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Clinical Research

Effect of improved blood perfusion intervention on incidence of nervous system dysfunction and heart rate variability in Stanford type A aortic dissection patients undergoing cardiopulmonary bypass

  • Alusi Zhang 1 ,
  • Kehe Xia 1 ,
  • Lu Zhang 1 ,
  • Changyu Li 1 ,
  • Linnan Deng 1 ,
  • Wei Li , 1,
Expand
  • 1.Department of Cardiovascular Surgery, Inner Mongolia Autonomous Region People's Hospital, Huhhot 010017, China
Corresponding author: Li Wei, Email:

Received date: 2021-06-07

  Online published: 2022-01-20

Copyright

Copyright by Chinese Medical Association No content published by the journals of Chinese Medical Association may be reproduced or abridged without authorization. Please do not use or copy the layout and design of the journals without permission. All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Medical Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.

Abstract

Objective

To explore the effect of improved blood perfusion intervention on the incidence of neurological dysfunction and heart rate variability (HRV) in patients with Stanford type A aortic dissection undergoing cardiopulmonary bypass.

Methods

A total of 84 patients with Stanford type A aortic dissection undergoing cardiopulmonary bypass at the Department of Cardiovascular Surgery of the Inner Mongolia Autonomous Region People's Hospital from May 2018 to June 2020 were selected as the research subjects. Using a random number table, the patients were divided into a control group (given unilateral antegrade cerebral perfusion treatment) and an observation group (given improved blood flow perfusion treatment), with each group having 42 cases. Intraoperative (time of extracorporeal circulation, surgery time, brain perfusion time, and assisted respiratory time) and postoperative indexes [time to awake, endotracheal intubation time, chest drainage volume, intensive care unit (ICU) stay time, and length of stay], HRV indexes [standard deviation of NN intervals (SDNN), standard deviation average of NN intervals (SDANN), square mean squared difference adjacent NN intervals (RMSSD), and proportion of NN50 divided by the total number of NN intervals (PNN50)], complications, and mortality at 30 days after operation were observed.

Results

The extracorporeal circulation time and operation time of the observation group were not significantly different from those of the control group (P>0.05), but the cerebral perfusion time, auxiliary breathing time, time to postoperative awake, tracheal intubation time, volume of thoracic drainage 48 h postoperatively, ICU stay time, and postoperative hospital stay of the observation group were significantly lower than those of the control group (P<0.05 for all). SDNN, SDANN, RMSSD, and PNN50 in the observation group were significantly higher than those of the control group (P<0.05 for all). The incidence of transient consciousness disorder, hypoxemia, hyperbilirubinemia, and anastomotic bleeding had no statistically significant differences between the two groups (P>0.05 for all), but the incidence of TND and PND in the observation group was significantly lower than that of the control group (P<0.05 for all). The mortality at 30 days after operation had no statistically significant difference between the two groups (P>0.05).

Conclusion

Improved blood perfusion intervention is effective in the treatment of Stanford type A aortic dissecting aneurysm, which can reduce HRV and the risk of neurological dysfunction.

Cite this article

Alusi Zhang , Kehe Xia , Lu Zhang , Changyu Li , Linnan Deng , Wei Li . Effect of improved blood perfusion intervention on incidence of nervous system dysfunction and heart rate variability in Stanford type A aortic dissection patients undergoing cardiopulmonary bypass[J]. Chinese Journal of Clinicians(Electronic Edition), 2021 , 15(08) : 610 -614 . DOI: 10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2021.08.010

