体外循环期间的血液保护

体外循环期间的血液保护
体外循环期间血液与异物表面接触、体外循环血泵的机械转动和负压吸引等所产生的涡流和剪切应力变化、各种化学因素和生物因素等使血液的质与量在短期内产生变异而引起机体凝血机制的变化，进而诱发全身炎症反应，都可引起术后诸多体外循环相关并发症。

如何在围术期减少和避免手术及体外循环对血液的破坏，是减少血及血制品的输注量、预防术后并发症、维持体内生命器官功能的重要措施。

体外循环期间血液的保护重点在于减少血细胞的机械性破坏和血液凝固功能失常、纠正因体外循环操作对血液成份和功能的变化以减轻术中和术后失血和因血
循环功能改变对机体器官功能的影响。

一、体外循环对血液成份的影响
（一）体外循环对红细胞的影响
体外循环血泵的机械挤压，氧合器、管路、微拴滤器以及各连接部位骤然口径变化的剪切应力和喷射力，低于1/3大气压的过大负压吸引，吸引术野血液过程中产生的气－血界及组织－血界，选用生物相容性较低的体外循环套路材料等多种因素均可破坏红细胞膜，导致急性溶血。

体外循环还使红细胞机械脆性增加，寿命缩短，诱发延迟溶血。

红细胞溶血后释放的二磷酸腺苷（ADP）可进一步激活血小板产生聚集。

溶血后的血红蛋白通过网织内皮系统处理，游离血红蛋白浓度达100mg/dl出现血红蛋白尿，超过300mg/dl可产生肾功能损害。

（二）体外循环对白细胞的影响
通过直接途径或补体激活的间接途径激活白细胞，使其释放细胞因子、
颗粒酶体内容物、花生四烯酸代谢产物、氧代谢产物等多种介质，进而诱发全身炎症反应。

（三）体外循环对血小板的影响
预充液的稀释作用，氧合器的大面积吸附，人工材料异物表面等各种直接或间接途径均可激活血小板，使其发生粘附、聚集、收缩、释放等反应，导致术后血小板数量和功能的消耗性下降，患者术后的凝血功能降低，出血增加。

体外循环机的血流停滞区及湍流部是血小板聚集之处。

鼓泡式氧合器及负压吸引管中的的气－血界面使血小板的减少呈指数增加。

低温、肝素、鱼精蛋白及漂浮导管的使用等均会对血小板数量及功能产生影响。

（四）体外循环对血浆成份的影响
体外循环使血浆蛋白浓度下降，血浆蛋白分子变性和变质。

补体系统的早期激活主要是由于人工材料的异物接触引起，后期激活的原因可能与心内吸引的血气接触、内毒素释放、肝素-鱼精蛋白复合体等有关。

虽然体外循环常用肝素抑制凝血系统，但仍能激活凝血瀑布反应，使凝血因子大量消耗，形成大量的微血栓，造成术后的栓塞并发症；加之纤溶系统激活增加降解凝血因子，导致术后出现低凝状态。

体外循环期间，组织和血管内皮细胞释放纤溶酶原激活物增加，导致原发性纤溶系统亢进，引起异常出血。

缓激肽使毛细血管瘀滞，毛细血管扩张及通透性增加，加重微循环障碍及组织水肿。

二、体外循环期间的血液保护
（一）体外循环前的准备
术前访视时应仔细询问病人既往是否患出血性疾病，对贫血和低蛋白血症者应提醒外科医生在术前尽可能纠正。

根据患者心功能状态、血凝常规结果、血红蛋白及血小板水平决定采集自体血的时机和量，预计血液稀释度。

如果需要预充血或血制品，则应考虑成份输血的种类和量。

（二）提高人工材料的生物相容性
理想的血液人工材料接触界面，不必用抗凝药物也能预防血栓形成，不会激活血细胞和补体系统。

目前认为肝素涂敷管道可有效地提高人工材料的生物相容性，减轻术后凝血机制障碍，临床应用效果确切，已经越来越受到重视。

肝素涂敷管道固定肝素的方式有三种：① 离子结合方式：肝素本身带大量负电荷和材料表面的阳离子结合；② 共价结合方式：通过特殊共价键使两者结合；③ 物理结合方式：将肝素分子与人工材料混合，在血液接触面缓慢释放肝素分子。

