第六章 体外循环的预充液文档格式.docx
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胶体渗透压（mmHg）
Na+（mmol/L）
154
131
140
K+（mmol/L）
5
Ca++（mmol/L）
2
Cl-（mmol/L）
111
98
Mg++（mmol/L）
1.5
乳酸盐（mmol/L）
29
醋酸盐（mmol/L）
27
葡糖酸盐（mmol/L）
23
COP=胶体渗透压（部分引自Tobias和Fryer,1981）
1.1葡萄糖：
5%葡萄糖是最早被用作预充液的晶体，用于心肺机遗弃血液循环的启动（Zuhdietal,1961）。
5%葡萄糖的微张力和偏酸性使葡萄糖在体内转化代谢（Tobias和Fryer,1981）。
早些年的体外循环研究中，作为预充液的5%葡萄糖与库血相比，可以降低对红细胞的机械损伤（Zuhdietal1961）,并且对术中和术后利尿有积极作用（Cooleyetal.,1962）。
主要成分为葡萄糖的晶体液被证实可以降低围手术期液体需要量和减少手术后液体潴留的功能（Mets和Keatseral.,1991）。
然而，葡萄糖用作预充液也有其弊端。
因为葡萄糖的代谢对血浆碳酸盐有稀释效应，会导致代谢性酸中毒（Ingetal,1977）。
甚至，由于体外循环的作用会导致血糖和胰岛素浓度上升（Hewittetal,1972），增加葡萄糖的含量而显著升高血糖水平，这对糖尿病人影响很大（Millseral,1973）。
近来越来越多的实践证实，含血糖的预充液可能会引发与体循环相关的神经并发症的风险。
虽然这一说法现在还缺乏临床验证（Hindman,1995;
Metz,1995）。
这种临床症状的缺乏可能是因为被临床体外循环的低温保护效应所掩盖（Martinetal,1994）。
1.2平衡晶体液：
平衡晶体液的pH值为中性，电解质离子浓度近似于机体血浆。
乳酸林格溶液，或哈特曼溶液都是一种典型的平衡晶体液，其中含有的乳酸可作为碳酸盐的来源（Tobias和Fryer,1981）。
但是对糖尿病人使用大量含乳酸的液体时应多加注意，因为乳酸可以通过糖异生途径转化成体内的葡萄糖（Thomas和Alberti,1978）。
还有一个平衡晶体液就是plasmolyte氏液，它含有葡糖酸盐和醋酸盐，二者都是碳酸氢盐来源的，这是一个重要的细胞内能量转移过程（Khanetal,1973）和心肌三磷酸腺苷代谢过程（Storm和Zimmerman,1997）。
1.3甘露醇：
甘露醇是高渗透性，低分子量的晶体液，临床上作为利尿药广泛应用（Lant,1985）。
作为扩容剂，甘露醇是主动的将毛细血管内液体引入血浆，然后甘露醇迅速扩散到组织间液，通过从细胞内获取水而使整个外室液体容量上升。
甘露醇的优势是其对肾功能具有保护作用。
成人的体外循环预充液中含有10g甘露醇，与控制组没有使用甘露醇作为预充液的病人相比，这仅是为了提高循环阶段的瞬态利尿（Fisheretal,.1998）。
然而，当预充液中甘露醇的含量提高到20g时，其利尿效果与控制组和使用含有10g甘露醇预充液的组相比利尿效果显著增加，并且这种利尿效果在后循环期间可以继续维持三个小时。
此外，病人使用含有30g甘露醇的预充液会有更强的利尿效果，并可以维持四小时。
甘露醇的利尿效果可持续长达12小时直到病人到达重症监护病房，尽管此时甘露醇晶体已从体内清除。
表6.2体外循环溶液的理化性质（胶体）
5%白蛋白
10%右旋糖酐-40
6%右旋糖酐-70
3.5%尿素明胶
3%琥珀酰明胶
6%羟乙基淀粉
10%羟乙基淀粉
分子量（daltons）
69，000
40，000
70,000
35,000
450,000
264,000
数均分子量（daltons）
69,000
25,000
39,000
15,000
14,000
71,000
63,000
渗透压（mosm/kg）
300
308
302
_
310
354
19-20
160
78
25-30
55-60
浓度半衰期（hours）
2.5
25.5
扩容持续时间（h）
2-8
2-12
6-48
2-4
6-24
消除
