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容量治疗监测与效应的临床和基础研究

贾慧群  
【摘要】: 目的:围手术期对手术患者进行容量管理,特别是在麻醉实践中对其进行最佳化的液体治疗是手术患者外科手术期间的重要组成部分。合理的容量治疗能够维持有效的循环血容量和血液动力学平稳,保证良好的组织器官灌注,改善患者的愈后。 手术中循环血容量的监测是保证最佳化的液体治疗的前提。目前临床工作中主要以血液动力学监测来间接反映容量的变化,包括有创性监测技术与无创性监测技术,其中无创性监测技术更适于临床的广泛应用。近年来经食道超声多普勒法(TED)、胸部生物阻抗法(TEB)和部分二氧化碳重吸收法(RBCO)的心功能监测技术已被逐渐引入到指导容量治疗的领域之中。然而,有关临床常用的监测指标对循环血容量变化的敏感性如何,尚缺乏深入的研究。 胃肠道肿瘤切除术患者由于疾病本身、手术前准备和手术期间体液丢失等原因,术中很容易发生循环血容量不足,所以选择合理而优化的的容量治疗方法尤为重要。通过经食道超声多普勒法进行容量管理,应用容量变化敏感性血液动力学监测指标对补液效应进行评价,可以选择最优化的容量治疗方法。 临床研究结果已证实,有效的容量治疗可以确保循环功能稳定和组织灌注,维持机体内环境的稳定,可能的作用机制是对微循环系统的改善。但是,临床条件下难以在此方面进行深入的研究,而且容量治疗研究所应用的动物模型主要是急性失血性休克模型。手术患者在麻醉和手术中更多的是处于一种循环血量不足的低血容量状态,与休克有着本质的区别。因此建立起科学的、合理的、类似于临床低血容量状态的动物模型,对容量治疗的可能机制进行研究是十分必要的。目前所应用的容量治疗的液体种类很多,主要有羟乙基淀粉类、明胶类与血液制品等,近年来也有高渗盐水用于液体复苏的相关报道,哪种液体对微循环系统的改善最明显尚未定论。 本研究通过临床人体和动物实验等方法,从以下几个方面进行了研究;(1)容量变化敏感性血液动力学监测指标的评价;(2)胃肠道肿瘤手术患者术中不同补液方案的效应;(3)低血容量家兔动物模型的制备;(4)不同液体容量治疗对低血容量家兔的影响及其作用机制。 方法: 第一部分血液动力学监测指标对容量变化敏感性的评价 选择择期行肝癌手术男性患者40例,无心、肺功能障碍(ASAⅠ、Ⅱ级),分为2 ml·kg~(-1)、4 ml·kg~(-1)、6 ml·kg~(-1)、8 ml·kg~(-1)、10 ml·kg~(-1)五个液体输入阶段,以0.67 ml·kg~(-1)·min~(-1)速度静脉输入6%羟乙基淀粉(HES 130/0.4)。插管记录中心静脉压(CVP),采用三种无创心功能监测技术监测。比较收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、平均动脉压(MAP)、心率(HR)、校正左室射血时间(LVETc)、心输出量(CO)、每搏量(SV)、心指数(CI)、每搏指数(SI)、体循环阻力(SVR)等监测指标对血容量变化的敏感性。 第二部分胃肠道肿瘤手术患者术中不同补液方案的效应 选择行胃肠道肿瘤切除术的患者,男性36例,女性24例,无心、肺功能障碍(ASAⅠ、Ⅱ级),随机分为常规补液组(Stand fluid replacement, SFR)、高容量血液稀释组(acute hypervolemic hemodilution,AHH)与目标管理补液组(goal-directed fluid replacement,GFR)。分别于患者入手术室、麻醉诱导后、手术开始、术中不同时间、手术结束记录LVETc、CVP、CO、SV、CI、SI、MAP、HR等心功能指标的变化。以LVETc小于350ms为低血容量状态、LVETc大于400ms为高血容量状态,记录患者自麻醉诱导后至手术结束时的变化,以及手术中血液动力学不良事件和手术过程中患者的总尿量。 在麻醉诱导后、手术结束时检测氧代谢变化,在患者入手术室、手术结束时检测β_2-微球蛋白(β_2-MG)、乳酸(LD)含量的变化。