由于术中仍存在可能激活凝血系统的血液-组织界面，既使是全套肝素化的体外循环物品，仍需极小量的肝素抗凝。

但使用肝素涂敷管道费用过高，限制其使用的普及。

体外循环应选择生物相容性较好的产品。

由于避免了气-血的直接接触，膜式氧合器在减轻血细胞激活和破坏、降低补体激活程度等方面明显优于鼓泡式氧合器，经济条件许可者应尽可能选用膜式氧合器。

管道应选择内壁比较光滑的材料。

有文献报道在预充液中加入适当的血浆或白蛋白作为“蛋白涂层”亦有助于提高材料的生物相容性，但
作用时间短。

随着基因工程技术的飞速发展，人工材料内壁的内皮细胞种植技术有望达到比较理想的状态。

（三）减少血液的丢失、科学合理用血
1、提高麻醉管理及外科技术
提高外科技术良好的止血仍是术中减少失血的关键因素，且术与术后凝血机制改变密切相关。

体外循环时间越长，对血液的破坏作用也越显著，机体重要脏器功能受损也越严重。

尽可能缩短体外循环时间是体外循环期间血液保护的首要前提。

术前确定合理的手术方案，外科医生熟练的操作技巧，均有助于大大缩短体外循环时间的运转时间。

准确无误的外科操作，避免过多损伤组织，可减少外源性凝血通路的激活；术中仔细、彻底地止血能直接减少血液丢失。

平稳的麻醉管理可以维持平稳的血动力学，配合适当应用控制性降压，可减少手术中失血。

2、血液稀释与自体输血
多数体外循环方法仍采用不同程度的低温，低温虽然能减少组织代谢需求，同时也使血管收缩，增加血流的阻力，增加血液粘稠度，血细胞聚集、凝集。

血液稀释能明显降低血液粘滞度，有利于微循环灌注，减少体外循环对血液的机械破坏，减少血小板和凝血因子的激活和消耗，从而缓和术中的凝血功能紊乱。

体外循环的无血预充更是明显降低库血输注量，达到节约血液的目的。

一般心外科手术转中维持Hct在20％～25％，在停机前通过利尿或超滤等措施将红细胞压积提高到24％～27％；小儿代
谢旺盛，老年人红细胞携氧能力降低，停机时Hct应接近30％，以保证血液具有足够的携氧能力，满足机体组织的氧供。

输血的基本原则是严格掌握指证，减少不必要的输血，尽可能成分输血。

自身输血是最安全经济的输血方法。

自身输血包括术前数日或数周的保存式自身输血（蛙跳式技术），体外循环前的稀释式自体输血（等容血液稀释），术野积血、机器余血以及术后体腔引流血的回收式自身输血。

成份输血是科学用血的新理念，较输全血相比具有疗效高、并发症少、节约费用等优点。

3、超滤技术
超滤器（或称血液浓缩器）是模仿肾小球滤过原理，利用半透膜两侧建立的压力梯度滤出水分及中小分子物质，大分子的蛋白和血细胞不能透过滤膜孔而被留存，其滤液成份相当于原尿。

超滤器体积小，安装简便，起效迅速，效果可靠，可控性强。

体外循环的血液稀释方法使机体处于一种稀释性凝血异常状态，表现为低浓度的纤维蛋白原和其它凝血因子。

超滤器可迅速提高红细胞压积和血浆蛋白浓度，提高血液的携氧能力和胶体渗透压，增加血小板和血浆因子等凝血因子物质的含量，有利于止血机制的恢复，极大减少术后胸腔引流量，使患者尤其是婴幼儿术后不输或少输血制品。

国产人工肾滤孔直径为5000 Daltons，进口超滤器多在55000～65000 Daltons，因多数炎症介质的分子量在35000～68000 Daltons之间，所以进口超
滤器尚有滤除部分炎症介质的作用，减少体外循环后心、肺功能失常。

超滤技术还可用于减轻组织水肿和快速调整电解质紊乱，动物实验研究显示改良超滤尚有可能加快深低温停循环后脑代谢的恢复。

根据使用目的不同，超滤方法有以下几种：
（1）普通超滤（Conventional ultrafiltration, CUF）：超滤器和体外循环通路呈并联关系，超滤器的进口端和动脉微拴滤器最顶端的排气管相连，出口端接氧合器的储血室，利用滚压泵或负压吸引器做负压吸引（有些产品不需负压吸引），在体外循环中后期开始使用，目的是浓缩血液，减轻水肿。

