0　引言

全球每出生1000名新生儿中就有5～8名为先天性心脏病患儿[1]。随着先天性心脏病患儿心脏矫治术后死亡率显著降低，这些患儿术后神经系统的预后受到更多关注[2]。中枢神经系统损伤在接受先天性心脏病矫治手术患儿术后的总体发病率为30%～70%[3]，脑灌注不足是造成脑损伤的重要机制。维持机体正常脑灌注的主要调节方式是人体内存在脑血流压力/流量自我调节机制。在心排量正常时，人体血压维持在50～150 mmHg(1mmHg=0.133kPa)时，脑血流压力/流量自我调节机制的存在使得脑内血流量不随血压的波动而维持相对恒定状态，以确保脑组织灌注相对稳定[4]。目前婴幼儿体外循环(cardiopulmonary bypass,CPB)临床实践中，一般将平均动脉压(mean arterial pressure,MAP)控制在30～50 mmHg，明显低于脑血流压力/流量自我调节机制的血压阈值下限50 mmHg。此时，脑内灌注流量是否会随着CPB流量的改变而改变，需要进行监测和研究。此外，在CPB期间尤其是心脏停搏之后(主动脉阻断期间)，为了配合外科手术的完成，CPB全身灌注流量可能发生变化，即存在高流量灌注和一定程度的低流量灌注，这和正常生理条件下的心输出量保持相对恒定是有本质区别的。由于监测设备的限制，关于婴幼儿CPB期间实时监测CPB总灌注流量与脑内血流量二者变化的研究，很少报道。在基础研究中模拟婴幼儿CPB进行脑灌注的相关研究非常必要。

因此，本研究拟建立小型幼猪CPB模型，完全模拟婴幼儿CPB的基本流程，包括CPB前、CPB后阻断升主动脉前并行阶段、阻断升主动脉后以及开放升主动脉后并行不同阶段。不同阶段心排量具有明显的不同，尤其是升主动脉阻断期间全身的灌注流量完全依赖于CPB的灌注流量，这一阶段是CPB中外科手术最为重要的阶段，实验中通过血流监测仪实时监测灌注管路内血流量以监测不同CPB阶段脑动脉内血流量的改变，同时采用近红外分光光度仪(near infrared reflectance spectroscopy,NIRS)实时监测CPB期间幼猪局部脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation,rSO2)的变化，结合海马CA区组织学及血清S100 B蛋白水平的检测结果，探讨CPB期间血压控制稳定的前提下，灌注流量对脑血流量自我调节的影响及脑损伤的差异，以期为婴幼儿CPB期间最佳的灌注管理及脑灌注效果提供实验依据。

采用自动气象站(美国,Campbell公司)测定温室内的日平均温度Tmean, ℃)、相对湿度(RH,%)、总辐射(Rs,MJ/m2/d)。

1　方法

1.1　实验动物和分组

12只实验用小型猪幼猪(3.9周±0.5周，体质量 4.1 kg±0.7 kg),Excel生成随机数，随机分3组(n=4)：对照组(C组)、高流量组(H组)、低流量组(L组)。C组仅行开胸术，H组主动脉阻断期间CPB流量(100～120)mL/(kg·min)，L组CPB流量(50～70)mL/(kg·min)。本实验通过阜外医院实验动物伦理委员会批准，严格遵守实验动物伦理要求。

1.2　仪器设备及实验步骤

1.2.1　仪器设备

HE染色结果显示，海马 CA 区锥体细胞排列有序，未见细胞核固缩深染以及细胞嗜伊红染色，即无明显坏死和凋亡的神经元(图3)。尼氏染色结果中，神经细胞着色均匀且排列有序，计数每只动物4张切片200倍放大视野中计数细胞量的算数平均值，结果显示细胞计数结果在各组间无统计学差异(图4)。

CPB流量及脑组织灌注流量(cerebral blood flow，CBF)监测：使用TS410血流监测仪实时监测CPB主动脉插管灌注流量以及颈总动脉插管灌注流量代表脑动脉内灌注流量，记录不同阶段脑动脉内灌注流量的动态变化。