17d
12-45h
168h
24-67d
1.9d
（部分引自Tobias和Fryer（1981）和Mishler（1984）.）
2、胶体溶液：
为了维持体外循环阶段的高水平胶体渗透压，一些胶体溶液也被用作预充液。
几十年前，人血清白蛋白取代含血预充液，实现了使用无血预充液的心内直视术。
然而，例如传播病毒以及高成本这类潜在问题也是存在的，这促进了其它人工胶体溶液的使用，如右旋糖酐，明胶，以及近来更常使用的羟乙基淀粉。
这些物质的理化性质如表6.2所示。
2.1白蛋白：
白蛋白是一种天然的胶体成分，分子量约69,000道尔顿（Brownetal,.1979）。
在生理条件下，血浆胶体渗透压的维持75-80%来源于白蛋白，白蛋白还有维持机体血浆容量的功能。
当作为预充液使用时，白蛋白通常与其它晶体液联合使用。
白蛋白作为预充液的使用量通常是根据输入晶体液引起的细胞内胶体渗透压下降所需的补充量来计算的。
然而，虽在理论上白蛋白有维持胶体渗透压的好处，但一项随机研究表明，在体外循环中添加200ml的25%白蛋白并不利于维持术中液体平衡，心肺功能和肾功能。
白蛋白除了有维持体液平衡的好处外，据报道还能防止蛋白质变性，这是血液物质在体外循环中相互作用的结果（Kuruszetal,.1982）。
此外，最近一项研究表明向预充液中添加低浓度白蛋白（向2000ml的预充液中添加入3ml25%浓度的白蛋白），可降低循环中的血小板损失（Palanzoetal,.1999a）。
白蛋白对血小板的保护作用甚至比肝素涂层体外循环的效果还显著（Palanzoetal.,1999b）。
作为人体的血液成分，白蛋白可引起变态反应或过敏反应，也有传播病毒的风险（McClelland,1998）。
鉴于以上原因，且白蛋白十分昂贵，一些混合胶体液比白蛋白使用的更为广泛。
2.2右旋糖酐类：
右旋糖酐类也是一种自然胶体，平均分子量约40,000（右旋糖酐-40）或70,000道尔顿（右旋糖酐-70），右旋糖酐分子是一种聚糖，由肠膜明串珠菌代谢蔗糖产生。
右旋糖酐-40的胶体渗透压是血浆的2倍高，所以有很强的从血管外向血管内腔转移水份的能力。
因每升溶液中含有的胶体是几乎是右旋糖酐-70的两倍，10%右旋糖酐-40比右旋糖酐-70有更强的扩容效果。
但是，因右旋糖酐-40分子量小，很容易被肾脏代谢清除，故其效果不能维持很长时间。
作为体外循环的预充液，右旋糖酐可降低血液粘性和防止微循环中白细胞的粘附（McGrathetal.,1989）。
因右旋糖酐可干扰止血，每日注射总剂量不得超过1.5g。
这一剂量在做体外循环的病人中尤其应该限量使用，这是因为这些病人正在使用肝素。
右旋糖酐也可引起过敏反应，但其发病率比明胶低得多（Ring和Messmer,1977）。
2.3明胶：
明胶是由牛胶原制成，平均分子量在30,000到35,000道尔顿之间。
用作体外循环预充液的明胶有两种：
尿素明胶和琥珀酰明胶。
前者是六甲基二异氰酸酯的多肽交联物，而后者加入琥珀酸酐改良，称为琥珀酰明胶或改良液体明胶。
改良的结果是使电位点降低，相应的净负电荷增加，使得在循环中保留时间显著延长（VanderLindon和Schmartz,1992）。
这两种明胶的重要差别是：
尿素明胶含有钙，这是因为血栓形成不应与抗凝血混合。
此外，应用尿素明胶作为预充溶液会升高血浆钙离子浓度（Himpeeral.,1991）,体外循环的终末阶段的高钙浓度可导致冠状动脉血管收缩（Englemanetal.,1984）。
虽然明胶原本对血凝没有负面影响（Himpeetal.,1991），但是近期的多项研究表明明胶对健康自愿受试者（DeJongeeral.,1998）和进行体外循环治疗的病人（Tigchelaaretal.,1997）的血凝都有消极影响。
尤其是当病人在术中使用总剂量超过3.5L的明胶时这一现象更明显（Tabuchuetal.,1995）。
明胶的另一个缺点是与其它人造胶体混合使用时引发过敏反应的几率相当高（Laxenaireetal.,1994）。
2.4羟乙基淀粉：
羟乙基淀粉是一种合成的胶体，来源于支链淀粉，由羟乙基化葡萄糖聚合物组成。
