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动脉灌注选择性低温脑保护的研究

作者:希腊神话赌场更新时间:2021-02-24 15:56点击次数:字号:T|T

  治疗性低温作为一种切实、有效的脑保护措施,已经被众多动物实验所证实。它通过阻断损伤级联反应的多个途径来完成,降低脑组织代谢率,抑制兴奋性氨基酸的释放、炎症介质释放、Ca2+内流等而起到神经保护作用。目前临床上用于治疗新生儿缺血,缺氧性脑病、心肺复苏后脑保护、恶性脑卒中以及重症颅脑损伤,主要使用冰毯及冰帽等全身低温技术来实现脑亚低温,其降温速度慢且并发症多。颈部动脉低温液体灌注可以使大脑快速、均匀降温,具有巨大的临床应用潜力。

  血管内灌注降温是一种新颖的选择性脑低温方法,有学者认为其是最有效的热交换方式,是降低脑温最快速的方法。Konstas等在一个模拟模型上推算,颈内动脉低温盐水灌注(intracarotid coldsaline infusion,ICSI)可以使脑温在10 min内降到33℃,时间是全身性体表物理降温的1/20—1/18,时间是全身性血管内降温的1/20-1/10。

  Neimark等建立三维数学模型模拟,从人的颈内动脉以30 ml/min的速度注射2.8℃的生理盐水进行选择性脑低温,研究冷却的颈静脉回流和完整的Willis环对颅内温度分布的作用,发现该降温方法可以在5 min内将颈内动脉供血区降温至亚低温水平(32℃一34℃),并通过前交通动脉和同侧的后交通动脉分别将冷的血液分布到对侧和同侧后部动脉的供血区域,使这些区域也得到轻度降温(分别是35.0℃和35.5℃)。这个模拟实验显示颈内动脉冷盐水灌注是一种方便,并且可能是最决速的诱导选择性脑低温的方法,而且完整的Willis环对低温范围的分布也起着重要的作用。

  早期研究认为,直接灌注低温液体产生低温的效率很差,因为灌注的液体分布到全身,然而,相关研究结果证实,经颈动脉灌注低温液体可快速产生脑局部低温而对全身温度的影响很小。因颈部和胸腔内的颈内静脉和颈内动脉、颈总静脉和颈总动脉以及上腔静脉和主动脉弓根部有十分密切的毗邻关系,颈内静脉在颈动脉鞘内沿颈内动脉和颈总动脉外侧下行,至胸锁关节后方与锁骨下静脉汇合成无名静脉,正面朝上时动脉、静脉最近,仅0.28 cm,给予增加颈部降温措施后,由于这种毗邻关系的存在,结合从颅内回流的血液温度较低,在邻近的静脉和动脉之间会产生较大的温度差,形成热传导效应,在颅内回流的血液向心脏流动的过程中,不断从颈内动脉、颈总动脉、主动脉弓根部获得热量,温度逐级升高,且有从上肢等处回流的温度较高的血液混入,故到达心脏的血液温度降低并不明显,所以此法对除头部以外的全身体温影响较小。

  反之,动脉血在流向头部过程中热量不断被消耗,温度不断降低,形成了动脉静脉系统之间的逆流倍增系统,降温效果显著增强,同时椎基底动脉流经颈部时动脉血被降温,保证了脑干生命中枢和脑部其他组织的降温效果。Rajek等在健康志愿者通过深部静脉给予4、20℃的生理盐水,并测量核心体温(鼓膜温度)、四肢的外周温度及各部分的热容量,以揭示直接向机体核心灌注低温液体产生亚低温的机制。该研究以40 ml/kg的量灌注4℃的生理盐水,30 min后,核心体温降低(2.5±0.4)℃。该温度差比灌注的低温液体按照机体容积比例分布到全身的推论所得的温度差大0.8℃。比较机体的核心温度和外周温度的变化关系后发现,低温灌注所产生的温度差,30%由于血管收缩限制了机体核心与外周的温度传导,50%则由于灌注的低温液体所产生,所以灌注的低温液体更多分布于机体核心而非按照容积比例分布到全身。

  Baumgardner等在神经外科手术患者通过前臂静脉输入低温(1 ℃一6 ℃)5%的白蛋白时也发现低温液体所分布的体积小于机体总体积的1/3,这些结论与早期所认为的低温液体分布到全身的观念不同。

  Jiang等采用颈内动脉灌注5℃乳酸林格液来建立恒河猴选择性脑低温模型,在脑温降至15℃~16℃的同时保持体温基本没有变化,选择性低温治疗组神经功能正常且没有缺血性病理改变,而常温灌注组动物全部死亡。Wei等提出了一种新的血管内降温方法,该方法研制了一种套管,冷水可以在其中循环,将套管置于大鼠颈内动脉中,通过热交换来降低血液温度而降低脑温。在20 min内可将脑温降低2.5℃,同时保持体温在37℃,并维持90 min,该实验证实上述方法能减少大鼠脑中动脉缺血(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型的梗死体积。Mattingly等建立了猪局灶性脑缺血大脑中动脉栓塞模型,3 h后使用基于导管的选择性脑低温,能够快速诱导出中度低温,显著减少脑梗死体积,显示血管内选择I生脑低温对于急性缺血性卒中在时间窗内提供了有效的脑保护作用。

  Ji等将颈内动脉冷盐水灌注时长(30 min)分为3x10 min,中间间隔20 min不进行灌注。实验表明,间断灌注使用相同的液体量可以维持比持续灌注更长的低温时间,为持续灌注治疗时长的2.7倍,并缓解由于液体灌注引起的Hct降低,长时间的低温策略更能发挥脑保护作用。

