目的:体外循环(Cardioplumonary bypass,CPB)是一个可控制性“休克”过程,伴随血流动力学的改变;及时可靠的监测手段有利于早期诊断CPB血流动力学变化,对判断病情和指导治疗有重要意义。彩色多普勒超声是一种无创、重复性好的临床辅助检查手段,广泛应用于各种心血管血流动力学的观察。本研究通过运用彩色多普勒血流显像技术(Color Doppler Flow Imaging,CDFI)观察心脏瓣膜置换术患者CPB围术期外周动脉(颈动脉、肱动脉、股动脉)及肾门部肾动脉血流动力学变化,以期发现外周动脉血流动力学变化规律特征。结合围术期血管紧张素II(Angiotensin II,Ang II)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和乳酸检测,分析外周动脉血流动力学变化的分子机制。另外,将外周动脉与肾动脉的血流动力学进行比较,并分析其相关性,为后期外周动脉血流动力学变化的临床运用研究奠定基础。方法:选取2016年5月至2017年9月入住我院心胸外科接受瓣膜置换手术的风湿性心脏病患者60例(体外循环组),同期非心脏手术全麻患者30例(实验对照组)、门诊健康体检患者30例(空白对照组);各组均使用CDFI技术测量外周动脉、肾动脉血流收缩期峰值流速(peak systolic velocity,PSV)、舒张末期流速(end-diastolic velocity,EDV)、搏动指数(pulsatility index,PI)、阻力指数(resistance index,RI);空白对照组测量一次、实验对照组术后入重症监护室麻醉未醒未脱离呼吸机时测量一次,体外循环组在术前、术后2h、术后6h、术后12h、术后24h分别测量。同时,体外循环组在对应时间点检测Ang II、TNF-α、乳酸浓度,以及测量左室射血分数(Left ventricular ejection fraction,EF)。体外循环组术前与实验对照组、空白对照组进行组间比较,体外循环组各时间点外周动脉、肾动脉血流动力学、血液Ang II和TNF-α,行组内比较,并进行相关分析。此外,根据术后第6h血乳酸测量结果,乳酸值5mmol/L为界,大于5mmol/L为高乳酸组(n=22),小于5mmol/L为低乳酸组(n=38);以术后6h外周动脉血流多普勒参数为比较指标,比较两组一般资料以及外周动脉血流动力学多普勒参数。结果:(1)体外循环组术前、实验对照组、空白对照组三组组间比较:(1)三组一般资料比较:三组年龄、性别以及体质指数(BMI)比较,差异无统计学意义(P﹥0.05)。(2)三组外周动脉、肾动脉血流多普勒参数比较:三组外周动脉、肾动脉血流多普勒参数PSV、EDV、RI、PI比较,差异无统计学意义(P﹥0.05)。(2)体外循环组组内比较:(1)外周动脉及肾动脉血流多普勒参数PSV、PI、RI术后2h、术后6h、术后12h与术前比较增高,以术后2h明显。分别是:A)颈动脉血流PSV术后2h 105.19±13.5(cm/s)、术后6h 99.23±9.3(cm/s)、术后12h 96.56±10.81(cm/s)与术前90.6±10.33(cm/s)比较,差异有统计学意义(P<0.05);颈动脉血流PI术后2h 1.91±0.3、术后6h 1.79±0.19、术后12h 1.7±0.1与术前1.44±0.35比较,差异有统计学意义(P<0.05);颈动脉血流RI术后2h 0.78±0.06、术后6h 0.76±0.02、术后12h 0.75±0.03与术前0.66±0.09比较,差异有统计学意义(P<0.05)。B)肱动脉血流PSV术后2h 81.05±11.07(cm/s)、术后6h 76.62±8.55(cm/s)、术后12h 69.51±9.64(cm/s)与术前57.3±11.17(cm/s)比较,差异有统计学意义(P<0.05);肱动脉血流PI术后2h 2.52±0.29、术后6h 2.31±0.1、术后12h 2.29±0.06与术前2.2±0.12比较,差异有统计学意义(P<0.05);肱动脉血流RI术后2h 1.22±0.24、术后6h 1.17±0.21、术后12h 1.12±0.22与术前0.91±0.25比较,差异有统计学意义(P<0.05)。