王光亮 吳雪梅

(1東北國際醫(yī)院老年醫(yī)學中心，遼寧 沈陽 110000；2吉林大學第一醫(yī)院)

心臟機械瓣膜置換術(shù)后的患者，在超聲下可見一些可移動的、高反射、發(fā)亮的信號影，通常被我們認為是微氣泡信號影。Balakrishnan等〔1〕發(fā)現(xiàn)非瓣膜術(shù)后的中心靜脈置管的患者心室、心房內(nèi)氣泡超聲影像改變。主動脈機械瓣膜術(shù)后超聲下可以發(fā)現(xiàn)許多栓子信號，N?tzold等〔2〕認為栓子信號是氣體的可能性大。心臟瓣膜置換術(shù)后，復查心臟彩超可見心室內(nèi)氣泡栓子的報道國內(nèi)相關(guān)文獻較少。1975年人工機械瓣膜相關(guān)的微氣泡被第一次報道〔3〕，目前氣泡產(chǎn)生的機制尚不完全清楚。查閱了國內(nèi)和國外關(guān)于心室內(nèi)氣泡栓子的相關(guān)文獻，本文對心臟瓣膜置換術(shù)后心室內(nèi)氣泡栓子的研究進展進行綜述。

1 可能的機制

1.1可能與瓣膜產(chǎn)生的氣穴現(xiàn)象有關(guān) 氣穴〔4〕來自拉丁文“cavitus”，指空虛、空處的意思。氣穴現(xiàn)象是由于機械力，如由船用的旋轉(zhuǎn)機械力產(chǎn)生的致使液體中的低壓氣泡突然形成并破裂的現(xiàn)象。高速液體繞物體和繞角點流動的壓強降低(可根據(jù)伯努利方程定性得到這一結(jié)論，即速度高的地方壓強低)可導致局部有界的氣泡或氣體生成，此現(xiàn)象稱為氣穴，也叫空化現(xiàn)象，是局部有界的閃蒸發(fā)并隨后的凝結(jié)，或是由于壓強降低致使溶解在液體中的氣體的釋放。Rambod等〔5〕認為瓣膜關(guān)閉產(chǎn)生突然的壓力下降并且在瓣膜的主動脈側(cè)產(chǎn)生湍流現(xiàn)象。如此大的氣體濃度梯度，使溶解的氣體在瓣膜關(guān)閉時湍流的核心低壓力區(qū)釋放，最終形成了主動脈側(cè)的微氣泡。Kort等〔6〕也認為微氣泡的產(chǎn)生是與瓣膜兩側(cè)產(chǎn)生的壓力變化有關(guān)?？昭馀荼患す鈹z影機探測到其非常不穩(wěn)定在0.5 ms內(nèi)就已經(jīng)消逝了〔7〕。Graf等〔8〕探測到的空穴直徑達到1.8 mm，推測可能是血細胞被瓣膜破壞后破裂產(chǎn)生的空穴，他們的研究發(fā)現(xiàn)空穴氣泡在0.1 ms內(nèi)即消失了。Catapano等〔9〕報道1例經(jīng)食道超聲發(fā)現(xiàn)人工機械二尖瓣置換術(shù)后存在心室微氣泡的患者，他們亦考慮微氣泡的產(chǎn)生與氣穴現(xiàn)象有關(guān)。但是Li等〔10〕的實驗發(fā)現(xiàn)，湍流在氣穴形成的過程中所承擔的作用并不是很大。Lo等〔11〕實驗亦發(fā)現(xiàn)湍流內(nèi)部的壓力改變?yōu)?50 mm汞柱，并不足以產(chǎn)生出現(xiàn)氣泡的氣穴現(xiàn)象，所以氣泡的產(chǎn)生與氣穴之間的關(guān)系仍需進一步研究。Li等〔12〕實驗同樣發(fā)現(xiàn)湍流單獨并不足以產(chǎn)生足夠大的氣穴產(chǎn)生氣泡，他們也認為還有其他的因素導致氣泡的產(chǎn)生，進一步的研究是必要的。Johansen〔13〕認為氣穴現(xiàn)象可以導致栓塞事件的增多，對人體是有害的。Milo等〔14〕同樣發(fā)現(xiàn)那些機械瓣膜置換術(shù)后的病人，用多普勒超聲心動圖檢測在閥門關(guān)閉的瞬間出現(xiàn)的明亮，強烈，高速度和持續(xù)的回聲。經(jīng)過實驗他們認為，在機械瓣膜關(guān)閉瞬間的流體中氣泡形成；瓣膜關(guān)閉后隨著旋渦的形成，氣泡迅速變大。Bachmann等〔15〕通過實驗提出假設(shè)，他們認為很可能是在氣穴現(xiàn)象形成的漩渦的中心低壓力區(qū)產(chǎn)生的氣泡，并且在這個低壓力的核心區(qū)域，微氣泡之間彼此融合氣泡擴大。Chandran等〔16〕實驗發(fā)現(xiàn)，在較硬的機械瓣膜移動速度最快的部位最早產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