  吴浩等采用10、20℃冷盐水以6 ml/10 min向大鼠颈内动脉内灌注,结果显示10、20℃冷盐水灌注组神经功能缺失评分改善率及存活率显著提高,其中10℃冷盐水灌注可明显减小梗死体积,效果最佳。Takayama等采用椎动脉灌注低温林格液,同时从颈内静脉超滤多余水分,观察了不同程度深低温对于伤害性刺激的反应,发现20℃脑低温的动物对于伤害性刺激无明显反应,而25℃脑低温的动物绝大部分有反应。表明20℃脑低温能有效抑制伤害性刺激带来的机体反应。

  Nishihara等观察不同速度灌注低温林格液对狗生理机能的影响,发现1.5 ml·kg-1·min-1是安全的,而3 ml·kg-1·min-1及以上速率导致了动物心率、血压和心排血量等的改变。表明灌注的速度以及所诱导的低温深度均是影响治疗效果的重要因素。王晓锋等Ⅲ。采用99 ml/h和50 ml/h两种速度经兔颈内动脉灌注相同温度[(6.0+0.5)℃]的生理盐水,结果表明:两种速度灌注在15 min内均能使脑温下降,其中99 ml/h组脑温降至目标温度(33.0±0.5)℃,50ml/h组仅降至36℃:左右。

  灌注液主要有生理盐水、林格液、白蛋白、自体血液等,生理盐水、林格液有对局部组织的有害物质的冲刷作用、血液稀释以及大量液体输入带来的循环负荷增加的倾向性,因而低温自体血液灌注具有一定的优势。Cheng等研究灌注13℃~15℃血液对于2 hMCAO大鼠的治疗作用。发现MCAO供血区可在5~10 min内降低至32℃~34℃,大脑梗死体积减小,改善2 d和28 d的神经功能缺损。表明灌注冷自体血同样具有脑保护作用(包括脑低温和血管冲洗作用),但无颅内血液稀释及循环负荷增加作用。

  临床使用低温脑保护及缺血后处理等多方面措施来减少脑缺血,再灌注损伤的发生。低温脑保护疗效确切,但是低温带来不良反应限制了临床的应用。Dietrich等研究认为,选择生脑部亚低温治疗比全身亚低温的并发症少得多。通过体表和血管内降温而产生系统亚低温,目前正在进行的临床研究已证明其安全性和有效性拉。早期动物实验应用动脉内超选择性置管证实,脑缺血区灌注低温生理盐水以达到降温保护缺血脑组织的作用。

  Choi等研究证实,选择性血管内脑降温通过颈内动脉内注射4℃~17℃冷盐水33 ml/min,灌注10 min,多普勒超声观察无微血栓或血管痉挛,无局灶性神经功能缺陷的发生。选择性血管内脑降温,动脉内注射冷盐水对于急性缺血性脑卒中和局部血管再通后的再灌注是一种可行性、安全性血管内神经保护方法。

  万跃等采用血管内再通结合短时间极低温生理盐水颈动脉灌注治疗大脑中动脉急性闭塞患者,并与单纯血管内再通组治疗的安全性和疗效进行比较,将大脑中动脉急性闭塞血管再通后,动脉内灌注低温生理盐水实现低温脑保护,低温组利用介入方法使血管再通后,于指引导管内灌注10℃生理盐水(33 ml/min),持续30 min;单纯血管内再通组无降温措施。2组患者手术前后各项血生化指标变化及临床症状未见明显不同,低温组发病24 h梗死灶体积较单纯血管内再通组明显减少。低温组术后各期神经功能缺损评分也较单纯血管内再通组明显降低,从随访情况来看,低温组有较好的远期愈后。Kim等研究证实,院外心搏骤停患者复苏后现场快速输注4℃生理盐水能在到达医院前有效降温,不增加对血压、心率的影响,也不增加肺水肿的发生率。

  急性脑损伤的治疗时间窗窄,快速地降低脑温可以获得更好的脑保护效果,颈部血管低温液体灌注是目前最快速的选择性脑降温方式。同时颈部动脉低温灌注只是选择性降低脑部温度,不会引起全身低温,减少了低血压、心律失常、血小板减少、凝血功能障碍以及免疫系统功能缺陷、肺部感染等全身低温的并发症。

  颈内动脉灌注低温液体是降低脑温最快速、有效的方法,在动物实验中已经得到了证实,在人类因其操作中需暂时夹闭颈总动脉与颈外动脉对血管及大脑有一定损伤,需要与介入联合应用。大量液体输入可增加血容量和心脏负荷,高龄患者心肾功能不全者需慎用。脑组织迅速降温后通过降温后脑组织的调节作用而影响到全身其他系统。

  颈部动脉低温液体灌注是一类能快速降低脑温的处理方式,实验研究表明,无论灌注的是低温晶体液还是血液均可快速降低脑温,对动物脑损伤有明显的保护作用,其机制可能来源于包括低温、血液稀释或血管冲洗局部低血氧等多种因素。未来可以将低温灌注液与神经保护剂结合使用,对全脑缺血、重症颅脑损伤、恶性缺血性卒中提供更安全、可靠的脑保护方法,提高远期生存质量。

  来源:尹曾,王明山.动脉灌注选择性低温脑保护的研究[J].国际麻醉学与复苏杂志,2019,40(2):156-159.

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