Stanford A型主动脉夹层为临床常见的心血管疾病,若不及时进行有效治疗,会威胁患者生命安全。目前该病治疗方法首选外科手术,但手术治疗的同时需保护好脑组织,故临床常在深低温停循环下行脑灌注1。脑灌注方式包括单侧顺行性脑灌注与改良血流灌注(双侧顺行性脑灌注)2种,前者通过腋动脉或头臂动脉部位插管,而后者则通过带气囊导管行头臂干和左颈总动脉插管。尽管既往研究2肯定了上述2种方案的治疗效果,但在具体方案选择方面仍无定论,且上述2种脑灌注方案对心率变异性(heart rate variability,HRV)以及神经系统功能障碍的影响少见相关报道。本研究主要探讨改良血流灌注干预对行体外循环Stanford A型主动脉夹层患者神经系统功能障碍发生率和HRV指标的影响,以期为临床制定脑灌注方案提供研究基础。

资料与方法

一、对象

前瞻性选取2018年5月至2020年6月于本院心血管外科诊治的84例行体外循环的Stanford A型主动脉夹层患者作为研究对象,采用随机数字表法分为观察组与对照组,各42例。纳入标准:(1)经CT造影确诊为Stanford A型主动脉夹层;(2)符合体外循环指征;(3)年龄18~75岁;(4)自愿参加本次研究,签署知情同意书。排除标准:(1)合并严重意识障碍;(2)伴有肠道坏死性疾病;(3)外伤性主动脉夹层;(4)凝血功能障碍;(5)脑梗死既往史。2组一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05,表1)。本研究经医院伦理委员会批准,患者以及近亲属知情同意。
表1 2组Stanford A型主动脉夹层患者一般资料比较
组别 例数 性别[例(%)] 年龄(岁,
x¯
±s
颈动脉内膜中层厚度(mm,
x¯
±s
丙氨酸转氨酶(U/L,
x¯
±s
总胆红素(μmol/L,
x¯
±s

主动脉根部病变分型

[例(%)]

主动脉弓病变分型[例(%)]
男性 女性 A1型 A2型 A3型 C型 S型
观察组 42 20(47.62) 22(52.38) 52.32±2.45 1.05±0.15 15.25±3.25 10.65±1.25 18(42.86) 5(11.9) 19(45.24) 2(4.76) 40(95.24)
对照组 42 21(50.00) 21(50.00) 52.40±2.36 1.08±0.12 15.30±3.19 10.59±1.29 17(40.48) 6(14.29) 19(45.24) 3(7.14) 39(92.86)
统计值 χ2=0.048 t=0.152 t=1.012 t=0.071 t=0.216 χ2=0.119 χ2=0.213
P 0.827 0.879 0.314 0.943 0.829 0.942 0.645

二、方法

观察组在深低温停循环期间行改良血流灌注,采用股动脉插管,右房插腔房管,右上肺静脉置左心引流,建立体外循环。体外循环下全身低温停循环前行左颈总动脉和无名动脉插管,灌注流量控制在5~10 ml/(kg·min)。
对照组在深低温停循环期间行单侧顺行性脑灌注,右腋动脉或无名动脉插管,右房插腔房管,右上肺静脉置左心引流,灌注流量控制在3~5 ml/(kg·min)。其余方法同观察组。

三、观察指标

1.术中情况:包括体外循环时间、手术时间、脑灌注时间、辅助呼吸时间。
2.术后情况:包括清醒时间、气管插管时间、胸腔引流量、ICU停留时间、住院时间。
3.HRV指标:于脑灌注治疗期间采用SDD系列24/48多导联同步动态心电图分析系统对患者行24 h动态心电图检查,剔除伪差后,由计算机HRV分析软件自动计算正常R-R间期标准差(standard diviation of NN intervals,SDNN)、每5分钟正常R-R间期平均值标准差(standard diviation average of NN intervals,SDANN)、相邻正常R-R间期差的均方根(square mean squared difference adjacent NN intervals,RMSSD)、一定时间内相邻两个正常心动周期差值>50 ms的心搏数占全程心搏数的百分比(proportion of NN50 divided by the total number of NN intervals,PNN50)。
4.术后并发症:包括一过性意识障碍、低氧血症、高胆红素血症、吻合口渗血、短暂性神经系统功能障碍(transient neurological dysfunction,TND)和永久性神经系统功能障碍(permanent neurological dysfunction,PND)。TND判定标准:出现吞咽障碍、偏瘫、认知功能障碍等表现,但无CT、MRI阳性体征;PND判定标准:出现上述脑卒中表现,经CT、MRI等检查可见阳性体征。
5.预后观察:术后30 d病死率。

