高壓氧聯(lián)合遠(yuǎn)程缺血預(yù)適應(yīng)對(duì)心臟術(shù)后的腦保護(hù)作用研究*

陳亮，孫小琴，任玲，古小平，古學(xué)東，鐘祖凌，鞏固

（成都軍區(qū)總醫(yī)院 麻醉科，四川 成都 610083）

隨著心臟手術(shù)和麻醉技術(shù)的改進(jìn)，體外循環(huán)（cardiopulmonary bypass, CPB）下心臟手術(shù)的成功率日漸升高，但術(shù)后腦部并發(fā)癥發(fā)生率卻居高不下。據(jù)報(bào)道，心臟術(shù)后早期認(rèn)知功能障礙高達(dá)50%～70%，而瓣膜置換術(shù)后中樞神經(jīng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)更大[1]。高壓氧（hyperbaric oxygen, HBO）和遠(yuǎn)程缺血預(yù)處理（remote ischemic preconditioning, RIPC）可誘導(dǎo)心腦缺血耐受，降低致殘率，具有臨床價(jià)值，但單獨(dú)使用這2種預(yù)處理措施保護(hù)作用有限，且遠(yuǎn)期效果不理想[2-3]。本研究旨在評(píng)估術(shù)前HBO聯(lián)合RIPC對(duì)CPB心臟手術(shù)患者圍手術(shù)期的腦保護(hù)效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2013年1月-2015年12月于成都軍區(qū)總醫(yī)院心臟外科住院首次接受CPB擇期行二尖瓣置換術(shù)（mitral valve replacement, MVR）或主動(dòng)脈瓣置換術(shù)（aortic valve replacement, AVR）的心功能≥Ⅱ級(jí)心臟瓣膜病患者72例。根據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為高壓氧預(yù)處理組（HBO組）和高壓氧預(yù)處理聯(lián)合遠(yuǎn)程缺血預(yù)處理組（HBO+RIPC組），各36例。術(shù)前檢測(cè)和記錄各組基本臨床資料，包括患者年齡、體重指數(shù)（body mass index, BMI）、左心室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fraction, LVEF）、術(shù)前合并糖尿病及高血壓等。排除年齡＞75歲、LVEF＜35%、有腦血管疾病史、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、高壓氧不耐受、幽閉恐懼癥、視覺障礙及聽力損傷、急危重癥及CPB手術(shù)術(shù)中二次轉(zhuǎn)流或再次急診的患者。研究者和受試者了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其他參與手術(shù)過程、術(shù)后護(hù)理及生化指標(biāo)檢測(cè)的醫(yī)師均不知患者實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和分組情況。本臨床研究通過醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者均在實(shí)驗(yàn)前了解本課題研究?jī)?nèi)容及潛在風(fēng)險(xiǎn)并簽署知情同意書。

1.2 HBO預(yù)處理

兩組患者術(shù)前行HBO預(yù)處理1次/d，連續(xù)5 d。從手術(shù)日前5 d起，由筆者于每日上午陪同受試者前往高壓氧治療中心，進(jìn)入高壓氧艙（YC32105/0.3～201 V，煙臺(tái)冰輪氧艙集團(tuán)），進(jìn)入預(yù)處理程序：艙內(nèi)氣壓在20 min內(nèi)緩慢升高至2.0 ata，此時(shí)受試者開始佩戴透明吸氧面罩。間斷吸氧2次，30 min/次，1次/d，連續(xù)5 d。最后1次HBO治療結(jié)束后24 h，患者在CPB下行瓣膜置換心臟手術(shù)。

1.3 遠(yuǎn)程缺血預(yù)處理

HBO+RIPC組采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)氣壓止血帶儀缺血方案：對(duì)右上肢實(shí)施3次缺血，5 min/次（充氣壓力200 mmHg）并行5 min再灌注，脈搏血氧飽和度監(jiān)測(cè)儀顯示波形消失即表示缺血預(yù)適應(yīng)成功。遠(yuǎn)程預(yù)處理方案在麻醉誘導(dǎo)后和手術(shù)開始前實(shí)施完成。

