综述 | 经食管超声心动图在心脏手术心肺转流停机困难中的应用进展
本帖最后由 糖糖不次糖 于 2023-6-21 22:44 编辑以下文章来源于临床麻醉学杂志，作者李雪杰,仲山,等
经食管超声心动图在心脏手术心肺转流停机困难中的应用进展
李雪杰1 程静2 周荣华1 仲山31四川大学华西医院麻醉科；2深圳市人民医院麻醉科；3南京医科大学附属儿童医院麻醉科通信作者：仲山Email: [email protected]
【摘要】由于结构性或功能性心脏异常、血管麻痹综合征或心室功能障碍，心脏外科患者会出现心肺转流（CPB）停机困难。在这些情况下，需要迅速做出决策才能成功停机。自上世纪90年代中期以来，经食管超声心动图（TEE）为评估手术的完整性、识别异常循环状况和指导外科决策提供了帮助。本文分别从心室功能障碍、心脏结构异常、心脏通道功能异常、血管麻痹综合征四个方面分别阐述TEE指导CPB停机困难的应用进展。
【关键词】经食管超声心动图；心肺转流；心脏手术；停机困难
冠状动脉旁路移植术、瓣膜修复/置换术、先天性心脏病矫治术及大血管手术等需要进行心肺转流（cardiopulmonary bypass， CPB）［1］，复杂手术的CPB会导致停机困难，从而危及生命，增加围术期的发病率和死亡率［2］。CPB停机需要患者从完全CPB支持逐渐过渡到自主心脏活动，通过肺循环和体循环提供足够的容量负荷、压力负荷和氧供。经食管超声心动图（transesophageal echocardiography, TEE）通过评估心脏性能、手术修复的充分性、两个心室的相互依赖性以及心脏和循环动静脉室之间的耦合，快速评估循环系统和手术完整性，排除自体瓣膜或人工瓣膜功能障碍、瓣周漏和室壁运动异常。停机过程中，TEE为诊疗决策提供了合理的基础，为使用正性肌力药物和血管升压药物、主动脉内球囊反搏或机械辅助装置提供依据。自2010年以来，欧洲和美国工作组均建议在所有择期和紧急心脏手术中使用TEE（除非存在使用禁忌）［3-4］。本文对TEE在心脏手术CPB停机困难中的应用进展作一综述。
CPB停机概述
CPB在开始停机之前，应常规满足几个先决条件：（1）通过使用CPB热交换器、对流空气循环和循环水毯主动复温来实现正常体温，保证直肠或者膀胱温度高于35.5 ℃；（2）动脉血气分析以确保血液中的氧含量（Hct>25%，PaO2>100 mmHg）、电解质（K+、Ca2+、Mg2+）、血糖和pH值均在正常范围内，同时保持完全抗凝（激活凝血时间>400 s）；（3）手法膨肺（FiO2>0.8），恢复机械通气，心肺监护报警重新激活；（4）主动脉开放和心室电除颤（如需要）后，维持HR 70～100次/分，心动过缓和房室传导阻滞使用阿托品、β肾上腺素能受体激动药或心脏起搏治疗；（5）TEE初步检查无严重结构性或者功能性的异常。CPB停机过程中可以通过TEE直接检查右心室和右心房评估心脏充盈情况。通过从CPB储血罐中回输血液，精准静脉输液来优化心脏前负荷，可以简单有效地恢复大多数心室功能正常患者的心输出量（cardiac output， CO）和MAP。TEE用于帮助诊断CPB停机困难可见于以下几种情况：（1）心室收缩功能障碍，其特征是收缩力下降，心室舒张功能障碍和充盈受限，容量相对不足和绝对不足；（2）结构异常，如心内分流、瓣膜反流、瓣周漏，或血管旁路移植物梗阻闭塞；（3）通道功能异常，如左（或右）心室流出道梗阻；（4）血管麻痹综合征血压和全身血管阻力低，需要正常或升高的CO维持心室功能。
TEE用于心室功能及容量评估
