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ATOTW 373 – Deep Hypothermic Circulatory Arrest (20th Feb 2018) Page 1 of 6

心胸麻醉 教程 373

深低温停循环技术

Diarmaid Dillon Specialist Trainee in Anaesthesia Belfast City Hospital UK

Edited by

Harjot Singh1 and Gregory Klar2

1Consultant Anaesthetist, University Hospitals Birmingham NHS Trust, UK 2Associate Professor, Queen’s University, Canada

Correspondence to atotw@wfsahq.org An online test is available for self-directed Continuous Medical Education (CME). A certificate will be awarded upon passing the test. Please refer to the accreditation policy here.

介绍

深低温停循环技术（deep hypothermic circulatory arrest，DHCA）是一种用来辅助完成复杂心脏大血管手术的技术。

完全的心肺循环停止用于术中无法行体外循环的大血管手术，这种大血管手术通常会导致远端血流中断以及手术野的严重

出血。低体温能够抑制代谢率和细胞代谢，在缺血时保护中枢神经系统。低体温定义为浅低温为 32-35℃，中度低温为 28-

32℃，深低温低于 28℃。

中枢神经系统（central nervous system ，CNS）氧耗约占全身氧耗的 1/5，其中 60%用于维持细胞的完整性而另外

40%用于神经传导。体温从 37℃每降低 1℃，脑氧代谢率（cerebral metabolic rate for oxygen ，CMRO2）会降低 7%，

体温低于 20℃时，CMRO2 加速下降。脑血流量（cerebral blood flow ，CBF）下降和 CMRO2 下降与体温呈线性相关，

但在体温降至 22℃时 CBF和 CMRO2 下降程度不再一致。当体温在 18℃时，60%的患者会出现等电位脑电图，而体温降

到 12.5℃时，出现等电位脑电图患者比率增加到 99%，表明低体温能抑制大脑代谢活动从而起到神经保护作用。低体温停

循环技术的使用受到停循环时间的限制，需要做到安全且避免神经及多系统副作用发生。

DHCA 适应症

DHCA 最常用于择期复杂的主动脉弓手术，这种手术不能利用体外循环（cardio pulmonary bypass，CPB）提供大脑

血流灌注。DHCA 也常用于修复 A 型主动脉夹层的急诊手术。其他的适应症见表 1.