1.4 麻醉及手術(shù)方法

術(shù)前連接腦電雙頻指數(shù)（bispectral index, BIS）監(jiān)測(cè)儀（美國(guó)Vista Aspect公司）并將BIS電極片貼于相對(duì)患者前額部，5 min后常規(guī)靜吸誘導(dǎo)復(fù)合全身麻醉（咪噠唑侖、丙泊酚、芬太尼及順式阿曲庫(kù)銨等誘導(dǎo)麻醉，術(shù)中丙泊酚、咪噠唑侖及順式阿曲庫(kù)銨間斷注射，必要時(shí)七氟醚間斷吸入維持麻醉），靜注肝素，使活化凝血時(shí)間維持在＞480 s，建立CPB，維持流量在1.8～2.2 L/（min·m2）。淺低溫降溫措施維持31～33℃后阻斷主動(dòng)脈，4℃血液與高鉀停搏液按體積比4∶1經(jīng)主動(dòng)脈冷灌插管或主動(dòng)脈切口注入冠狀動(dòng)脈，流率300～330 ml/min，灌注4 min。心臟停搏后進(jìn)行MVR或AVR，并且每30 min以10～20 ml/kg輸入停搏液維持心臟停搏。術(shù)中維持BIS值在40～60。置換術(shù)完成后復(fù)溫，開放主動(dòng)脈，心臟復(fù)跳，停CPB，按1∶1～1∶1.5給予魚精蛋白中和肝素。

1.5 術(shù)后認(rèn)知功能障礙評(píng)估

分別于術(shù)前6 d及術(shù)后7 d采用簡(jiǎn)易智力狀態(tài)量表（mini-mental state examination, MMSE）評(píng)估兩組患者的術(shù)后認(rèn)知功能的變化。評(píng)估項(xiàng)目包括定向能力、記憶注意力、計(jì)算能力、語(yǔ)言表達(dá)能力及圖形描畫能力等，總分30分。術(shù)后認(rèn)知功能障礙（postoperative cognitive dysfunction, POCD）判斷標(biāo)準(zhǔn)參照李揚(yáng)等[4-5]的方法,計(jì)算術(shù)前各測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目所有受試者測(cè)試值的標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation, SD）。受試者術(shù)后測(cè)驗(yàn)值與術(shù)前值比較其差值降低＞1個(gè)SD，即認(rèn)為該項(xiàng)目出現(xiàn)術(shù)后功能障礙；若受試者術(shù)后有≥2個(gè)項(xiàng)目出現(xiàn)功能障礙則認(rèn)為該患者發(fā)生POCD。

1.6 血清標(biāo)志物測(cè)定

分別在術(shù)前和術(shù)后6、12、2及48 h從中心靜脈管抽取2 ml血液注入EDTA抗凝管，4℃放置30 min，3 000 r/min離心15 min，將所得血清轉(zhuǎn)移至-80℃冰箱凍存?zhèn)溆?。利用單抗夾心ELISA測(cè)定血清神經(jīng)保護(hù)因子S100B和神經(jīng)元特異性烯醇化酶（neuron-specific enolase, NSE）、TNF-α及IL-6濃度。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，比較用t檢驗(yàn)或重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)的方差分析；計(jì)數(shù)資料以構(gòu)成比或率（%）表示，比較用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者術(shù)前臨床資料比較

兩組患者術(shù)前的性別、年齡、LVEF、高血壓、糖尿病及MMSE比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。

2.2 兩組患者圍手術(shù)期指標(biāo)比較

兩組患者手術(shù)類別、手術(shù)時(shí)間、CPB時(shí)間、主動(dòng)脈阻閉時(shí)間、心臟自動(dòng)復(fù)跳、心臟術(shù)中BIS及心指數(shù)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見表2。

2.3 兩組患者神經(jīng)功能和神經(jīng)因子比較

HBO組患者術(shù)后發(fā)生POCD 4例，HBO+RIPC組1例，經(jīng)χ2檢驗(yàn)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=0.727，P=0.394）。HBO組患者術(shù)后2和7 d的MMSE評(píng)分分別為（24.62±2.01）和（27.26±1.59）分，HBO+RIPC組分別為（25.12±1.89）和（28.69±1.26）分，經(jīng)χ2檢驗(yàn)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=1.122和1.675，P=0.569和0.086）。兩組患者術(shù)前，以及術(shù)后6、12、24和48 h的血清NSE、S100B水平比較，采用重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)的方差分析，結(jié)果：①不同時(shí)間點(diǎn)間的NSE和S100B水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=4.940和 7.038，P=0.008和 0.001）；②兩組患者 NSE和S100B比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=3.687和6.377，P=0.046和0.001）；③兩組患者NSE和S100B的變化趨勢(shì)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=4.256和6.325，P=0.015和0.002）。見表3和圖1。

2.4 兩組患者炎癥因子水平比較

兩組患者術(shù)前以及術(shù)后6、12、24和48 h的血清IL-6、TNF-α水平比較，采用重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)的方差分析，結(jié)果：①不同時(shí)間點(diǎn)的IL-6和TNF-α水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=9.163和3.508，P=0.005和0.009）；②兩組患者IL-6水平比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=2.473，P=0.064）；兩組患者TNF-α水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=6.305，P=0.001）；③兩組患者IL-6的變化趨勢(shì)比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=1.854，P=0.338）；兩組患者TNF-α的變化趨勢(shì)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=5.041，P=0.035）。見表4和圖2。