评价三种容量治疗方案的补液效应。 第三部分低血容量家兔动物模型的制备 健康新西兰雄性家兔40只,随机分为5组:对照组(Con)、失血20%组(20-BL)、失血25%组(25-BL)、失血30%组(30-BL)、休克组(Shock)。Shock动物采用改良Wiggers’方法,经股动脉快速放血,10min内MAP达40mmHg,并维持1h。失血组动物分别在30~40min内经股静脉缓慢放血达所需要求。Con只进行操作不给予放血。持续监测Ⅱ导联心电图(ECG)、左室收缩峰压(LVSP)、左室舒张末期压力(LVEDP)、左室压最大上升与下降速率(+LVdp/dtmax,-LVdp/dtmax)、CVP、MAP、HR。分别记录失血前、失血停止以及失血停止后30min肠系膜微血管血流速度、血管直径等微循环的变化。并于股动脉、中心静脉采血,测量血气,计算氧供量(DO_2)、氧耗量(VO_2)、氧摄取率(ERO_2)。实验毕取心脏、小肠组织标本,于光镜、电镜下观察组织超微结构与病理学变化。 第四部分不同液体容量治疗对低血容量家兔的影响及其作用机制 低血容量模型家兔32只,随机分为4组:常规组(S组)、6%羟乙基淀粉组(V组)、自体血液回输组(B组)、高渗盐水组(H组)。S组动物在实验中给予常规补充生理盐水。V组动物按失血量,以1:1晶胶体比例补充液体。B组动物给予自体血回输。H组动物给予6ml/kg 7.5%高渗盐水。根据补液速度控制的预实验结果,V组和B组动物液体于30~40min内补充完毕,H组动物液体于于10~15min内输注完毕。分别记录失血前、失血停止、补液后以及补液后30min的心功能指标、CVP、MAP、HR。不同时间点采血检测β2-MG、LD、AngⅡ、DO2、VO2、ERO2。观察并记录肠系膜血管血流速度、血管直径和红细胞聚集、白细胞附壁等情况。实验毕取心脏和小肠组织标本,观察组织的超微结构和病理形态学变化。 结果: 第一部分血液动力学监测指标对容量变化敏感性的评价 1在不同液体输入阶段,心功能指标变化不同。2ml·kg~(-1)阶段,表现为LVETc升高(P0.05);4ml·kg~(-1)阶段表现为SV、SI、CVP升高(P0.05); 6ml·kg~(-1)阶段表现为CO、CI升高,SVR降低(P0.05);8ml·kg~(-1)阶段表现为SBP、DBP、MAP升高,HR减慢(P0.05)。 2三种无创心功能监测所得相同指标间无明显差异。经食道超声多普勒法测定的血液动力学监测指标与补液量的相关系数(rs)分别为:LVETc为0.98±0.01、CO为0.80±0.04、SV为0.81±0.02、CI为0.79±0.02、SI为0.78±0.02、SVR为-0.21±0.04。CVP为0.90±0.02,SBP、DBP和MAP分别为0.20±0.04、0.15±0.04和0.18±0.03,HR为-0.11±0.02 3 rs间比较:LVETc与CVP、CO、SV、CI、SI比较差异有统计学意义,CVP与CO、SV、CI、SI比较差异有统计学意义(P0.05)。 第二部分胃肠道肿瘤手术患者术中不同补液方案的效应 1不同补液方案对血液动力学指标的影响 LVETc三组患者麻醉诱导后LVETc均低于350ms,SFR组、AHH组、GFR组补液后达到350ms所需时间分别为75±17min、19±4min、22±3min,SFR组与AHH组、GFR组比较差异有统计学意义(P0.05)。SFR组、AHH组、GFR组术中大于400ms总持续时间/总手术时间分别为0.054%±0.003%、28.142%±3.021%、0.035%±0.004%,AHH组明显高于GFR组与SFR组(P0.05)。SFR组、AHH组、GFR组小于350ms总持续时间/总手术时间分别为40.768%±3.155%、8.344%±1.220%、9.130%±1.586%,SFR组明显高于GFR组与AHH组(P0.05)。