1.2微氣泡的產(chǎn)生與植入心臟瓣膜的形狀和功能有關(guān) Milo等〔17〕研究發(fā)現(xiàn)，導致微氣泡的產(chǎn)生是目前心臟機械瓣膜的固有缺陷。Mackay等〔18〕在模擬的循環(huán)中檢測到微氣泡的存在，并且發(fā)現(xiàn)超聲信號與瓣膜的形狀和大小有關(guān)。Kaymaz等〔19〕入組279例心臟瓣膜置換術(shù)患者，其中生物瓣膜植入的患者全部沒有微氣泡的產(chǎn)生。Kaymaz等〔19〕認為微氣泡的產(chǎn)生與二尖瓣植入心臟瓣膜的形狀和功能有關(guān)。Lee等〔20〕實驗發(fā)現(xiàn)氣穴現(xiàn)象的持續(xù)時間與瓣膜關(guān)閉的速度有關(guān)。Eichler等〔21〕研究表明，氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生不但與瓣膜的形狀大小有關(guān)，而且還與瓣膜被置入的位置有關(guān)。Lee等〔22〕實驗發(fā)現(xiàn)，增加瓣膜的柔軟性和心臟相協(xié)調(diào)性可以有效地降低氣穴現(xiàn)象的出現(xiàn)，建議這也是未來人工瓣膜的發(fā)展趨勢。

1.3與血清中的乳酸脫氫酶含量有關(guān) Gencbay等〔23〕入組研究了150例人工機械心臟瓣膜置換術(shù)后瓣膜功能正常的患者，其中98例雙葉瓣患者，52例單葉瓣患者。發(fā)現(xiàn)微氣泡現(xiàn)象發(fā)生比例比我們以前發(fā)現(xiàn)的報道要多，他們發(fā)現(xiàn)75%的機械瓣膜置換術(shù)后的病人存在微氣泡現(xiàn)象。并且行人工雙葉瓣置換術(shù)的病人發(fā)生微氣泡現(xiàn)象高達99%明顯要比人工單葉瓣置換術(shù)的病人發(fā)生微氣泡現(xiàn)象40%要高得多。62%的病人在降主動脈亦發(fā)現(xiàn)了微氣泡。乳酸脫氫酶(LDH)的水平與微氣泡相關(guān)性強，瓣膜導致的溶血進一步促進了微氣泡的產(chǎn)生。在實驗室的研究中Gencbay等〔23〕發(fā)現(xiàn)微空穴被檢測到在1 ms內(nèi)就消逝了。然而在Gencbay等〔23〕研究中微氣泡甚至可以在42 cm外的降主動脈被發(fā)現(xiàn)。所以一定有某種因素使微氣泡可以長時間存在。我們知道的物理定律是，微氣泡因為內(nèi)外的張力在一種不穩(wěn)定的狀態(tài)下，不是互相融合就是破裂分解。增加外張力可以使氣泡存在的時間更長。

1.4微氣泡自身的成分決定其穩(wěn)定性 Abou-Saleh等〔24〕發(fā)現(xiàn)改變微氣泡的成分構(gòu)成可以改變微氣泡自身表面張力，進而改變微氣泡在血液中存在的時間長度。Lin等〔25〕甚至發(fā)現(xiàn)在主動脈根部亦可以發(fā)現(xiàn)微氣泡。

1.5微氣泡最有可能的成分是二氧化碳 Lin等〔25〕實驗認為微氣泡的產(chǎn)生與血液內(nèi)含有的二氧化碳濃度有關(guān)，因為二氧化碳的易溶解性，微氣泡是二氧化碳的可能性大。Biancucci等〔26〕實驗也認為機械瓣膜產(chǎn)生的氣泡是二氧化碳的可能性大。Girod等〔27〕實驗認為相對氣穴現(xiàn)象本身來說，血液中的二氧化碳的釋放，是瓣膜關(guān)閉瞬間產(chǎn)生的氣泡更重要的原因。Herbertson等〔28〕發(fā)現(xiàn)二氧化碳的濃度并不影響氣穴現(xiàn)象的規(guī)模程度，但是卻與微氣泡的產(chǎn)生有著密切的關(guān)系。Martens等〔29〕發(fā)現(xiàn)二氧化碳具有更快的易溶解性，所以導致血管遠端的癥狀病變的危害要相對來說小一些。但是Boussuges等〔30〕發(fā)現(xiàn)1例潛水人員心室及心房內(nèi)存在大量氣泡信號與我們報道的病人的心室內(nèi)氣泡超聲信號影像一致，但是他們認為潛水人員的心臟內(nèi)氣泡信號為氮氣。