四、统计学方法

采用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析,计量资料用
x¯
±s表示,组间比较采用独立样本t检验;计数资料用例(%)表示,组间比较采用χ2检验或Fisher精确概率法。P<0.05表示差异有统计学意义。

结果

一、2 组患者术中相关指标比较

观察组体外循环时间、手术时间与对照组相比,差异均无统计学意义(P均>0.05);观察组脑灌注时间、辅助呼吸时间短于对照组,差异均有统计学意义(P均<0.05,表2)。
表2 2组Stanford A型主动脉夹层患者术中相关指标比较(
x¯
±s
组别 例数 体外循环时间(min) 手术时间(h) 脑灌注时间(min) 辅助呼吸时间(h)
观察组 42 233.45±41.25 7.52±1.25 30.05±1.52 27.52±2.05
对照组 42 239.01±38.98 7.35±1.36 36.78±2.45 31.21±3.65
t 0.635 0.596 15.127 5.712
P 0.527 0.553 <0.001 <0.001

二、2 组患者术后相关指标比较

观察组术后清醒时间、气管插管时间、ICU停留时间、术后住院时间短于对照组,术后48 h胸腔引流量少于对照组,差异有统计学意义(P<0.05,表3)。
表3 2组Stanford A型主动脉夹层患者术后相关指标比较(
x¯
±s
组别 例数 术后清醒时间(h) 气管插管时间(h) 术后48 h胸腔引流量(ml) ICU停留时间(h) 术后住院时间(d)
观察组 42 30.15±5.25 46.11±5.65 685.78±125.32 5.81±1.05 17.12±2.32
对照组 42 42.52±8.45 58.95±8.74 825.66±172.32 6.69±1.85 24.52±5.02
t 8.058 7.996 4.255 2.681 8.672
P <0.001 <0.001 <0.001 0.009 <0.001

三、2 组患者HRV指标比较

观察组SDNN、SDANN、rmSSD、PNN50高于对照组,差异均有统计学意义(P均<0.05,表4)。
表4 2组Stanford A型主动脉夹层患者心率变异性指标比较(
x¯
±s
组别 例数 SDNN(ms) SDANN(ms) RMSSD(ms) PNN50(%)
观察组 42 123.52±10.52 112.32±7.52 31.11±2.32 8.15±1.52
对照组 42 110.25±7.02 102.35±5.62 23.52±1.05 6.98±1.12
t 6.800 6.882 19.316 4.016
P <0.001 <0.001 <0.001 <0.001

注:SDNN为正常R-R间期标准差;SDANN为每5分钟正常R-R间期平均值标准差;RMSSD为相邻正常R-R间期差的均方根;PNN50为一定时间内相邻两个正常心动周期差值>50 ms的心搏数占全程心搏数的百分比

四、2 组患者并发症情况比较

观察组一过性意识障碍、低氧血症、高胆红素血症、吻合口渗血发生率虽低于对照组,但差异均无统计学意义(P均>0.05);观察组TND、PND发生率显著低于对照组,差异均有统计学意义(P均<0.05,表5)。
表5 2组Stanford A型主动脉夹层患者并发症情况比较[例(%)]
组别 例数 一过性意识障碍 低氧血症 高胆红素血症 吻合口渗血 TND PND
观察组 42 1(2.38) 0(0) 0(0) 0(0) 1(2.38) 0(0)
对照组 42 3(7.14) 1(2.38) 2(4.76) 2(4.76) 7(16.67) 4(9.52)
P* 0.616 1.000 0.494 0.494 0.057 0.116

