地氟烷后處理對體外循環下心臟手術患者心肌保護的影響

黃湘米 陳瑩 王德明 吳昆鵬

南華大學附屬第二醫院 1麻醉科，3重癥醫學科 （湖南衡陽 421001）；2深圳市龍華區人民醫院麻醉科（廣東深圳 518109）

心臟外科手術過程中，不可避免地會產生心肌細胞損傷，其原因可能與心肌缺血/再灌注損傷（I/R）、體外循環、心臟停搏或手術過程等有關［1］。心肌損傷的預防一直是心臟外科實踐中的一個重要課題。揮發性麻醉藥物具有一定的非麻醉性藥理特性，它與圍手術期心臟保護有關［2］。地氟烷是一種新近使用于臨床的鹵素化醚類吸入性麻醉藥，它對心肌損傷有保護作用已形成廣泛的共識，當地氟烷在有計劃的心肌缺血事件之前（預處理方案）施用時，一些研究通過減少心肌損傷生化標記物的釋放表明其有保護心肌功能的作用［3］。麻醉誘導后處理即在再灌注開始時，揮發性麻醉劑短時間作用于心肌細胞，使原本因長時間缺血導致的心肌損傷得到改善［4］。在心臟手術患者中，比較地氟烷后處理與全憑靜脈麻醉心肌保護效果的文獻很少，地氟烷后處理保護心臟的特性是否能使患者圍術期有更好的預后仍有待確定。本研究為探討地氟烷后處理對心肌細胞的保護作用而展開研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料 我們選取了2020年1月至2022年12 月期間住院治療冠心病或風濕性心臟病的成年患者。經醫學倫理委員會批準并與患者簽署了知情同意書后，編號后隨機分為對照組（C 組）和地氟烷后處理組（D 組）。倫理號：（2019）第（057）號。

1.1.1 納入標準 （1）擇期行全麻氣管插管體外循環下冠脈旁路移植術或心臟瓣膜置換術的患者；（2）年齡：介于20 ～ 65歲之間；（3）ASA Ⅱ-Ⅲ級，NYHA Ⅱ-Ⅲ級；（4）患者未使用過心肌保護藥物，例如腺苷以及葛根素等；（5）無使用三磷酸腺苷敏感的鉀通道（KATP）激動劑或拮抗劑等藥物史，如二氮嗪、尼可地爾、5-羥基癸酸等。

1.1.2 排除標準 （1）患者曾進行過茶堿治療，服用過磺酰脲類降糖藥物，注射過腎上腺皮質激素；（2）患者使用過心肌保護藥物，例如腺苷以及葛根素等；（3）患者曾有KATP激動劑或拮抗劑等藥物史，如二氮嗪、尼可地爾、5-羥基癸酸等；（4）對任何研究藥物過敏，以前做過心臟手術以及心臟聯合其他手術，入院期間行任何其他手術、急診手術；（5）患者確診患有不穩定型心絞痛，或既往曾患有急性充血性心力衰竭，有心源性休克或低心排綜合征；（6）患者6 周以內發生心肌梗死，或血流動力學不穩定需要藥物治療或機械支持治療；（7）其他系統重大疾病，射血分數＜ 30%，既往對麻醉有異常反應，術前28 d 內使用過任何實驗性藥物。

1.1.3 退出標準 在研究時期出現不得不終止的事件，包括但不限于麻醉及手術意外、惡性并發癥或明顯不良反應、手術方式因某些特殊原因而臨時更改、患者及家屬要求退出等。

1.1.4 研究對象及樣本量 使用 Fisher 精確方法，根據公式計算：N=Z2×［P（1-P）］/E2，最小樣本量為每組96 例。假設為5%的脫落率，故經過上述標準篩選后，其中有8 例為ASA Ⅳ級不符合納入標準，3 例因10 d 前曾發生心力衰竭而排除，3 例因術后肺部感染退出研究。最終收集C 組100 例，D 組100 例。

