主动脉弓部重建相关问题的研究进展

摘要

主动脉弓部重建是主动脉手术中最具挑战性的操作。主动脉弓部的解剖畸形包括牛型主动脉弓、迷走右锁骨下动脉、单发椎动脉，对手术方式选择和脑保护方法有直接影响。主动脉弓部重建术的风险和手术难度较大，严格掌握指征可以降低手术风险。手术中动脉插管和脑保护策略直接关系到手术能否成功。本文对主动脉弓部重建过程中上述问题作一简要综述，希望对心血管外科医师能有所帮助。

当主动脉疾病(如主动脉夹层和主动脉瘤)累及主动脉弓，或发生罕见的主动脉弓先天性疾病(如颈位主动脉弓部瘤)时，需要进行主动脉弓部重建。由于主动脉弓部位于升主动脉和降主动脉之间，其上发出包括无名动脉、左颈总动脉、左锁骨下动脉在内的数条头臂动脉，手术过程中游离范围大，影响中枢神经系统和远端器官供血，围手术期整体管理策略复杂。本文旨在对主动脉弓部解剖变异对重建手术的影响、主动脉弓部重建手术指征、术中动脉插管和脑保护方法等问题的研究现状作一综述。

一、主动脉弓部解剖变异及对重建手术的影响

主动脉弓部畸形直接关系到围手术期监测、灌注策略和手术方式的选择。Maxwell等[1]回顾性分析43例急性StanfordA型主动脉夹层(简称急性A型夹层)病例，确定6种主要的弓部畸形，其中牛型主动脉弓、单发椎动脉和迷走右锁骨下动脉对主动脉弓部重建术影响较大(图1)。英国学者分析非选择性连续例CT血管造影图像，发现牛型主动脉弓发生率为20%，单发左椎动脉发生率为6%，迷走右锁骨下动脉发生率为0.5%，右位主动脉弓发生率为0.2%[2]。主动脉弓部的解剖畸形是主动脉夹层的不良预后因素，从组织病理学、血流动力学及术中脑灌注等方面对主动脉弓部重建手术产生影响。

图1

主动脉弓畸形类型的示意图[1]：1A示正常主动脉弓；1B示真性牛型主动脉弓(单根头臂动脉)；1C示无名动脉与左颈总动脉共干(人类"牛型主动脉弓"的一种)；1D示左颈总动脉起自无名动脉(人类"牛型主动脉弓"的一种)；1E示主动脉弓上4个分支血管，其中迷走右锁骨下动脉起自弓远端或胸降主动脉近端；1F示左侧椎动脉直接起自主动脉弓；1G示右位主动脉弓；1H示双主动脉弓

1．迷走右锁骨下动脉：

迷走右锁骨下动脉开口角度陡峭，是主动脉弓部的薄弱部位，易出现内膜破口[3]。对于存在迷走右锁骨下动脉的患者，无需顺行性脑灌注时，单纯股动脉插管即可满足手术需要。如果主动脉弓部手术中需要进行顺行性脑灌注，需行颈总动脉(左侧、右侧或双侧)直接插管进行灌注[4]。如果术前未发现迷走右锁骨下动脉，单纯经右腋动脉插管则无法进行脑保护，增加术后中枢神经系统并发症发生率。

2．牛型主动脉弓：

此类畸形较常见，文献报道发生率为1%～27.4%，主要有两种类型，一种为左颈总动脉与无名动脉共干起自主动脉弓，一种为左颈总动脉直接起自无名动脉，前一种更常见(图2)[5]。目前的研究结果表明，牛型主动脉弓患者胸主动脉疾病发生率明显升高，是发生主动脉夹层后主动脉扩张速度明显增快[6]。牛型主动脉弓的急性A型夹层患者，破口位于主动脉弓部的可能性明显增加，机制尚不明确，可能与血流改变、主动脉弓部组织薄弱有关[5]。牛型主动脉弓患者经右腋动脉插管的顺行性脑灌注方法有两种：一种适用于左颈总动脉直接起自无名动脉的患者，在无名动脉根部阻断，可实现双侧颈总动脉灌注；一种在左颈总动脉根部阻断，为经典的单侧灌注方法。双侧脑灌注时可以不考虑大脑动脉环的完整性，无需进行脑氧监测。单侧灌注时有因大脑动脉环不完整，导致术后中枢神经系统并发症的可能。