C)股动脉血流PSV术后2h 130.48±15.64(cm/s)、术后6h 128.31±17.9(cm/s)、术后12h 126.63±16.46(cm/s)与术前117.4±19.99(cm/s)比较,差异有统计学意义(P<0.05);股动脉血流PI术后2h 11.95±0.24、术后6h 11.64±0.23、术后12h 11.34±0.18与术前10.77±0.82比较,差异有统计学意义(P<0.05);股动脉血流RI术后2h 1.08±0.25、术后6h 1.04±0.14、术后12h 0.93±0.11与术前1±0.16比较,差异有统计学意义(P<0.05)。D)肾动脉血流PSV术后2h 98.08±10(cm/s)、术后6h 93.12±11.83(cm/s)、术后12h 91.92±11.31(cm/s)与术前89.17±10.79(cm/s)比较,差异有统计学意义(P<0.05);肾动脉血流PI术后2h 1.82±0.37、术后6h 1.67±0.35、术后12h 1.53±0.25与术前1.32±0.23比较,差异有统计学意义(P<0.05);肾动脉血流RI术后2h 0.77±0.1、术后6h 0.76±0.08、术后12h 0.72±0.08与术前0.65±0.03比较,差异有统计学意义(P<0.05)。外周动脉及肾动脉血流PSV、PI、RI术后24h与术前比较,差异无统计学意义(P>0.05)。(2)外周动脉及肾动脉血流多普勒参数EDV术后2h、6h和12h与术前比较降低,其中术后2h最为明显。分别是:A)颈动脉血流EDV术后2h 20.81±4.18(cm/s)、术后6h 22.13±2.83(cm/s)、术后12h 23.76±3.22(cm/s)与术前26.36±6.03(cm/s)比较,差异有统计学意义(P<0.05)。B)肱动脉血流EDV术后2h 12.41±1.94(cm/s)、术后6h 13.01±2.03(cm/s)、术后12h 14.8±1.89(cm/s)与术前16.37±2.24(cm/s)比较,差异有统计学意义(P<0.05)。C)股动脉血流EDV术后2h 8.8±2.38(cm/s)、术后6h 9.35±1.76(cm/s)、术后12h 9.65±1.33(cm/s)与术前10.95±2.43(cm/s)比较,差异有统计学意义(P<0.05)。D)肾动脉血流EDV术后2h 19.12±2.05(cm/s)、术后6h 21.39±1.89(cm/s)、术后12h 22.87±2.47(cm/s)与术前25.38±3.32(cm/s)比较,差异有统计学意义(P<0.05)。外周动脉和肾动脉血流EDV术后24h与术前比较,差异无统计学意义(P>0.05)。(3)高乳酸组与低乳酸组组间比较:(1)一般资料比较:两组年龄、性别、心功能分级比较,差异无统计学意义(P﹥0.05);高乳酸组CPB时间117.54±14.23(min)、呼吸机辅助时间15.62±2.64(h)、ICU时间2.34±0.97(d)长于低乳酸组106.45±11.24(min)、13.93±3.07(h)、1.49±1.11(d),差异有统计学意义(P<0.05)。(2)两组外周动脉血流动力学比较:高乳酸组外周动脉PI、RI低于低乳酸组,分别是高乳酸组劲动脉PI 1.63±0.25 RI 0.75±0.03、股动脉PI 10.96±0.31 RI 1.23±0.14、肱动脉PI 1.07±0.16 RI1.07±0.16低于低乳酸组1.85±0.16 0.76±0.02、11.23±0.42 1.31±0.14、2.35±0.13 1.22±0.22,差异有统计学意义(P<0.05)。