高渗溶液除高张乳酸林格液、 3%和7.5%的氯化钠等含钠晶体液外, 尚有甘露醇、 山梨醇、 尿素、 中分子右旋糖酐和羟乙基淀粉等, 但其效果不如高渗含钠晶体液。 主要作用是通过血管内高渗, 使组织间液体迅速进入血液循环, 增加血容量; CPB 作为预充液时, 多与6%羟乙基淀粉联合配制为胶体高渗盐溶液(HS-HES), 可明显减轻组织水肿, 扩充血容量, 改善血流动力学和微循环状态, 但使用时应注意预防高钠血症, 7.5%氯化钠的安全剂量为3～4ml/kg。

甘露醇是不参与代谢的己六醇。 可使液体从毛细血管进入血浆并很快弥散到间质液内, 并从细胞内吸收液体到细胞外液, 使细胞外液急剧增加, 甘露醇可以自由从肾小球滤过, 且肾小管重吸收有限, 可迅速提高血浆渗透压, 使组织过多的水分向血浆转移, 因而产生很强的利尿作用。 在CPB 中,甘露醇可以一次性加入到预充液中, 一般为0.5g/kg, 大剂量应用时可引起脑细胞脱水,重者可发生反跳性脑水肿。 少数患者偶尔会出现类似过敏反应; 主要的禁忌证为肾脏疾病出现严重的无尿、 明显的肺瘀血和肺水肿、 严重的脱水及颅内出血等。 当患者肾功能不全、 心力衰竭及肺充血有进一步恶化时, 应立即停止使用甘露醇。

为临床常用的不含电解质的晶体液, 是非等渗的等张溶液, 实际渗透压是277.8mmol/L。 当采用5%葡萄糖做基础液时, 会发生红细胞聚积、 脆性增加及溶血等问题。 在体外循环过程中, 由于大量晶体液预充,可造成血浆酸碱缓冲系统的稀释, 进而导致低钠、 低氯性代谢性酸中毒。 麻醉和手术期间,创伤、 失血、 低温、 血液与异物表面接触、 非搏动性血流灌注等多种因素触发应激反应, 血糖的利用和胰岛素分泌功能受损, 即使无糖预充也会导致高血糖。 体外循环过程中外源性糖的输入可使血糖水平过高, 增加脑对缺血缺氧的敏感性, 对于原来就患有糖尿病的患者可能会引起高渗、 高糖、 非酮症性昏迷。 但是用外源性胰岛素的患者应注意适当补充糖溶液。

目前CPB 通常采用乳酸林格液和醋酸林格液为基础液, 间或使用枸橼酸盐抗凝的库血和血浆, 乳酸根、 醋酸根和枸橼酸的代谢产物为 ，使酸中毒得以纠正, 一般不需补充过多的碱性药物。 常用制剂是5%碳酸氢钠。

【胶体预充液】

分散粒子的直径介于1～100nm 者称为胶体物质, CPB 所使用的是液溶胶体。

胶体溶液的理化性质决定扩容效应, 胶体粒子的含量(浓度)越高则产生的胶体渗透压越高, 扩容作用越强。 胶体粒子平均分子量大的离开循环系统较慢, 作用持久; 胶体粒子分子量的离散度越小(如白蛋白是均质粒子)扩容作用越强。

胶体按结构分为3 类: ①蛋白明胶类: 人血白蛋白、 琥珀酰明胶(血定安、 佳乐施)、 聚明胶肽(血代、 海脉素); ②淀粉/多糖类: 羟乙基淀粉(706 血浆代用品、 贺斯)、 羟甲基淀粉、 右旋糖酐(70, 40, 10); ③其他类: 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、 氧聚明胶、 缩合葡萄糖(晶花注射液)、 脂质体包封血红蛋白。

目前, 临床常用的血容量扩充药主要有右旋糖酐40、 贺斯、 血定安、 血代、 人血白蛋白等。 万汶作为新一代羟乙基淀粉在国内外已普遍应用于临床, 最新用于临床的万衡, 具有更加符合生理的电解质浓度。

分子量为66248, 是一种分子量较小的可溶性血浆蛋白, 带负电荷,性质稳定。 不但可提高COP, 亦具有营养作用和载体功能, 还能维持毛细血管通透性。CPB 中常用10%、 20%两种制剂。 人体白蛋白的血浆半衰期很长, 为16～18 小时, 应注意用量不可过多, 以防止循环负荷过重、 尿量减少和术后血液浓缩功能降低。

几乎有效地保存了新鲜血浆中的各种成分, 保存时间长, 是一种宝贵资源, 除非凝血因子大量消耗有出血倾向的患者补充血浆凝血因子, 否则不建议广泛应用。 儿童患者预充体外循环机或补充容量可用白蛋白代替。 成人患者可用人工胶体代替。

