碳酸氢钠林格液用于心脏手术体外循环的效果

本文原载于《中华麻醉学杂志》 2021年第10期

目前临床心脏手术体外循环(CPB)中常用的晶体液是以复方电解质注射液为基础的等渗平衡晶体液，与人体血浆成分近似，大量输入不会导致高氯性酸中毒[1]。碳酸氢钠林格液是一种相对较新的晶体溶液，于2019年在国内首次应用，含有接近正常生理状态的多种电解质成分，具有快速改善微循环、缓解酸中毒的特点，采用HCO3-作为缓冲体系，无需肝肾代谢，直接通过无机反应排泄，不增加肝肾负担，具有独特的优越性[2,3]。由于CPB过程需要大量液体，会造成急性血液稀释，对人体内环境影响极大，甚至影响预后，因此使用的液体需要谨慎选择。本研究通过与复方电解质注射液进行比较，评价碳酸氢钠林格液用于心脏手术CPB的效果。

资料与方法

本研究选择2020年8月至12月在CPB下行心脏瓣膜置换术的患者60例，性别不限，年龄55~75岁，体重50~80 kg，ASA分级Ⅱ或Ⅲ级，NYHA心功能分级Ⅱ或Ⅲ级，采用随机数字表法分为2组(n＝30)：复方电解质注射液组(A组)和碳酸氢钠林格液组(B组)。

采用静吸复合全身麻醉。CPB采用Sorin S5型人工心肺机(Sorin公司，意大利)、成人型膜式氧合器(Medos公司，德国)、CPB成人血管路(天津市塑料研究所有限公司)、停跳液灌注装置(Medtronic公司，美国)和BLS805型超滤器(Sorin公司，意大利)。A组预充晶体液为复方电解质注射液(批号：S2011094，Baxter公司，美国)1 500 ml，B组预充晶体液为碳酸氢钠林格液(批号：201617EH，江苏恒瑞医药股份有限公司)1 500 ml。于CPB机排气测压完毕后，经微栓过滤器侧路排出部分晶体预充液，并补充胶体液，2组预充胶体液均为琥珀酰明胶1 000 ml，排出晶体共计800 ml。转流后期于复温阶段进行零平衡超滤，A组置换液为复方电解质注射液2 000 ml，B组置换液为碳酸氢钠林格液2 000 ml。CPB流量50~80 ml/kg，维持术中平均灌注压大于50 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)，浅低温30~32 ℃，Hct>21%，St.Thomas高钾含血停搏液每30 min灌注20 ml/kg。CPB过程中静脉贮血罐内持续滴注碳酸氢钠溶液，根据血气分析结果纠正酸碱平衡紊乱。

分别于CPB转流前(T1)、转流30 min(T2)、开放升主动脉补充钙剂后5 min(T3)、零平衡超滤结束即刻(T4)和停机后5 min时(T5)抽取外周静脉血或氧合器内氧和静脉血行血气分析。于零平衡超滤开始前和结束后取氧合器内氧和静脉血，采用比色法(试剂盒购自广州科方生物股份有限公司)检测红细胞渗透脆性，采用ELISA法(武汉华美生物工程有限公司)检测2，3-二磷酸甘油酸(2，3-DPG)浓度。记录CPB过程中碳酸氢钠溶液用量和术后ICU停留时间。

采用SPSS 16.0软件进行分析，正态分布的计量资料以均数±标准差(±s)表示，组间比较采用两独立样本t检验，组内比较采用重复测量设计的方差分析，计数资料比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

结果

2组一般情况和手术情况各指标比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1

两组患者一般情况各和手术情况各指标的比较(n＝30)

A组比较，B组T2和T4时PaCO2、Ca2+和HCO3-浓度升高(P<0.05)，pH值、BE、Glu、Lac、Na+、Cl-和K+浓度差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。

表2

两组患者血气分析各指标的比较(n＝30，±s)

注：与A组比较，aP<0.05

与超滤开始前比较，2组超滤结束后红细胞渗透脆性和2，3-DPG浓度升高(P<0.05)；2组间超滤前后红细胞渗透脆性和2，3-DPG浓度比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表3。

两组患者超滤前后红细胞渗透脆性和2，3-DPG浓度的比较(n＝30，±s)