表1 兩組患者術(shù)前臨床資料比較 （n =36）

表2 兩組患者圍手術(shù)期指標(biāo)比較 （n =36）

表3 兩組患者不同時(shí)間點(diǎn)神經(jīng)損傷相關(guān)分子表達(dá)水平比較 （n =36，μg/ml，±s）

表3 兩組患者不同時(shí)間點(diǎn)神經(jīng)損傷相關(guān)分子表達(dá)水平比較 （n =36，μg/ml，±s）

S100B術(shù)前 術(shù)后6 h 術(shù)后12 h 術(shù)后24 h 術(shù)后48 h 術(shù)前 術(shù)后6 h 術(shù)后12 h 術(shù)后24 h 術(shù)后48 h HBO 組 10.32±2.13 33.32±5.03 22.56±4.11 17.54±2.63 15.36±3.64 16.12±3.87 120.87±10.56 85.65±11.23 76.24±5.67 39.51±6.35 HBO+RIPC 組 9.46±3.05 31.42±2.76 19.27±4.65 13.21±3.98 10.23±2.69 14.56±4.38 101.21±8.64 60.55±9.98 42.56±6.87 29.36±5.65 NSE組別

圖1 兩組患者心臟神經(jīng)損傷相關(guān)分子變化趨勢(shì)比較

2.5 兩組患者術(shù)后恢復(fù)情況比較

兩組患者低心排綜合征、腎功能不全、ICU時(shí)間、術(shù)后住院時(shí)間及呼吸支持時(shí)間比較，經(jīng)χ2檢驗(yàn)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）?；颊咦≡浩陂g無手術(shù)相關(guān)死亡。見表5。

表4 兩組患者不同時(shí)間點(diǎn)炎癥因子表達(dá)水平比較 （n =36，±s）

表4 兩組患者不同時(shí)間點(diǎn)炎癥因子表達(dá)水平比較 （n =36，±s）

TNF-α/（ng/ml）術(shù)前 術(shù)后6 h 術(shù)后12 h 術(shù)后24 h 術(shù)后48 h 術(shù)前 術(shù)后6 h 術(shù)后12 h 術(shù)后24 h 術(shù)后48 h HBO 組 22.63±3.31 71.66±7.68 113.39±9.21 138.34±12.10 62.55±4.32 0.11±0.09 0.78±0.13 0.84±0.24 1.09±0.14 0.50±0.09 HBO+RIPC 組 19.82±2.88 70.49±6.51 109.04±9.37 113.65±10.40 40.75±4.26 0.13±0.09 0.56±0.08 0.71±0.10 0.81±0.11 0.41±0.08 IL-6/（pg/ml）組別

圖2 兩組患者炎癥因子變化趨勢(shì)比較

表5 兩組患者術(shù)后恢復(fù)情況比較 （n =36）

3 討論

心臟瓣膜置換手術(shù)是常規(guī)心臟外科手術(shù)，其成功率逐年升高，但術(shù)后腦損傷和POCD的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)卻居高不下。心臟瓣膜置換術(shù)后近20%的患者出現(xiàn)焦慮、抑郁及語(yǔ)言表達(dá)理解能力降低等神經(jīng)損傷，肝損傷、腎功能不全和炎癥應(yīng)激等不良反應(yīng)，嚴(yán)重影響患者的康復(fù)和生活質(zhì)量[6]。CPB過程是心臟手術(shù)血栓和氣栓的主要來源，CPB時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)各重要臟器損害越嚴(yán)重。CPB過程及術(shù)中血液殘片樣物質(zhì)及氣栓都可引起肺部以及腎小管栓塞，損傷肺功能，引起急性腎功能衰竭。而微栓子也會(huì)阻塞腦部血管，導(dǎo)致腦部缺血再灌注損傷，引起患者神經(jīng)功能障礙和精神性疾病。同時(shí)，栓塞顆粒還可能激發(fā)顱內(nèi)炎性應(yīng)激反應(yīng)，加劇腦部損傷。因此，術(shù)前預(yù)防心臟手術(shù)導(dǎo)致的腦損傷將極大地改善患者預(yù)后和提高生活質(zhì)量。本研究探討了術(shù)前HBO及HBO+RIPC對(duì)心臟瓣膜置換術(shù)患者術(shù)后神經(jīng)功能的保護(hù)作用以及患者恢復(fù)差異。