1.2 方法

1.2.1 麻醉方法 所有術前應用的心臟治療藥物可繼續應用至術晨（ACEI 除外）。入室后連接監護儀監測患者心電圖、指脈氧飽和度（SpO2）、無創血壓（NIBP）。麻醉誘導時，靜脈注射咪達唑侖0.1 mg/kg，舒芬太尼0.5 ～ 1 μg/kg，維庫溴銨0.08 ～0.12 mg/kg，依托咪酯0.3 mg/kg。完成靜脈注射后，觀察患者生命體征，無不良反應1 ～ 3 min 之后，對患者進行氣管插管并啟動機械通氣，并對呼氣末二氧化碳分壓（PETCO2）進行實時監測，確保其處于35 ～ 40 mmHg 內。行橈動脈以及頸內靜脈穿刺，通過置管監測有創血壓、中心靜脈壓，并監測鼻咽溫以及膀胱溫。麻醉維持期間，使用靜脈注射泵輸注丙泊酚6 ～ 12 mg/（kg·h），瑞芬太尼0.5 ～ 1 μg/（kg·min），維庫溴銨0.8 ～ 1.2 μg/（kg·min）。根據手術需要和進程及時調整用藥，包括血管活性藥物，例如去甲腎上腺素、多巴胺、多巴酚丁胺及腎上腺素等，維持麻醉深度（BIS）控制在40 ～50 之間。

1.2.2 干預方法 D 組在主動脈、上腔靜脈開放后隨機械通氣持續吸入地氟烷，同時監測呼末地氟烷濃度，吸入裝置濃度保持在5%，使之維持吸入1MAC 的地氟烷10 min（目標最低肺泡濃度MAC為0.7 ～ 1.3［5］）。根據血流動力學情況，適量調整丙泊酚和瑞芬太尼的劑量，地氟烷可向下或向上調整0.5% ～ 2%。C組吸入純氧而不吸入地氟烷［6-7］。

1.2.3 體外循環 采用膜式氧合器，常規預充羥乙基淀粉130/0.4 氯化鈉注射液500 mL，地塞米松20 mg，平衡液500 mL，血漿200 mL，甘露醇25 mg/kg，25%硫酸鎂4 mL。轉機前靜脈輸注400 U/kg 肝素鈉使全身肝素化，激活全血凝固時間（ACT）＞ 480 s。在阻斷患者的主動脈之后，于主動脈根部使用低溫高鉀心臟停搏液10 ～ 15 mL/kg 灌注使患者心臟停止跳動。其后，依據手術實際進度繼續進行注射。同時需要將碎冰敷在心臟表面，對其做降溫處理。CPB 期間需要注意鼻咽溫以及膀胱溫度的控制，確保其始終處于27 ～ 28 ℃，還要保障血細胞壓積處于25% ～ 30%，CPB 流量則控制在2.2 ～2.6 L/（min·m2），平均灌注壓需控制在50 ～ 70 mmHg。手術完成后，患者體溫需恢復到37 ℃。

1.2.4 術后管理 術畢均帶管、吸氧送入ICU。行機械通氣，FiO20.4 ～ 0.6，潮氣量8 ～ 10 mL/kg，PEEP 5 ～ 8 cmH2O?；颊咄耆逍?，血流動力學、自主呼吸及內環境平穩后停用呼吸機，拔除氣管導管改為鼻導管吸氧。

1.3 監測指標

1.3.1 一般資料 收集患者基本資料，包括性別、年齡、體質量指數（BMI）、基礎疾病、術前用藥情況、術前內臟器官功能等既往史。記錄此次入院主要診斷及手術方式。

1.3.2 血清肌酸激酶同工酶MB（CK-MB）、血清肌鈣蛋白I（cTn-I）的檢測 采集橈動脈血5 mL，采集時間為術前24 h（T0）、麻醉誘導插管后的即刻（T1），主動脈開放后的1 h（T2）、6 h（T3）、12 h（T4）以及24 h（T5），血樣采集完成后于常溫下靜置處理，60 min 后對其進行高速離心（3 000 r/min，10 min）。離心后取其上清液于PT管內凍存（-80 ℃）待測。