注：与超滤开始前比较，aP<0.05

2组术中碳酸氢钠溶液用量和术后ICU停留时间比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表4。

表4

两组患者术中碳酸氢钠溶液用量和术后ICU停留时间的比较(n＝30，±s)

讨论

CPB是心脏手术中人工心肺替代患者自身心肺功能的重要技术，代替完成术中全身供血、氧合、变温的所有功能。CPB系统需要预充液体完成人工系统的排气，成人预充总量在1 500~2 000 ml。CPB开始后，大量预充液将与人体血液进行快速混合，带来急性血液稀释和人体内环境的改变，而CPB术中也常常需要液体进行补充和置换，而所有液体中又以晶体液的使用最为广泛[2]。人工心肺系统在预充完毕后会根据手术开始情况进行待机，时间长短不一。儿科手术和特殊成人患者常常需要预充库血红细胞，与预充液混合后静置[4]。含糖的液体会导致转机后血糖的急性升高，含钙的液体有造成预充库血凝血的可能，因此，理想的体外循环晶体液应该具备近似人体血浆成分的电解质含量以及完善的缓冲体系，成分稳定、平衡等渗、无肝肾负担、无糖无钙等特点，尽可能地减少CPB过程对人体生理活动的各项干扰[5]。

近年来碳酸氢钠林格液逐渐在临床中推广使用，该晶体液具有枸橼酸根的成分，能够与Mg2+和Ca2+生成稳定性螯合物，可溶于水，过饱和的二氧化碳保证pH值，在患者体内为无机代谢，无肝肾负担。但过饱和的CO2具有易分解、不稳定的特点，且含量中的Ca2+存在凝血风险。针对碳酸氢钠林格液以上特点，在临床使用前进行了安全性预试验，模仿氧合器将液体置于手术室半密闭的独立贮血罐中静置，对其成分稳定性评判，结果表明，碳酸氢钠林格液在手术室室温下开放放置时，离子成分保持稳定，CO2逐步析出，HCO3-浓度和碱剩余逐渐升高，随时间的延长而持续性变化。因此，CPB手术使用时需要注意此点，不同预充放置时间，液体成分也不断变化。另外，在婴幼儿体外循环中，常需预充1 U(120 ml)库血(占总预充量的1/3)，针对碳酸氢钠林格液中Ca2+可能结合库血中的枸橼酸钠导致凝血发生的问题，本研究将库血与碳酸林格液按照1∶2的比例混合(不加肝素)，静置于20 ml注射器中观察6 h，并未发现有血凝块等沉淀形成，进一步验证了碳酸氢钠林格液的安全性。

CPB目前普遍采用晶体和胶体的混合预充液，本研究主要以琥珀酰明胶作为胶体溶液，CPB心脏手术中患者的酸碱平衡代谢情况以及脏器功能的变化与晶体预充液密切相关[6]。研究表明，采用醋酸复方电解质注射液进行预充，能够促进乳酸代谢，纠正机体酸碱平衡紊乱，并降低肝损伤的发生[7]。因此本研究以复方电解质注射液作为对照，结果表明，2组pH值、BE、Glu、Lac、血清Na+、Cl-和K+浓度在转流前后组内比较变化符合手术规律，组间比较无差异，提示预充可以维持机体电解质平衡，随时间推移保持机体内环境的相对稳定状态，也证实了碳酸氢钠林格液作为预充液使用的有效性；与A组比较，B组T2和T4时PaCO2、Ca2+和HCO3-浓度升高，表明在大量碳酸氢钠林格液与人体直接作用后，在CPB氧合器与管路这个完全开放式系统内很快达到影响峰值，碳酸氢钠林格液快速分解，带来无机代谢的明显表现，随后伴随CPB全流量运转，快速恢复正常，与复方电解质液在停机后均达到稳定状态。复方电解质注射液不含有Ca2+成分，需在心脏复跳后及时补充钙剂，避免降低凝血功能和心脏收缩功能[8]，而碳酸氢钠林格液添加了Ca2+，因此B组Ca2+浓度高于A组，非补钙状态下可维持CPB转流和超滤阶段钙稳态，有利于后期心脏恢复。

