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1、围术期脑保护进展,中南大学湘雅医院 郭曲练,在外科手术和麻醉过程中发生的脑缺血/缺氧损伤会导致病人残疾甚至死亡。脑保护和脑复苏一直是人们致力于解决临床上遇到的这类难题。目前很少有在人体上进行药物干预的实验能够证明在脑保护方面的有效性。脑缺血模型中发现麻醉能有效改善脑缺血所造成的损伤。结果预示着临床脑保护将会有所突破。,脑缺血的病理生理学,脑缺血分为全脑性脑缺血和局灶性脑缺血全脑性脑缺血以脑血流的整体减少为特征（例如心搏骤停），神经损伤迅速发生。缺血时间越长复苏越困难。局灶性脑缺血以脑内主要血管堵塞为特征（例如中风），由动脉末梢供给的脑组织区域迅速死亡，被称为核心区（缺血半影区）。,脑缺血常引发
2、脑水肿在血脑屏障完好的情况下发生这种神经元肿胀称为细胞毒性脑水肿血脑屏障破坏使得血浆蛋白进入脑实质加重了脑水肿，称为血管源性脑水肿导致颅内压显著增高,正常脑CT,头MRI,神经元坏死制造ATP的能力遭受重大损害，导致神经元迅速死亡，称为坏死。以细胞水肿、核固缩、核碎裂为特征。神经元凋亡可以在缺血损伤进程较早的时期发生，也可以解释在缺血发生数周之后。凋亡的病理学特征为：染色体浓缩、细胞皱缩、胞膜出泡和凋亡小体的形成。凋亡与坏死的最根本区别 在于前者并不伴有炎症反 应，而后者以炎症为显著 特征。,海马CA2-3区神经细胞原位凋亡,神经细胞 坏死,脑缺血的主要病理生理机制,兴奋性递质的毒性损伤组织酸
3、中毒半梗死区除极化神经细胞凋亡由nNOS和iNOS所产生的NO加重了 缺血损伤炎性反应,麻醉药的脑保护作用,吸入麻醉药在神经保护方面经过30多年的观察已经得到重视，但仍然没有人体实验结果去指导临床，动物实验表明：吸入麻醉药能提供广泛的脑保护作用，并且剂量也是我们临床上的常用剂量，高浓度的吸入麻醉药会适得其反，产生损害作用，吸入麻醉药即能对局灶性脑缺血又能对全脑缺血起到保护作用，相对来说全脑缺血的保护时间较短，局灶性脑缺血保护作用则持续存在。常用的吸入麻醉药包括：七氟醚、异氟醚、地氟醚、氙,异氟醚预处理：Preconditioning with isoflurane produces dose-
4、dependent neuroprotection via activation of adenosine triphosphate-regulated potassium channels after focal cerebral ischemia in rats.实验内容：实验1：把40只大鼠随机分为4组：对照组给予100%氧1h/d，连续5天，而异氟醚组则接受0.75%,1.5%,or 2.25%异氟醚1 h/d，连续5天。.实验2：36只大鼠随机分为4组：对照组给予100%氧1h/d，连续5天；异氟醚组接受2%的异氟醚+98%的氧，1 h/d，连续5天；异氟醚+格列本脲组：接受格列本脲
5、5 mg/kg 腹腔内注射后予2%的异氟醚+98%的氧，1 h/d，连续5天；格列本脲组：接受格列本脲5 mg/kg 腹腔内注射，每天一次，连续5天。在最后一次预处理的24小时后，予大脑中动脉阻塞2小时。24小时后进行神经功能评分，计算梗死面积。结果：1.5%和2.25%异丙酚组的神经功能评分和梗死面积要小于对照组（P0.05）。而且2.25%异丙酚组梗死面积较1.5%异氟醚组要小（P0.05）。异氟醚组的神经功能评分和梗死面积要小于对照组和异氟醚+格列本脲组（P0.05）。对照组，异氟醚+格列本脲组，格列本脲组之间并没有发现统计学差异。实验说明了，反复给予异氟醚处理会产生缺血耐受，并呈现出剂