羟乙基淀粉的理化性质可以用平均分子量和分子替代率来衡量，即生产过程中羟乙基取代葡萄糖的替代率。
例如，羟乙基淀粉的平均分子量约为450,000道尔顿，分子替代率约为0.7，故标为450/0.7。
同理，喷他淀粉标为200/0.5，即含有相对较低的分子量约250,000道尔顿，和相对较低的替代率约0.5。
从原理上讲，羟乙基淀粉的平均分子量取决于其胶体效应，而分子替代率决定其半衰期和在体内的药物代谢动力。
所以，与那些有较高平均分子量和替代率的淀粉相比，羟乙基淀粉平均分子量和替代率较低，有较高的胶体渗透压，在血浆内有较短的半衰期。
羟乙基淀粉（450/0.7）最初是在1975年被用作体外循环预充液，被认为是一种安全高效的晶体预充液（Leeetal.,1975）。
作为一种胶体预充液与白蛋白相比，羟乙基淀粉对心外科病人有类似临床扩充血容量的效果（Kirklineral.,1984;
Sadeetal,.1985）,诱发过敏反应的几率低（Palanzoetal.,1982）。
然而，羟乙基淀粉可滞留在网状内皮系统可损害血凝系统功能（Stumpetal.,1985;
Treibetal,.1996a）。
在20世纪八十年代末期，中等分子量大小的羟乙基淀粉（200/0.5喷他淀粉）也被用做体外循环预充液（Londonetal,.1989），而且近年来使用得越来越多，尤其是在欧洲（Treibetal.,1999）。
然而，关于200/0.5淀粉溶液对凝血系统的损害也有报道（Mortelmansetal.,1995）。
近期，一种新的130/0.4羟乙基淀粉已问世，它具有更好的代谢消除率（Waitzingeretal,.1998）。
这种新的中等大小分子量有提高血凝功能的淀粉，初步消除用这种淀粉溶液作为预充液会极大的升高做体外循环的病人的血管性血友病因子的浓度（VanOevereneral.,1999）。
进一步观察表明对做心外科手术术中的病人使用量达3L时也是安全可靠的（GallandatHuet,unpublishedobservation）。
三、预充液和血液稀释
向体外循环中添加不含血的预充液会导致血液稀释。
因此，机体氧运输会因红细胞浓度下降而受影响，同时，因血浆蛋白的浓度下降而降低血浆胶体渗透压。
1、维持体充氧
充足体充氧取决于通过血液稀释将氧运输到各种器官和组织。
在正常自愿者中，当由于心输出量增加使血液稀释到10g/dL时氧运输仍可持续（Woodsonetal.,1978）。
体外循环的病人，其氧运输不仅受血液稀释水平的影响，还受心肺机输出量和低温水平的影响。
低温下体内氧的消耗会略有下降，故总体需氧量也随之下降。
温度下降时氧在血浆中溶解度上升。
据推测当体温下降到30℃时，机体需氧量急剧下降到正常水平的50%，体温为20℃时需氧量只为正常水平的20%（Gottetal.,1962）。
然而，体温降低时血液粘度上升，故可增加全身血管阻力，降低组织氧运输。
这种影响可通过血液稀释，以及流变学特性和输出量的改善而缓解。
2、维持血管内的胶体渗透压
胶体渗透压的压力阻止自由移动的水分子和盐通过毛细血管半透膜。
在生理情况下，因毛细血管膜不允许血浆蛋白从血管内向间质中转移，从而使血管内的胶体渗透压高于间质。
毛细血管内外的胶体渗透压的不平衡引起了静水电压的不平衡，而后者是可以调节的（Starling,1896）。
就理论而言，理想的人造胶体作为预充液应该对血浆胶体渗透压有效，粘度近似于血浆。
然而，实际上胶体的平均分子质量（Mw）和数均分子量（Mn）都存在一定的差别（见表6.2）。
因为大分子对测量效果的影响大于小分子，故平均分子质量通常低于数均分子量（VanderLindenandSchmartz,1992）。
白蛋白溶液分子大小均一，所以其Mw和Mn一样大。
相反，人造胶体的Mw和Mn总有差异，这是因为在化学反应过程中有不同大小和形状的颗粒参与反应。
这一特点在理论上具备以下优点：
小分子物质可以降低血液的粘度，促进血液流量分布；
大分子物质延长其扩容血量的效果。
在体外循环过程中，血浆胶体渗透压会因血液稀释而降低。
这种情况在晶体以高比例加入预充液时无法避免。
血管内胶体渗透压低可导致血管内的水分子向间质转移，从而导致组织水肿。
