地氟烷后处理对体外循环下心脏手术患者心肌保护的影响

黄湘米 陈莹 王德明 吴昆鹏

南华大学附属第二医院 1麻醉科，3重症医学科 （湖南衡阳 421001）；2深圳市龙华区人民医院麻醉科（广东深圳 518109）

心脏外科手术过程中，不可避免地会产生心肌细胞损伤，其原因可能与心肌缺血/再灌注损伤（I/R）、体外循环、心脏停搏或手术过程等有关［1］。心肌损伤的预防一直是心脏外科实践中的一个重要课题。挥发性麻醉药物具有一定的非麻醉性药理特性，它与围手术期心脏保护有关［2］。地氟烷是一种新近使用于临床的卤素化醚类吸入性麻醉药，它对心肌损伤有保护作用已形成广泛的共识，当地氟烷在有计划的心肌缺血事件之前（预处理方案）施用时，一些研究通过减少心肌损伤生化标记物的释放表明其有保护心肌功能的作用［3］。麻醉诱导后处理即在再灌注开始时，挥发性麻醉剂短时间作用于心肌细胞，使原本因长时间缺血导致的心肌损伤得到改善［4］。在心脏手术患者中，比较地氟烷后处理与全凭静脉麻醉心肌保护效果的文献很少，地氟烷后处理保护心脏的特性是否能使患者围术期有更好的预后仍有待确定。本研究为探讨地氟烷后处理对心肌细胞的保护作用而展开研究。

1 资料与方法

1.1 一般资料 我们选取了2020年1月至2022年12 月期间住院治疗冠心病或风湿性心脏病的成年患者。经医学伦理委员会批准并与患者签署了知情同意书后，编号后随机分为对照组（C 组）和地氟烷后处理组（D 组）。伦理号：（2019）第（057）号。

1.1.1 纳入标准 （1）择期行全麻气管插管体外循环下冠脉旁路移植术或心脏瓣膜置换术的患者；（2）年龄：介于20 ～ 65岁之间；（3）ASA Ⅱ-Ⅲ级，NYHA Ⅱ-Ⅲ级；（4）患者未使用过心肌保护药物，例如腺苷以及葛根素等；（5）无使用三磷酸腺苷敏感的钾通道（KATP）激动剂或拮抗剂等药物史，如二氮嗪、尼可地尔、5-羟基癸酸等。

1.1.2 排除标准 （1）患者曾进行过茶碱治疗，服用过磺酰脲类降糖药物，注射过肾上腺皮质激素；（2）患者使用过心肌保护药物，例如腺苷以及葛根素等；（3）患者曾有KATP激动剂或拮抗剂等药物史，如二氮嗪、尼可地尔、5-羟基癸酸等；（4）对任何研究药物过敏，以前做过心脏手术以及心脏联合其他手术，入院期间行任何其他手术、急诊手术；（5）患者确诊患有不稳定型心绞痛，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综合征；（6）患者6 周以内发生心肌梗死，或血流动力学不稳定需要药物治疗或机械支持治疗；（7）其他系统重大疾病，射血分数＜ 30%，既往对麻醉有异常反应，术前28 d 内使用过任何实验性药物。

1.1.3 退出标准 在研究时期出现不得不终止的事件，包括但不限于麻醉及手术意外、恶性并发症或明显不良反应、手术方式因某些特殊原因而临时更改、患者及家属要求退出等。

1.1.4 研究对象及样本量 使用 Fisher 精确方法，根据公式计算：N=Z2×［P（1-P）］/E2，最小样本量为每组96 例。假设为5%的脱落率，故经过上述标准筛选后，其中有8 例为ASA Ⅳ级不符合纳入标准，3 例因10 d 前曾发生心力衰竭而排除，3 例因术后肺部感染退出研究。最终收集C 组100 例，D 组100 例。