图2

两种牛型主动脉弓的示意图[5]：2A示无名动脉与左颈总动脉共干(较常见)；2B示左颈总动脉起自无名动脉(较少见)

3．单发椎动脉：

Qi等[7]回顾性分析了年至年例主动脉夹层患者的资料，发现单发椎动脉21例(发生率为5.85%)，其中A型夹层20例，B型夹层1例，均接受正中开胸主动脉弓替换术；作者认为，如果左锁骨下动脉和单发椎动脉未受夹层累及，可以将两动脉开口修剪为一血管片，与分支人工血管吻合；也可以将单发椎动脉与左颈总动脉开口修剪为血管片；如果术中显露困难，可以将单发椎动脉端侧吻合至左颈总动脉或左锁骨下动脉；进而提出对于此类患者，分支人工血管重建可以避免主动脉弓部残余瘤壁扩张，长期通畅率更高，效果比头臂动脉根部的岛状吻合更具优势。目前尚无法确认单发椎动脉在脑供血和大脑动脉环中是否存在主导作用，但是既往文献报道我国人群的大脑动脉环完整率低于西方人群，遇到单发椎动脉的患者应尽量进行重建，以降低术后神经系统并发症发生率[8]。

二、主动脉弓部重建的手术指征

主动脉弓部重建手术难度大、风险高，制定手术策略时需要谨慎评估获益与风险。关于手术指征，无论是美国年的主动脉疾病诊断治疗指南[9]还是欧洲年的主动脉疾病诊断治疗指南[10]均将主动脉弓部疾病患者的症状和动脉直径作为主要考量指标。主动脉弓部疾病的症状包括：气管受压导致的呼吸困难，食管受压导致的吞咽困难，喉返神经受压导致的声音嘶哑，腔静脉受压和难愈性胸背痛。主动脉夹层的症状主要为胸痛和器官缺血，只有少数患者是在出现典型症状后接受手术。美国指南提出的有症状和无症状主动脉弓部手术指征为：(1)单纯低风险、无症状的主动脉弓部动脉瘤患者，主动脉直径超过5.5cm或每年增长超过0.5cm；(2)慢性主动脉夹层合并主动脉弓部瘤样扩张；(3)急性主动脉夹层患者，主动脉弓部严重受累，或破口位于主动脉弓部应行主动脉弓部替换术。欧洲的指南建议无症状患者，主动脉直径55mm时应该手术(推荐等级Ⅱa，证据级别C)；如果主动脉弓部动脉瘤扩张未达到手术指征，但是临近的主动脉需要手术，应更积极地进行主动脉弓部手术(推荐等级Ⅱb，证据级别C)。对于有症状的急性A型夹层行主动脉弓部替换术，并联合应用腔内修复术(如支架象鼻)(推荐等级Ⅰ级，证据级别C)；在急性A型夹层术中推荐开放吻合、经右腋动脉顺行性脑灌注(推荐等级Ⅱa，证据级别B)。

由于主动脉弓部疾病的症状多不典型，对于无症状患者，手术指征的确定多是基于主动脉直径。根据以往研究结果，主动脉瘤患者的主动脉直径与主动脉破裂风险呈正相关，但是主动脉直径与主动脉夹层的关系尚有待确定。急性A型夹层患者是否行全主动脉弓替换也是目前主动脉外科领域讨论的焦点。急性A型夹层行全主动脉弓替换的优点是：手术切除病变范围大，可以重建头臂动脉根部，减少再手术率等；缺点是操作复杂，停循环时间长。