正常胶体渗透压参考范围为25-30mmHg（Weiletal.,1974）。
然而，进行体外循环的病人耐受渗透压水平为15-16mmHg，且不致产生组织水肿和器官功能障碍（Schupbacketal.,1978）。
近期一项研究对三种胶体对胶体渗透压的影响做了比较（Tigchelaaretal.,1998）。
使用明胶作为预充液的病人整个手术过程中胶体渗透压维持状况良好。
而使用含羟乙基淀粉或人白蛋白的预充液的病人在注入晶体预充液后胶体渗透压有下降。
术中发现胶体渗透压最低水平达12.8mmHg，但是这三组实验的病人在重症监护病房内经6小时的体外循环后胶体渗透压都回升至20mmHg基准线左右。
也发现有进行过体外循环且术后没有出现任何问题的病人，其胶体渗透压在术中低至9mmHg的例子（Hoeftetal.,1991）。
然而在术后有潜在肺功能障碍的病人中，如此低的胶体渗透压水平最好应避免。
3、血液稀释的优点
对进行体外循环的病人而言血液稀释最显著的好处是可直接避免同源血作为预充液，与将血液作为预充液相比，用不含血预充液对血液稀释可降低术后肾功能衰竭、肺功能不全、血栓栓塞以及同源血输血引发的并发症。
因为血液稀释逐渐被人们视为一种安全有效的方法应用于心外科手术病人，所以对作为预充液使用的捐赠血的需求也急剧下降了。
此外，血液稀释可降低血液粘度，增加组织灌注量从而减少全身血管阻力。
因此，机体代谢增强，不会有显著的代谢性酸中毒症状。
四、机体对预充液的反应
1、预充液引发的过敏反应
最初胶体被引入临床作为扩容物质时，各种合成胶体的过敏反应源性都已有很详尽的记录。
典型的过敏反应症状包括皮肤潮红，荨麻疹，心动过速，低血压。
甚至会危及生命，如出现休克和心脏停搏。
一般来说，这些合成胶体引发过敏反应的可能性较低，大约为0.033%。
据德国的一项大规模的研究调查显示，其中200,906例注射胶体溶液31家医院中（Ring和Messmer,1977），因右旋糖酐引起的不适症为0.008%明胶为0.038%，羟乙基淀粉为0.006%。
在法国进行多中心研究中显示的过敏比例却比较高，不适症在19,593例病人中达0.129%（Laxenaireetal,1994）。
各种合成胶体的过敏反应的症状各有差别。
右旋糖酐的过敏率为0.273%，明胶为0.345%，羟乙基淀粉为0.058%，对天然成分白蛋白的过敏则为0.099%。
根据定义，过敏反应和变态反应的临床症状相似，但它不是一种抗原与抗体之间的间接免疫反应。
然而，据报道过敏也包含着一种特殊的抗体与合成胶体的反应（Hedinetal.,1976;
Hedinetal.,1979;
Kreimeieretal.,1995）。
在健康自愿受试者或外科手术中注射过右旋糖酐的病人中有70%的人有抗体与右旋糖酐的反应（Hedinetal.,1976）。
这些葡聚糖反应性抗体主要属于IgG（Krafteral.,1982），可能会引起临床上类似Ⅲ变态反应症状的复杂免疫过敏反应（Laubenthal和Messmer,1992）,右旋糖酐引起的过敏反应可以成功的用一种叫做haptan药物防治，它可与抗体结合形成haptan-抗体复合物（Ljungstromeral.,1988）。
随着haptan的禁止使用，右旋糖酐引发的过敏反应发病率也随之降低（Ljungstrom，1993）。
虽然抗体与未加工明胶原料的反应在动物和人体都有发现，但抗体能与尿素明胶或琥珀酰明胶反应在文献中还没有明确记载（Mishler,1984）。
过去人们通常认为羟乙基淀粉与抗体没有反应（Krafteral.,1992），而最近一项报道指出，在主动脉手术的病人中有发现高滴度的羟乙基淀粉抗体反应物（Kreimeieretal.,1995）。
2、凝血和止血
无论是晶体或是胶体预充液都会对正常凝血系统和止血有干扰。
当大剂量使用预充液时这种作用将更加明显。
因凝血因子浓度的降低，可能会引起某种凝血病，并且由于血液稀释而有损止血系统。
然而，在使用血液稀释的早些年里，人们发现使用晶体溶液稀释血液实际上可以促进血凝（Tocnatinsetal.,1959）。
血液稀释引起的这种高凝状态是晶体稀释剂的独特特性，所有的晶体溶液都有类似效应。
