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體外循環(huán)中肝素涂層管道應(yīng)用的進(jìn)展
[關(guān)鍵詞] 體外循環(huán) 肝素 涂層 管道 綜述健康網(wǎng)訊:
盧 蓉，范慧敏（綜述），劉中民（審校）
（同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院心胸外科，上海 200120）
最好的血液相容表面莫過于血管內(nèi)皮細(xì)胞。有研究表明，微血管內(nèi)皮細(xì)胞表面
存在著肝素樣分子和其他生物活性物質(zhì)，可防止局部血栓形成。如能把肝素結(jié)合在
人工材料的表面，有可能使人工材料部分模擬人體血管內(nèi)皮功能，避免血栓的形成
，增加人工材料的生物相容性。1963年Gott等［1］首次采用離子結(jié)合方式將肝素
與合成材料結(jié)合，以增加人工血管的抗血栓特性。此后人們發(fā)現(xiàn)肝素涂層材料可有
效提高聚合材料的生物相容性，從而減輕術(shù)后全身炎癥反應(yīng)。
1 肝素涂層材料的原理與構(gòu)造
1.1 離子結(jié)合方式 是利用肝素本身含有大量負(fù)電荷，用陽離子表面活性劑
或含有陽離子的聚合物涂抹于材料表面，通過電荷來吸附肝素分子。目前市場(chǎng)上的
Duraflo II表面（Baxter Healthcare Corp，Bentley Laboratories Divition，
Irvine,Calif.）即是采用離子結(jié)合方式。
1.2 共價(jià)結(jié)合方式 是通過特殊共價(jià)鍵使肝素分子結(jié)合于材料表面。使用碳
化二亞胺把肝素連接到水解聚甲基丙烯酸甲酯上；肝素再通過戊二醛以共價(jià)鍵結(jié)合
在聚乙烯醇上。共價(jià)鍵結(jié)合需要特殊的化學(xué)反應(yīng)，把肝素結(jié)合到聚合材料表面。對(duì)
CPB用品來說，每個(gè)部分材料的表面均需獨(dú)立地進(jìn)行肝素涂層。此種方法可使肝素
活性降低，隨使用時(shí)間延長(zhǎng)逐漸損耗，在某些情況下可能導(dǎo)致設(shè)備表面物理性損害
。其可能的原因是肝素作為一種粘多糖在共價(jià)鍵結(jié)合的過程中活性常發(fā)生改變。目
前市售Carmeda生物活性表面（Carmeda BioActive Surface, Carmeda, Stockhol
m, Sweden，CBAS）即是采用共價(jià)結(jié)合方式。
1.3 物理結(jié)合方式 是用肝素分子與聚合材料混合，在血液接觸面緩慢釋放
肝素分子，達(dá)到抗血栓形成的作用。
1.4 結(jié)合方式的評(píng)價(jià) 從現(xiàn)有的報(bào)道來看，共價(jià)鍵結(jié)合的材料性能可能更好
一些。研究發(fā)現(xiàn)，與Duraflo II相比，CBAS能顯著降低常溫CPB中組織纖溶酶原激
活物，補(bǔ)體及白細(xì)胞激活也明顯減少［2-4］。Moen等［3］ 研究了兩種表面對(duì)血
液激活的影響。與CBAS組相比，Duraflo II組乳鐵蛋白及MPO的釋放明顯增加；且
前者TCC形成及白細(xì)胞激活最少。關(guān)于肝素涂層管道（heparin-coated circuits,
HCC）對(duì)術(shù)后結(jié)果的影響，研究表明，Carmeda組在術(shù)后拔管時(shí)間、住院時(shí)間和節(jié)
約費(fèi)用方面都顯著低于Duraflo II組［5］。Ovrum等報(bào)道［6］在常規(guī)冠狀動(dòng)脈搭
橋術(shù)中減少全身肝素用量，使用這兩種類型管道，均有良好臨床效果，但兩者相比
并無明顯差異。
2 肝素涂層管道的臨床應(yīng)用
初期臨床應(yīng)用中僅能在膜肺上涂抹肝素。單純應(yīng)用肝素涂層膜肺（HCO）可減
輕纖維蛋白原、凝血因子XII和高分子激肽原消耗，減少血漿補(bǔ)體C3a和游離血紅蛋
白水平，并且不影響氣體交換［7］。目前已有完全肝素涂層的CPB管道、氧合器、
過濾器、插管等，使得正確評(píng)價(jià)和臨床應(yīng)用肝素涂層管道成為可能。