实验动物术前12 h禁食，4 h禁水。静脉注射苯巴比妥钠 20～40 mg/kg行麻醉诱导后气管插管，术中使用机械通气控制呼吸。使用七氟醚和舒芬太尼维持麻醉，并根据幼猪心率、血压调节药量控制适宜麻醉深度。CPB插管采取正中开胸方法进行。为实时监测脑组织灌注流量，本研究采用升主动脉和颈总动脉干单泵双管灌注(图1)。升主动脉插管为10 F，右心房静脉插管为22 F，颈总动脉插管为6 F。CPB采用含血预充液，包括200 mL醋酸林格氏液和200 mL同种异体全血，其中加入400 IU/kg的肝素。CPB转流约30 min后，鼻温和肛温降至32 ℃阻断升主动脉，使用4 ℃St.Thomas晶体停搏液灌注实施心肌保护。阻断期间，不同组别控制不同的灌注流量。心脏停搏40 min后开始复温，待鼻温和肛温至35 ℃开放主动脉，阻断时间控制在60 min左右。复温过程中，温差不超过5 ℃。复跳后辅助(20～30)min，并根据血液稀释情况应用血液浓缩器进行多余水分的滤除。CPB血气管理采用α稳态。为更好地模拟临床，实验中主动脉阻断期间使用去甲肾上腺素和尼卡地平将血压控制在(30～50)mmHg。总CPB时间约为120 min。CPB流量按照分组分别为H组100～120 mL/(kg·min)和L组50～70 ml/(kg·min)。实验结束后麻醉下放血实施安乐死，取材进行组织学检测。实验过程严格按照阜外医院实验动物中心规定流程进行。

图1　单泵双管脑灌注幼猪动物模型插管方式 Figure 1　The model of double arterial lines with single pump

1.3　样本采集及检测指标

分别在CPB开始前10 min(T0)、CPB开始后10 min(T1)、升主动脉阻断后30 min(T2)和升主动脉开放后10 min(T3)4个时间点抽取动脉血样，分别进行血气分析观察CPB期间机体内环境的变化，以及检测血浆中神经损伤标记物S100B蛋白水平的变化。记录不同时间点实验动物的血压、心率、温度、静脉氧饱和度等生理指标。

1.2.2　实验步骤

数据见表2。CPB期间，两组幼猪的不同时间点MAP均无统计学差异。T2时间点，H组CPB总灌注流量[(105.4±4.8) mL/(kg·min)]显著高于L组[(67.1±1.8)mL/(kg·min)](P<0.001)，同时在该时间点H组CBF[(30.8±9.9)mL/(kg·min)]较L组[(19.0±7.4)mL/(kg·min)]有增加的趋势但无统计学差异(P=0.072)，而该时间点H组rSO2值(52.6% ±3.1%)显著高于L组(47.3% ±3.3%)(P=0.042)。重复测量方差分析结果显示，流量和时间的交互作用在H组、L组之间无统计学差异。H组，在不同时间点的CBF和rSO2无统计学差异。L组，在T2时间点的rSO2监测值(47.3%±3.3%)显著低于CPB前的监测值(58.0%±4.9%，P=0.004)。而在T3时间点恢复总灌注流量后，H组和L组的CPB灌注流量、CBF和rSO2监测值无显著性差异(P>0.05)。

二是高度重视阅读与写作。美国高中生的阅读量远远大于中国学生，又厚又大的课本，要在课前阅读，并写出阅读笔记和提出问题；教师还会发阅读资料及学习任务单；每个单元结束时都有综合写作，不论人文课还是科学课，学生们常常一写就是一篇论文。

对照组及实验组幼猪CPB前一般生理学指标，其他如体温、PaCO2、血红蛋白(hemoglobin,Hb)、CPB时间及复温时间等和脑灌注相关指标在不同时间点也均无统计学差异(见表1)。这些基础生理指标的一致性可以排除对于脑组织灌注和脑代谢的影响。

