体外循环心脏直视手术后低氧的危险因素分析
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作者：李欣，王华，郭震，朱金洪
【摘要】 目的 进行体外循环（Extracorporeal circulation，ECC）心脏直视手术患者发生术后低氧的危险因素分析。方法 2004年1月至4月在上海市胸科医院接受ECC心脏直视手术的成人患者中，选取住院号末位数为偶数的患者资料作为统计资料，将术前、术中、术后多种因素与术后1 h、6 h、12 h、24 h患者的氧合指数之间进行相关性研究。结果 ECC心脏直视手术后低氧的相关危险因素有高龄、术前心功能差、肾功能不全、肺动脉压力高、ECC时间和主动脉阻断时间长、术后需要应用米力农和较大量多巴胺维持等；而性别、肥胖度、左室射血分数、ECC灌注流量、血液稀释度、ECC液体出入量与术后低氧并没有确定的相关关系。结论 ECC心脏直视手术患者发生术后低氧的危险因素是多方面的。为了避免出现较严重的术后并发症，预防措施应涵盖术前、术中、术后的各个阶段。
【关键词】 低氧血症；氧合指数；体外循环
A Clinical Study on Risk Factors of Post Extracorporeal Circulation Hypoxemia
Abstract: OBJECTIVE To evaluate the preoperative, intraoperative and postoperative factors contributing to the development of hypoxemia within the first 24 hours after cardiac surgery. METHODS 175patients who accepted cardiac surgery with extracorporeal circulations (ECC) between Jan and Apr of 2004 were studied. Preoperative clinical and laboratory data were recorded, as were intraoperative and postoperative data regarding the PaO2/FiO2 ratio, fluid and drug therapy. Data analysis evaluated hypoxemia as depicted by the PaO2/FiO2 ratio at 1, 6, 12 and 24 hours after surgery. The risk factors were analyzed in 3 separate periods: preoperative, intraoperative and postoperative. Univariate and multivariate analyses were performed on each period separately. RESULTS Signiftcant risk factors for hypoxemia were age, reduced cardiac function, high creatinine level, pulmonary hypertension, prolonged ECC time, needing of dopamine and milrinone after surgery. CONCLUSION This study shows that the risk factors for hypoxemia were multifarious. The preventive measures should be taken during preoperative, intraoperative and postoperative.
Key words：Hypoxemia; Oxygenation index; Extracorporeal circulation
术后低氧是体外循环（Extracorporeal circulation，ECC）心脏直视手术的一种较常见的术后并发症，虽然大多数表现为亚临床症状的功能改变，但一旦发生，将明显增加患者的住院时间和医疗费用，因此引起广泛关注。中国分别于1982年、1988年、1997年和1999年四次召开急性呼吸窘迫综合征研讨会，将术后低氧的诊断标准定为氧合指数（PaO2/FiO2）≤300 mm Hg［1］。上海市胸科医院体外循环室据此进行了ECC心脏直视手术患者发生术后低氧的危险因素分析。
1 对象与方法
1.1 临床资料
病例选择 在2004年1月至4月在上海市胸科医院接受ECC心脏直视手术的成人患者中，选取住院号末位数为偶数的患者资料作为统计资料，进行术前、术中、术后多种因素与术后低氧的相关性研究。
1.2 统计指标
性别、年龄、肥胖度、术前心功能、左室射血分数（LVEF）、肌酐浓度、肺动脉压力、ECC时间、主动脉阻断时间、ECC灌注流量、血液稀释度、ECC液体出入量、术后应用多巴胺、米力农，术后肺水肿、二次开胸等。并根据术后1 h、6 h、12 h、24 h的动脉血氧分压（PaO2）和吸入气氧浓度（FiO2），计算氧合指数（PaO2 /FiO2）。
1.3 统计分析
1.3.1 应用单因素相关性分析评价术前、术中、术后各因素与术后氧合指数之间的相关性。相关系数为正值，认为是正相关；相关系数为负值，认为是负相关；相关系数为1，认为是完全相关；相关系数为0，认为是完全不相关。
1.3.2 根据术后1 h、6 h、12 h、24 h的PaO2和FiO2术后1 h氧合指数显著降低（P<0.01） 计算各时间点患者的氧合指数。术后任一时间氧合指数≤300 mm Hg的患者作为术后低氧组，其他患者作为对照组。两组患者间所有变量的差异用X2检验，所有正态分布型资料的差异应用t检验。P<0.05，为有显著性差异。
2 结 果
2.1 相关性