可根据转中稀释度随时安装，简便，快捷；因超滤后液体回到储血室，可以不必排气。

但滤出量受储血室的液面所限，不能过多滤除预充时加入的晶体液，对预充量较少的婴幼儿常常不能发挥作用。

（2）术前预充液和库血超滤：文献报道还可利用超滤技术降低预充液中的葡萄糖浓度以及库血内乳酸、丙酮酸、氨等有害物质的水平。

（3）术后剩余机血超滤：体外循环停止后将机器剩余液体浓缩后回输给患者，但不能浓缩患者机体内血液。

（4）零平衡超滤（Zero fluid balanced high volume ultrafiltration,Z-BUF）：1996年Journois等创建，在整个体外循环期间均以小流量（8～10ml/kg.min-1）使用CUF，超滤去除的容量由等容量的复方林格液替代。

目的是去除部分炎症介质，如内皮素、白介素1、а-肿瘤坏死因子，缓和术后的全身炎症反应。

（5）改良超滤（Modified ultrafiltration, MUF）：1991年Naik
提出了MUF，超滤器的进口端仍和体外循环通路的动脉侧相连，但出口端却用“T”形管连接在静脉通路上。

晶体液预充排气后钳闭旷置，停机后钳闭静脉通路，开放超滤通路，在血流动力学指标的监测下滤除机体内多余的水分，作用直接、迅速。

超滤过程中加入少量晶体液维持储血室不被泵空；滤出的液体量由储血室内的残存液体补充，以维持机体容量。

亦可在体外循环转流期间作为CUF或Z-BUF使用。

目前尚未确定在保证理想血流动力学和重要器官功能正常的前提下经超滤去除的绝对容量，因而终止MUF的标准不一，应综合多方面判断：
超滤时间以10～20分钟为宜，时间太短效果差，时间太长则增加手术总时间。

根据术中稀释度及预计要提高的红细胞压积计算需滤除的液体量，一般维持Hct30～40％，如同时有连续Hct监测装置，则效果更好，红细胞压积过高，超滤速率慢，溶血几率增加。

改良超滤的具体超滤方法可依照患者病情、灌注医师的习惯以及外科医师的配合情况来选择，以安装简单、排气容易、安全有效、管理方便为原则。

目前临床常用的方法包括：
动脉-静脉：由于存在升主动脉到右心房的分流，对机体血流动力学影响较大，开始时的超滤速度(泵速)要慢，在血流动力学严密监测下逐渐提高，直至达到预计泵速（10～15ml/kg.min-1）。

对术前心功能情况尚好者亦可不用滚压泵，仅靠动静脉的压力差超滤。

由于回到静脉系统，即使有少量的气泡也不会存在致命的危险，临床多采用该方法。

静脉-动脉：对机体血流动力学影响较小。

必须靠滚压泵提供超滤
动力，对超滤器的排气要求极高，可以利用体外循环通路的动脉微拴滤器捕捉气泡。

静脉-静脉：将上腔静脉插管退回到右心房，用滚压泵把下腔静脉血引流到超滤器，经浓缩后再回到右心房，对机体血流动力学影响最小。

对于有些体外循环管路（单根管道汇总静脉血液），超滤通路在装机时安装不太简便。

影响超滤器超滤效率的因素：
①跨膜压差（TMP）：TMP是在滤膜内面的血流径路压于滤膜外面的压力之差，在超滤器的流出管路上作部分钳闭或在超滤膜外面增加负压均可以增加TMP。

TMP高，滤过率就高，但超过限度，中空纤维就会破裂而形成溶血。

②血流量：血流过慢，超滤器出口端血液高度浓缩，增加溶血几率。

相反，血流过快又导致血液浓缩时间不够，影响超滤效果。

超滤血流速度一般为100～300ｍl/min.
③红细胞压积：超滤器入口的红细胞压积较低，超滤率较高。

随着血液浓缩的不断进行，血液粘滞度增加，血流的阻力也相应增加。

④滤膜的厚度（滤孔深度）、面积（滤孔数量）、构成（滤孔大小）等
使用注意事项：对中空纤维等膜材料过敏者禁用或慎用，使用前用肝素生理盐水充分冲洗。

不要超过超滤器推荐使用的最大跨膜压差，避免发生溶血。

行改良超滤时一定要充分排气，停机拔出单根静脉管时提醒外科医生做好静脉荷包缝合，避免气栓进入体内。

改良超滤期间应通过提高室温和使用变温毯来保持患者体温。

4、血细胞回收及分离技术（plasmapheresis）
（1）红细胞分离技术：利用洗血球机（cell-saver）的特殊吸引器管可以对手术全程（skin-to-skin）进行血液回收，获得红细胞压积高达50％～60％的洗涤后浓缩红血球。