6、量-反应依赖性。格列本脲是KATP通道抑制剂，它能废除异氟醚介导的脑缺血耐受。结论：异氟醚预处理能产生脑缺血耐受效应。在大鼠的大脑中动脉阻塞模型中，能表现出剂量依赖性。由异氟醚预处理介导的脑缺血耐受与KATP通道的激活关系密切。2003年1月，熊利泽等在Anesth Analg.杂志,异氟醚,异氟醚,异氟醚能延迟和改善损伤，作用能持续到受伤后7天，而且组织病理学和神经功能检测也支持以上观点。在脑缺血不是很严重，异氟醚的浓度较低，受伤后给药的间隔时间较短时，保护作用比较明显。异氟醚无论在脑缺血还是其它损伤中，都具有保护作用。异氟醚在损伤后的5小时到14天，减少氧糖剥夺导致的损伤，降低AMPA、降
7、低MNDA的兴奋性，防止神经细胞死亡的变性。,七氟醚,Downstream signaling of reactive oxygen species,Protein kinase C epsilon mediate delayed neuroprotection induced by sevoflurane following cerebral ischemia/reperfusion injury in rats 目的：探讨七氟醚延迟性预处理减轻大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤中的作用和对PKC-,转位激活的影响以及与活性氧（ROS）生成的关系。结果：与I/R组相比，七氟醚能明显改善缺血后的神经功
8、能，减小脑梗死面积，而发挥延迟性脑保护作用（P0.05）。I/R组，MPG+Sevo组，MPG组之间脑梗死容积以及神经功能评分差异无统计学意义（P0.05）。此外，与I/R组相比，七氟醚显著促进PKC-，而非PKC-的膜转位激活，且仅发生于再灌注后6 h（P0.05），七氟醚的此效应同样可以被ROS清除剂2-MPG所废止。结论：活性氧介导七氟醚对局灶性脑缺血再灌注损伤的延迟性保护作用，其机制可能与调控PKC-转位激活有关。Zhi Ye1,Qulian Guo1,E Wang1,Yundan Pan1,Qing Li 2,Honghao Zhou2,中国神经再生杂志（英文版）2009年第4期,七
9、氟醚,七氟醚无论在局灶性或全脑缺血中都能发挥保护作用。此外，对进行了OGD的皮质纹状体脑片予以七氟醚处理，在损伤后的短期（72-96小时）和长期(-28天）都表现出了保护效应。七氟醚的最后剂量范围，脑损伤额程度，以及组织学和神经功能的改善是否长期存在值得进一步研究。在缺血或再灌前 15分钟或24小时进行七氟醚处理，都能减少神经的损伤，增加神经功能的恢复，并呈现出剂量依赖性。,氙,The neuroprotective effect of xenon administration during transient middle cerebral artery occlusion in mice.
10、实验内容：C57BL/6小鼠给予60分钟大脑中动脉阻塞处理后随机分为3组：70%氙+30%氧,70%N2O+30%O2,or 35%氙+35%N2O+30%O2.。24小时后，进行神经功能评分和计算梗死面积。实验发现；70%氙+30%氧组能明显改善神经功能评分，总的梗死面积也较另外两组有所减少。结论：在短暂的局灶性脑缺血中，氙能改善神经功能评分和组织学病变。2003年10月Homi HM等人在Anesthesiology杂志 氙能通过非竞争性拮抗谷氨酸NMDA亚基发挥麻醉效应,氙具有神经保护效应.在离体的NMDA的毒性和氧糖剥夺的模型中发现氙能明显减少损伤面积,氙能降低脑梗死面积,能改善神经功