(4)体外循环组外周动脉、肾动脉血流多普勒参数与Ang II、TNF-α直线回归分析:(1)以Ang II为应变量y,颈动脉PSV、EDV、PI、RI分别作为自变量x,进行直线回归分析,直线回归方程分别为:y=0.715x-38.602,y=-0.416x+57.2 75,y=15.201x+19.600,y=88.924x-21.125;以TNF-α为应变量y,颈动脉PSV、EDV、PI、RI分别作为自变量x,进行直线回归分析,直线回归方程分别为:y=0.237x+23.709,y=-0.942x+133.354,y=41.299x+34.901,y=259.890x-90.097。(2)以Ang II为应变量y,肱动脉PSV、EDV、PI、RI分别作为自变量x,进行直线回归分析,直线回归方程分别为:y=0.677x+58.926,y=-4.096x+165.803,y=43.391x+4.622,y=56.153x+45.485;以TNF-α为应变量y,肱动脉PSV、EDV、PI、RI分别作为自变量x,进行直线回归分析,直线回归方程分别为:y=0.234x-29.651,y=-1.236x+64.331,y=16.392x+9.398,y=20.034x+24.268。(3)以Ang II为应变量y,股动脉PSV、EDV、PI、RI分别作为自变量x,进行直线回归分析,直线回归方程分别为:y=0.508x+547.491,y=-3.596x+145.416,y=5.067x+56.856,y=50.596x-59.187;以TNF-α为应变量y,股动脉PSV、EDV、PI、RI分别作为自变量x,进行直线回归分析,直线回归方程分别为:y=0.166x+27.023,yy=-1.186+59.070,y=1.848x+27.875,y=20.319x+26.711。(4)以Ang II为应变量y,肾动脉PSV、EDV、PI、RI分别作为自变量x,进行直线回归分析,直线回归方程分别为:y=0.911x+25.513,y=-2.869+169.944,y=34.833x+50.262,y=136.118x+8.584;以TNF-α为应变量y,肾动脉PSV、EDV、PI、RI分别作为自变量x,进行直线回归分析,直线回归方程分别为:y=0.340x+14.925,y=-1.067x+69.518,y=12.690x+25.494,y=47.9229x+11.593。(5)体外循环组外周动脉血流多普勒参数与肾动血流多普勒参数直线相关分析:(1)颈动脉血流多普勒参数PSV、EDV、PI、RI与肾动脉血流成正相关(r分别为0.502、0.463、0.785、0.766 P<0.05)。(2)肱动脉血流多普勒参数PSV、EDV、PI、RI与肾动脉血流成正相关(r分别为0.519、0.616、0.795、0.716 P<0.05)。(3)股动脉血流多普勒参数PSV、EDV、PI、RI与肾动脉血流成正相关(r分别为0.465、0.516、0.787、0.785P<0.05)。血流多普勒参数PI、RI相关性优于PSV、EDV(P<0.05)。结论:(1)CPB会引起外周动脉及肾动脉血流动力学变化,而常规全麻术后外周动脉及肾动脉血流动力学未见明显变化。(2)CPB围术期外周动脉、肾动脉血流动力学存在规律性变化,术后早期血管阻力增加,收缩期峰值速度增高,术后1天血流动力学趋于平稳。(3)CPB围术期外周动脉、肾动脉血流动力学改变与神经体液调节、炎症反应、乳酸等因素密切相关。(4)CPB围术期外周动脉血流变化与肾动脉血流变化呈正相关,外周动脉超声可以作为反映肾动脉等重要器官灌注的替代手段。(5)CPB围术期高乳酸血症发生与CPB时间密切相关,高乳酸血症能降低外周血管阻力;外周动脉血流动力学变化一定程度上间接反映全身血流动力学状态及微循环灌注情况。(6)CPB围术期外周动脉血流动力学有改变,后期可通过检测外周动脉血流动力学变化以早期发现重要器官损伤及LCOS、血管麻痹综合征等严重并发症发生以及治疗期间病情的判断等相关研究打下基础。