左心室收缩功能心肌收缩力是CPB停机成功的重要决定因素之一。MAP、体循环充盈压和CO是此阶段的关键参数。CO低且充盈压高或正常时，首选肾上腺素；全身阻力和平均动脉压降低，考虑使用去甲肾上腺素。正性肌力药物的使用与住院死亡率独立相关，TEE可以为辅助评估提供证据，使患者从用高剂量正性肌力药和血管升压药来完成CPB停机，转变为早期使用机械循环辅助。在CPB停机过程中经常观察到心室间运动不同步、矛盾的室间隔运动和束支传导阻滞等情况，会影响左心室收缩力和有效的CO，可以通过TEE来鉴别传导阻滞和室壁运动异常。所以TEE对于左心室收缩功能的评估，及血管活性药物的使用和临床决策有重要的作用（表1）。需要强调的是，在使用过程中要注意各种指标的适用范围，选择最简单、有效、便捷的方式来评估。三维（3D）超声心动图无需用假设的几何形态测定左心室容积。通过断层技术，可保证从3D数据中提取切面重建的左心室不缩短，使Simpson法测得的射血分数更为准确。在左心室容积测定方面，3D超声心动图比二维（2D）超声心动图的准确性更高，与MRI相关性很高［5］。
左心室舒张功能舒张功能障碍易导致CPB停机困难。舒张功能障碍的标志是前负荷正常，但心室无法接受足够的血液量。舒张功能障碍常伴或不伴收缩功能障碍，单独的舒张功能障碍很少导致CPB停机失败。然而，当合并房颤、室上性快速心律失常或冠状动脉灌注减少或高血压等因素，舒张功能障碍会导致心源性休克的发生，从而导致CPB停机困难。在手术室中，TEE可实时监测舒张功能和评估舒张功能障碍的程度［7］。在术中的血流动力学动态变化中，并非所有指标都容易获得［8］。因此，本文总结了CPB停机困难过程中用于舒张功能障碍评估的常用指标（表2）。
容量评估前负荷是容量负荷，是心室在舒张末期的容量，临床上通过测定心室充盈压间接反映前负荷。在舒张末期充盈阶段的末期，心房压和心室压基本相等。左心室前负荷的评估主要是针对于左心房压力的评估［10］，可通过肺静脉频谱中舒张期血流减速时间DTD来估测左心房压，或者使用公式PCWP=1.24×E÷e+1.9（E，二尖瓣前向血流；e，二尖瓣瓣环侧壁和间壁组织多普勒的均值）来进行估测［11］（不能用于二尖瓣病变或者房颤等患者）。此外，通过观察左心房的大小、房间隔的运动（体现左心房和右心房压力交替）等也可估测左心房压。
右心室功能及肺动脉高压CPB后严重的右心室衰竭与高达86%的死亡率相关［12］。右心室衰竭可能受心肌收缩力差（继发于术前冠状动脉疾病、CPB后心肌顿抑、心肌保护差和心律失常等因素）或心肌灌注不足（继发于右冠状动脉的空气栓塞或血栓栓塞、冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting, CABG)后静脉移植物扭结、继发于左心室功能障碍的低主动脉-冠状动脉压差）影响［13］。通常，右心室对慢性肺动脉高压的耐受性优于急性肺动脉高压。此外，右心室冠状动脉供血发生在整个心动周期过程中。慢性肺动脉高压导致右心室收缩末期和舒张末期压力升高，使右心室在CPB停机期间处于缺血的风险中［14］。肺动脉高压和右心功能不全是相互联系的，因此围术期的停机困难不是因为右心功能不全，而是因为肺动脉高压。即使存在右心功能不全的情况下，如果维持较低的肺动脉压力或者肺循环阻力是有可能CPB顺利停机。CPB后的急性右心室功能障碍可以通过TEE检查发现，显示收缩力差和右心室扩张、三尖瓣反流和低三尖瓣环平面收缩偏移（<17 mm）、肺动脉加速时间缩短（<60 ms）。斑点追踪和3D TEE技术的发展，近年来对新的测量指标的研究使右心室功能评估和准确性不断提高。右心室3D TEE测量的EF与MRI测量值的相关性在儿童和成人都非常高［15］。TEE评估右心功能的指标详见表3（因TAPSE和MPI同时可以评价右心室的收缩功能和舒张功能，本文不单独对右心室舒张功能进行量化评估）。
