深低温灌注体外循环与脑保护

　　作者：杨其林 ，李少岩 　(1.山东医学高等专科学校附属医院麻醉科，山东临沂276000;2.延边大学医院麻醉科，吉林延吉133000)

　　[关键词] 体外循环;脑损伤;神经系统

　　目前虽然心脏外科技术有了较大的发展，手术成功率提高，但与心内直视手术相关的并发症及死亡率仍较高 [1] ，因此研究心脏手术围术期的神经系统保护有重要意义.已有众多文献报道了不同的脑保护措施，但因观察方法、对象及检测指标间有所差异，尚未能确定监测和评价体外循环期间脑灌注及脑保护效果的客观标准.

　　1 温度与流量

　　1.1 深低温低流量 深低温低流量技术为转流降温，可使肛温降至18℃，灌注流量从100mL/(kg?min)降至25mL/(kg?min)，既可保证手术视野的清晰，又可避免体循环停止后缺氧代谢和缺血再灌注损伤，是近年来应用较广泛的技术.它与深低温间断停循环相比，可显著改善大脑氧代谢，为手术提供较充分的时间.Pigula等 [2] 对在深低温体循环停止局部低流量脑灌注下及深低温间断体循环停止下实施动脉弓重建手术的婴儿进行研究发现，所有儿童均未发生神经后遗症，且经红外线光谱证实在深低温间断体循环停止下行手术婴儿的脑血容量和饱和度明显低于深低温低流量下婴儿，而其脑血容量及脑氧饱和度基线灌注率为 20mL/(kg?min).Pigula认为，深低温低流量技术是 安全而简单的体外循环脑保护措施，可减少对手术时间的限制和认知、精神及运动后遗症的发生.Kawata等1h停循环及低流量灌注动物实验中发现，当鼻咽温为18℃时，低流量组动物脑组织内磷酸肌酸、ATP及酸碱平衡状况明显优于停循环组.Swain等认为，鼻咽温为18～20℃，低流量为10～15mL/(kg?min)可保证脑耗氧量，而给予5mL/(kg?min)流量时则出现细胞内酸中毒及ATP耗竭.Newbruger等 [3] 对深低温间断停循环组及深低温低流量组患者进行随访发现，前组患者术后48h内癫痫波发生率显著高于后组，且前组患者脑组织内肌酸激酶B的释放量增多，提示脑组织损害.Bellinger等 [4] 对155例患者进行术后1年随访调查发现，深低温间断停循环组患者的运动神经发育指数、精神发育指数及智商分数均低于深低温低流量组，且深低温间断停循环组患者术后1年神经病学检查显示，肌张力过高者占18%，过低者占8%，脑瘫发生率为5%，MRI扫描显示脑部有定位改变，而深低温低流量组患者未出现上述异常表现.

　　1.2 深低温间断停循环 它是停循环与再循环相结合的新方法.Langley等 [5] 在乳猪转流前后比较中发现，如果使用停循环60min后再循环的方法，可见矢状窦血氧饱和度从88%降至16%，乳酸值为7.5mmol/L，CBF为140～270mL/(kg?min)，CMRO 2 为21.0～15.0mL/(kg?min)，CDO 2 为39～18mL/(kg?min)，pH值为7.00～7.30，电子显微镜下可见明显的微循环床改变，脑血管内皮细胞明显水肿;如果使用停循环60min，间障15min转流1min，流量为50mL/(kg?min)的方法，可见矢状窦血氧饱和度从90%降至55%，乳酸值为3.0mmol/L，CBF为200～270mL/(kg?min)，CMRO 2 为18.5～18.7mL/(kg?min)，CDO 2 为38～32mL/(kg?min)，pH值为7.15～7.31，电子显微镜下可见脑超微结构未见细胞基底膜增厚，神经原、星行胶质细胞及血管内皮细胞形态正常.使用深低温间断停循环方法的关键是选择最佳的停循环和再循环时间.Jamieson等 [6] 报道，在18℃时停循环20min，再循环10min时动脉血氧饱和度可达到90%，脑氧和血红蛋白浓度恢复转流前水平，缺氧状况得到恢复，提示深低温间断停循环法可延长总停循环许可时间.