人們最初使用HCC主要是為了減少肝素用量以便于減少術(shù)后失血及需血量。研
究表明肝素本身可以引起纖溶和血小板的功能障礙［8］，這些副作用是劑量依賴
性的；肝素-魚精蛋白復(fù)合物可以通過經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體［9］。應(yīng)用肝素涂敷管道
是減少肝素用量的唯一方法，從而有效地減少肝素和魚精蛋白帶來的副作用。對(duì)于
HCC時(shí)肝素減量問題，目前尚無統(tǒng)一意見，然而多數(shù)作者認(rèn)為使用HCC時(shí)減少全身肝
素用量是安全的。
2.1 肝素用量 關(guān)于采用小劑量全身肝素化的肝素涂層管道（LSH-HCC）時(shí)的
肝素用量及ACT時(shí)間，各家報(bào)道不一。肝素劑量在1~1.5mg/kg之間，ACT時(shí)間在150
~280s之間［10-15］。
qvrum等［12］ 在CPB中所用標(biāo)準(zhǔn)為：（1）LSH-HCC：肝素：100IU/kg； ACT
>250s；（2）全劑量全身肝素化的肝素涂層管道（FSH-HCC）：肝素：400IU/kg ；
ACT>480s。Seggesser等［16，17］所用的標(biāo)準(zhǔn)為：（1）FSH-HCC：體內(nèi)肝素用量
為300IU/mg；預(yù)充液內(nèi)為 5000IU/L；ACT>480s；（2）LSH-HCC：體內(nèi)肝素用量為
100IU/mg；預(yù)充液內(nèi)為1000IU/L；ACT>180s。
2.2 臨床研究 研究結(jié)果表明，肝素涂層管道可減少病人術(shù)后失血和庫(kù)血用
量［16,18］，縮短拔管時(shí)間［30］，在減少肝素用量時(shí)更明顯［15-17］。應(yīng)用小
劑量肝素化的HCC時(shí)，能抑制補(bǔ)體激活［11,13］，使粒細(xì)胞激活減少［19］，對(duì)纖
維蛋白原、D-二聚體、b-TG及血小板計(jì)數(shù)等方面的影響與FSH無差異［18］；并能
明顯減少心律失常發(fā)生率［32, 33］。病人在ICU停留時(shí)間及住院時(shí)間縮短，住院
費(fèi)用減少［15］。從而抵消了使用HCC增加的費(fèi)用。在兒童，HCC時(shí)病人術(shù)后中心體
溫明顯下降［29］，與減少IL-6與循環(huán)中補(bǔ)體水平，降低炎癥反應(yīng)有關(guān)［34］。也
有報(bào)道肝素涂層管道可減輕冠脈搭橋?qū)Σ∪诵g(shù)后認(rèn)知能力的損害，可能因?yàn)闇p少白
細(xì)胞粘附聚集于腦血管床［37］。Ranuci等［38］比較了鼓泡式氧合肺、常規(guī)膜肺
和肝素涂沫膜肺的效果。結(jié)果表明，肝素涂沫膜肺可以減輕肺的功能失常。Hamad
a等［43］報(bào)道冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)中肝素管道與去白細(xì)胞濾器同時(shí)使用能減輕炎癥
反應(yīng)和肺功能的損害。Jansen［42］ 研究認(rèn)為，抑肽酶預(yù)充的HCC管道明顯減少病
人在ICU停留時(shí)間，降低并發(fā)癥的發(fā)生率，減少住院費(fèi)用。
qvrum等［14］觀察到LSH-HCC組的β-TG及TAT復(fù)合物在CPB結(jié)束時(shí)明顯低于標(biāo)
準(zhǔn)劑量組，PF1,2、纖維蛋白原、D-二聚體及血漿纖溶酶-抗纖溶酶復(fù)合體各組無差
別；認(rèn)為與FSH-HCC相比，LSH-HCC并不增加血栓形成的機(jī)會(huì)，小劑量全身肝素化的
HCC是安全的。對(duì)于凝血酶來說，目前所用小劑量肝素在允許的范圍內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)劑量
肝素對(duì)凝血系統(tǒng)沒有任何有益的影響。
有學(xué)者對(duì)高危病人術(shù)中使用HCC進(jìn)行評(píng)價(jià)［40］。并以ICU停留時(shí)間、術(shù)后住院
時(shí)間及是否出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥作為評(píng)價(jià)術(shù)后病人整體情況的指標(biāo)。從全組病人或MV組