是支链淀粉的高度分支衍生物, 取自玉米淀粉, 平均分子量为20000。 研究证明剂量达20～36ml/kg 时, 不但无副作用, 还可堵塞渗漏的血管系统, 减少血管活性物质的释放, 降低血液黏度, 维持血容量和改善循环, 使患者的CI、 DO₂、 VO₂ 显著提高。(HES 不同的取代级对凝血和排出有重要差别, 例如HES130/0.4/11.2 与HES70/0.5/3.2 或HES200/0.5/4.6 相比, 对凝血的影响很小, 而且与明胶相似。)大剂量使用可以抑制血小板功能与内源性凝血过程, 也可引起血液成分(如凝血因子、 血浆蛋白)稀释及血细胞比容下降。

目前有多种商品用于临床:

平均分子量20 万, 血浆半衰期6 小时,对凝血影响较少, 由于其蓄积作用及对肝肾功能和凝血系统的影响, 临床应用逐渐减少。

平均分子量13 万, 血浆半衰期4～6 小时, 体内代谢及药理作用和效果均较HES200/0.5 有明显改善, 目前广泛用于体外循环预充液。

它不能满足胶体血浆代用品的要求, 临床使用较少。 主要作用是持久扩充血容量。 副作用有: ①过敏和类过敏反应, 与提纯度有关;②出血倾向: 一般认为影响血小板和凝血因子; ③蓄积: 尤易在网状内皮系统(肝、 脾、骨髓)内蓄积, 一般建议使用总量不超过20ml/kg; ④血清淀粉酶浓度升高, 还可能干扰血型, 血糖等检验项目。

明胶是一种简单的小分子多肽, 由动物的皮、 骨、 肌腱中的胶原水解后提取而成, 内含大量羟脯氨酸, 平均分子量为3.0 万～3.5 万, 带负电荷。 明胶是肽类物质,能被水解酶分解为氨基酸, 参与蛋白质代谢,最终产物为尿素、 二氧化碳和水, 不会产生蓄积。 主要作用通过血液稀释, 降低全血黏度而改善血液流动性, 因其代谢和排出较快, 血浆半衰期2～4 小时, 且分子量较小, 故扩容作用弱且不持久; 但其血浆半衰期较适合体外循环时间, 体内无蓄积, 又可大量(40～50ml/kg)输注, 可控性较好。 除偶见过敏、 类过敏反应及一过性升高外对机体尚未见其他影响。

1)聚氧化明胶: 分子量30000, 浓度为5.5%, 血管内存留2～3 小时, 现国内尚无市售产品;

2)琥珀酰化明胶(亦称改良明胶): 分子量35000, 浓度为4%, 血管内存留2～3 小时。 半衰期为4 小时, 大部分在24 小时内经肾脏排出, 3 天内完全从血液中清除。 不会产生内源性扩容效应, 能增加血浆容量, 使静脉回流量、 心排血量、 动脉血压和外周灌注增加, 且因渗透性利尿作用有助于维持休克患者的肾功能。 由于其相对黏稠度与血浆相似, 所产生的血液稀释作用降低血液相对黏稠度、 改善微循环、 防止和减少组织水肿。 研究认为,会使红细胞发生聚集, 血管淤滞, 影响微循环供血。

3)尿素桥交联的明胶: Polygeline, 分子量35000, 浓度为3.5%, 血管内存留2～3 小时, 市售如血代(血脉素); 多聚明胶; 尿联明胶; 聚明胶肽; 海脉素; Haemaccel; Polygelinum。

4)聚明胶肽注射液, 英文名称为Polygeline Injection, 平均分子量应为27500～39500,其渗透压与血浆相等, 小儿用量按体重计,10～20ml/kg。

低分子右旋糖酐为低分子量(4000), 能提高血浆胶体渗透压, 吸收血管外的水分以补充血容量,从而维持血压; 能使已聚集的红细胞和血小板解聚, 降低血液黏滞性, 从而改善微循环和组织灌流, 防止休克后期的血管内凝血; 能抑制凝血因子Ⅱ的激活, 使凝血因子Ⅰ和凝血因子Ⅷ的活性降低, 这和其抗血小板作用均可防止血栓形成。 低分子右旋糖酐尚具渗透性利尿作用。 10%的右旋糖酐-40 溶液可产生略高于血浆蛋白的胶体渗透压, 血浆扩容效果明显优于分子量更大的右旋糖酐(如右旋糖酐70), 但由于低分子右旋糖酐在肾脏排泄迅速, 因而其血浆扩容作用持续时间又短于分子量更大的右旋糖酐。

低分子右旋糖酐在体内停留时间较短, 半衰期约3 小时, 静脉滴注后, 立即开始从血流中消除。 用药后1 小时经肾脏排出50%, 24小时排出70%。 低分子右旋糖酐每天用量不应超过1500ml, 否则易引起出血倾向和低蛋白血症。

参考文献

1.王建枝, 殷莲华主编.病理生理学.第8 版.北京: 人民卫生出版社, 2013.

2.龙村, 李景文.阜外心血管体外循环手册.北京:人民卫生出版社, 2013.

3.龙村, 于坤, 李欣.体外循环学.第2 版.北京:人民卫生出版社, 2017.

4.刘燕.体外循环技术.第4 版.北京: 北京医科大学出版社, 2012.