11、能评分,能发挥组织学上的保护作用。,异丙酚,Propofol anesthesia compared to awake reduces infarct size in rats.实验内容：对清醒的Wistar大鼠脑内局灶性注射具有血管收缩作用的内皮素，造成脑缺血。在我们进行这项操作的前4天，我们先给我们要注射内皮素的位置置管。实验当天，我们注射内皮素（6.0pmol/3microl）进入纹状体。在完成内皮素注射后，立即给予异丙酚（25mg/kg.h）或英脱利匹特（对照组）持续注射4小时。实验还设计了一个延迟组，即在内皮素注射1个小时后再予异丙酚（25/15mg/kg.h）持续注射4小时。3天后
12、，处死动物，取脑切片，染色。结论：异丙酚组相对于对照组（3.40+/-0.53mm3）能显著减少梗死面 积，具有即时或延迟性神经保护作用。2002.3月Gelb AW,Bayona NA Anesthesiology杂志,利多卡因：,Continuous lidocaine infusion and focal feline cerebral ischemia.实验内容：实验选择了20只猫，对它们进行了大脑中动脉阻塞3小时，在进行再灌注。这些猫被随机分为两组，一组接受了利多卡因2mg/kg的连续注射，另一组给予相同容量的生理盐水作为对照。我们检测了实验全过程的诱发电位，对照组在阻塞期间的一些时
13、候，诱发电位会完全消失（P点的差异会小于0.001）。利多卡因组皮层电波的平均振幅比对照组的要高（P小于0.05）。利多卡因组相对于对照组表现为梗死面积减少。还发现利多卡因组的梗死区和梗死周边区域的脑血流量相对于对照组会有所减少。结论：利多卡因对神经的保护机制可能是由于因为其对缺血区的脑血流量的调节作用。1990.1月，Shokunbi等在Stroke.杂志上发表,预处理与脑保护,缺血预处理：Ischemic tolerance phenomenon found in the brain.实验内容：通过阻塞沙土鼠两侧的颈总动脉5分钟来造成脑缺血，它会导致海马CA1区神经元细胞迟发性的死亡。不严
14、重的2分钟的缺血仅仅会造成高能磷酸化合物的消耗，扰乱蛋白合成，并不会引起神经元坏死，因此被作为缺血处理。在5分钟缺血的前1或2天给予一次2分钟的缺血处理只能表现出部分的抑制迟发性神经元死亡的保护效应，但是在5分钟缺血前两天给予2次2分钟的缺血处理，期间间隔1天，能表现出对神经元死亡的强烈抑制作用。结论：这种由缺血应激介导的缺血耐受现象是十分重要的，可能会为研究缺血神经元损伤的病理生理学机制提供一条新的思路。1990年9月，Kitagawa K等人在Brain Res上发表,药物预处理缺血预处理缺氧预处理高温、低温预处理脂多糖（LPS）预处理皮层传播抑制预处理,低温与脑保护,低温是有利于减少缺血
15、损伤的方法之一。深低温（25）一般用于高危手术病人，防止脑的缺血损伤。浅到中等低温（28-34）能提供相类似的神经功能保护作用，而且副作用也很少。大量的实验室一直致力于浅低温的脑缺血 保护研究。,总的来说，无论脑组织冷却到33或28，都能发挥保护作用。如果降温能持续至少一个小时而且是在损伤后的3小时内给予的，那么保护效应基本是一致的。在缺血的全程或再灌注的早期给予低体温治疗，能提供长期的神经保护作用；但是如果仅仅是在再灌注的阶段给予低体温处理，那么神经保护作用则是短暂的。在全脑缺血模型中给予低体温32-33之间维持24小时，可以发现能达到长期的保护效应（6个月）。如果低体温处理推迟6小时给予，