病人來看，HCC均明顯改善了這些指標(biāo)。McCarthy［41］探討再次心臟手術(shù)病人使
用HCC能否改善臨床結(jié)局。結(jié)果表明，使用HCC沒有出現(xiàn)任何副作用；需要大量輸血
的病人明顯減少，再次換瓣病人在ICU需血量明顯減少。對(duì)急、重癥病人，抗凝禁
忌癥的患者、不能脫機(jī)的病人需要長(zhǎng)期機(jī)械性循環(huán)輔助者及使用ECMO者，可考慮使
用肝素涂層管道，減少甚至不使用肝素進(jìn)行轉(zhuǎn)流，有望獲得成功［20,25］。
也有臨床效果不明顯的報(bào)道［14,35,36］。不同肝素涂層管道對(duì)臨床影響并無
差異［6,12］。Steinberg［39］研究發(fā)現(xiàn)HCC對(duì)QS/Qt沒有影響，可能的原因是預(yù)
充液中加了蛋白質(zhì)，后者在CPB之前可以沖刷掉大部分包被的肝素。也有報(bào)道認(rèn)為
再次手術(shù)HCC時(shí)并不能改善臨床進(jìn)程。并指出為使HCC更有利，需采取以下措施：減
少肝素用量，避免心包積血回輸［28］。
一些學(xué)者批評(píng)減少肝素用量，認(rèn)為這可以增加凝血酶形成和纖維蛋白微栓的危
險(xiǎn)［26］。Cheung等［27］報(bào)道HCC時(shí)使用1mg/kg的肝素可見心內(nèi)凝塊形成。Mueh
rcke 等［28］在不進(jìn)行全身肝素化而使用HCC行生命支持時(shí)，也發(fā)現(xiàn)心內(nèi)普遍有血
凝塊形成。很明顯需要進(jìn)一步研究以確定使用HCC的最安全措施。
2.3 LSH-HCC時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 許多的研究表明，在臨床上應(yīng)用小劑量肝素H
CC是有效的和安全的。然而應(yīng)當(dāng)注意其局限性［31］。應(yīng)當(dāng)確認(rèn)那些AT III缺乏和
血液呈高凝狀態(tài)者，術(shù)中避免血液瘀滯，避免應(yīng)用那些對(duì)凝血機(jī)制的平衡有影響的
藥物，所有這些對(duì)避免術(shù)后出現(xiàn)并發(fā)癥是非常重要的。
Segesser［16，17］等指出，小劑量肝素應(yīng)用指征為病人在標(biāo)準(zhǔn)肝素化有危險(xiǎn)
時(shí)，此時(shí)必須有合適的外科技術(shù)和嚴(yán)格的灌注條件方能保證手術(shù)的安全。小劑量肝
素化的HCC時(shí)，要注意以下三種情況：⑴ 全流量：> 2L/min，連續(xù)數(shù)h仍安全；⑵
低流量：1 ~ 2L/min，短時(shí)間（數(shù)分鐘）內(nèi)是安全的，如果需要延長(zhǎng)低流量時(shí)間
，應(yīng)同時(shí)延長(zhǎng)ACT時(shí)間；⑶ 微流量：< 1L/min, 能維持?jǐn)?shù)秒鐘，盡量避免出現(xiàn)這種
情況；停循環(huán)其間應(yīng)全量肝素化。
小劑量肝素化HCC時(shí)有可能出現(xiàn)的問題及解決辦法見下表。
Dowling等［20］ 認(rèn)為，在無全身抗凝的情況下，使用HCC應(yīng)注意以下幾個(gè)方
面：⑴ 術(shù)前AT III需正常；⑵ 插管后即轉(zhuǎn)流；⑶ 保持CPB高流量：2.5L/min；⑷
注意出血及引流血的抗凝回收；⑸ 不用滾壓泵吸引器。
表2 小劑量肝素化HCC時(shí)有可能出現(xiàn)的問題及解決辦法
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-
潛在問題 處理方法
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-
AT III 水平 低 增加ATIII或使用新鮮冰凍血漿
ACT 對(duì)負(fù)荷量肝素不敏感 增加ATIII或使用新鮮冰凍血漿
CPB開始 插管中可能出現(xiàn)血凝塊 與靜脈系統(tǒng)或儲(chǔ)血池連通
心外吸引儲(chǔ)血室 可能堵塞 避免吸引凝血塊 更換儲(chǔ)血池