要点

深低温停循环技术（DHCA）是一种用于辅助完成复杂主动脉弓手术的技术。

深低温降低细胞代谢，在停循环时保护组织器官，尤其是中枢神经系统免于缺血损伤。

除了心脏手术和体外循环的常见并发症，深低温能导致严重的凝血功能障碍。

即使核心温度降得非常低，大脑代谢仍然不会停止，因此 DHCA 的时间必须尽可能短以减少并发症。

药物神经保护和辅助灌注方法通常用来提高 DHCA 技术的安全性。

2018年 2月 20日

Take online quiz

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DHCA 实施

每一个心内直视手术都要进行术前评估以及术前用药。在实施 DHCA 之前，进行基线神经病学测试以获得基线资料非

常重要，尤其是对那些术后出现神经功能缺失的病人。此外，一些中心使用神经认知测试来检测术后更加细微的变化。由

手术本身特点来决定是否放置有创动脉监测以及对监测结果的解释，决定旁路导管的位置以及是否需要使用辅助灌注，以

及是否需要放置双上肢导管或右上肢和下肢联合导管。在 DHCA 时最重要的是体温监测，通常采用鼻咽部联合食道或者鼻

咽部联合膀胱两个位置监测体温。肺动脉漂浮导管以及体外循环引流管温度是获取体温信息的其他途径。肝素化和 CPB

是标准化 DHCA 的开始，但通常是外科手术的复杂程度决定了降温的时间及程度。

降温和停跳

一旦 CPB 建立且在全流速的情况下，降温开始。静脉流入和动脉输出血液之间的温度梯度保持在 10℃以内。一些中

心把患者头部放入冰中或者使用头部降温设备来预防被动复温。如果临床医生选择使用药物进行神经保护，需要在停循环

之前使用。神经保护药物在本指南中会进一步讨论。

如果使用静脉麻醉药，可以采用滴定法给药，一旦患者的体温低于 28℃，在 CPB 之前可以重复给予肌松剂。一旦体

温降低到预期的温度，病人的血液会部分引流至 CPB 回路中，CPB 停止。在 DHCA 时，肝素化的血液处于停滞状态，此

时既不能给药，也不能采集血样。

最佳温度和 DHCA 持续时间

最佳的目标温度仍然需要进一步研究。不同的研究方法以及大量不同的临床实践使得很难获得一致公认的最佳体温。

大多数的医疗中心实施 DHCA 体温维持在 18-20℃。对于猪的研究表明即使核心体温为 8℃，CMRO2 基础仍维持在 8-

11%。目前的结论是：在 DHCA 过程中，即使大脑处于等电位脑电图仍然有氧耗。

研究表明 DHCA 持续 40 分钟是安全的，超过这一时间之后脑卒中以及神经功能缺失的发生率开始显著上升，因此

DHCA 的持续时间需要尽可能的短。

血糖和血容量管理

心脏手术中高血糖与术后不良反应相关。在 DHCA 中高血糖很常见。CPB 诱导的炎症介质介导了胰岛素抵抗，同时

低体温导致胰岛素释放减少。此外，在 DHCA 开始之前使用神经保护作用的糖皮质激素会加剧血糖变化。高血糖会导致细

胞内酸中毒，因为乳酸是糖的代谢产物，从而促进兴奋性中毒。应该每 30 分钟监测一次血糖，控制血糖在 10mmol/L 以

下。

手术类型

手术方式

心胸手术 先天性主动脉弓手术

严重主动脉粥样硬化/钙化（主动脉末梢夹闭会增加中

风风险）

肺血栓动脉内膜切除术

胸腹动脉瘤修复术

腔静脉手术 肿瘤侵及腔静脉例如肾肿瘤

神经血管手术 复杂大脑动静脉畸形手术

复杂/巨大的大脑动脉瘤夹闭术

头颈血管手术

表 1 深低温停循环技术的其他适应症

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深低温使得血液粘滞度增高，红细胞脆性增加，导致微循环受损和潜在的缺血。此外，氧合血红蛋白解离曲线左移损