1．主动脉直径对于确定手术指征的意义：

对于无症状的主动脉弓部瘤患者，为避免主动脉破裂和夹层的发生，可根据主动脉直径确定手术时机。虽然前述指南均以主动脉直径55mm作为考虑手术的标准，但主动脉扩张到什么程度会发生主动脉夹层，目前文献证据仍不足。Rylski等[11]从例急性A型夹层患者中筛选出非马方综合征或主动脉瓣二瓣化畸形，且发生主动脉夹层之前2年内和之后12h内有主动脉CT血管造影检查结果的63例患者，结果显示，62例患者的升主动脉直径在夹层发生前未超过55mm。因此，单纯以主动脉直径确定手术指征未免有些片面，其他因素如基因和生化因素也需纳入考虑。

2．急性A型夹层是否同期行全主动脉弓替换：

急性A型夹层是一种灾难性心血管急症，自然预后极差，外科手术是唯一有效的治疗方法。然而此类患者手术时多合并器官缺血，手术病死率和并发症发生率较高，因此，急诊手术时是否同时行手术更为复杂的全主动脉弓替换术国内外仍有广泛争议，特别是针对术前基础状况差的患者。目前国际上公认的急性A型夹层行全主动脉弓替换的指征为：(1)马方综合征；(2)破口位于主动脉弓部或弓部已经瘤样扩张，有破裂征象[12]；(3)头臂血管受累。Bentall手术虽可明显改善马方综合征患者的预后，但是患急性或慢性A型夹层的马方综合征患者平均年龄较轻，残余夹层的二次手术率高。目前有文献报道支持马方综合征患者发生A型夹层时应一期行全主动脉弓替换，可以降低再手术率，且不增加手术风险[13]。Trivedi等[14]报告一组例急性A型夹层患者资料，通过迅速建立心肺转流、术中行神经系统监测(连续脑电图、四肢体感诱发电位)、严格遵循全主动脉弓替换指征(主动脉弓部有内膜破口、内膜套筒样剥脱、瘤样扩张，颈动脉开口以远夹层剥离)，取得良好结果，术后脑卒中发生率和住院病死率分别为3.4%和9.1%；作者特别强调，替换夹层累及的颈动脉可以改善此类患者预后。我国学者Zhang等[15]报告例未发现主动脉弓部内膜破口的急性A型夹层患者，其中74例行部分主动脉弓替换术，88例行全主动脉弓替换加支架象鼻植入术；认为对于主动脉弓部无破口的急性A型夹层患者，全主动脉弓替换加支架象鼻术可以闭合假腔，减少再手术率，不增加手术风险。也有学者认为急性A型夹层时无需行全主动脉弓替换术。Unosawa等[16]报告一组例急性A型夹层患者，均行部分主动脉弓替换术，按照是否完全切除主动脉弓部破口分为两组，随访4年两组预后无明显差异，但假腔未血栓化和未切除破口是主动脉扩张的预后因素；作者认为首次手术时未切除破口的患者手术结果可接受，但存在主动脉扩张的风险，术后应严格随访。也有学者认为，急性A型夹层患者首次手术时应重点保证良好的短期效果，不应追求全主动脉弓替换，术后随访期间必要时再行二次手术。Preventza等[17]报告例二次主动脉手术患者资料，认为急性A型夹层患者接受部分主动脉弓替换后，再次主动脉手术的病死率和生存率可以接受，因此首次手术时不用行全主动脉弓替换术；他们认为，慢性心力衰竭是术后死亡的预后因素，心肺转流和停循环时间、性别是二次手术死亡的预后因素。由此可见，对于急性A型夹层，有经验的中心可以更为积极地行全主动脉弓替换术，以取得良好的近远期效果。急性A型夹层患者部分主动脉弓替换术后应该严格影像学随访，必要时积极二次手术。

