随手术及体外循环等相关技术的不断提高与日趋完善，心脏手术后并发症正逐渐减少，但是脑卒中仍是心脏手术后的灾难性并发症，不仅延长住院时间、增加并发症和死亡率，给社会和家庭带来沉重负担，而且严重阻碍了心血管外科的发展。心脏手术后脑卒中主要表现为两种形式，即以神经功能紊乱或昏迷为特征的重型神经损伤以及认知功能障碍、谵妄或癫痫。脑灌注不足、栓塞和炎症反应为心脏手术后脑卒中的三大主要机制。
手术类型与脑卒中
先心病手术 先心病类型繁多，部分复杂性先心病手术难度极大，导致术后脑卒中发病率居高不下。Hoffman等对23153 例患者的回顾性分析显示，约2% 先心病患者术后发生脑卒中，其中房缺修补术后者患病率4.0%，法洛四联症矫治术后2.4%，紫绀性先心病术后者更高。
心脏瓣膜手术 心脏瓣膜手术后脑卒中的发病率为2%~5%。Cook 等发现，41% 患者在单纯主动脉瓣或二尖瓣手术后出现磁共振可见的急性梗死灶，其中35% 患者于术后4~6 周仍存在认知功能障碍。
冠脉旁路移植术 当前冠脉旁路移植术（CABG） 术后脑卒中发病率为0.8%~5.2%，联合实施其他类型手术（特别心脏瓣膜术）时发病率进一步升高。德国学者报道，单独CABG 手术患者的术后脑卒中发病率仅1.7%，同时施行CABG 和心脏瓣膜手术时升至3.3%，CABG联合多瓣膜手术患者高达6.7%。
胸主动脉手术 深低温停循环技术的发展和应用使复杂大血管手术成为可能，深低温和近年发展起来的脑灌注技术虽对中枢神经系统具有保护作用，但主动脉弓部手术后的脑部并发症发生率仍高达23%~30%，暂时性脑损害、永久性脑损害发生率分别为19%~28% 和4%~16%。有报道，停循环时间、术中降温不充分或不均衡降温都可继发暂时性脑损害。
体外循环技术与脑卒中
脑血流量
一般情况下，体循环动脉压波动于50~180mmHg 时，脑血管可通过自身调节保证脑组织血液灌注量稳定，但糖尿病、高血特别有明确脑血管疾病患者，其血管自我调节能力下降，致使脑血流量对压力依赖性增强。同时，体外循环中采用的低温技术常导致颅内血管舒功能障碍，脑自身调节失常时的血压升高可增加负性脑血流量，升高颅内压，异常增加的脑血流量引起脑内大动静脉短路开放，脑组织摄氧机会减少。深低温停循环技术的应用使部分复杂性心血管手术成为可能，但研究表明，脑氧饱和度与深低温停循环时间呈负相关。此外，动脉血气变化对脑血流量维持也有重要影响，有学者建议成人体外循环采用α 稳态者的术后脑卒中发病率较低，而儿童体外循环采用pH 稳态将对神经系统提供更好保护作用。
栓塞
体外循环技术引入心血管外科早期，人们就注意到体外循环产生栓子的潜在风险，就此体外循环设备尤其血液滤过装置不断改进，但至今仍无法杜绝栓塞隐患。部分未行体外循环患者也可发生认知功能障碍，因此栓塞或并非心脏手术后以认知功能障碍为表现的脑卒中的唯一病因。而且，与鼓泡式氧合器相比，膜式氧合器能显著减少术后气体栓塞，应用主动脉内滤过器可明显减少血液循环栓子，近年兴起的术中二氧化碳气体填充手术视野及心腔亦可有效减少气体栓子形成。
血液稀释
体外循环常依手术需要采用的适当血液稀释不仅可改变血液流变学性质，还能保护脑组织和重要脏器。但血液稀释同时可导致血液携氧能力下降，脑血流分布不均及水潴留，稀释性或代谢性酸中毒，如稀释后不预充血还可遗留中枢神经系统并发症。有报道称，血细胞比容低于22% 将会导致术后脑卒中等中枢神经系统并发症。Karouti等对10949 例患者的回顾研究显示，体外循环中血细胞比容每下降1%，术后脑卒中的发病率增加10%。虽大量研究证实术中血液稀释是导致术后脑卒中等神经系统并发症的重要因素，但并未证实术后输血能否降低相关潜在危险。
低温