害氧气释放。以降低携氧能力为代价，血液稀释可提高微循环血流。但是在深度低体温时，由于氧耗的大幅下降，携氧能

力下降将不太重要。有限的证据表明维持红细胞比容在 22%左右或者血红蛋白 7.5g/dL 是一个不错的选择，最近的研究表

明在 DHCA 过程中血红蛋白大于 8g/dL 或者大于 10g/dL 病人不会额外获益。

DHCA 过程中的神经监测

可以采取 2 种形式

1. 电活动——脑电图（EEG）或者体感诱发电位（SSEPs）

2. 血氧——颈静脉球血氧饱和度（SjO2）和近红外光谱

在一些医疗中心，会进行麻醉深度监测（例如 BIS 监测），然而在 DHCA 中如何解释这些数据是不清楚的。表 2 列出

了不同方法的优点和局限。

DHCA 过程中其它的神经保护策略

药物神经保护

药物通常用于提高深低温的神经保护作用。在 DHCA 过程中不能向病人血液中追加药物，因此药物必须在循环停止之

前使用。一项近期世界范围内的涉及 105 个中心的调查表明临床使用方法各不相同。与非欧洲国家相比较（17.7%），欧

洲国家（61.5%）更喜欢使用硫喷妥钠，而与欧洲国家（28.4%）相比，非欧洲国家（66.1%）更喜欢使用丙泊酚。皮质类

固醇在所有的中心均常规使用（欧洲国家约为 70%，非欧洲国家约为 95%，最常用的药物是甲基强的松龙）。

硫喷妥钠和丙泊酚都能降低 CMRO2 和 CBF。硫喷妥钠在大剂量时可以表现出最大的神经保护作用，但同时会导致心

肌抑制，此外，也有可能会引起苏醒和拔管延迟，而丙泊酚却不会出现。但基本上没有证据表明 DHCA 过程中有任何药物

监测方式 优点 局限

脑电图

敏感的预测术后认知功能

能够检测“沉默脑电图”作为 DHCA 的标志

能够检测癫痫波

特异性差

不能够检测到皮层下/深部区域的活动

需要专门的技术人员

在不同病人和不同体温病人对低体温有特定的

反应——等电位脑电图。

会受到环境电磁辐射，麻醉药的影响

体感诱发电位

方便评估和理解

在预测早期术后神经病学上的事件高度敏感

和特异

不会显著地受到麻醉药物的影响

不会显著地受到环境电磁的干扰

颈静脉球氧饱

和度

可以推断大脑代谢的改变。低的 SjO2 反应

氧气摄取较高表明潜在的神经损伤。

可以直接的用于测量大脑温度

仅仅反应整体的大脑血流（不能反映局部缺

血）

与 EEG 结果不直接相关（低 SjO2 可以在沉

默脑电图中出现）

脑氧饱和度

方便使用

rSO2 下降是早期神经损害的标志

仅仅监测皮层小面积而不是整个大脑的功能

透热干扰功能

不能够区别导致低 rSO2 的原因（血栓与低灌

注）

表 2 DHCA 过程中不同神经功能监测形式的优点及局限

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可以增强神经功能。皮质类固醇降低 CPB 产生的系统性炎症反应（SIRS）以及炎症因子的水平，但是会使得维持正常血