收集患者资料共175例，术前、术中、术后各因素与术后氧合指数之间的相关性分析结果，见表1。表1 各因素与术后氧合指数之间的相关性（略）注：其他各因素与术后氧合指数之间的相关系数的绝对值均小于0.2
2.2 组间分析
术后低氧组患者有72例，对照组患者有103例。两组患者间的术前情况见表2。两组患者的术中情况见表3。两组患者的术后情况，见表4。表2 两组患者术前情况比较(略)注：*表示两组间有显著性差异，P<0.05表3 两组患者术中情况(略)注：*表示两组间有显著性差异，P<0.05表4 两组患者术后情况(略)注：*表示两组间有显著性差异，P<0.05**表示对照组患者术后6h氧合指数比
综合以上统计结果，ECC心脏直视手术后低氧的相关危险因素有高龄、术前心功能差、肾功能不全、肺动脉压力高、ECC时间和主动脉阻断时间长、术后需要应用米力农和较大量多巴胺维持等；而性别、肥胖度、LVEF、ECC灌注流量、血液稀释度、ECC液体出入量与术后低氧并没有确定的相关关系。
3 讨 论
ECC心脏直视手术后低氧大多数表现为亚临床症状的功能改变，只有大约2%的患者表现为急性呼吸窘迫综合征。尽管ECC心脏直视手术后严重低氧并不常见，但这仍是患者术后死亡的重要原因，也是影响医疗费用的主要因素之一。由于患者术后多数接受氧疗，PaO2值受FiO2影响，故以氧合指数（PaO2/FiO2）判定呼吸功能较单纯根据PaO2准确。
近来研究发现，ECC本身可能并不是引起术后肺功能不全的主要原因，而系统性炎性反应和肺脏缺血／再灌注损伤在ECC后肺损伤中发挥着重要作用。近年来提出的ECC后肺损伤“多重继发损伤”理论认为：首先，ECC过程中血液与人工管道的接触引起中性粒细胞激活并在肺内淤滞；随之由于低氧、出血、缺血－再灌注以及内毒素释放等因素进一步激活中性粒细胞，释放氧自由基和蛋白酶，损伤肺组织。术后，患者可出现气体交换异常，呼吸阻力改变，包括肺泡-动脉血氧分压差增大、肺内分流增加、肺顺应性下降而肺血管阻力升高等。肺泡毛细血管基底膜损伤，通透性增加，呼吸膜增厚，影响气体交换。电镜下可见肺泡细胞和内皮细胞肿胀坏死［2］。
所有低氧组和对照组患者中，没有中度以上肥胖者。手术中均采用中度血液稀释，中高流量灌注，液体量出而入，所以两组患者的这些指标间均无显著性差异。主动脉阻断和ECC时间的延长成了ECC手术系统性炎性反应和肺脏缺血／再灌注损伤加重的重要原因之一，而这是需要参与手术的所有人员共同努力才能解决的问题。
人体是一个有机整体，各系统互相关联，互相影响。身体许多器官的功能状态都会直接或间接影响通气和换气功能。
心功能尤其是左心功能不全的患者，左房压增高并向远心端传导，肺组织微循环压力增加，血浆渗入血管间隙，形成肺间质水肿。肺间质水肿造成肺毛细血管灌注逐渐降低，通气／血流比值失调，呼吸膜增厚，并不断恶化，从而发生低氧血症。肺间质水肿较轻时可通过淋巴管回流得到一定程度代偿，当心功能不全不断加重，淋巴回流失代偿时，就会发生肺泡水肿，引起肺实变，肺顺应性下降，呼吸功增加，呼吸功能障碍进一步加剧［3］。所以，术前心功能差的患者术后发生低氧血症的危险性高。术后需要较大量多巴胺才能维持循环稳定，也是循环功能较差的一种表现。LVEF是评价左室功能的指标之一。由于在某些情况下，如二尖瓣和/或主动脉瓣关闭不全时，LVEF不能真实反映左室维持有效循环的能力，故LVEF与患者术后低氧的相关系数较小。
血肌酐浓度在一定程度上反映肾功能状态。肾功能不好的患者，术后容易出现容量超负荷及血液稀释，会增加肺组织间隙水量，呼吸膜增厚，损伤呼吸功能。
健康的肺组织是维持良好呼吸功能的物质基础。如果患者术前肺组织已出现病变，则术后出现低氧血症的危险性会显著增加。肺动脉高压患者的肺血管壁增厚，肺血管阻力增加，微血管血容量及心脏指数降低，肺毛细血管减少，微动脉一微静脉短路形成。内皮细胞呈绳索织物样，细胞之间的嵴深而弯曲，细胞表面微绒毛增多，易与血小板和白细胞粘附，在炎性反应和缺血-再灌注损伤等因素的作用下，更易受损伤［4］。磷酸二酯酶抑制剂（氨力农、米力农）在降低肺循环及体循环阻力的同时可以提高心输出量，因而在肺动脉高压的治疗中有较好的应用前景。高龄患者的肺组织弹性差，在大量炎性因子介导下，更易于造成肺毛细血管通透性增加，肺间质水肿，部分肺泡萎陷。但由于高龄患者功能残气量多，整个肺顺应性下降并不明显，X线片并不表现为明显的肺水肿，而只表现为低氧血症［5］。对照组患者术后6 h氧合指数比术后1h氧合指数显著降低，这与术后炎性反应的发展规律是一致的。低氧组患者术前身体器官功能较差，术后各时间的氧合指数间均无显著性差异。说明在患者整体机能较好的情况下，炎性反应与术后低氧的因果关系较明显；反之，则术后低氧更多的表现为多因素综合作用结果。
综上所述，ECC心脏直视手术患者发生术后低氧的危险因素是多方面的。为了避免出现较严重的术后并发症，预防措施应涵盖术前、术中、术后的各个阶段。
【参考文献】
［1］朱元珏，陈文彬.呼吸病学［M］.北京：人民卫生出版社，2003,1.
［2］赵延华，王祥瑞.体外循环后肺功能不全的研究进展［J］.中国急救医学，2004，24（2）：127-129.
［3］龙村.体外循环学［M］.北京：人民军医出版社，2004,2.
［4］Yoram G, Gideon M, Evgeny K, et al. Postcardiopulmonary bypass hypoxemia: a prospective study on incidence, risk factors, and clinical significance［J］. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia,2000,14:506-513.
［5］Benak AM, Vocelka CR, Verrier ED. Unique considerations for the spinal cord injured patient undergoing cardiac surgery utilizing cardiopulmonary bypass［J］.J Extra Corpor Technol, 2003,35(3):230-237.