期刊封面
体外循环中设备对全身炎症反应的影响(2)
2 氧合器
氧合器经历了垂屏式、转碟式、鼓泡式、膜式四个发展阶段。目前主要使用的氧合器有两种,一种是鼓泡式氧合器,另一种是膜式氧合器。鼓泡式氧合器是通过气血直接接触来完成血液的氧合。氧合相同数量的血液需要的氧流量越小,那么对血液的破坏越小,氧合器越好。鼓泡式氧合器主要采用10~15μm的微孔发泡板,血液与氧气的流量比大约在1∶0.6。由于空气中的氮气不溶于血,因此为了避免氧分压过高,需要适量混合二氧化碳。氧合后的血液通过祛泡板回到人体。鼓泡式氧合器的弊端主要在于发泡和祛泡过程中血液的破坏,造成大量溶血,时间越长,血液破坏越严重。同时可能出现祛泡不完全,造成气体栓塞的风险大大增高。
膜式氧合器成为目前市场的主流。膜式氧合器是模仿生物肺泡气体交换原理,气血不接触,对血液进行氧合。现在主要使用的材料是聚丙烯中空纤维膜,氧合器内是外走血,内走气,内部的中空纤维交叉排列,血液流向与纤维交叉,使血流分布均匀,减少了血流的剪切力,增大氧合效率,同时血液破坏大大减少。氧合器的血流分布和剪切力取决于血流、氧合器的压降、血液的粘滞度和氧合器的体积。当氧合器确定时,影响因素取决于血流速度和压降,因此,血流速度增加,剪切力增大,血-膜接触时间变短,氧合效率降低。人们通常认为氧合器中的血流分布和剪切力会影响溶血,然而在现代氧合器中,两者并无太大的关系,血流方向能切向过滤空气。虽然膜式氧合器仍不可避免地会造成炎症反应,但与鼓泡式氧合器相比,能减轻对中心粒细胞凋亡的抑制,同时中空纤维能深度过滤空气栓子。氧合器膜束是CPB回路中最大的气体微栓过滤器,纤维膜外侧的血液压力大致在100~300mmHg,而在纤维膜内的压力为0~15mmHg,因此过滤气体微栓主要靠压力差。随着认识的加深,人们意识到血液与空气和非内皮组织的长时间接触会加重炎症反应,因此提倡避免直接将术野中回吸的血液回输到循环中,虽然研究中患者最终结果无明显差异,但实验证明减少了炎症因子的释放[6]。
3 微栓过滤器
主要引起CPB后认知功能障碍、溶血、全身炎症和凝血变化的原因包括气体微栓(GME)。动脉微栓过滤器主要使用40μm的聚酯滤网材料,在CPB中用于滤除GME,避免进入人体。纤维材料、纤维口径、膜厚和织造方式对GME捕获有很大影响,因此不同厂家不同型号的氧合器和过滤器的效果不同,同时,额外使用动脉过滤器能显著减少GME的数量。然而,在巴西等地,动脉微栓过滤器并不是常规使用的设备。动脉滤器的孔径决定了能滤过GME的大小,通过比较,孔径为20μm与孔径为25μm所滤过的GME并无太大区别[7]。理论上孔径越小,过滤的GME越多,然而人们不愿意使用20μm孔径的动脉滤器的原因主要是因为血细胞的最大直径在17~18μm之间,与20μm的孔径相似,更易损伤细胞。创新性CPB理念为“表面涂层”、“血液过滤”和“微型化”,因此目前集成过滤器的肝素涂层氧合器为一个新的方向,主要为了减少预充量和管道面积。过滤器的滤网大多是用尼龙、涤纶等材料制成,与血流的剪切力很快会产生血液破坏,启动炎症反应,凝血功能异常,滤网堵塞等问题。过滤器的表面涂层也是研究重点,从肝素涂层到海藻酸钠涂层,生物相容性不断提高。为了更有效地较少GME,除了使用过滤器,Condello等[8]根据Fibonacci黄金比率设计管路,较传统管路提供了优越的术中流体动力学,减少了GME的产生,改善了GME的消除,并改善了术中代谢。
4 超滤器
CPB中的超滤技术是通过半透膜去除多余的水分和可溶性小分子物质。中空纤维和半透膜的作用下,产生超滤浓缩作用,在对流过程中,血浆中的水和低分子物质通过一端从血液中去除。CPB中超滤作为一种降低血容量、提高红细胞压积和稳定纤溶系统的血液浓缩技术已被广泛接受。超滤方式分为三种:常规超滤、改良超滤、零平衡超滤。由于婴幼儿的血容量小,传统超滤方法经常出现容量不足的问题,因此提出改良超滤法,主要用于CPB后浓缩血液,同时滤过一些炎症因子,理论上成人患者也能从改良超滤法中获益,循环炎症介质的显着减少,减少失血和输血的需求。既往研究的结果显示[9],在成人CPB中改良超滤法的影响尚不清楚,但改良超滤在成人CPB中越来越受欢迎。零平衡超滤技术主要用于维持血液浓度的同时,通过滤过作用减少炎症因子。然而在系统评价中,零平衡超滤总的疗效并不显著,仅缩短了患者的机械通气时间。CPB过程对肺的损伤主要在两个方面,一是血液稀释导致的血清蛋白浓度和胶体渗透压降低,导致肺间质水肿;二是停循环后的氧自由基引起的再灌注损伤[10],因此猜测使用超滤技术能否滤过炎症因子,改善术后肺功能,结果显示并无太大差距。但在另一项研究表明,在婴儿CPB中使用零平衡超滤能改善患儿术后呼吸功能,降低降钙素原等效应[11]。
文章来源:《水力采煤与管道运输》 网址: http://www.slcmygdys.cn/qikandaodu/2021/0727/665.html