高壓氧治療是在高壓環(huán)境下吸入100%氧氣從而提高機(jī)體血氧含量、血氧張力，增加血氧彌散距離，改善缺氧區(qū)受損腦細(xì)胞功能、促進(jìn)側(cè)支循環(huán)建立以及改善腦缺血狀況的輔助治療方法，不僅可以改善缺氧的腦細(xì)胞能量代謝，減輕腦水腫，降低顱內(nèi)壓，還可以強(qiáng)烈興奮網(wǎng)狀上行激活系統(tǒng)，有利于昏迷患者蘇醒和生命機(jī)能活動(dòng)的維持[7]。近年來一些臨床研究證實(shí)，高壓氧預(yù)適應(yīng)可降低患者冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)（coronary artery bypass grafting, CABG）術(shù)后血清中S100B，NSE以及肌鈣蛋白I的水平而對(duì)心臟和腦部產(chǎn)生保護(hù)作用[8]。吳帆等[9]的研究證明術(shù)前HBO預(yù)適應(yīng)對(duì)心臟瓣膜置換術(shù)后患者能起到較好的腦保護(hù)作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明，長(zhǎng)期高壓氧治療可以促進(jìn)腦外傷大鼠神經(jīng)髓鞘的再生以及感覺運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能及腦損傷后認(rèn)知功能的恢復(fù)[10-11]。但是單獨(dú)使用HBO預(yù)處理措施對(duì)心腦保護(hù)作用有限且遠(yuǎn)期效果不理想[12]。

RIPC對(duì)靶器官的保護(hù)作用被認(rèn)為來源于其他器官短暫缺血再灌注而使遠(yuǎn)離的靶器官產(chǎn)生耐受性。RIPC方法無創(chuàng)傷且操作簡(jiǎn)便，為臨床應(yīng)用提供了可行性，具有潛在的臨床實(shí)用價(jià)值。因此，本研究探討了術(shù)前HBO聯(lián)合RIPC是否可協(xié)同地進(jìn)一步改善瓣膜置換術(shù)患者術(shù)后腦保護(hù)效果。本研究結(jié)果表明，HBO+RIPC組比HBO組血清NSE和S100B水平降低，但是術(shù)后2、7 d的MMSE評(píng)分及POCD的發(fā)生率并未顯著改善。同時(shí)，與HBO組相比，HBO+RIPC組并未對(duì)患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率以及恢復(fù)情況產(chǎn)生顯著的影響。目前，RIPC對(duì)心臟術(shù)后的保護(hù)作用仍存在諸多爭(zhēng)議。有研究指出RIPC預(yù)處理具有CABG術(shù)后心臟保護(hù)作用，而未發(fā)現(xiàn)其具有腎臟和肺部保護(hù)作用[13-14]。HUDETZ等[15]的研究發(fā)現(xiàn)與未處理組相比，RIPC可在短期內(nèi)阻止心臟術(shù)后患者神經(jīng)功能的惡化。本文中RIPC預(yù)處理組腦損傷相關(guān)分子NSE和S100B也均在術(shù)后短期內(nèi)發(fā)生下降，然而其腦保護(hù)作用有限，可能是因?yàn)槟X損傷修復(fù)過程是多種機(jī)制參與的復(fù)雜生理過程，其中神經(jīng)修復(fù)或營(yíng)養(yǎng)因子的作用也不容忽視，因此，需要更多樣本來進(jìn)一步研究其他修復(fù)機(jī)制的綜合影響。有研究證實(shí)，RIPC并未改善CABG或瓣膜置換術(shù)后患者臨床治療效果[16-17]。此外，筆者也發(fā)現(xiàn)與HBO組比較，HBO+RIPC組對(duì)患者術(shù)后炎性因子IL-6無顯著影響。PRASAD等[18]證實(shí)了心臟介入手術(shù)PCI前行RIPC對(duì)患者術(shù)后C反應(yīng)蛋白以及內(nèi)皮細(xì)胞的數(shù)目未產(chǎn)生影響。

綜上所述，本研究顯示與單HBO組比較，HBO+RIPC組并未進(jìn)一步改善患者瓣膜置換術(shù)后神經(jīng)功能評(píng)分以及POCD的發(fā)生率，但可以降低術(shù)后24 h內(nèi)神經(jīng)損傷標(biāo)志分子的水平。同時(shí)HBO+RIPC對(duì)術(shù)后恢復(fù)狀態(tài)也未產(chǎn)生顯著影響。不足的是，本研究結(jié)論仍有待后續(xù)大樣本及多中心臨床試驗(yàn)加以驗(yàn)證。