1.4　组织学检测

实验结束后经颈总动脉插管，用约5 L冰盐水冲洗至静脉液体清亮后，灌注约1.5 L多聚甲醛固定脑组织。随后取出海马组织，将其置于10%多聚甲醛中24 h。石蜡包埋切片，切片厚度5 μm，二甲苯脱蜡后，使用无水乙醇进行脱水，分别进行苏木精-伊红(hematoxylin-eosin，HE)染色、尼氏染色。使用光学显微镜观察海马CA区的细胞凋亡、坏死并计数[5]。

1.5　统计分析

“你既然承认为什么还瞒着我做事？”杨力生的话音还没落下，杨秋香伸出巴掌就朝他的脸上打来。杨力生急忙用胳膊招架，杨秋香认为他想还手，便腾出另一只手继续打杨力生，杨力生急忙再招架，二人便撕扭在一起了……

2　结果

2.1　生理学监测指标

实验结束后，使用酶联免疫吸附实验(ELISA)集中检测血清S100B蛋白浓度。血气分析在T0、T1、T3这3个时间点检测(Nova Biomedical,沃尔瑟姆，美国)。5 min记录一次rSO2值、MAP值、体温等数据。

表1　CPB期间不同时间点体温、PaCO2和 Hb监测结果 Table 1　Parameters of temperature,PaCO2and hemoglobin during

项目H组L组P值CPB时间/min1015±1341128±63　0065复温时间/min350±41432±630191肛温/℃T0360±05359±120693T1322±14327±250723T2299±05303±060329T3351±04350±040739PaCO2/mmHgT0388±39404±090373T1365±42348±340098T3313±10316±110565Hb/(g/dL)T0102±1490±100175T191±1294±080648T3100±0993±170520

2.2　CPB流量、脑灌注流量及rSO2监测结果

局部脑氧饱和度监测：NIRO200脑氧饱和度仪监测rSO2进行脑灌注效果的实时监测，氧饱和度探头置于前额正中，眼眶上1 cm处。

表2　灌注监测结果 Table 2　The monitoring parameters

项目H组L组P值CBF/[mL/(kg·min)]T1286±125264±72　0838T2308±99190±740072T3294±99209±460130CPB总流量/[mL/(kg·min)]T1899±119907±1520829T21054±48671±18<0001T31045±51934±1120193MAP/mmHgT1　54±9　50±90595T238±536±60598T345±737±60095rSO2/%T1527±33　523±47　0413T2526±31473±330042T3554±41515±730323

2.3　血清S100 B水平及组织学结果

CPB前，实验组和对照组血清S100B水平无统计学差异。实验组中，S100B水平均从CPB开始逐渐升高，组间变化趋势无统计学差异。其中，S100B 水平的最高值出现在T2，且L组高于H组，但无统计学差异(图2)。

图2　血清中不同时间点S100B浓度 Figure 2　Concentration of S100B in serum during different stages of cardiopulmonary bypass

图3　HE染色 Figure 3　Histological results of HE staining

S5人工心肺机(LivaNova PLC，伦敦)、CAPIOX RX05 婴儿膜式氧合器(Terumo，东京)，体外循环婴儿D管路(天津塑料研究所，天津)，动脉插管(Terumo，东京)，静脉插管(天津塑料研究所，天津)，TS410血流监测仪(Transonic Systems Inc.，Ithaca，纽约)，NIRO200脑氧饱和度仪(日本滨淞公司，滨淞)。

计量资料使用均数±标准差表示。每个时间点的组间差异使用单因素方差分析。不同时间点组间重复测量资料的分析使用析因重复测量方差分析。海马CA区神经元HE染色坏死、凋亡细胞率的比较采用卡方检验分析。组间尼氏染色细胞计数结果采用方差分析比较。统计软件为 SPSS 23.0(IBM，美国)。以P < 0.05为差异有统计学意义。