16、但是持续48小时，同样也能观察到保护作用。关于对没有再灌注的缺血低体温是否也具有保护性这个问题还存在争议。一些研究认为缺乏保护性，但是也有研究认为有少量的保护效应。,对新生儿缺氧性脑病的低体温治疗的临床研究也证明了它的有效性。两个缺血缺氧性脑病的新生儿的多中心随机研究。实验一发现患中度新生儿脑病和ECG异常的足月儿在出生的6小时内给予头部降温72小时（肛温34-35），其保护作用可以持续到出生后18月。另一个实验，患中度新生儿脑病的婴儿给予全身降温到33.5，持续72小时，在18-22月后发现可以减少死亡率和中重度残疾的发生。但是颅脑外伤的病人并没有从低温中获得明显受益。,低温脑保护机制,降低
17、脑代谢和脑血流。降低细胞外钾离子浓度的升高，防止细胞内钙离子的聚集，从而减少谷氨酸的释放。减少活性氧的生存，抑制了金属蛋白酶，保护血脑屏障。改变脑恢复阶段的基因表达（破坏性基因表达下降，保护性基因表达上调）。增强神经元的抗炎和抗凋亡效应,降温方法,体表降温水浴或冰屑降温法冰袋、冰帽降温法变温毯降温法体腔降温体外循环血液降温法体外循环与体表降温相相合的方法静脉输入冰液体（4-6)降温法,脑保护措施,1.防止体温过高2.使用胰岛素控制血糖，保证血糖在正常范围内3.优化血氧饱和度4.保持正常的血二氧化碳浓度5.可以考虑在外科手术中使用挥发性麻醉药6.避免使用糖皮质类激素7.如果是全脑缺血可以考虑手术
18、后予以持续的浅 低温处理,心脏手术中的脑保护,在冠状动脉旁路移植术（CABG）导致的围术期神经认知功能障碍是术后5年认识丧失的危险因素。脑动脉栓塞和/或脑血流灌注不足所致，体外循环引起的炎性反应和器官缺血/再灌注损伤可能导致损伤进一步加重。脑栓塞可能来源于升主动脉粥样斑块脱落、气栓、脂肪栓子。其他因素：老年人（如脑血管疾病、麻醉药物、低血氧饱和度等）。,脑血流灌流不足是心脏术后脑血管疾病发病率升高的重要原因。体外循环可导致局部或全脑低氧饱和度状态（有27-43%的患者）。体外循环期间平均动脉压比基线下降10mmHG。不停跳心脏手术时更值得关注。心脏位置改变可导致系统性的低血压和脑静脉压过高。,
19、脑保护：体外循环管理,使用膜式氧合器和至少40um的动脉管道过滤器被认为是体外循环的监护标准避免粥样斑块脱落，监测升主动脉粥样硬化主动脉上超声比经皮或经食管超声更敏感。处理策略采用 1.采用不用体外循环的手术 2.更改体外循环插管部位 3.采用单次主动脉阻断技术避免吻合旁路近端时部分 阻断主动脉 4.选择室颤停跳避免阻断主动脉 5.采用动脉桥避免近端吻合 6.在停循环的情况下行升主动脉置换,减少栓子的其他措施 1.使用去白细胞过滤器 2.纵膈内吹入二氧化碳 3.避免将末经处理的心内吸引物直接进入体 外循环是合理的血压管理 1.大多数情况下，体外循环期间平均动脉压维持在 50mmHg左右，但在高
20、危患者中保持平均动脉压70mmHg（如糖尿病、术前有过脑卒中和高血压等）,血细胞比容的目标 1.红细胞比容21%是术后脑卒中高风险的重要拐点。2.维持血红蛋白水平大于7g/dL。血糖控制 控制血糖在80mg/dL100mg/dL水平的患者与血糖200mg/dL时才给予胰岛素的常规治疗相比脑卒中和肾功能衰竭等混合结果的发生率要高。应持续泵注胰岛素将血糖控制在140mg/dL。,温度管理 快速复温和术后体温过高与神经功能并发症风险有关联，复温到34比复温到37 更能改善CABG术后神经功能预后，建议避免心脏术中或术后体温过高。红外脑氧饱和度（NIRS）进行脑氧饱和度监测干预可以减少术后神经认知障碍