正常情况下全自动程序一次处理时间为5分钟（800ml待处理血液），启动紧急全自动程序可缩短为3分钟。

洗血球机浓缩血液的速度和程度均高于超滤器，且去除了游离血红蛋白、激活的凝血因子、补体、多种炎性介质和肝素；但在保存血浆蛋白、血小板及功能正常的凝血因子方面不如超滤器，大量输注浓缩洗涤红血球应注意补充新鲜冰冻血浆或血小板。

另外需要购买昂贵仪器，单次耗材费用高，临床普及受到一定限制，只有对体外循环时间过长、血液破坏极其严重者洗血球机的优势才较超滤器明显。

(2)白细胞分离技术：利用白细胞滤器去除循环白细胞以减轻对组织细胞的炎性损伤及导致的凝血-纤溶系统的紊乱。

(3)血小板分离技术：血小板功能和数量的保护是体外循环血液保护措施中最为重要的部分。

为避免体外循环对血小板的打击，在体外循环前或者转流早期利用最新型cell-saver V 进行血小板分离，即将部
分血小板从患者全血中分离出来制成单采血小板或富血小板血浆，在术后回输，达到数量和功能的双重保护。

临床大样本回顾性分析显示对术前一般情况及凝血功能异常者效果最为明显。

对血流动力学不稳定、血容量不足、术前血小板数量低、老年和高危病人等应慎用血小板分离技术。

同时还可从富血小板血浆提取制备血小板胶，局部止血十分有效。

5、体外循环终止后余血和引流液回收
停机时体外循环对血液的破坏作用达最高峰，致使机器内的余血含有较多游离血红蛋白、炎症介质等有害成分，直接回输将带来不利影响，同时也增加机体的液体负荷。

大量的余血经超滤或洗血球技术处理后回输，可明显提高余血的质量，但费用较高。

对于转流时间短及肉眼观血液破坏轻者，国内大多数单位还是直接回输余血，因余血内含有肝素，在鱼精蛋白中和后回输应不断追加鱼精蛋白，一般每100ml余血需5～10mg鱼精蛋白。

术后胸腔、纵隔引流血液含血红蛋白亦相当高（20％～25％），经处理后回收利用可减少库血用量。

输入时应过滤，防止栓塞；心包和隔肌的活动可阻止凝血块的形成，若出现血凝块则不能回输；引流液含大量游离血红蛋白，回输时应注意碱化尿液，若经洗血球机处理为最好。

（四）减少血液机械性破坏
1、离心泵
长时间高流量转流时，离心泵对血液破坏作用明显轻于滚压泵。

2、负压吸引
负压吸引的剪切应力是体外循环血液破坏的重要来源。

常温手术灌
注流量大，术野血多，紫绀型先心病侧枝循环多，常需快速心内外吸引，极易产生过度负压。

负压过大时应及时停泵，并提醒外科医生调整，否则会导致溶血而出现血红蛋白尿。

负压吸引速度不宜追求最大，不用时最好停止吸引。

3、合适的灌注流量
保证组织氧需的同时（混合静脉血氧饱和度大于65％）应避免不必要的过高流量灌注。

过高流量灌注加大泵对血细胞的机械机压破坏，还因回心血流较多而增加使用负压吸引，加重血液破坏。

从血液保护角度上讲，低温体外循环较常温更有优势。

4、短的体外循环时间
（五）血液代用品
1、血浆及其代用品
选用血浆代用品替代白蛋白及血浆作为体外循环预充胶体液，既使机体维持一定的胶渗压，也对节约用血有重要作用。