图4　尼氏染色 Figure 4　Histological results of Nissl staining

3　讨论

随着先天性心脏病患儿术后生存率的提高，如何改善预后尤其是神经系统的预后成为目前研究的重点。改善脑灌注是围术期神经系统保护的重要手段，而脑灌注主要依赖于脑内灌注血流量的稳定。基于人体内脑血流压力/流量自我调节机制的存在，临床管理过程中多数研究人员着眼于血流动力学尤其是血压的控制，从而预期脑组织内灌注状况的判断。但是，脑血流压力/流量自我调节机制在一些病理情况下也会受到影响，如脑损伤以及体温变化时[5-9]。

杨放整理的是“《梅葛》（正腔）”，演唱者是后来历次整理都参与的歌手郭开元，也是新版《中国彝族梅葛史诗丛书》主编、音乐学者郭晓炜的曾祖父。郭开元是当地有名的大毕摩，因此也是梅葛的重要传唱者。

考虑10 kV馈线负荷全转移约束下的变电站全停校验，对于制定变电站全停检修负荷转供方式具有重要参考价值，也是制定变电站检修策略的重要依据。给出了馈线负荷全转移的定义和约束条件，并建立了该约束条件下的全站停电校验模型，通过算例验证了模型的准确性和实用性，为配电网馈线站间联络建设提供了可靠依据，对进一步提升配电网供电服务质量打下了坚实基础，具有借鉴意义。目前该模型已经成功应用于德阳地区配电网标准化改造的项目储备方案审查和策略制定中，并取得了良好的效益，具有推广价值。

在婴幼儿心血管手术CPB中，血压控制已经超出了脑血流压力/流量自我调节的低限。CPB过程中常伴随有低温、非搏动灌注、血液稀释等，对脑血流压力/流量自我调节机制也可能有一定影响，但是以往缺乏直接的实验室证据。CPB期间的灌注流量由人工心肺机进行管理，而血压通过麻醉深度以及药物处理进行控制。为了配合外科手术的完成，CPB全身灌注流量可能发生变化，即存在高流量灌注和一定程度的低流量灌注。在此期间的脑灌注状况是研究者关注的主要问题。本研究正是基于这一特殊性，设定了高流量和低流量不同的组别，观察其对脑动脉内灌注流量的影响。但是由于脑血管发育的特殊性，直接实时监测非常困难。本研究预实验阶段发现传统的经颅多普勒技术在小型猪实验中不能得到重复性好的监测数据。同时在前期解剖实验发现，小型猪主动脉弓部发出两个大的分支，右侧为右头臂动脉，左侧为左锁骨下动脉，其中脑供血主要通过颈总动脉干发出左右两支颈总动脉来供给[10]。根据这一解剖特点，采用颈总动脉干插管的方式进行脑灌注，此时的颈总动脉插管流量基本可以代表脑动脉内灌注的流量，这也是成功构建幼猪CPB脑灌注血流/压力动物模型、使用TS410血流检测仪进行实时监测脑灌注流量和全身灌注流量之间关系的关键。本实验通过NIRS监测rSO2来间接反映脑血流自动调节的变化。NIRS技术早在20世纪80年代就已面世，早期主要用于化学分析，直至近几年逐渐推广用于临床实践。Addison[4]的研究结果显示，作为一种简单易行的手段，NIRS可以稳定地分析脑血流自动调节的变化。NIRS在创伤的患儿中可以良好反映脑血流压力/流量自我调节的变化。NIRS作为一种无创的监测手段，在预测重症患者和心外手术患者的预后中有着良好的相关性[11-13]。在本实验中，结合脑动脉内灌注流量和rSO2值的变化来反映脑血流压力/流量自我调节的变化。结果显示，在主动脉阻断期间，低流量组的脑灌注量显著低于高流量组，且rSO2在低流量组中也显著降低。这提示在CPB主动脉阻断期间，人体的脑血流压力/流量自我调节机制已经受到一定的削弱，在全身灌注量下降的情况下，脑血管并不能代偿性进行调节以抵消脑动脉内的血流量减少。脑内血流量会随着CPB流量的降低而减少，此时尽管通过药物控制使得血压与高流量组相似，但是血压控制值不能代表脑组织内的血流量灌注水平。这与常规非手术人体心排量基本稳定的情况存在本质上的区别。在前、后并行循环阶段，灌注量和血压在两组间的差别并不显著，这与临床手术的实践相类似。在本研究中排除了周龄、体质量、血压、血色素、PaCO2、温度、插管直径等因素的影响后，引起主动脉阻断期间脑动脉内灌注流量变化的唯一主要因素为全身灌注流量的变化。