1.2 方法

1.2.1 麻醉方法 所有术前应用的心脏治疗药物可继续应用至术晨（ACEI 除外）。入室后连接监护仪监测患者心电图、指脉氧饱和度（SpO2）、无创血压（NIBP）。麻醉诱导时，静脉注射咪达唑仑0.1 mg/kg，舒芬太尼0.5 ～ 1 μg/kg，维库溴铵0.08 ～0.12 mg/kg，依托咪酯0.3 mg/kg。完成静脉注射后，观察患者生命体征，无不良反应1 ～ 3 min 之后，对患者进行气管插管并启动机械通气，并对呼气末二氧化碳分压（PETCO2）进行实时监测，确保其处于35 ～ 40 mmHg 内。行桡动脉以及颈内静脉穿刺，通过置管监测有创血压、中心静脉压，并监测鼻咽温以及膀胱温。麻醉维持期间，使用静脉注射泵输注丙泊酚6 ～ 12 mg/（kg·h），瑞芬太尼0.5 ～ 1 μg/（kg·min），维库溴铵0.8 ～ 1.2 μg/（kg·min）。根据手术需要和进程及时调整用药，包括血管活性药物，例如去甲肾上腺素、多巴胺、多巴酚丁胺及肾上腺素等，维持麻醉深度（BIS）控制在40 ～50 之间。

1.2.2 干预方法 D 组在主动脉、上腔静脉开放后随机械通气持续吸入地氟烷，同时监测呼末地氟烷浓度，吸入装置浓度保持在5%，使之维持吸入1MAC 的地氟烷10 min（目标最低肺泡浓度MAC为0.7 ～ 1.3［5］）。根据血流动力学情况，适量调整丙泊酚和瑞芬太尼的剂量，地氟烷可向下或向上调整0.5% ～ 2%。C组吸入纯氧而不吸入地氟烷［6-7］。

1.2.3 体外循环 采用膜式氧合器，常规预充羟乙基淀粉130/0.4 氯化钠注射液500 mL，地塞米松20 mg，平衡液500 mL，血浆200 mL，甘露醇25 mg/kg，25%硫酸镁4 mL。转机前静脉输注400 U/kg 肝素钠使全身肝素化，激活全血凝固时间（ACT）＞ 480 s。在阻断患者的主动脉之后，于主动脉根部使用低温高钾心脏停搏液10 ～ 15 mL/kg 灌注使患者心脏停止跳动。其后，依据手术实际进度继续进行注射。同时需要将碎冰敷在心脏表面，对其做降温处理。CPB 期间需要注意鼻咽温以及膀胱温度的控制，确保其始终处于27 ～ 28 ℃，还要保障血细胞压积处于25% ～ 30%，CPB 流量则控制在2.2 ～2.6 L/（min·m2），平均灌注压需控制在50 ～ 70 mmHg。手术完成后，患者体温需恢复到37 ℃。

1.2.4 术后管理 术毕均带管、吸氧送入ICU。行机械通气，FiO20.4 ～ 0.6，潮气量8 ～ 10 mL/kg，PEEP 5 ～ 8 cmH2O。患者完全清醒，血流动力学、自主呼吸及内环境平稳后停用呼吸机，拔除气管导管改为鼻导管吸氧。

1.3 监测指标

1.3.1 一般资料 收集患者基本资料，包括性别、年龄、体质量指数（BMI）、基础疾病、术前用药情况、术前内脏器官功能等既往史。记录此次入院主要诊断及手术方式。

1.3.2 血清肌酸激酶同工酶MB（CK-MB）、血清肌钙蛋白I（cTn-I）的检测 采集桡动脉血5 mL，采集时间为术前24 h（T0）、麻醉诱导插管后的即刻（T1），主动脉开放后的1 h（T2）、6 h（T3）、12 h（T4）以及24 h（T5），血样采集完成后于常温下静置处理，60 min 后对其进行高速离心（3 000 r/min，10 min）。离心后取其上清液于PT管内冻存（-80 ℃）待测。

1.3.3 心肌组织细胞凋亡率测定 于主动脉插管前（T1.5）以及主动脉开放后的1 h（T2）采集右心耳组织约50 mg 测定细胞凋亡率。术中均留取的右心耳心肌，严格按照Tunel 染色检测步骤进行处理。待成像之后，使用Image-Pro Plus 6.0 分析软件，分别对所有的切片、每个视野中的凋亡细胞数及总细胞数进行测量，计算出凋亡率（%）=凋亡细胞数/所有细胞数× 100%。