靜脈管道空氣阻塞 停泵時(shí)可能出現(xiàn)凝血塊 再循環(huán)（局部回路）
CPB中停泵 凝塊形成可能 增加流量或肝素
停循環(huán) 凝塊形成可能 全肝素化
CPB結(jié)束 凝塊形成可能 再循環(huán)（局部回路）
中和后血液回收 凝塊形成可能 紅細(xì)胞沖洗裝置
氧合器中血回輸 凝塊形成可能 紅細(xì)胞沖洗裝置
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-
不明原因問題 全肝素化
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-
3 結(jié)論
肝素涂層管道是提高生物相容性的有效方法之一，可減輕由于血液與異物接
觸引起的全身炎癥反應(yīng)，提高轉(zhuǎn)流過程的安全性，其臨床意義正在得到越來越多學(xué)
者的認(rèn)可。尤其作為減少甚至不使用肝素的唯一方法，可減少應(yīng)用大劑量抗凝劑帶
來的并發(fā)癥，在某些特殊情況下，發(fā)揮了令人滿意的作用。但肝素涂管道并不能達(dá)
到理想的生物相容性，仍具有一定的局限性。隨著對(duì)肝素涂層管道研究的不斷深入
，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝的不斷提高，最終肝素涂層管道會(huì)在臨床上得到廣泛的應(yīng)用
。
參考文獻(xiàn)：
［1］Gott VL, Whiffen JD, Dutten RC. Heparin bonding colloidal graphite
surfaces ［J］. Science, 1963,142:1279-1298.
［2］Baufreton C, Moczar M, Intrator L, et al. Inflammatory response to
CPB using two different types of heparin-coated extrocorporeal circuit
s［J］. Perfusion, 1998，13:419-427.
［3］Moen O, Fosse E, Brockmeier V, et al. Disparity in blood activati
on by two different heparin-coated CPB system［J］. Ann Thorac Surg 199
5;60:1317-1323.
［4］θvrum E, Mollnes TE, Fosse E, et al. Complement and granulocyte
activation in two different types of heparinized extracorporeal circuit
s［J］. J Thorac Cardiovasc Surg 1995,110:1623-1632.
［5］Mahoney CB. Heparin-bonding circuits: clinical outcomes and costs
［J］. Perfusion 1998,13:192-204.
［6］Ovrum E, Tangen G, Oystese R, et al. Comparison of two heparin-coa
ted extracorporeal circuits with reduced systemic anticoagulation in ro
utine coronary artery bypass operations［J］. J Thorac Cardiovasc Surg
2001 Feb;121(2):324-330.
［7］Shigemitsu O , Hadama T, Takasaki H, et al. Biocompatibility of a
heparin-bonded membrane oxygentor (Carmeda MAXIMA)during the first 90 m
inutes of cardiopulmonary bypass: clinical comparison with the conventi
onal system［J］. Artif Organs, 1994, 18L 936-941.