三、主动脉弓部重建术中动脉插管方法

快速有效建立心肺转流、确切进行脑保护，降低术后中枢神经系统特别是脑部并发症发生率，是主动脉弓部手术成功的关键。主动脉插管的位置和方法与脑保护策略和手术方法密切相关。与普通心脏外科手术建立心肺转流的方法不同，主动脉弓部重建手术中的插管位置按照血流方向分为顺行性和逆行性，前者包括经心尖、升主动脉、无名动脉、右腋动脉插管，后者主要是经股动脉插管。按照插管的位置不同可分为中央插管和外周插管，前者包括经升主动脉、主动脉弓插管，后者包括经腋动脉和股动脉插管。对于主动脉弓部手术中的插管方法，目前尚无固定方式，主要是根据病变个体差异和外科团队的配合情况来选择。一方面，尚无一种方法可以适用于所有患者，需要根据患者病理解剖学的特点进行选择；一方面，即使对于同一类型患者，对各种插管的优缺点，亦有很多争论。多项指南推荐急性A型夹层治疗中采用经腋动脉建立心肺转流的顺行性脑灌注，如果患者术前循环状况不稳定，或腋动脉受累无法使用，可采用经股动脉或左心室插管，术中应严密监测上下肢有创血压，防止降主动脉内膜片摆动导致脑供血不足。

1．插管部位的选择：

中央插管是经升主动脉或主动脉弓插管，优点是可实现与生理状态相似的顺行性灌注，单一手术切口即可完成手术，无肢体缺血的风险；缺点是可能需在有病变的主动脉上操作，导致栓塞和灌注不良。外周插管的优点是避免在主动脉上操作；缺点是直接插管可导致肢体缺血，吻合小口径人工血管插管虽然可以避免远端肢体缺血，但吻合口出血较多，需额外切开显露插管动脉，股动脉插管为逆行灌注，可能导致栓塞和脑供血障碍等。主动脉存在严重粥样硬化的患者，在主动脉手术过程中，往往无法在主动脉上找到适宜的插管位置，多选择外周插管。经股动脉插管简便易行，可在危急时刻迅速建立心肺转流。大样本的病例分析结果显示，中央和外周插管在复杂主动脉手术中和手术后的各项数据，如手术时间、病死率和并发症发生率等无明显差异[18]。Ayyash等[19]报告例胸主动脉和胸腹主动脉手术，87%的患者采用股动脉插管，术后结果满意，脑卒中发生率仅为1.8%。但是也有文献报道在择期动脉粥样硬化性主动脉瘤手术中，与经腋动脉插管顺行性灌注相比，经股动脉逆行灌注可能增加栓塞所致神经系统并发症发生率[20]。

2．血流方向的选择：

对于严重动脉粥样硬化性主动脉疾病者，手术中最好采用顺行性插管，对于无严重斑块的慢性主动脉瘤患者采用术者熟悉的插管方法即可。在急性A型夹层手术中，顺行性和逆行性插管效果的差异是否有统计学意义尚有争议；顺行性插管的血流方向符合生理，但是需要对腋动脉局部解剖非常熟悉；逆行性插管可以迅速建立心肺转流，特别适用于危重患者，但是在转流过程中，受内膜片摆动的影响，可能发生脑灌注不良的严重后果。Etz等[21]报告连续例急性A型夹层手术患者，其中例采用顺行性插管(经腋动脉插管例，经升主动脉插管15例)，89例采用逆行性插管(均为经股动脉插管)，结果显示顺行组长期生存率优于逆行组，逆行性灌注是长期预后的不良预后因素。但是作者在论文中未描述灌注策略选择的标准。最近Patris等[22]报告了针对腋动脉插管的Meta分析结果：经腋动脉插管较经股动脉插管更有优势，但操作时间更长，不适用于循环不稳定的患者。还有些作者进行了一些有益的探索。Rahimi－Barfeh等[23]对46例急性A型夹层患者采用经左心室插管，即术中在经食管超声心动图引导下将动脉插管经右上肺静脉，通过二尖瓣口定位至左心室，灌注压力控制在50～70mmHg(1mmHg＝0.kPa)，超声心动图确定血流前向为左心室流出道，防止左心室过胀；作者认为此方法兼具顺行性灌注和中央插管的优点，安全有效，但是对术者和心肺转流团队的要求较高。