S100 B蛋白作为经典的神经化学生物标记物，在心跳骤停、颅外伤、休克以及心脏手术后存在认知功能障碍的患者中其水平都会显著增高[14-17]。本研究中，选取S100B蛋白作为实验中判断早期脑损伤的血清学指标。在S100B最高值和rSO2最低值均出现在T2时间点，其中低流量组在T2点的rSO2监测显示其发生较明显的脑灌注减少。以往研究显示，S100B对于血脑屏障的损伤敏感度较高[18]。在本研究中S100B虽然在组间和组内不同时间点中没有统计学差异，但其变化趋势和rSO2是较为一致的。尼氏小体，又称嗜染质，在神经元缺血缺氧的情况下会消失或溶解。因此，尼氏小体常用作神经元细胞功能状态的指标。本研究中，尼氏染色在各组间无统计学差异，同时，HE染色也没有发现坏死和凋亡现象。这也能证实主动脉阻断后单纯短时间的低流量灌注 [50～70 mL/(kg·min)]，尽管脑灌注流量和rSO2监测均证实一定程度的脑灌注不足，但是这种情况下引起的脑损伤仅表现在分子水平，尚未引起细胞结构的明显变化。血清学和组织学的结果，三组间没有显著性差异。提示阻断期间的脑内血流量变化并没有引起永久性和严重的脑组织损伤。血清学和组织学的监测与脑氧饱和度监测变化相比，特异性高，但是敏感性差，早期的脑组织灌注不足不能通过这些监测手段发现和探测。Kunze等[19]的研究发现，在大鼠模型中脑微小坏死引起的海马CA区神经元坏死发生在脑损伤24 h之后，本研究的取材时间较早，可能无法观察到后期的变化。

本动物实验也存在一定局限性。首先，本研究是急性研究，尚无法阐释远期神经化学生物标记物的变化。其次，本实验中的研究对象为正常幼猪，可能和先天性心脏病患儿有所不同。最后，研究中仅观察流量在MAP 维持在30～50 mmHg这一范围内对脑内灌注的影响，不同温度、不同血压以及不同灌注流量对脑灌注的影响还有待进一步的研究。

股骨头坏死是临床常见疾病，属于骨科，若不及时治疗，会引发激发关节炎或股骨头塌陷等疾病，严重者会发生残疾甚至死亡。股骨头坏死患者主要表现为髋关节疼痛、关节功能异常等症状，因此早期诊断，可以让患者在最佳时机接受治疗[1-2]。临床诊断方法很多，如X线、CT检查、核磁共振等，但何种方法效果更好，成为临床研究的重点。本文以我院收治的股骨头坏死患者为例，探讨CT与核磁共振在此类患者中的诊断效果。

4　结论

在幼猪CPB模型中，主动脉阻断期间将MAP维持在30～50 mmHg这一范围时，脑动脉内流量和局部脑氧饱和度的监测均提示脑血流压力/血流自我调节机制受到削弱。在主动脉阻断期间高流量组脑灌注效果优于低流量灌注。

参考文献

[1]　　　　Andropoulos DB,Ahmad HB,Haq T,et al. The association between brain injury,perioperative anesthetic exposure,and 12-month neurodevelopmental outcomes after neonatal cardiac surgery:a retrospective cohort study[J]. Paediatric Anaesthesia,2014,24(3):266-274.

[2]　Jie H. The global burden of congenital heart disease[J]. Cardiovascular Journal of Africa,2013,24(4):141-145.

[3]　王小龙,管玉龙. 先天性心脏病患儿神经精神发育的影响因素及干预进展[J]. 心肺血管病杂志,2015,34(12):944-946.

Wang XL,Guan YL. Exploration of neurodevelopmental outcomes after cardiac surgery in infancy[J]. Journal of Cardiovascular & Pulmonary Diseases,2015,34(12):944-946.