注:TND为短暂性神经系统功能障碍;PND为永久性神经系统功能障碍;*采用Fisher精确概率法,无统计值

五、2 组患者术后30 d病死率比较

观察组术后30 d无死亡患者,对照组死亡2例,占2.38%,2组差异无统计学意义(P=0.494)。

讨论

经流行病学调查3, 4发现,急性夹层动脉瘤年发病率高达10~29/100万人,有数据显示,约有21.0%的患者于入院前死亡,入院48 h内死亡约占68.2%,充分显示了该病的高死亡率5。尽管外科手术是治疗急性夹层动脉瘤的首选方案,但因其总体病死率居高不下,如何降低手术创伤,保护重要器官已成为治疗的关键,也一直是临床研究的重点。有学者建议行深低温下体外循环管理,通过降低器官代谢率,达到保护器官的目的6。但进一步分析发现,该方法会在一定程度上降低凝血酶功能,增加继发出血风险,延长手术治疗时间。也有学者提出中低温下体外循环管理。但经实践发现疗效欠佳,该方法虽然能预防体温过低引起的不良反应,但随之而来的是缩短器官对灌注的耐受时间,不利于对器官的保护7。基于上述研究和对脑功能的保护,本文更建议在深低温停循环期间行选择性脑灌注干预。已有研究证实,上述方法能取得良好的神经功能改善效果,且远期预后较好8
顺行性脑灌注方案可分为单侧与双侧2种类型,不仅操作简单并且血流动力学符合生理状态9, 10。其中,单侧顺行性脑灌注方案通常选择腋动脉或头臂动脉部位插管,优点体现在2个方面:一方面可以预防股动脉插管引发并发症;另一方面治疗中无需中断脑部供血,大大减轻了对中枢神经系统的损伤11, 12, 13。但经研究发现,Stanford A型主动脉夹层具有起病急骤的特点,可能无法在术前开展血管造影,若出现脑Willis环不完整,可能影响单侧脑灌注效果,导致灌注不足,加之腋动脉位置的特殊性,增加了操作难度,稍有不当可能损伤臂丛神经,引发感知功能障碍,影响预后14。而双侧顺行性脑灌注方案与上述不同,更符合脑组织的生理性灌注过程,延长了停循环的允许时间,还能最大限度避免脑Willis环不完整所引起的灌注不足15, 16。另外,气囊的加用还可以避免吻合口渗血。
本研究结果显示,观察组与对照组的一过性意识障碍、低氧血症、高胆红素血症、吻合口渗血发生率差异无统计学意义(P均>0.05),而观察组TND、PND发生率则显著低于对照组(P均<0.05)。经分析认为可能与灌注量有关,即观察组患者在双侧顺行性脑灌注的干预下并不会出现灌注不足的情况,继而在一定程度上避免了神经功能损伤。另外,观察组ICU停留时间、术后住院时间、脑灌注时间、辅助呼吸时间均短于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。有研究17, 18指出,脑灌注干预过程中,若降温过快,易引起脑血管痉挛,导致供血不足及脑组织代谢异常;而复温过快,又会加速组织的坏死,影响预后;在两者共同作用下,患者心率可出现异常改变。HRV是反映心脏植物神经对心血管系统调控程度的重要指标,其中,SDNN是衡量整体HRV变化及反映交感神经与副交感神经之间平衡的重要指标19;SDANN可作为反映交感神经功能的指标;而RMSSD、PNN50是临床用于反映RR间期突然变化的指标20。本研究在HRV指标分析中发现,观察组SDNN、SDANN、RMSSD、PNN50高于对照组(P>0.05),说明改良血流灌注干预有利于减少HRV的发生,可能与降温、复温平稳有关。另外,术后30 d内观察组未出现死亡患者,而对照组出现2例死亡患者,可能与脑灌注不足有关,也间接说明双侧顺行脑灌注方案能获得更好的疗效。2组术后30 d病死率差异虽无统计学意义,但可能与样本量较小有关。
综上所述,改良血流灌注干预治疗Stanford A型主动脉夹层效果显著,既能降低HRV,又能减少神经功能障碍发生风险。
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