1.3.3 心肌組織細胞凋亡率測定 于主動脈插管前（T1.5）以及主動脈開放后的1 h（T2）采集右心耳組織約50 mg 測定細胞凋亡率。術中均留取的右心耳心肌，嚴格按照Tunel 染色檢測步驟進行處理。待成像之后，使用Image-Pro Plus 6.0 分析軟件，分別對所有的切片、每個視野中的凋亡細胞數及總細胞數進行測量，計算出凋亡率（%）=凋亡細胞數/所有細胞數× 100%。

1.4 統計學方法 采用SPSS 26.0軟件進行數據分析。對計量資料進行KS-檢驗正態性檢驗，符合正態分布的計量資料用（±s）表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗，偏態分布的計量資料用M（P75，P25）表示，組間比較采用Mann-Whitney 檢驗。重復測量資料各時間點間比較，采用重復測量方差分析，計數資料用n（%）表示，組間比較采用χ2檢驗。以P＜ 0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料 在性別、年齡以及BMI 方面，組間差異無統計學意義（P＞ 0.05），轉機時間、阻斷主動脈時間和總手術時間兩組間的差異無統計學意義（P＞ 0.05）（表1）。同時對術中使用的藥物進行了比較，包括血管活性藥物、麻醉誘導藥及麻醉維持藥，其差異無統計學意義（P＞ 0.05）（表2）。

表1 兩組患者一般資料組間比較Tab.1 Patient demographics and clinial parameters in two groups ±s

表1 兩組患者一般資料組間比較Tab.1 Patient demographics and clinial parameters in two groups ±s

項目性別（例）男女年齡（歲）BMI（kg/m2）轉機時間（min）阻斷主動脈時間（min）總手術時間（h）D組（n = 100）C組（n = 100）χ2/t值P值45 55 55.37 ± 10.55 22.09 ± 3.3 151.23 ± 53.3 58.31 ± 20.11 3.38 ± 0.46 49 51 57.6 ± 12.43 22.32 ± 3.16 157.15 ± 33.86 62.91 ± 19.24 3.45 ± 0.41 0.321 0.571 1.368 0.505 0.938 1.652-1.100 0.173 0.614 0.350 0.100 0.273

表2 兩組患者術中使用藥物比較Tab.2 Intraoperative use of drugs in two groups ±s

表2 兩組患者術中使用藥物比較Tab.2 Intraoperative use of drugs in two groups ±s

藥物名稱去甲腎上腺素［M（P25，P75），mg］多巴胺（mg）多巴酚丁胺（mg）腎上腺素［M（P25，P75），mg］咪達唑侖（mg）舒芬太尼（μg）依托咪酯（mg）丙泊酚（g）瑞芬太尼（mg）維庫溴銨（mg）D組0.30（0.21，0.31）159.84 ± 18.78 28.88 ± 6.82 0.50（0.38，0.55）6.47 ± 0.96 4.86 ± 0.10 18.78 ± 4.18 2.25 ± 0.54 8.86 ± 2.42 7.90 ± 1.89 C組0.30（0.23，0.32）157.36 ± 23.89 29.46 ± 6.51 0.50（0.42，0.57）6.24 ± 0.92 4.72 ± 0.99 18.94 ± 2.88 2.27 ± 0.50 9.15 ± 2.21 7.88 ± 2.12 t/Z值-0.915 0.807-0.618-0.824 1.754 0.966-0.305-0.415-0.865 0.085 P值0.360 0.421 0.537 0.410 0.081 0.335 0.761 0.679 0.388 0.932

2.2 血清學指標

2.2.1 cTnI 兩組cTnI 于T2、T3、T4、T5 差異均有統計學意義（P＜ 0.05）。T0、T1 差異無統計學意義（P＞ 0.05）（表3）。

表3 兩組患者不同時間段的cTnI 比較Tab.3 Comparison of cTnI in different time periods between the two groups ±s，ng/mL

表3 兩組患者不同時間段的cTnI 比較Tab.3 Comparison of cTnI in different time periods between the two groups ±s，ng/mL