1.4 统计学方法 采用SPSS 26.0软件进行数据分析。对计量资料进行KS-检验正态性检验，符合正态分布的计量资料用（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，偏态分布的计量资料用M（P75，P25）表示，组间比较采用Mann-Whitney 检验。重复测量资料各时间点间比较，采用重复测量方差分析，计数资料用n（%）表示，组间比较采用χ2检验。以P＜ 0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 在性别、年龄以及BMI 方面，组间差异无统计学意义（P＞ 0.05），转机时间、阻断主动脉时间和总手术时间两组间的差异无统计学意义（P＞ 0.05）（表1）。同时对术中使用的药物进行了比较，包括血管活性药物、麻醉诱导药及麻醉维持药，其差异无统计学意义（P＞ 0.05）（表2）。

表1 两组患者一般资料组间比较Tab.1 Patient demographics and clinial parameters in two groups ±s

表1 两组患者一般资料组间比较Tab.1 Patient demographics and clinial parameters in two groups ±s

项目性别（例）男女年龄（岁）BMI（kg/m2）转机时间（min）阻断主动脉时间（min）总手术时间（h）D组（n = 100）C组（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 两组患者术中使用药物比较Tab.2 Intraoperative use of drugs in two groups ±s

表2 两组患者术中使用药物比较Tab.2 Intraoperative use of drugs in two groups ±s

药物名称去甲肾上腺素［M（P25，P75），mg］多巴胺（mg）多巴酚丁胺（mg）肾上腺素［M（P25，P75），mg］咪达唑仑（mg）舒芬太尼（μg）依托咪酯（mg）丙泊酚（g）瑞芬太尼（mg）维库溴铵（mg）D组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组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 血清学指标

2.2.1 cTnI 两组cTnI 于T2、T3、T4、T5 差异均有统计学意义（P＜ 0.05）。T0、T1 差异无统计学意义（P＞ 0.05）（表3）。

表3 两组患者不同时间段的cTnI 比较Tab.3 Comparison of cTnI in different time periods between the two groups ±s，ng/mL

表3 两组患者不同时间段的cTnI 比较Tab.3 Comparison of cTnI in different time periods between the two groups ±s，ng/mL

注：与T0比较，aP ＜ 0.05；与T1比较，bP ＜ 0.05；与T2比较，cP ＜ 0.05；与T3比较，dP ＜ 0.05

项目D组C组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 两组CKMB 于T3 差异均有统计学意义（P＜ 0.05）。T0、T1、T2、T4、T5 差异无统计学意义（P＞ 0.05）（表4）。

表4 两组患者不同时间段的CK-MB 比较Tab.4 Comparison of CK-MB in different time periods between the two groups ±s，U/L

表4 两组患者不同时间段的CK-MB 比较Tab.4 Comparison of CK-MB in different time periods between the two groups ±s，U/L

注：与T0比较，aP ＜ 0.05；表示与T1比较，bP ＜ 0.05；与T2比较，cP ＜ 0.05；与T3比较，dP ＜ 0.05；与T4比较，eP ＜ 0.05

组别D组C组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 心肌细胞凋亡率 D组与C组于T1.5差异无统计学意义（P= 0.917）；D组与C组于T2差异有统计学意义（P＜ 0.05），C 组出现更高的凋亡率（表5）。两组患者在不同时间的心肌细胞凋亡染色示意图见图1。

图1 两组患者T1.5 和T2 心肌细胞凋亡示意图Fig.1 Cardiomyocyte apoptosis diagram of patients in two groups at T1.5 and T2

表5 两组患者不同时间段的心肌细胞凋亡率比较Tab.5 Comparison of myocardial apoptosis rate in different time periods between the two groups ±s，%

表5 两组患者不同时间段的心肌细胞凋亡率比较Tab.5 Comparison of myocardial apoptosis rate in different time periods between the two groups ±s，%