　　1.3 深低温间断停循环逆行性灌注 上腔静脉逆行性灌注脑保护技术是1980年由Mills最先用于治疗和预防体外循环中气体栓塞的技术.1982年Lemole等 [7] 将该技术应用于主动脉弓部动脉瘤手术，其优点为可维持脑部低温状态，最大限度地维持低温停循环期间机体的有氧代谢，运走代谢产物，减少顺行性灌注造成的气体栓塞和微血栓的发生，防止停循环后再灌注损伤的发生，不需另外阻断或进行颈动脉插管，进一步降低脑栓塞的发生率.逆行性灌注提供给脑组织的氧合血量有限，决定了它只能是深低温间断停循环下脑保护的附加手段.逆行性灌注可有效地延长深低温间断停循环脑保护的安全时限，并提供20%的氧合血，在深低温情况下基本满足脑代谢的需要.Coselli [8] 给509例患者应用了低温停循环技术，同时给其中的305例并用了逆行性灌注技术，结果示逆行性灌注组患者病死率为3.93%(12例)，非逆行性灌注组为17.16%(35例);逆行性灌注组患者的永久性损害发生率为2.62%(8例)，非逆行性灌注组为6.37%(13例);提示并用逆行性灌注技术可降低病死率及永久性损害发生率.

　　1.4 深低温停循环后搏动性灌注 搏动性灌注在 维持重要脏器血运的作用明显优于非搏动性灌注.体外循环并用深低温间断停循环后引起脑神经损伤的主要原因是脑缺血时间过长，体外循环降温过程中发生脑微循环障碍，脑血管阻力增加致脑血流量下降等.搏动性灌注在改善微循环、降低外周血管阻力、增加心肌及心内膜供血及提高脑组织供氧等方面优于非搏动性灌注，更接近生理状态.Wolbers [9] 认为，非搏动性灌注与脑间质的液体潴留可造成脑水肿;另据报道，搏动性灌注较非搏动性灌注在改善脑灰质与白质耗氧量比率上具有更好的效果 [10] .

　　1.5 选择性顺行脑灌注 Bachet等 [11] 发现，深低温下用含氧血上腔静脉逆行性灌注可提高脑组织对冷缺血的承受力，从而延长手术时间.Okita等 [12] 自1997年开始连续给60例主动脉瓣膜置换手术患者实施了逆行性脑灌注(30例)和选择性顺行脑灌注(30例)，结果示两组患者医院死亡例数均为2例;逆行性脑灌注组发生新发脑卒中者为1例，选择性顺行脑灌注组为2例;逆行性脑灌注组发生暂时性脑功能紊乱者较选择性顺行脑灌注组多;S-100b蛋白含量检测结果显示两组间无明显差异;两组记忆得分间无明显差异;逆行性脑灌注组患者的暂时性脑功能紊乱发生率明显高于选择性顺行脑灌注组.

　　2 围手术期监测技术

　　目前，在围术期除常规的监测方式外，还有多种监测方式.1)持续颈静脉血氧饱和度(SJO 2 )监测:利用颈内静脉穿刺逆向将血氧仪导管置于颈静脉球处，连续监测SJO 2 ，体外循环时SJO 2 的持续监测可提供全脑氧供需平衡信息，同时为调控影响脑灌注的因素提供帮助;2)无创性脑血氧饱和度(rScO 2 )监测:可连续监测大脑氧运输情况，rScO 2 正常值为64.34%，微小的变化即可提示脑氧供需状况;3)颈内静脉血肌酸激酶同功酶BB(CK-BB)、兴奋性及抑制性氨基酸含量的测定以及周围血S-100蛋白及烯醇化酶测定等;4)大脑皮层诱发电位与数量化脑电图的检查:可较准确地监测全身麻醉病人的麻醉深度，反映全脑缺血、缺氧及代谢水平;5)经颅多谱勒超声技术:可有效地持续监测体外循环期间脑动脉血流内的微血栓;6)正电子成像技术:可测定脑组织内糖代谢情况;7)CT，MRI等影像学检查.