［8］Khuri SF, Valeri CR, Loscalzo J, et al. Heparin causes platelet dy
sfunction and induces fibrinolysis before cardiopulmonary bypass［J］.
Ann Thorac Surg, 1995, 60: 1008-1014.
［9］Cavarocchi NC, Schaff HV, Orszulak TA, et al. Evidence for complem
ent activation by heparin-protamin interaction after CPB. Surgery, 198
5, 98:525-531.
［10］Korn RL, Fisher CA, Livingston ER, et al. The effects of CBAS on
human blood components during simulated extracorporeal circulation［J］
. J Thorac Cardiovasc Surg 1996,111:1073-1084.
［11］Pekna M, Hagman L, Helden E, et al. Complement activation during
CPB:effects of immobilized heparin［J］. Ann Thorac Surg 1994,58:421-4
24.
［12］qvrum E, Mollnes TE, Fosse E, et al. High and low heparin dose w
ith heparin-coated CPB: activation of complement and granulocyte［J］.
Ann Thorac Surg 1995,60:1755-1761.
［13］Fosse E, Moen O, Johnson E, et al Reduced complement and granuloc
yte activation with heparin-coated CPB［J］. Ann Thorac Surg 1994,58:
472-477.
［14］qvrum E, Brosstad F, Holen EA, et al. Effects on coagulation and
fibrinolysis with reduced versus full systemic heparinization and hepa
rin-coated CPB. Circulation. 1995,92:2579-2584.
［15］Alder GS, Doursounian M, Gara PO, et al. Heparin-bonded circuits
with a reduced anticoagulation protocol in primary CABG:a prospective ,
randomized study［J］. Ann Thorac Surg 1996,62:410-418.
［16］Seggesser LK, Weiss BM, Pasic M, et al. Risk and benefit of low s
ystemic heparinization during open heart operations［J］. Ann Thorac S
urg 1994;58:391-398
［17］Von Seggesser LK, Weiss BM, Garcia E, et al. Reduced blood loss a
nd transfusion requirements with low systemic heparinization: prelimina
ry clinical results in coronary artery revascularization［J］. Eur J C
ardio-Thorac Surg 1990, 4:639-643.
［18］qvrum E, Holen EA, Tangen G, et al. Completely heparinized CPB an
d reduced systemic heparin :clinical and hemostatic effects［J］. Ann
Thorac Surg 1995;60:365-371.
［19］Videm V, Svennevig JL, Fosse E, et al. Reduced complement activat
ion with heparin-coated oxygenator and tubing in coronary bypass operat
ion［J］. J Thorac Cardiovasc Surg 1992,103:806-813.
［20］Dowling RD, Brown ME, Whattington RO, et al. Clinical CPB without
systemic anticoagulation［J］. Ann Thorac Surg 1993,56:1176-1178.
21］Bennett J, Hill J, Parsons J, et al. Heparin-free cardiopulmonary s
upport utilizing a cameda coated circuit for a patient with pulmonary h
emorrhage and multiple trauma［J］. AMSECT 29th International Conferenc
e, San Francisco, California, 1991, Mar. 1-4: 15.
［22］Von Segesser LK, Garcia E, Turina M. Perfusion without systemic h
eparinization for rewarming in accidental hypothermia［J］. Ann Thorac
Surg , 1991, 52:560-561.
［23］Saito A, Hayashi J, Eguchi S. Mechanical circulatory assist using
heparin-coated tube and roller pump system［J］. Ann Thorac Surg , 19
92, 53: 659-665.
［24］Fjalldal O, Torfason PT, et al. Prolonged total extracorporeal lu
ng assistance without systemic heparinization［J］. Acta Anaesthesiol
Scand, 1993,37:115-120.
［25］Hayashi Y, Ohtake S, Sawa Y, et al. Percutaneous cardiopulmonary
support with heparin-coated circuits in postcardiotomy cardiogenic shoc
k. Efficacy and comparison with left heart bypass［J］. Jpn J Thorac Ca
rdiovasc Surg 2000 May;48(5):274-279.