CVP三组患者麻醉诱导后CVP水平无差异(P0.05),手术开始至术中60min GFR组低于AHH组(P0.05),术中40至80min GFR组高于SFR组(P0.05)。 血液动力学不良事件和尿量SFR组2.40±1.31次/例,AHH组0.11±0.03次/例,GFR组0.08±0.04次/例,SFR组高于AHH组与GFR组(P0.05)。AHH组与GFR组尿量明显多于SFR组(P0.05)。 2不同补液方案对β2-MG、和LD的影响 患者手术结束与入手术室比较,GFR组与AHH组β_2-MG和LD无变化,而SFR组β2-MG与LD明显升高(P0.05) 3不同补液方案对DO_2、VO_2、ERO_2的影响 患者诱导后与手术结束比较,GFR组与AHH组DO_2、VO_2升高(P0.05),ERO_2无变化(P0.05),而SFR组VO_2、ERO_2于手术结束明显降低(P0.05)。 第三部分低血容量家兔动物模型的制备 1低血容量状态对血压的影响 与Con比较,各组动物失血停止CVP、MAP呈现明显的血量依赖性下降(P0.05),20-BL分别降低6.4%、14.5%,25-BL分别降低15.7%、15.1%,30-BL分别降低22.6%、28.4%,Shock降低50%、51.8%。各组间比较表现为,与Con比较,20-BL无显著差异(P0.05),25-BL、30-BL与Shock显著降低。与30-BL比较,Shock显著降低(P0.05)。 失血停止后30min,各组MAP、CVP恢复明显不同(P0.05),20-BL、25-BL均恢复到正常水平,30-BL与Shock比正常时仍降低,分别为MAP降低21%、48%,CVP降低45.1%、54.8%,且Shock显著低于30-BL (P0.05)。 2低血容量状态对心功能的影响 与Con比较,动物失血停止,心功能指数呈不同程度的变化(P0.05)。20-BL的LVSP、+LVdp/dtmax、-LVdp/dtmax降低分别达13.8%、11.0%、13.5% ,LVEDP升高达13.3%;25-BL的LVSP、+LVdp/dtmax、-LVdp/dtmax降低分别达13.9%、13.3%、13.5% ,LVEDP升高达17.1%;30-BL的LVSP、+LVdp/dtmax、-LVdp/dtmax降低分别达28.6%、33.5%、36.3% ,LVEDP升高达43%;Shock的LVSP、+LVdp/dtmax、-LVdp/dtmax降低分别达80.3%、97.2%、96.3% ,LVEDP升高达243%。组间比较,Con、20-BL、25-BL失血前、失血停止、失血停止后30min各点组间无差异,与以上三组比较,30-BL与Shock有显著差异(P0.05),且Shock与30-BL之间差异显著(P0.05)。 失血停止后30min,各组心功能恢复明显不同,20-BL与25-BL恢复到正常水平,30-BL与Shock仍比正常时有显著差异(P0.05),且Shock与30-BL比较LVSP、+LVdp/dtmax、-LVdp/dtmax显著降低,LVEDP升高(P0.05)。 Shock动物失血停止HR显著降低(P0.05),ECG出现明显的心肌缺血表现。 3低血容量状态对Hct和氧代谢的影响 与Con比较,20-BL、25-BL、30-BL和Shock动物失血停止Hct分别下降2.5%、3.07%、3.21%、6.7%。与Con比较,20-BL、25-BL DO_2升高(P0.05),30-BL DO_2和VO_2升高(P0.05)。Shock VO_2、ERO_2降低,失血停止后30minDO_2、VO_2和ERO2进一步降低。 4低血容量状态对心脏、小肠形态学的影响 与Con比较,20-BL、25-BL光镜下表现心肌纤维横纹欠清晰,肌间毛细血管有轻度出血,电镜下表现肌节少部分融合或消失。30-BL光镜下还具有心肌细胞小灶性变性,电镜下还具有核周水肿,少部分线粒体的嵴或膜融合。Shock光镜下呈现心肌组织弥漫性大片坏死和严重的肌间出血,电镜下呈现心肌纤维核周明显水肿,线粒体大部分嵴或膜融合、消失,线粒体空化明显。 