注：與T0比較，aP ＜ 0.05；與T1比較，bP ＜ 0.05；與T2比較，cP ＜ 0.05；與T3比較，dP ＜ 0.05

項目D組C組t值P值T5 1.40 ± 0.62cd 1.65 ± 0.72acd 2.683 0.008 T0 1.45 ± 0.20 1.39 ± 0.49 1.139 0.257 T1 1.48 ± 0.63 1.63 ± 1.05a 1.226 0.222 T2 2.27 ± 0.84ab 3.30 ± 1.15ab 7.240＜ 0.001 T3 1.64 ± 0.54abc 3.62 ± 1.15ab 15.461＜ 0.001 T4 1.41 ± 0.60cd 1.90 ± 0.82acd 4.772＜ 0.001

2.2.2 CK-MB 兩組CKMB 于T3 差異均有統計學意義（P＜ 0.05）。T0、T1、T2、T4、T5 差異無統計學意義（P＞ 0.05）（表4）。

表4 兩組患者不同時間段的CK-MB 比較Tab.4 Comparison of CK-MB in different time periods between the two groups ±s，U/L

表4 兩組患者不同時間段的CK-MB 比較Tab.4 Comparison of CK-MB in different time periods between the two groups ±s，U/L

注：與T0比較，aP ＜ 0.05；表示與T1比較，bP ＜ 0.05；與T2比較，cP ＜ 0.05；與T3比較，dP ＜ 0.05；與T4比較，eP ＜ 0.05

組別D組C組t值P值T5 29.86 ± 10.06abde 31.96 ± 11.30abde 1.386 0.167 T0 22.19 ± 4.00 22.23 ± 3.74 0.079 0.937 T1 23.33 ± 6.22 23.71 ± 5.04 0.477 0.634 T2 27.39 ± 11.58ab 29.59 ± 10.49ab 1.408 0.161 T3 33.40 ± 13.34abc 41.33 ± 13.03abc 4.251＜ 0.001 T4 35.96 ± 9.59abc 36.45 ± 11.37abcd 0.328 0.743

2.3 心肌細胞凋亡率 D組與C組于T1.5差異無統計學意義（P= 0.917）；D組與C組于T2差異有統計學意義（P＜ 0.05），C 組出現更高的凋亡率（表5）。兩組患者在不同時間的心肌細胞凋亡染色示意圖見圖1。

圖1 兩組患者T1.5 和T2 心肌細胞凋亡示意圖Fig.1 Cardiomyocyte apoptosis diagram of patients in two groups at T1.5 and T2

表5 兩組患者不同時間段的心肌細胞凋亡率比較Tab.5 Comparison of myocardial apoptosis rate in different time periods between the two groups ±s，%

表5 兩組患者不同時間段的心肌細胞凋亡率比較Tab.5 Comparison of myocardial apoptosis rate in different time periods between the two groups ±s，%

注：與T1.5相比，aP ＜ 0.05；與C組相比，bP ＜ 0.05

組別D組C組t值P值T2 21.40 ± 3.77ab 26.97 ± 3.92a-3.240＜ 0.05 T1.5 1.15 ± 0.39 1.17 ± 0.54-0.105 0.917

3 討論

現如今，全球每年有超過100 萬人進行心臟外科手術。我們需要在圍手術期采取多種方式來減少和防止心肌耗氧量增加，從而減少術后心臟并發癥的發生。

通常情況下，心肌保護是通過低溫和輸入高鉀溶液來實現的，這兩種技術的結合一直是手術期間心肌保護的“基石”［8］。與靜脈麻醉相比，揮發性麻醉的使用讓心肌收縮功能恢復更早、更徹底［9］。與靜脈催眠藥（丙泊酚）相比，鹵化劑的心臟保護作用基于預處理和后處理（七氟烷、地氟烷或異氟烷）［10］。研究［11］已經發現，全程吸入不同濃度的七氟烷可產生確切的心肌保護作用，濃度為2%的七氟烷抗炎效果最佳。地氟烷在體外循環中的應用同樣對心肌有保護作用并能改善預后［12］。而地氟烷的處理閾值位于0.7～1.3 MAC 之間，當超過該閾值時，地氟烷產生的心臟保護已達到最大值，無法通過進一步增加地氟烷的劑量來增強。而地氟烷不同的給藥方式，例如在間隔較短時間內進行重復給藥，可減低地氟烷的處理閾值。減少地氟烷的使用劑量，這可使因地氟烷的吸入導致的對血流動力學和心肌抑制的影響最小化，故我們采取了地氟烷后處理的方式。