[4]　Addison PS. A review of wavelet transform time-frequency methods for NIRS-based analysis of cerebral autoregulation[J]. IEEE Reviews in Biomedical Engineering,2015,8:78-85.

[5]　Blue ME,Wilson MA,Beaty CA,et al. Brain injury in canine models of cardiac surgery[J]. Journal of Neuropathology & Experimental Neurology,2014,73(12):1134-1143.

[6]　Rezaei O,Pakdaman H,Gharehgozli K,et al. S100 B:a new concept in neurocritical care[J]. Iranian Journal of Neurology,2017,16(2):83-89.

[7]　Vesoulis ZA,Liao SM,Trivedi SB,et al. A novel method for assessing cerebral autoregulation in preterm infants using transfer function analysis[J]. Pediatric Research,2016,79(3):453-459.

[8]　王茜,刘四华,杨浩,等. 猪主动脉手术选择性脑灌注期间脑血流的变化[J]. 中华胸心血管外科杂志,2012,28(3):161-164.

Wang Q,Liu SH,Yang H,et al. The pilot observation of cerebral blood flow during aortic arch reconstruction surgery in piglet’s animal model[J]. Chinese Journal of Thoracic Cardiovascular Surgery,2012,28(3):161-164.

[9]　Williams M,Lee JK. Intraoperative blood pressure and cerebral perfusion:strategies to clarify hemodynamic goals[J]. Paediatr ic Anaesthesia,2014,24(7):657-667.

[10]　王小龙,方颖慧,王茜,等. 主动脉弓部动脉瘤术中灌注效果的监测与评估[J]. 中国胸心血管外科临床杂志,2016,23(6):563-568.

Wang XL,Fang YH,Wang Q,et al. Monitoring and evaluation on effect of intraoperative perfusion during aortic arch aneurysm surgery[J]. Chinese Journal of Clinical Thoracic and Cardiovascular Surgery,2016,23(6):563-568.

[11]　Riberholt CG,Olesen ND,Thing M,et al. Impaired cerebral autoregulation during head up tilt in patients with severe brain injury[J]. PLoS One,2016,11(5):e0154831.

[12]　Genbrugge C,Eertmans W,Jans F,et al. Regional cerebral saturation monitoring during withdrawal of life support until death[J]. Resuscitation,2017,121:147-150.

[13]　Storm C,Leithner C,Krannich A,et al. Regional cerebral oxygen saturation after cardiac arrest in 60 patients—a prospective outcome study[J]. Resuscitation,2014,85(8):1037-1041.

[14]　Schoen J,Meyerrose J,Paarmann H,et al. Preoperative regional cerebral oxygen saturation is a predictor of postoperative delirium in on-pump cardiac surgery patients:a prospective observational trial[J]. Critical Care,2011,15(5):R218.

[15]　Zaigham M,Lundberg F,Olofsson P. Protein S100B in umbilical cord blood as a potential biomarker of hypoxic-ischemic encephalopathy in asphyxiated newborns[J]. Early Human Development,2017,112:48-53.

[16]　Abu-Sultaneh S,Hehir DA,Murkowski K,et al. Changes in cerebral oxygen saturation correlate with S100B in infants undergoing cardiac surgery with cardiopulmonary bypass[J]. Pediatric Critical Care Medicine,2014,15(3):219-228.

[17]　Bustamante A,López-Cancio E,Pich S,et al. Blood biomarkers for the early diagnosis of stroke:the stroke-chip study[J]. Stroke,2017,48(9):2419-2425.

[18]　Chen Y,Liu J,Wang S,et al. Early changes in cerebral oxidative stress and apoptotic neuronal injury after various flows for selective cerebral perfusion in piglets[J]. Perfusion,2012,27(5):419-425.

[19]　Kunze R,Zhou W,Veltkamp R,et al. Neuron-specific prolyl-4-hydroxylase domain 2 knockout reduces brain injury after transient cerebral ischemia[J]. Stroke,2012,43(10):2748-2756.