2 微氣泡對人體的危害

機械瓣膜置換術(shù)后微氣泡相關(guān)的臨床癥狀目前仍不能被完全確定。盡管有一些推測〔31～36〕，它們可能會導致一些隱性的神經(jīng)系統(tǒng)改變，尤其是那些更高級的大腦功能例如演講和記憶，但是相反的觀點依然被提出〔37〕，所以目前大規(guī)模的臨床試驗仍是必要的。Brakken等〔38〕發(fā)現(xiàn)數(shù)例機械瓣膜術(shù)后的患者存在微氣泡腦栓塞，說明微氣泡可以到達腦部血管。Dauzat等〔39〕共入組了72例瓣膜置換術(shù)后的患者。應(yīng)用經(jīng)顱多普勒超聲(TCD)檢測頸動脈、 椎動脈、 鎖骨下動脈、 大腦前、 中、 后動脈，其中有腦部癥狀的患者7例，7例中6 例機械瓣患者均在腦血管中發(fā)現(xiàn)存在微氣泡信號；另外1例生物瓣膜置換術(shù)后的患者，雖然存在腦部癥狀但是沒有在腦血管中發(fā)現(xiàn)微氣泡信號。72例入組患者中有65例患者沒有腦部癥狀，65例沒有腦部癥狀的患者中24例在腦血管中發(fā)現(xiàn)存在微氣泡信號，其余41例沒有發(fā)現(xiàn)微氣泡信號的患者中20例為機械瓣膜置換術(shù)后、21例為生物瓣膜置換術(shù)后。Sünbül等〔40〕實驗研究發(fā)現(xiàn)，進入腦部的氣泡數(shù)量與患者的心率有關(guān)，建議心率控制是必不可少的機械心臟瓣膜患者神經(jīng)認知功能的保護措施。同時他們也認為微氣泡的產(chǎn)生與氣穴現(xiàn)象有關(guān)。Rifaie等〔41〕在1例患者經(jīng)皮二尖瓣成形術(shù)中發(fā)生了冠狀動脈的氣泡栓塞，說明二尖瓣位置的氣泡可以到達冠狀動脈。Brennen〔42〕的文章中提到空穴現(xiàn)象導致的微氣泡可以破壞紅細胞。Takiura等〔43〕認為氣穴現(xiàn)象對機械瓣膜本身來說也是有害的，并且長時間后可能會損害機械瓣膜，他們采用頻閃儀、高速攝像機檢測機械瓣膜周圍的氣穴現(xiàn)象的時空分布。但是究竟具體對瓣膜本身的危害仍需進一步研究。

3 討 論

Graf等〔8〕在體外實驗已經(jīng)證明，幾乎所有的二尖瓣機械瓣置換者，在瓣膜關(guān)閉于二尖瓣位時都出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。目前大家比較贊同的觀點是，氣穴現(xiàn)象使微氣泡產(chǎn)生，氣泡產(chǎn)生的多少與植入瓣膜的種類、大小、形狀有關(guān)，微氣泡存在的持續(xù)時間與血液中的化學成分有關(guān)，微氣泡最有可能的成分是二氧化碳。微氣泡可以導致腦部微循環(huán)損傷已經(jīng)被證實，但是其他器官的損傷目前還不十分確定，但是微氣泡的產(chǎn)生對人體是有害的已經(jīng)得到了公認。雖然研究證實生物瓣膜置換術(shù)后沒有微氣泡產(chǎn)生現(xiàn)象，但是生物瓣膜使用年限低的缺點使得我們不得不考慮應(yīng)用機械瓣膜。展望未來，如何開發(fā)出產(chǎn)生微氣泡更少甚至是不產(chǎn)生微氣泡的機器瓣膜材料是科學家研究的方向。Li等〔44〕研制出一種新的心臟機械瓣膜所產(chǎn)生的氣穴現(xiàn)象明顯比圣猶達公司的雙葉瓣要少。Sch?nburg等〔45〕希望通過氣泡捕獲裝置(DBT)減少主動脈瓣置換術(shù)的患者微氣泡載荷，但是該裝置的作用并不是很明顯。