四、主动脉弓部重建的脑保护方法

近年来，主动脉外科手术技术不断进步，但中枢神经系统损伤仍是主动脉弓部手术后死亡和并发症发生的主要原因。加强脑保护是避免中枢神经系统损伤的关键，而脑保护的核心是降低脑代谢需求(低温)和提供脑代谢支持(脑灌注)。目前常见的脑保护方法为：深低温停循环、逆行性脑灌注和顺行性脑灌注。深低温停循环是最早提出的脑保护方法，为主动脉弓部重建术奠定了基础，并使之成为可能。逆行性脑灌注是对深低温停循环技术的改进。随着人们认识和技术的进步，越来越多的单位应用顺行性脑灌注作为主动脉弓部重建术的标准脑保护方法。

经典的单纯深低温停循环(deephypothermiaandcirculatoryarrest，DHCA)可以提高中枢神经系统对缺血的耐受性，使主动脉弓部重建手术成为可能。但是单纯DHCA有以下3项不足：(1)深低温(18℃)安全时限仅为约30min；(2)为达到深低温，需增加心肺转流时间；(3)影响凝血功能。最近脑灌注方法特别是顺行性和逆行性脑灌注的提出，使人们对DHCA的安全性和效果提出质疑[24]。但是Ziganshin等[25]报告连续例DHCA下行主动脉弓部替换术的病例，术中停循环时间29.2min，膀胱温18.7℃，术后总体病死率为2.4%，择期手术病死率仅为1.4%，脑卒中发生率为1.6%；作者认为对于单纯主动脉弓替换术，DHCA仍是一种安全有效的脑保护方法，医院DHCA下停循环50min仍是安全的。因此，在有经验的医疗中心，DHCA仍能提供有效的脑保护。

年Ueda等[26]首次提出逆行性脑灌注，认为可改善DHCA效果。在应用过程中，有部分研究结果显示，尽管逆行性脑灌注可以保持脑部的低温，将脑循环中的气栓和微栓清除；但其仅能提供少量能量支持，不能改善脑部代谢、保护认知功能、减少中枢神经系统并发症。目前，仍有医疗中心应用逆行性脑灌注，并取得了良好效果[27,28]。Rice等[12]报告例急性A型夹层手术患者资料，其中全主动脉弓替换术49例，术中全部采用逆行性脑灌注；作者认为术中应用神经系统监测手段，如近红外光谱仪、脑电图、经颅多普勒超声，可以早期发现脑灌注不良，降低术后神经系统并发症发生率。

自从顺行性脑灌注技术发明后[29,30]，越来越多的中心将此技术用于主动脉弓部替换术。顺行性脑灌注更符合生理，可以在下半身停循环期间继续为脑部提供能量物质。尽管顺行性脑灌注时的灌注压力、流量、温度、pH值管理方式、血细胞比容和插管方法在一定范围内已经形成了共识[31]，但仍有很多问题值得讨论：如最合适的温度、流量和顺行性脑灌注的灌注压力、双侧顺行性脑灌注是否优于单侧顺行性脑灌注、为避免脊髓和内脏缺血温度应降至多少等。Angeloni等[32]在年对单侧和双侧顺行性脑灌注进行了Meta分析，共纳入28项研究例患者，结果显示两者应用于复杂主动脉手术的术后病死率和中枢神经系统并发症发生率并无差异，停循环时温度高、停循环时间和未择期手术是术后死亡和中枢神经系统并发症发生的主要预后因素。

受患者病情不同、是否为急诊手术、手术方法等诸多因素影响，临床上对直接DHCA、逆行性脑灌注和顺行性脑灌注进行比较评价较为困难。多数学者认为，停循环时间30min时，3种方法的应用效果并无差异[33]。对于停循环时间30min的病例，无论采取哪种脑保护方法均能取得良好结果。此时，可选择本中心团队擅长的方法。对于停循环时间长或大脑动脉环不完整的患者，双侧顺行性脑灌注似乎更为安全有效。

总之，主动脉弓部重建术仍是主动脉手术中的难点。术前仔细阅读各种影像学资料，仔细辨别弓部有无解剖畸形，熟悉弓部畸形对手术和脑保护方式的影响；掌握主动脉弓部手术指征，做到有的放矢；根据患者的病理学特点和本单位的特点，采用适宜的动脉插管和脑保护方法是确保手术成功的关键。

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