［26］Edmunds LH. Surface-bound heparin:panacea or peril ［J］Ann Thora
c Surg 1994,58:285-286.
［27］Cheung AT, Levin SK, Weiss SJ, et al. Intracardiac thrombus: a ri
sk of incomplete anticoagulation for cardiac operations［J］. Ann Thora
c Surg 1994,58:541-542.
［28］Muehrcke D, McCarthy PM, Marchant KK, et al. Biocompatibility of
heparin-coated extracorporeal bypass circuits:a randomized,masked clini
cal trial［J］. J Thorac Cardiovasc Surg 1996,112:472-483.
［29］Schreurs HH, Wijers MJ, Gu YJ, et al. Heparin-coated bypass circu
it: effects on inflammatory response in pediatric cardiac operations［J
］. Ann Torac Surg 1998,66:166-171.
［30］Ashraf S, Tian Y. Release of proinflammatory cytokines during ped
iatric CPB:heparin-bonded vursus nonbonded oxygenetors［J］. Ann Thora
c Surg 1997,64:1790-1794.
［31］Edmunds LH, Jr. Breaking the blood-biomaterial balance［J］. ASA
IO J 1995，41:824-830.
［32］qvrum E, Holen EA, Tangen G, et al. Heparinized CPB and full sys
tem heparin dose marginally improve clinical performance［J］. Ann Thor
ac Surg 1996,62:1128-1133.
［33］Baufreton C, Le Besnerais P, Janson P, et al. Clinical outcome af
ter coronary surgery with heparin-coated extracorporeal circuits［J］.
Perfusion 1996,11:437-443.
［34］Olsson C, Siegbahn A, Henze A, et al. Heparin-coated cardiopulmon
ary bypass circuits reduce circulating complement factors and interleuk
in-6 in paediatric heart surgery. Scand Cardiovasc J 2000,34(1):33-40.
［35］Mullen JC, Bentley MJ, Gelfand ET. Coronary artery bypass surgery
with heparin-coated perfusion circuits and low-dose heparinization［J］
. Can J Surg 2002 Jun;45(3):166-172.
［36］Tayama E, Hayashida N, Akasu K, et al. Biocompatibility of hepari
n-coated extracorporeal bypass circuits: new heparin bonded bioline sys
tem［J］. Artif Organs 2000 Aug;24(8):618-623.
［37］Van der Linden J, Jinder D, Thelin S, et al. Heprin-coated cardio
pulmonary circuits protect against impaired cognitive function three mo
nths after coronary artery bypass grafting［J］. Perfusion, 1993, 8: 25
0.
［38］Ranuci M, Cirri S, ContiD et al. Beneficial effects of Duraflo II
heparin-coated circuits on postperfusion lung dysfunction［J］. Ann T
orac Surg 1996,61:76-81.
［39］Steinberg JB, Kapelanski DP, Olson JD, et al. Cytokine and comple
ment levels in patients undergoing CPB［J］. J Thorac Cardiovasc Surg,
1993,106:1006-1016.
［40］Ranucci M, Mazzucco A, Pessotto R, et al. Heparin-coats circuits
for high-risk patients: a multicenter,prospective, randomized trial［J
］. Ann Thorac Surg 1999,67:994-1000.
［41］McCarthy PM, Yared JPP, Foster RC, et al. A prospective randomiz
ed trial of Duraflo II heparin-coated circuits in cardiac reoperation［
J］. Ann Thorac Surg 1999,67:1268-1273.
［42］Jansen PGM, Baufreton C, Besnarais PL, et al. Heparin-coated cir
cuits and aprotinin prime for CABG［J］. Ann Thorac Surg 1996,61:1363-
1366.
［43］Hamada Y, Kawachi K, Nakata T. Antiinflammatory effect of heparin
-coated circuits with leukocyte-depleting filters in coronary bypass su
rgery［J］. Artif Organs 2001 Dec;25(12):1004-1008.
來源：中國(guó)體外循環(huán)雜志【體外循環(huán)中肝素涂層管道應(yīng)用的進(jìn)展】相關(guān)文章：
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