零平衡超滤类似于洗脱作用，即在CPB期间过滤掉一定量液体的同时，补充等量的平衡晶体液，从而使氧合器液面维持在同一高度。与常规超滤相比，零平衡超滤的优势在于可以滤除65 000 D分子量以下的物质，更高效地过滤体内炎症因子；另外高流量零平衡超滤还可发挥降低血糖和血钾的功效，低于肾损伤患者的预后有明显改善[9,10]。碳酸氢钠林格液中含有接近血浆成分浓度的Ca2+和HCO3-，因此在超滤结束后B组Ca2+浓度明显高于A组，表明当血浆Ca2+经超滤排出时，碳酸氢钠林格液能够迅速为循环回路提供符合生理浓度的钙离子，有助于降低发生低钙血症的风险。另外，碳酸氢钠林格液中的HCO3-能够减少代谢性酸中毒的发生。本研究中2组BE、Glu、Lac、血清Na+、Cl-和K+浓度在超滤前后比较无差异，说明两者对机体内环境的影响相近，进一步证实了碳酸氢钠林格液作为常规超滤置换液使用的有效性。

红细胞渗透脆性作为血液流变学的重要参数，正常生理状态的参考范围为65%~95%。红细胞渗透脆性与红细胞膜流动性相关，通过低渗溶液中检测红细胞发生溶血的性能来反映红细胞抗张力的强度，二者呈反比，即抗张力性越强，红细胞渗透脆性越小，不易发生溶血。当然，并非渗透脆性越小就越有利，该项指标也关系到细胞膜骨架的性质。当红细胞渗透脆性过度偏低，低于生理范围下限时，其抗张能力也会随之减弱，此时红细胞膜流动性和变形性均降低，从而影响通过微小血管的能力，不能向组织内运输充足的氧而导致缺氧发生，即灌注不足状态[11,12]。本研究中，零平衡超滤前红细胞渗透脆性普遍低于正常值下限，这可能与CPB血液稀释、滚压泵的机械性损伤导致红细胞变形性下降有关；经过零平衡超滤后2组红细胞渗透脆性升高，且组间比较无差异，表明碳酸氢钠林格液可以安全有效地用于CPB心脏手术超滤，维持红细胞形态，减轻红细胞损伤。

血红蛋白通过对氧的亲和力来调节氧的摄取和释放，而2，3-DPG是影响亲和力强弱的重要因素，是红细胞在糖酵解过程中生成的代谢产物[13]。红细胞2，3-DPG浓度升高会降低血红蛋白对氧的亲和力，导致氧解离曲线向右移，氧气易从红细胞中释放出来；相反的，当红细胞2，3-DPG浓度降低时，血红蛋白对氧的亲和力增强，氧解离曲线即向左移，氧气不易从红细胞中释放出来，从而诱发组织缺氧[14]。CPB过程中由于血液稀释、低温、氧供氧耗不平衡等因素，可能导致红细胞2，3-DPG浓度降低，但使用红细胞滤过清洗技术后2，3-DPG浓度明显改善[15]。本研究中，2组超滤后红细胞2，3-DPG浓度较超滤前明显升高，但2组间红细胞2，3-DPG浓度无差异，提示碳酸氢钠林格液可安全地用作CPB超滤置换液，并在洗涤置换过程中改善红细胞质量和携氧功能，利于向组织细胞释放氧。

CPB过程中需要根据血气分析结果调整碳酸氢钠溶液的输注速率，并进行纠酸治疗。有研究表明，碳酸氢钠林格液能降低术中碳酸氢钠溶液的用量[2,5]。本研究结果表明，2组术中碳酸氢钠用量无差异，综合血气分析结果认为在大量添加碳酸氢钠溶液后，的确会带来短时纠正酸碱平衡紊乱的效果，但由于人工心肺系统是开放式系统，不同于人体代谢，CO2大量快速代谢与排除，其效果并不能长时间维持。本研究中2组患者术后ICU停留时间并无明显差异，说明碳酸氢钠林格液对CPB心脏手术患者早期预后无明显不良影响。

综上所述，碳酸氢钠林格液可安全有效地用于心脏手术CPB。

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编辑：Michel.米萱

校对：Mijohn.米江

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