　　3 血液气体管理方式

　　在体外循环期间机体维持稳态的pH值和PaCO 2 水平的方法目前有2种，即pH稳态法和α-稳态法.pH稳态法为温度校正法，即保持低温下组织或血液的pH值为7.40，常通过向氧合器内吸入一定浓度的二氧化碳，使机体处于呼吸性酸中毒状态 [13] .α-稳态法为非温度校正法，即保持蛋白质组氨酸咪唑基α-氨基的恒定解离，使组织处于呼吸性碱中毒状态，有利于维持细胞内最佳酸碱状态，使机体代谢相对稳定.在中度低温体外循环术中应用α-稳态法是较好的避免脑损伤的方法;在深低温间断停循环下，采用pH稳态法较α-稳态法好.Aoki等 [14] 的研究结果表明，在深低温间断停循环下采用pH稳态法可较快地恢复细胞内pH值及高能磷酸盐含量，降低脑含水量，改善脑组织温度并增加皮层血流量;在深低温间断停循环降温过程中应用pH稳态法可使降温幅度较为均匀，在复温过程中应用α-稳态法可减轻细胞内酸中毒.

　　4 药物保护

　　4.1 麻醉药物 麻醉药物可通过降低脑代谢和颅内压的方式达到脑保护目的.实验发现，部分麻醉药物具有抑制钙离子内流和自由基的产生，血管扩张作用可增加脑血流量，有助于防止灶性缺血的发生 [15] .静脉滴注硫喷妥钠和吸入异氟醚对局灶性脑缺血有保护作用，而对全脑缺血无效果.异丙酚对脑电图、脑血流、CMRO 2 和颅内压的影响类似于硫喷妥钠，可维护CPF的自动调节功能，依托咪脂也可降低CMRO 2 ，并具有防止脑缺血的作用;氯胺酮有类似N-甲基-D-天门冬氨酸受体拮抗剂的作用，可抑制脑N-甲基-D-天门冬氨酸受体介导的兴奋性氨 基酸的释放，减轻应激激素和肿瘤坏死因子介导的高代谢反应.

　　4.2 钙离子通道阻滞剂 研究结果表明，利多卡因在抑制钠离子-钾离子泵的同时，对钙离子通道也有抑制作用.颅脑手术麻醉期间静脉滴注利多卡因可减轻半球或灶性缺血后脑细胞损害程度，逆行脑灌注期持续给予利多卡因亦可起到保护脑组织的作用，其机制可能与恢复体外循环后脑组织高能磷酸盐含量的增加有关.

　　4.3 自由基和脂质过氧化抑制药 黄嘌呤氧化酶抑制剂别嘌呤醇、SOD、二甲基亚砜(DMSO)及抗氧化剂维生素E对脑组织均具有保护作用.Ⅰ类新药Lazerodis是21-氨基类固醇化合物，代表药物为U74006f，U74389f，主要作用为清除自由基，抑制脂质过氧化物反应，稳定细胞膜 [16] .另一种新的神经保护剂依布硒林是通过谷光甘肽过氧化物酶样作用发挥抗氧化效应，可反应性与细胞内巯基结合，抑制膜磷脂的过氧化和花生四烯酸的脂质氧化，减少自由基的生成，并通过活化白细胞阻断超氧阴离子的产生，抑制一氧化氮合酶的活性 [17] .

　　4.4 兴奋性氨基酸受体拮抗药 缺血性脑损伤可导致兴奋性神经递质谷氨酸在突触前神经元中的过度释放，通过突触后N-甲基-D-天门冬氨酸受体发挥作用，引发神经毒性钙离子进入细胞内，激发调节细胞调亡 [18] .N-甲基-D-天门冬氨酸受体是特异性受体，含有甘氨酸和多胺调节位点，它可调节钙通道，目前研究的许多药物均是通过抑制这些位点而发挥脑保护作用.Mk801(dizocilpine)可明显减轻脑缺血性神经元的损伤，但有副作用，如意识模糊、焦虑不安或幻觉等;α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(AMPA)受体拮抗剂可抑制缺血的脑组织内钠和钙的蓄积，引起继发性病理损害;新型苯噻唑衍生物罗吡唑是钠通道阻止剂，有抑制突触前谷氨酸释放，降低突触后兴奋性的作用，可对抗谷氨酸毒性.

　　4.5 神经生长因子 神经生长因子属于多肽类，具有维持和促进神经元生长，使神经元免受各种神经毒性产物影响的作用.神经生长因子是由154个氨基酸组成的多肽，对脑细胞和内皮细胞有潜在的营养作用，酸性成纤维细胞生长因子可减少短暂性缺血沙土鼠CA1细胞的凋亡，碱性成纤维细胞生长因子具有对抗兴奋性氨基酸毒性和抑制细胞内钙离子聚积的作用 [19] .

　　[参 考 文 献]

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