与Con比较,20-BL、25-BL表现轻度炎细胞浸润和充血。30-BL绒毛水肿,中度炎细胞浸润和充血。Shock绒毛间质明显水肿,重度炎细胞浸润和充血。 5低血容量状态对小肠肠系膜微循环的影响 20-BL动物失血停止微血管直径、血流速度无显著变化。失血停止25-BL动物、30-BL动物微血管直径均缩小(P0.05),且两组收缩程度相同。25-BL动物微动脉血流速度减慢,30-BL动物微动静脉血流速度均减慢(P0.05)。30min后25-BL动物血管直径和血流速度均恢复,30-BL动物未能恢复(P0.05),毛细血管网内部分血管闭塞。Shock失血停止及失血停止后30min,微血管显著扩张,血流速度明显下降(P0.05),有明显的血液淤滞、红细胞聚集和/或血浆柱出现。血管周围有出血、渗出以及白细胞附壁。 第四部分不同液体容量治疗对低血容量家兔的影响及其作用机制 1容量治疗对血液动力学及心功能的影响 四组MAP、CVP和心功能指标在补液完毕后均能恢复至正常水平(P0.05)。H组补液后30min,CVP、MAP和心功能指标下降到失血停止水平(P0.05)。各组动物HR与ECG在实验过程中无明显变化。 2容量治疗对小肠肠系膜微循环的影响 与正常状态比较,失血停止各组微血管直径缩小、血流速度减慢(P0.05)。H组补液后微循环可恢复正常状态,但30min后,微动脉血管收缩(P0.05),血流速度又减慢(P0.05),血液出现摆流甚至淤滞,红细胞明显聚集、白细胞附壁和渗出。S组补液后,微动脉血管收缩、微静脉扩张,血流速度正常,但30min后表现毛细血管网内大部分血管闭塞或泥沙样血流。B组补液后,微循环可恢复正常状态,但表现毛细血管网内部分血管闭塞。V组补液后微循环状态恢复正常,毛细血管网内出现侧枝循环。 3容量治疗对心脏、小肠形态学的影响 低血容量动物模型光镜下心肌纤维表现为横纹欠清晰,肌间毛细血管有轻度出血,小灶性变性,电镜下表现为核周水肿,少部分线粒体的嵴或膜融合。容量治疗后,S组、H组、B组光镜下表现为不同程度肌间充血,电镜下还有不同程度的核周水肿。H组还表现为心肌纤维横纹模糊,部分线粒体致密化。V组光镜、电镜下表现为正常的心肌组织。 低血容量动物模型小肠组织光镜下表现为绒毛水肿,中度炎细胞浸润和充血。容量治疗后,H组上述改变加重,S组、B组上述改变减轻。V组表现为正常小肠组织。 4容量治疗对血液流变学指标的影响 补液后30min,S组、V组和B组低切、高切速度下的还原粘度和红细胞聚集指数较正常下降(P0.05),S组、V组降低更为显著,红细胞刚性指数无明显变化(P0.05)。H组红细胞刚性指数和聚集指数升高(P0.05)。 5容量治疗对动物β2-MG、LD和AngⅡ的影响 各组的β2-MG、AngⅡ于失血停止均较正常水平升高(P0.05),补液后恢复到正常水平。30min后,H组β2-MG、AngⅡ又进一步升高(P0.05),并伴有LD显著升高(P0.05)。 6容量治疗对氧代谢指标的影响 失血停止,各组DO_2、VO_2较正常水平升高(P0.05)而ERO2无变化(P0.05)。各组的DO2、VO_2与ERO_2在补液后进一步升高(P0.05),只有H组的DO_2、VO_2与ERO_2在补液后30分钟又下降至失血前水平(P0.05)。 结论 1 LVETc、CVP对血容量变化的敏感性最高,评价临床容量治疗的可信度最高。 2目标管理补液方法可以有效地纠正胃肠道肿瘤手术患者术中循环血容量的不足,维持血液动力学平稳,保证充分的组织灌注与氧合,容量治疗效果最佳。 3家兔30%缓慢失血可产生非自身代偿的低血容量状态,能够较好地模拟临床手术麻醉下的低血容量状态。 4 6%羟乙基淀粉(HES,130/0.4)溶液扩容效果最佳,可以有效地纠正循环血容量不足,改善微循环、保证组织灌注。此作用可能与6%羟乙基淀粉溶液降低血液粘度、加快血流速度、降低血液AngⅡ有关。


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