TEE用于心脏结构异常的评估
人工机械瓣膜置换需关注功能异常以及瓣膜成型效果。在行二尖瓣人工机械瓣膜置换术时，要注意有无机械瓣卡瓣的情况，尤其是过多的保留二尖瓣瓣下结构及保留二尖瓣后瓣结构的手术更需要注意［17］。TEE的三维成像有助于发现机械瓣膜卡瓣的情况，需要注意的是，机械瓣功能的评估一定要在容量负荷和压力负荷都足够的情况下进行，同时避免因为放置左心引流的导管未退出左心室而误判为机械瓣卡瓣。
先天性心脏病纠治效果，需要通过TEE评估的内容相对较多［18］，尤其是复杂先天性心脏病，无论是姑息手术还是根治术，手术效果的及时有效评价是必须的。TEE的评估可以围绕心脏的房室壁及血管壁、心腔、瓣膜、血流四个方面：（1）壁的完整性的评估，缺损修补的正确性、有效性；（2）心腔的大小、连接方式，尤其是对于Double switch或者Switch这类复杂手术要全面评估，明确心房心室与大血管之间的正确连接关系；（3）瓣膜的功能，有无狭窄及反流，特别是针对瓣膜修复术的效果，单心房单心室的共用房室瓣功能的评估尤为重要，对于能否停机意义重大；（4）血流有无加速、有无分流等方面进行评估，特别是出现血流加速的情况一定要鉴别结构性还是功能性因素，如果TEE声窗受限可以寻求心脏表面超声的支持，以明确诊断。
TEE用于心脏通道功能异常评估
CABG手术出现停机困难时，TEE可以通过评估局部和整体心肌运动及功能，关注冠脉灌注的不同心肌节段运动，来确认冠脉旁路是否通畅、有无发生扭结，同时TEE可以发现冠脉中的气体、血栓、冠脉夹层等情况［19］。在涉及到主动脉瓣、主动脉窦、升主动脉的手术中，尤其要注意冠脉血流的情况。
TEE有助于评估先天性心脏病患者通道功能，主要是涉及左室流出道（left ventricular outflow tract， LVOT）和右心室流出道（right ventricular outflow tract， RVOT），如法洛四联症及右心室双出口（double outlet right ventricle， DORV）矫治，以及Glenn术、Fotan术等需腔肺静脉连接的手术，都需要重点评估通道功能。同时TEE注意观察主动脉插管过粗（尤其新生儿心脏手术）引起外周体循环压力下降的情况，必要时主动脉根部测压来确认和外周动脉的压差。
二尖瓣收缩期前向运动（systolic anterior motion， SAM）是二尖瓣修复术后的常见并发症，发生率为1%～16%［20］。对于左心室肥厚患者，如肥厚性心肌病和主动脉瓣狭窄，需密切关注SAM或者左心室腔内梗阻等情况出现。优化前负荷、后负荷和心率有助于改善SAM与LVOT阻塞和偏心性的二尖瓣反流存在，TEE能评估是否需要更改手术决策或者重新修复瓣膜。另外还有一些临床上的特殊情况，如TEE在下腔静脉切面观察到增粗的下腔静脉以及左心系统容量不足的超声表现［21］，提示下腔静脉未开放。TEE检查通道问题一般按照上下腔静脉、三尖瓣、右心室流出道、肺动脉、肺静脉、二尖瓣、左心室流出道、主动脉瓣、主动脉的顺序进行，发现问题及时与外科医师沟通，必要时更改手术决策。
TEE用于血管麻痹综合征的评估