糖更加困难，可能会增加脓毒症的风险，这些矛盾结果使得使用皮质激素可能难以获得明确的获益。

在一些医疗单位，通过 CPB 回路给予挥发性全麻药来维持麻醉，以利用挥发性全麻药抑制代谢、抑制谷氨酸盐释放

以减轻兴奋性神经毒性从而达到脑保护作用。挥发性麻醉药预处理在动物模型中能够提高对缺血的耐受，但是仍然没有足

够的证据表明在 DHCA 中吸入挥发性全麻药是如何转化成神经保护作用的。此外，对其它药物的大量研究，无论是在动物

模型中还是仅在 CPB 下心脏手术的研究，也都没有证据表明在 DHCA 时有确切提高神经功能的证据。

酸碱平衡管理

血液温度下降会导致水离子化程度降低，增加气体在血液中的溶解度（表 3）。这将会导致低体温生理性碱中毒，然

而，血气分析仪将血液加温到 37℃后分析忽略了病人的实际体温，因此动脉血气分析结果将会显示正常的 pH 以及二氧化

碳分压数值。为了纠正上述偏差，体温需要人工输入，机器通过罗森泰校正系数计算该体温所对应的数值（体温改变

1℃，PH 改变 0.015 个单位）。例如，对一个体温为 20℃的患者进行动脉血气分析（ABG）将会显示 pH 为 7.65，二氧

化碳分压为 2.4kPa(18mmHg)，但是要记住血液中总二氧化碳的容量保持相同。

有两种方法帮助解释低体温患者的动脉血气：

1. PH 稳态。动脉血气分析根据患者的体温来校正，结果的理解与 37℃时的正常值（pH7.4,二氧化碳分压 5.3kpa，

40mmHg）不同。如上所述案例患者的体温降至 20℃，将会出现碱中毒和低碳酸血症。灌注师需要纠正这些数值

到“正常”，例如 pH7.4,二氧化碳分压 5.3kpa，40mmHg，不考虑患者的实际体温。可以通过添加二氧化碳到体位

循环回路中来实现。患者的血液现在将变成酸性的以及高碳酸血症，总二氧化碳容量会增加。

2. α稳态。动脉血气分析分析的结果不经过体温校正，认为 37℃的结果为“正常值”，目的通过这些参数允许生理性低

体温碱中毒，以维持细胞内 PH。

动脉二氧化碳分压是调节大脑血流的主要影响因素。pH 稳态提高了动脉二氧化碳分压及自我调节能力丧失，导致大脑

血流增加以及体温下降时提高氧气交换，但是有增加栓塞的风险，同时在复温时可能会导致大脑水肿。猪的模型提示当在

降温的过程中使用 pH 稳态能够提高神经功能，即使有发生微循环血栓的担心。此外，在新生儿和婴幼儿中，pH 稳态可能

增加死亡率。使用 α 稳态，保存了大脑自我调节能力，降低大脑水肿以及血栓的风险，但是在有潜在的脑血管疾病的患者

中会导致血流的不均衡分配。然而，大脑的酶活性会更好的保存。一些研究表明 α 稳态在成人中能产生更好的神经认知结

局，然而，也有研究并没有发现差别。

相矛盾的证据使得很难去支持某一种酸碱平衡管理方法，有关比较这两种策略的大多数研究也仅仅只关注 CPB 病

人，所以被推测认为是 DHCA 独特的生理现象。Svyatets 等人建议使用两种方法联合，在降温时使用 pH 稳态，在停跳和

复温时转为 α 稳态管理。

复温

在完成需要 DHCA 的手术操作后，CPB 需要重新建立。初始的深低温将维持约 10 分钟，其目的是使中枢神经系统再

灌注冷的血液以减轻缺血再灌注损伤。此外，维持动-静脉温度梯度小于 10℃。复温必须很慢，通常每分钟小于 0.5℃。复

温的时间需要长达 90 分钟。核心温度不能超过 36.5℃，因为体温过高会加剧神经损伤。在复温过程中，需要积极的管理

低体温循环障碍。在复温的过程中，静脉麻醉药物需要进行滴定使用。

变量 +1°C -1°C

pH -0.015 +0.015

pCO2 +0.27kPa (2mmHg) -0.27kPa (2mmHg)

pO2 +0.6kPa (5mmHg) -0.6kPa (5mmHg)

Table 3. Outlining the blood gas changes seen with each 1°C deviation from 37°C

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辅助灌注策略

有两种辅助灌注策略可以改善 DHCA 预后。联合治疗性低体温和术中维持大脑灌注。这与体外循环中冷冷晶体

停跳液相似，被称为“脑保护液”。医院之间以及专家之间使用的方法都有所不同。深入的解释超出该指南的范

畴，但是有两种大概的方法：图 1 和 2 提供了对两种方法简化的图解。

1. 选择性顺行脑灌注（SACP；图 1）：脑血管通过术中导管选择性地灌注一个半球或双半球，这是独立于 CPB

的、依赖完整 Willis 环来灌注整个大脑。许多中心采用平均压力 50-70mmhg 的 10-20mls.kg-1 流量灌注，因

为这被认为是符合生理状态。这种技术的优点是，它允许一个较小范围的低温（23-25℃），从而降低低体温并

发症、缩短降温/复温时间，甚至减少 CPB 总时间。此外，还负责整个手术过程中不断向大脑输送含氧血液。此

外，可以设定为运输冷的（10-12℃）血液到大脑而允许较高的身体核心温度（25℃-29℃）。当主动脉手术完

成时，这项技术仍然需要将低位身体进行 DHCA。

2. 逆行脑灌注（RCP；图 2）：冷的含氧血液通过奇静脉进入上腔静脉逆行灌注大脑。血液回到主动脉弓。它是

基于脑静脉系统无瓣膜的前提，然而静脉瓣已被证明存在于人类。通常使用的灌注压力 25mmhg。RCP 的优点

是延长 DHCA 长达 60 分钟的安全时间，对于 RCP 有效脑灌注以及在 DHCA 下维持颅内低温的能力受到许多研

究的质疑。相比 SACP，它也不太可能导致远端栓塞。

图 1: 选择性顺兴脑灌注

Original illustration by Ying Wang, Student at Brighton University

图 2:逆行脑灌注

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近几年关于辅助灌注的类型选择似乎是 SACP 更受欢迎，然而最近的研究表明相当多的临床证据来标准化 DHCA。

SACP 明显增加了手术的复杂性，但允许较小程度的低温。RCP 的复杂性较小，有利于急诊手术的进行。并且很多学者建

议采用经颅多普勒评估逆行脑血流量，而不是任意一个灌注压。这两种技术都不能取代 DHCA，而是应当作为延伸和改善

DHCA 的手段，从而使脑功能得到最大化保护。

总结

DHCA 是心脏手术和麻醉的一项重要技术。

停循环的目的在于帮助主动脉弓手术顺利进行，同时低体温是为了避免缺血性损伤。

许多中心使用神经监测和神经保护药物可以进一步降低神经损伤的风险。

顺行和逆行灌注方法越来越多地被用来延长 DHCA 时限。

参考文献及进一步阅读

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12. Anthony L. Estrera; Editorial Comment: Is retrograde cerebral perfusion dead?. Eur J Cardiothorac Surg 2013; 43 (5): 1071-1072. doi: 10.1093/ejcts/ezs56413. Perioperative effects of alpha-stat versus ph-stat strategies for deep hypothermic cardiopulmonary bypass in infants du Plessis, Adre J. et al. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. Volume 114 Issue 6 , 991 – 1001

安徽医科大学第一附属医院

翻译 审校 刘学胜团队

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