注：与T1.5相比，aP ＜ 0.05；与C组相比，bP ＜ 0.05

组别D组C组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 讨论

现如今，全球每年有超过100 万人进行心脏外科手术。我们需要在围手术期采取多种方式来减少和防止心肌耗氧量增加，从而减少术后心脏并发症的发生。

通常情况下，心肌保护是通过低温和输入高钾溶液来实现的，这两种技术的结合一直是手术期间心肌保护的“基石”［8］。与静脉麻醉相比，挥发性麻醉的使用让心肌收缩功能恢复更早、更彻底［9］。与静脉催眠药（丙泊酚）相比，卤化剂的心脏保护作用基于预处理和后处理（七氟烷、地氟烷或异氟烷）［10］。研究［11］已经发现，全程吸入不同浓度的七氟烷可产生确切的心肌保护作用，浓度为2%的七氟烷抗炎效果最佳。地氟烷在体外循环中的应用同样对心肌有保护作用并能改善预后［12］。而地氟烷的处理阈值位于0.7～1.3 MAC 之间，当超过该阈值时，地氟烷产生的心脏保护已达到最大值，无法通过进一步增加地氟烷的剂量来增强。而地氟烷不同的给药方式，例如在间隔较短时间内进行重复给药，可减低地氟烷的处理阈值。减少地氟烷的使用剂量，这可使因地氟烷的吸入导致的对血流动力学和心肌抑制的影响最小化，故我们采取了地氟烷后处理的方式。

心肌肌钙蛋白（cTn）和肌酸激酶（CK）及其同工酶（CK-MB）都是由受损心肌细胞释放到细胞间隙的中的蛋白质。cTn 被认为是心脏损伤的敏感和特异性标志物。特别是在用于检测总CK 小幅度增加患者的轻微缺血性心肌损伤中，血清cTnI水平较CK-MB水平更为敏感，这与我们的研究结果相符，cTnI 率先在T2 达到高峰。而cTnI 和CK-MB从T0 到T1 均有所上升，考虑是由于患者的基础疾病进展所致。但在围手术期心肌梗死中，使用CK-MB 作为诊断标记又可以避免假阳性发生率的增加，这是我们不能抛弃CK-MB 单独使用cTnI 作为围术期心肌损伤指标的原因。

心脏外科手术过程中，主动脉被阻断后重新开放，就是典型的心肌缺血再灌（I/R）注的过程。本研究组早期研究发现，地氟烷后处理组患者的心肌能量消耗较术前明显降低，且在术后24 h 内明显低于对照组［13］。进一步研究从具体的实验室指标方面入手，结果显示，在手术损伤和再灌注损伤的双重打击下，两组患者的cTnI 和CK-MB 在T2后明显增加，尤其是cTnI 在T2 后，D 组较C 组升高少，两者有显著性差异。而cTnI 的术后高峰值与冠脉搭桥术后2 年内死亡、心脏原因死亡和非致命性心脏事件的风险增加有关［14］。国外研究也发现，挥发性药物麻醉与全静脉麻醉相比，更能稳定冠脉搭桥术后的血流动力学，还可以降低远期心脏死亡率［9］。本研究在生化指标上提供了佐证。而两组CK-MB 在T4、T5 水平差异无统计学意义，可能是受暴露于地氟烷时间过短及术后使用药物差异的影响。

挥发性麻醉剂的心肌保护涉及线粒体层面［4，15］，其保护机制已被广泛应用于临床［16］。在新西兰大耳白兔实验中发现，抑制TL1A/DR3 通路可减轻肢体缺血再灌注后引起的心肌细胞凋亡［17］。本研究首次获取人体心肌组织研究这一机制。在主动脉插管前、主动脉开放后1 h 分别取下右心耳组织，两组在主动脉插管前的心肌细胞凋亡均属于较低水平，这考虑是由于手术和实验中切割操作所致，而在主动脉开放后1 h 所获取的心肌组织当中，两组都有明显的心肌细胞凋亡，地氟烷后处理组凋亡细胞明显小于对照组，说明地氟烷后处理的确可能通过减少坏死和凋亡细胞来维持心肌完整性。除了有较低的血气分配系数的优势外，地氟烷不含毒性代谢物，如引起肾脏损害的氟化物［18］。因此，地氟烷在麻醉持续时间较长的患者方面可能保持理论上的优势。

综上所述，地氟烷后处理在体外循环下的心脏手术中的确对其产生了保护作用，它不仅可抑制cTnI 的释放和CK-MB 的产生速度，也能抑制心肌细胞凋亡。我们的研究也存在局限：（1）观察期短，CK-MB 在心肌损伤诊断方面不如cTnI 敏感，这可能是导致cTnI 与CK-MB 在不同时间点两组差异结果表现不同的原因；（2）地氟烷吸入的时间长短是否对保护效应有所差别；（3）地氟烷后处理对不同类型的心脏术后恢复情况和长期预后的影响等需要进一步的研究。

【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.