低温是心脏、大血管术中脑保护的最常用手段，动物实验证实低温特别亚、中度低温可缩小脑梗死面积，但能否有效减少术后神经系统并发症尚不肯定。有系统分析发现未采用低温技术患者的术后脑卒中发病率无显著差别，仅术后脑卒中相关病死率有所下降。而且低温体外循环技术在某些情况下可能加重脑组织缺血性损伤，如常规温度监测手段低估脑温度、动脉插管远端误入脑血管等。有研究提示，术后将鼻咽温度由32℃复温至34℃而非直接至37℃能有效减少CABG 术后神经系统并发症，因此恰当的复温策略同样重要。
高血糖
体外循环和低温常引起应激相关糖皮质激素、去甲肾上腺激素等升糖激素大量释放，引起的血糖大幅上升不仅导致脑细胞酸中毒、过氧化，且增加血脑屏障通透性，继发中枢神经系统损伤。有报道利用胰岛素强化疗法使血糖持在80~110mg/dl与血糖超过215mg/dl再行胰岛素干预相比，术后脑卒中发病率下降34%。但也有研究提示，体外循环中将血糖严格控制在100mg/dl以下并未使患者术后6 周和6个月认知功能得到显著改善。因此，体外循环后高血糖与术后脑卒中的相关性，及胰岛素对神经系统并发症的预防作用仍待研究。
全身炎症反应 1993 年，Harris等首次报道心脏手术后磁共振证实的脑细胞肿胀可能由炎症反应所致。近年大量研究显示，心脏手术尤其体外循环引起的全身炎症反应，不仅涉及免疫系统活化，且与神经内分泌反应密切相关。于组织材料相容性、组织损伤及缺血再灌注损伤等原因，体外循环手术中中性粒细胞、巨噬细胞被活化，细胞粘附分子、P 选择素表达增强，血小板凝集、血脑屏障通透性增加，导致中枢神经系统损伤。有学者指出，增加体外循环内表面生物适应性可明显缓解全身炎症反应，如管道内表面使用肝素涂层、PMEA 涂层和Mimesys涂层等。
动脉粥样硬化与脑卒中
在经历了半个多世纪的发展和技术设备革新后，心脏手术后脑卒中发病率仍居高不下，一方面由于发生机制研究尚不明了，另一方面源于更多的高龄、并存疾病（尤其动脉粥样硬化）患者被纳入手术适应证。如前所述，动脉粥样硬化栓子栓塞在心脏手术后脑卒中发生中举足轻重，30%~50%大栓子由术中不当钳夹、插管及吻合引发动脉粥样硬化斑块脱落所致，以主动脉被阻断和阻断钳被松开时进入脑循环的几率最高。既往认为，确定主动脉粥样硬化斑块位置主要依靠手术医生的触诊，精准度较差，术后脑卒中发病率较高。目前随主动脉外超声技术的发展，医生可在术中实现动脉粥样硬化斑块的精确定位，大大减人为因素对粥样斑块的破坏。近期，有学者提出“单一”主动阻断方法，但与传统钳夹方法的头对头比较术后神经系统并发症获益的证据尚不充分。
非体外循环手术与脑卒中
与体外循环手术相比，非体外循环手术避免了体外循环的血液动力学、全身炎症反应、微血栓形成风险，理论上讲术后脑卒中发病率更低。然而手术操纵引起的动脉粥样硬化斑块脱落、低血压、为显露冠脉而增大静脉压等均可导致脑灌注压下降。上世纪90 年代非体外循环技术引入心血管外科至今，大量非随机对照试验研究表明非体外循环技术能显著减少术后脑卒中。但对照研究显示，非体外循环与体外循环手术患者的认知功能无异。另有前瞻性研究证实非体外循环手术不能杜绝术后脑卒中。对体外循环与非体外循环心脏手术后脑梗死的临床及影像学分析发现，体外循环手术后易发早发脑梗死，常为双侧与大面积脑梗死，症状较重；非体外循环手术后脑梗死常为迟发性脑梗死，与术后低血压和房颤有关。
术后房颤与脑卒中
众所周知，房颤是脑卒中的高危因素，由之产生的血栓是脑梗死的常见原因。作为心脏手术后的最常见并发症，房颤多见于术后2~3d，约30% 患者术后发生不同程度房颤，心脏瓣膜手术和老年患者更高。近年来，国内外众多学者对心脏手术后房颤与脑卒中的关系进行了大量研究。Lahtinen等指出，36%心脏手术后脑卒中由房颤所致。Zimmer等对1783例心脏手术患者的回顾性研究显示，1569例接受受CABG者术后依具体情况给予药物、起搏器等治疗，可使房颤发病率降低50%，脑卒中发生率大为减少。可见，术后积极防治房颤是预防术后脑卒中的有效手段。