使用时应注意过敏反应，用量过大可影响凝血机制。

目前临床常用的血浆代用品有：①羟乙基淀粉：706代血浆和贺斯（中分子量低取代级）。

②明胶类：海脉素（尿联明胶）和佳乐施（琥珀明胶）。

③右旋糖苷。

2、血液代用品
目前研究的产品尚不是真正的血液代用品，而是具有携氧能力的胶体混悬液：一类是全氟氧化剂乳剂，一类是提纯的血红蛋白溶液。

均有剂量限制，半衰期短，费用高，尚不能普遍应用。

（六）药物
1、肝素（heparin）
肝素的阴离子活性基团与抗凝血酶III的阳离子集团结合，加速抗凝血酶-凝血酶复合物形成；还可抑制纤维蛋白原变成纤维蛋白，是体外循环的传统抗凝药物，可被鱼精蛋白中和。

新近研究发现肝素抑制血小板的功能甚微，甚至可促进血小板活性增强，伍用抗血小板活性药可预防该副作用。

肝素临床使用中常见问题有：用量个体差异大，肝素耐药，肝素反跳，诱发血小板减少等，应予重视，认真分析原因后做相应处理。

肝素抗凝的最佳剂量和拮抗所需鱼精蛋白的最佳剂量仍有争议。

目前有学者推荐使用大剂量肝素与小剂量鱼精蛋白两者结合来降低术后出血，研究发现大剂量肝素能削弱体外循环中发生的消耗性凝血病，从而减少出血；而小剂量鱼精蛋白也能成功中和体外循环后的肝素，并减少出血及输血。

2、抑肽酶（aprotinin）
抑肽酶是非特异性血清蛋白酶抑制剂,通过与血浆蛋白酶包括胰蛋白酶、激肽释放酶、纤溶酶等多种丝氨酸蛋白酶的血浆活性点可逆地结合使之失活，抑制凝血因子XII，减少血小板活化保护血小板功能等多种途径来减少心脏手术中出血的发生，大剂量尚可抑制白细胞激活和聚集。

体外循环转流前、中使用抑肽酶可明显减少术后出血量和输血量，缩短出血时间。

抑肽酶可发生过敏反应，使用前应做皮试。

抑肽酶可使硅藻土法激活凝血时间（ACT）受影响，此时宜保持ACT在750秒以上。

3、乌斯他丁（ulinastatin）
从健康成年人尿液中提取的血清蛋白酶抑制剂，基本作用同抑肽酶，但过敏发生率远低于抑肽酶。

4、抗纤溶药
6-氨基乙酸（EACA）和止血芳酸（PAMBA）的化学结构及药理作用相似，均能阻止纤溶酶（原）与纤维蛋白原的结合，还可抑制纤溶酶的形成和活性，间接保护血小板，起到止血的效果。

5、前列腺素类（prostoglandins）
通过抑制纤维蛋白、白细胞和血小板聚集物的形成，前列腺素在对抑制血小板和人工材料表面的相互作用中可起到“血小板麻痹”作用，从而可减少体外循环中和术后出血等并发症。

当前列腺素类药物作为一种补充物而不是肝素替代物时可视为体外系统中提高生物相容性的最有效物质之一，但对于有肝素耐药或肝素介导的血小板减少症的患者要谨慎使用。

6、去氨醋酸加压素（DDAVP）
作为非特异性止血药在鱼精蛋白中和后立即使用可明显减少血液丢失，适用于严重血小板缺陷的病人。

7、立止血
从毒蛇中分离出来的血液凝固酶，能增强血小板功能。

8、双嘧达默（潘生丁）
双嘧啶类化合物，通过抑制磷酸二酯酶而抑制血小板的活化聚集。

术前静脉输注可保存血小板、白细胞和红细胞术后用可产生更多的血小板及红细胞数及稳定其血浆水平，减少术后失血及输血量。

9、其它药物
三磷酸腺苷（ATP）盐水液加温浸泡手术野以对抗小分子肝素所致血小板缺乏等。

重组红细胞生成素（rhEPO）可增加血容量，提高术前自身采血量，提高术后患者红细胞恢复指数。

术前两周注射两次即可维持围手术期的血红蛋白。

特异性补体抑制剂，凝血酶原复合物，纤维蛋白原等。

总之，综合利用上述各种措施行血液保护是体外循环管理的重要内容之一。

在加强自身输血宣传、提高外科手术技巧和尽可能缩短体外循环时间的基础上，合理的血液稀释是体外循环必不可少的条件，术后一般不需输注血制品，必要时应提倡成份输血；同时做好血液回收工作，药物的血液麻醉亦是减少出血的重要保证。

未来体外循环物品的生物相容性将会得到最大程度的保证，这是血液保护的关键所在。