血管麻痹综合征的定义：MAP<50 mmHg或SBP<85 mmHg，全身血管阻力（systemic vascular resistance， SVR）<600～800 dynes·s·cm-5或全身血管阻力指数（SVRI）<1 800 dynes·s·cm-5·m-2，心脏指数>2.5 L·min-1·m-2，CVP<10 mmHg和肺毛细血管楔压<10 mmHg，以及对血管活性药物的需求增加（去甲肾上腺素0.2～0.5 μg·kg-1·min-1，血管内容量正常）［22］。在这种情况下，TEE检查常显示收缩性好，左心室运动亢进。在心脏手术中CPB血管麻痹综合征的发生率约5%～50%［23］。主要病理生理机制为血管麻痹性低血压继发于血管平滑肌细胞收缩障碍，质膜的超极化使激活的电压依赖性通道与细胞质中钙的流入分离，即使使用高剂量的儿茶酚胺也不能引起血管收缩。Kim等［13］研究表明，除了一氧化氮、利钠肽和腺苷外，激活三磷酸腺苷敏感性钾通道可拮抗平滑肌细胞收缩，从而进一步加重低血压。
TEE可以评估心功能和心输出量。心功能的评估主要在心室功能评估部分做详细的描述。体循环阻力SVR=（MAP-CVP）÷CO×80来计算，因此CO的计算就显得非常的重要。TEE准确计算每搏量（stroke volume， SV），然后根据心率计算CO，可以快速衍算出SVR，从而快速、精准、有效地诊断外周血管麻痹综合征，并及时处理。TEE计算SV常用方法有以下6种。
左心室短轴M型超声超声根据左心室的圆锥形计算出患者的舒张末容积和收缩末容积，从而计算出SV；但是这个几何模型是基于左心室理想的圆锥形几何形态的假设，并且要求长轴和短轴的长度比是2∶1，此方法局限性在于大部分的心脏手术左心室的形态并不规则。
二维双平面法（改良Simpson法）相对于左心室短轴M型超声，这种方式对于左心室形态不规则的情况有改善，同时可以观察到左心室整体形变。但是对于合并室壁瘤情况不适用。同时，由于TEE很难在食管中段四腔心切面完整地显示左心室心尖部分，因此计算的SV容易被低估。
LVOT速度时间积分（VTI）和LVOT截面积乘积这个方式计算SV是目前常使用的方式［24］，但是需要使用经胃底的左室长轴或者深胃底五腔心切面，这两个切面可能出现操作困难。同时这个计算方式在LVOT不是圆锥形的情况下（比如室间隔增厚）计算不准确，所以目前的主流是采用主动脉瓣口的VTI和主动脉瓣口面积乘积来计算，主动脉瓣置换的患者不适用此方法。
二尖瓣瓣口VTI和二尖瓣的瓣口面积乘积在不伴有二尖瓣病变的情况下，可以使用此方式来计算SV，但不适用于二尖瓣置换的患者。
ROVT的VTI及RVOT截面积的乘积如果同时计算了经LVOT的SV，可以计算出患者的肺循环血流和体循环血流的比值，尤其是对术后分流患者（如ASD术后遗漏肺静脉异位引流）有诊断作用。
降主动脉VTI及降主动脉截面积的乘积此方式是麻醉科医师常采用的方式之一，主要原因是获取图像的速度快、质量高，测量更为便捷。通过计算降主动脉的SV乘以1.4以获得左心室的SV［25］。
小 结
TEE是一种可视化技术，可以从结构和功能上评估循环系统，为术中诊断和治疗决策提供依据，有效地提高麻醉和手术的安全性。在心脏手术CPB停机困难中，通过在心室功能障碍、心脏结构异常、心脏通道功能异常、血管麻痹综合征四个方面应用TEE，有助于为麻醉科医师、心脏外科医师、ＣＰＢ灌注医师提供参考，指导CPB停机。
参考文献略。DOI:10.12089/jca.2023.05.018
排版发布 | 张文娟责任编辑 | 张 伟内容审核 | 万 茹
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