血液稀释促进血凝的机制主要在于血浆凝血酶和抗凝血酶浓度的不平衡，这种不平衡是抗凝血酶的功能相对降低结果（Ruttmannetal.,1996）。
近期对于健康自愿受试者进行的一项研究进一步证明，注射1000mL的生理盐水30分钟后受试者的血小板凝集显著上升，血小板上升的同时循环中的抗血凝酶Ⅲ显著下降，这种明显的变化不是仅血液稀释就可以解释的（Ruttmannetal.,1998）。
一些胶体液对术后止血的损害的临床意义更为重要。
右旋糖酐可影响抗凝血因子（因子Ⅷ）和血小板功能，所以可作为抗血栓剂用于预防深部静脉血栓形成（Aergetal.,1979;
Fredinetal.,1989）,鉴于以上右旋糖酐对凝血系统的抑制作用，其使用的限制剂量通常是1.0-1.5g/体重（Mishler,1984）。
虽然早些年人们认为明胶对血凝系统没有反作用（Himpeetal.,1991）,但它可降低抑肽酶对心外科手术病人的止血效应（Tabuchietal.,1995）。
白蛋白被用作预充液时，抑肽酶可显著降低病人术后失血。
但是当病人使用明胶作为预充液时抑肽酶的这种凝血效应就不明显了。
明胶对于止血的抑制作用主要是减弱了循环阶段瑞斯托霉素诱导的血小板凝集功能。
明胶和白蛋白的血小板凝集能力都是由ADP诱发的（Tigchelaaretal.,1997）。
明胶对于斯托霉素诱导的血小板凝集的抑制作用在注入1L明胶血浆代用品的自愿受试者上得到了证明（DeJongeetal.,1998）。
注入明胶后血管性血友病因子和瑞斯托霉素联合因子的循环水平都有显著下降，明胶损害初级止血受血管性血友病因子的调节。
羟乙基淀粉对血凝和止血的影响在早些年开始使用时就早有认识，有降低血小板功能和延长出血时间的现象（Thompson和Gadsden,1965;
Lewisetal.,1966）。
羟乙基淀粉对凝血的负面影响主要是基于其理化性质，这与右旋糖酐对凝血的影响十分相似。
羟乙基淀粉的显著抑制效应主要在于凝血因子Ⅷ（Strauss,1981;
Stumpetal.,1985）。
据报道，羟乙基淀粉可诱发Ⅰ型血友病样综合征，可显著降低凝血因子Ⅷ的促凝血作用，降低血管性血友病因子抗原以及凝血因子Ⅷ相关的瑞斯托霉素联合因子的功能（Sanfelippoetal.,1987;
Treibetal1996a）。
高分子量的淀粉（450/0.7）对凝血系统的损伤比分子量相对低的淀粉溶液（200/0.5）要大（Straussetal.,1988;
Boldtetal.,1993;
Treibetal.,1996b）。
羟乙基淀粉对凝血的不利影响（高失血）在使用200/0.5淀粉作为预充液的病人中已有报道（Mortelmansetal.,1995）。
相反，观察表明与白蛋白作为预充液相比200/0.5的淀粉预充液在术后没有促进病人失血的症状（Londonetal.,1992）。
羟乙基淀粉对血凝和血管性血友病因子的抑制效应不仅与其体外的分子质量有关，也与其所谓的体内分子质量（取决于替代率）有关，（Treibetal.,1997,1999）。
我们最近观察证实新130/0.4羟乙基淀粉溶液其替代率相对较低，作为循环预充液对血管性血友病因子的下降影响低于200/0.5淀粉溶液（VanOeverenetal.,1999）。
五、体外预充液的选择
虽然在过去的三十多年里有很多发表的研究对不同预充液进行了比较，但是目前人们对于哪种预充液是最佳体外循环预充液仍没有一致意见。
晶体溶液具有在灌注过程易于控制和消除外循环气体的特点，晶体相对于胶体更便宜而且无过敏反应。
仅用晶体液作为预充液还可提高术后肺和肾的功能（Sadeetal.,185;
Marellietal.,1989;
Sxottetal.,1995）。
然而晶体预充液的最大弊端是其无法维持血浆胶体渗透压。
因此，许多晶体预充液选择添加白蛋白弥补其不足。
胶体溶液便宜，而且对于体外循环病人有白蛋白维持血浆胶体渗透压的同等功效（Himpeetal.,1991;
Tigchelaaretal.,1998），但是胶体作
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