心血管外科术后出现的全身炎症反应综合征与术中体外循环的应用有密切的关系，也是造成术后患者出现多器官功能降低的一个非常重要的原因。如何有效地进一步保护肺功能和降低体外循环术后全身炎症反应的发生， 目前已经成为心外科临床医务工作者的研究热点和难点。本课题通过建立体外循环的动物模型，探讨自体肺在体外循环术中的肺保护作用及其相关的作用机制。
1 材料与方法
1．1 试验材料：选择由厦门大学医学院实验动物场所提供的幼猪1O只，体质量约16～24 kg，雌雄不限。根据抛硬币法随机分为自体肺组(实验组)和传统人工氧合器组(对照组)，每组各5只。自体肺组术中建立双泵体外循环；对照组按照传统方法采用人工氧合器进行体外循环。
1．2 试验方法： 自体肺双泵体外循环包括左心辅助及右心辅助两套循环系统。右心辅助循环系统：
右心房腔静脉置管连接血液回收器，血液回收器出口通过人工管道与机械泵入口连接，肺动脉上荷包缝合后插入动脉插管，机械泵通过人工管道连接肺动脉上动脉插管。左心辅助循环系统：常规升主动脉插管荷包缝合，插动脉插管。通过左心耳荷包缝合，插入腔静脉插管并将左心房内自体氧和动脉血引流至血液回收器，第2个机械泵通过人工管道将左心房引流出的动脉血经主动脉插管供应升主动脉。两个血液回收器均通过变温器控制血液温度，同时两个血液回收器的出血口之间建立一个夹闭的通路，以备在双泵转流不平衡时紧急打开此通路，保持双侧血液回收器液面平衡。左心辅助循环系统首先开始转流，待血液回收器液面稳定后， 自体肺辅助循环系统缓慢开始转流，尽量保持两套转流系统血液回收器液面平衡，术中持续呼吸机辅助呼吸。对照组仅常规采用右心房腔静脉插入腔静脉置管，将静脉血引流至血液回收器，经人工氧合器充分氧合后，经机械泵转流，将经人工氧合器氧合的血液经升主动脉上的动脉插管注入升主动脉。
两组实验动物均采用胸骨正中切口，逐层切开，劈开胸骨进胸，充分暴露术野后进行肝素化(3 mg／kg)。动脉插管采用国产10 F动脉插管，腔静脉及左心房引流管采用国产16 F静脉引流管。
两组均常规平行循环辅助30 min，术中降温至肛温28℃后阻断升主动脉，主动脉根部顺行灌注冷晶体心肌保护液，心脏平稳停跳后每20 min追加灌注停跳液1次，升主动脉阻断60 min后重新开放循环，恢复体温至肛温36℃后，继续维持并行循环3O min。
1．3 比较指标：实验组及对照组动物分别在体外循环转流前及停机后第5、30、60、90 min时间点分别抽取右心房、左心房血液，采用ELISA 试剂盒(上海希美生物科技有限公司提供)测定炎性因子IL一6、IL一8、TNF—a的变化。记录两组体外循环期间肺动脉血氧分压的变化。取部分左下肺组织(大约3 cm×3 cm×3 cm)，常规福尔马林固定并行HE染色，进一步行病理学检查。
1．4 统计学分析：应用SPSS 13．0统计软件行统计学分析，结果均采用均数±标准差表示，两组间比较采用t检验，P<0．05为差异有统计学意义。
2 结果
2．1 两组体外循环期间肺动脉血氧分压比较：两组各时间点肺动脉氧分压组间比较，差异均无统计学意义(P>O．05)。
2．2 两组体外循环停机后60 min炎性因子水平：
各种炎性因子在体外循环后均明显升高，停机后6Omin达到最高峰，实验组各种炎性因子水平均低于对照组(P<0．05)。
2．3 两组实验动物组织病理学检查：两组实验动物体外循环前肺组织病理检查提示其结构均正常。
体外循环术后对照组病理切片可见肺泡壁明显增厚，肺间质水肿，并被多核细胞浸润，毛细血管内少量微血栓形成；实验组病理切片仅见轻度中性粒细胞及淋巴细胞聚集。
3 讨论体外循环可引起全身炎症反应综合征(sys—temic inflammation response syndrome， SIRS)，导致多种重要器官不同程度损伤，尤以肺组织受影响最大。体外循环术后，大量炎性因子的激活及肺的缺血一再灌注损伤直接导致肺泡细胞内皮细胞功能下降，肺血管内皮细胞功能受损，肺组织不同程度水肿，使肺的通气功能及换气功能明显降低，气道压力明显升高，肺静态顺应性降低。
目前的常规体外循环阻断腔静脉后，肺循环完全停止，常规体外循环降温的不均匀性及肺循环相对性缺血造成肺组织无法有效降温，加之肺组织代谢产物在肺组织中大量堆积，待心内操作结束，重新升高温度并开放循环恢复肺灌注后，造成肺严重的再灌注损伤，加上在体外循环过程中，血液与人工氧合器及体外管道相接触，更加促进炎性因子的释放和白细胞的激活。炎性因子及激活的白细胞与肺血管内皮细胞发生粘附，进一步造成肺血管内皮细胞损伤，激活的白细胞及炎性因子透过血管内膜进入组织间隙，使组织间质水肿加重，进一步加重肺损伤。
曾经有国外学者报道采用自体肺代替人工氧合器作为体外循环的动物实验_5]，虽然实验结果满意，而且结果证明使用自体肺氧合能够明显减少体外循环对肺缺血再灌注损伤的问题，减少血液与外源性人工材料的接触面积，明显减少体外循环期间由于异物接触引起的炎性因子释放及全身炎症反应综合征，但是，由于自体肺建立及操作较为复杂，自体肺管道妨碍体外循环术中心内结构的显露，导致其发展较为缓慢。直到Richter等将自体肺应用于冠状动脉旁路移植手术中，取得较为理想的适用临床效果后， 自体肺才再次被进一步研究并使用于临床。
TNF—、1L一6是在炎性反应早期最早可以在血液中检测的炎性因子，其在炎性反应中起主要作用并被广大医学工作者所认知。本实验结果表明，实验组体外循环术后血浆中的炎性因子IL一6、IL一8较对照组降低，说明使用自体肺能够明显降低体外循环术后血浆中炎性因子的数量，减少间质组织损伤。同时，采用自体肺替代人工氧合器进行体外循环能够保证肺脏与身体其他脏器一样始终得到满意的灌注，同时获得满意的降温效果。本实验结果显‘ 示，采用自体肺氧合与传统人工氧合器，其氧分压的差异无统计学意义，表明自体肺组织能够在体外循环时耐受非搏动性血流，而且获得满意的氧合效果，并保证稳定的动脉氧分压。
总之， 自体肺代替人工氧合器能减少体外循环术中、术后炎性因子的产生，避免肺组织的缺血一再灌注损伤，减少由于体外循环造成术后肺通气和换气功能受损，避免全身炎性反应对各个器官及组织的损伤，促进体外循环患者术后的早期恢复。本实验获得初步成功，笔者期待以此为基础进一步研究，获得符合临床实际需要的自体肺循环装置。本研究所纳入的实验动物较少，且实验中检测的炎性因子较少，需进一步扩大实验动物数量，构建更加科学、合理的自体肺体外循环动物模型。
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