心肌肌鈣蛋白（cTn）和肌酸激酶（CK）及其同工酶（CK-MB）都是由受損心肌細胞釋放到細胞間隙的中的蛋白質。cTn 被認為是心臟損傷的敏感和特異性標志物。特別是在用于檢測總CK 小幅度增加患者的輕微缺血性心肌損傷中，血清cTnI水平較CK-MB水平更為敏感，這與我們的研究結果相符，cTnI 率先在T2 達到高峰。而cTnI 和CK-MB從T0 到T1 均有所上升，考慮是由于患者的基礎疾病進展所致。但在圍手術期心肌梗死中，使用CK-MB 作為診斷標記又可以避免假陽性發生率的增加，這是我們不能拋棄CK-MB 單獨使用cTnI 作為圍術期心肌損傷指標的原因。

心臟外科手術過程中，主動脈被阻斷后重新開放，就是典型的心肌缺血再灌（I/R）注的過程。本研究組早期研究發現，地氟烷后處理組患者的心肌能量消耗較術前明顯降低，且在術后24 h 內明顯低于對照組［13］。進一步研究從具體的實驗室指標方面入手，結果顯示，在手術損傷和再灌注損傷的雙重打擊下，兩組患者的cTnI 和CK-MB 在T2后明顯增加，尤其是cTnI 在T2 后，D 組較C 組升高少，兩者有顯著性差異。而cTnI 的術后高峰值與冠脈搭橋術后2 年內死亡、心臟原因死亡和非致命性心臟事件的風險增加有關［14］。國外研究也發現，揮發性藥物麻醉與全靜脈麻醉相比，更能穩定冠脈搭橋術后的血流動力學，還可以降低遠期心臟死亡率［9］。本研究在生化指標上提供了佐證。而兩組CK-MB 在T4、T5 水平差異無統計學意義，可能是受暴露于地氟烷時間過短及術后使用藥物差異的影響。

揮發性麻醉劑的心肌保護涉及線粒體層面［4，15］，其保護機制已被廣泛應用于臨床［16］。在新西蘭大耳白兔實驗中發現，抑制TL1A/DR3 通路可減輕肢體缺血再灌注后引起的心肌細胞凋亡［17］。本研究首次獲取人體心肌組織研究這一機制。在主動脈插管前、主動脈開放后1 h 分別取下右心耳組織，兩組在主動脈插管前的心肌細胞凋亡均屬于較低水平，這考慮是由于手術和實驗中切割操作所致，而在主動脈開放后1 h 所獲取的心肌組織當中，兩組都有明顯的心肌細胞凋亡，地氟烷后處理組凋亡細胞明顯小于對照組，說明地氟烷后處理的確可能通過減少壞死和凋亡細胞來維持心肌完整性。除了有較低的血氣分配系數的優勢外，地氟烷不含毒性代謝物，如引起腎臟損害的氟化物［18］。因此，地氟烷在麻醉持續時間較長的患者方面可能保持理論上的優勢。

綜上所述，地氟烷后處理在體外循環下的心臟手術中的確對其產生了保護作用，它不僅可抑制cTnI 的釋放和CK-MB 的產生速度，也能抑制心肌細胞凋亡。我們的研究也存在局限：（1）觀察期短，CK-MB 在心肌損傷診斷方面不如cTnI 敏感，這可能是導致cTnI 與CK-MB 在不同時間點兩組差異結果表現不同的原因；（2）地氟烷吸入的時間長短是否對保護效應有所差別；（3）地氟烷后處理對不同類型的心臟術后恢復情況和長期預后的影響等需要進一步的研究。

【Author contributions】HUANG Xiangmi performed the experiments，completed data analysisand wrote the article.CHEN Ying designed the study and reviewed the article.WAND Deming guided the experimental operation and revised the article.WU Kunpeng participated in the experimental design and analysis of experimental results.All authors read and approved the final manuscript as submitted.

【Conflict of interest】The authors declare no conflict of interest.