21、和脑卒中的发生率，提高局部脑氧饱和度的干预措施包括：保证足够的体外循环流量、提高平均动脉压、避免低碳酸血症、加深麻醉、增加吸入氧浓度和使用搏动泵转流。,吸入麻醉药具有神经保护作用，但一直缺乏临床资料，也不能确定在发生了缺血损伤的手术中使用气体麻醉药一定能起到改善结果的作用。心脏术中神经保护药物已经被离体试验所证实的经多种机制对神经功能有保护作用的药物包括：巴比妥类、丙泊酚、钙通道阻滞剂、N-甲基-D-天(门)冬氨酸受体拮抗剂、抗炎药物、利多卡因、抗氧化剂、-氨基丁酸受体阻滞剂和17雌二醇等。,神经外科手术中的脑保护,手术体位：病人手术体位是摆放与脑保护有直接联系要充分考虑体位对颅内压、脑血流和
22、呼吸的影响，避免过度转折颈部致使脑静脉回流和通气障碍，同时避免颈部关节及神经受损伤。头部应高于心脏平面，可降低双侧颈静脉压和颅内压，手术床的上半部抬高或头高脚低位约15度至30度，不要超过45度，否则有气栓的危险。,手术入路操作,蛛网膜在脑表面及重要脑裂内对神经组织和血管形成一层自然保护屏面，因此不要开放手术中将不涉及到的蛛网膜池，避免刺激其中的神经、血管，也避免出血流入蛛网膜下腔，引起不必要的血管痉挛和神经牵拉刺激，把蛛网膜留在周围组织表面，这可以使正常组织少受损害。,脑牵拉,不当的脑牵拉引起的脑挫伤和梗死是术中脑损伤的主要原因。据统计脑牵拉损伤发生率在颅底手术中约10%，非颅底手术中（如脑
23、动脉瘤手术）为5%。脑牵拉损伤有时在常规的临床检查中不能或早期不易被发现，部分原因是病人术后尚处于镇静状态、气管插管或被其他神经功能障碍掩盖，在术后数天行高分辨CT和MRI检查即可发现。老年人脑组织较硬、弹性差，即便是较小的脑牵拉也可能在术后发生局部脑水肿、挫伤，甚至发生脑内血肿。,脑牵拉有持续性和间续性两种形式，持续性牵拉力会在5-15min之内逐步下降至初压的50%左右。目前提倡应用间断性牵拉，牵拉的时间为1015min/次，间断时间在5min之内。不提倡手持压板行脑牵拉，一般要求牵张力小于40mmHg，最好小于 30mmHg,实际上当感觉到脑压板下有张力时,其压力已超过40mmHg，术后
24、局部可能会发生脑水肿。,在过去巴比妥的应用是脑保护的金标准。脑保护的经典理论认为:降低脑代谢需求能在脑血流供应不充足的情况下促进神经元的存活。而巴比妥类能降低脑代谢。19世纪70年代，Michenfelder证明了巴比妥呈剂量依赖性方式降低脑代谢活性。它能在不完全性脑缺血中进行性降低EEG活性和ATP的消耗速率。巴比妥在不完全性脑缺血时能发挥脑保护作用，但当脑血流完全停止（即完全性脑缺血）时，则不能表现出脑保护效应。,血压,血压的控制有可能是预防脑损伤和促进脑保护的最重要内容之一。对血压控制的要求取决于外科手术操作。动脉瘤手术时，暂时的阻断血流可以方便动脉瘤的夹闭。这时可以维持或轻微地提高血压
25、，增加由于动脉夹闭造成短暂血供减少区域的侧枝灌注压。相反，在直接夹闭动脉瘤时，调低血压能降低动脉瘤内压，从而减少由于手术操作造成动脉瘤破裂的发生率。,脑保护药物,吸入麻醉药、A1腺苷阻滞剂和2激动剂。竞争性阻断突触后受体的药物主要是指巴比妥类，可能还包括吸入麻醉药。非竞争性受体拮抗剂包括MK801（地佐环平）、苯环利定、右美沙芬、氯胺酮和镁。阿司匹林，他汀类和自由基清除剂。研究显示，阿司匹林可能是由于其抗炎作用而起到神经保护作用（延迟能量消耗，促进功能恢复）。COX-2抑制剂具有应用前景。目前能减少自由基生成或增加自由基清除的药物，目前都被认为具有脑保护作用。它们包括甘露醇，类固醇和一些新药。
26、,尼莫地平,神经外科手术能引起严重的血管痉挛。Ca+通道抑制剂是广被认同的防止血管痉挛的有效治疗之一。可以在蛛网膜下腔出血后发生的血管痉挛中使用Ca+通道抑制剂（尼莫地平）。对所有程度的血管痉挛病人，口服尼莫地平已经被证实能持续地降低不良结果的发生率。试验也证明了静脉输注尼莫地平后能降低永久性功能障碍和死亡的发生率。,脑活素,是在各类动物模型中都显示出神经营养作用的一种肽制剂。它已经被广泛应用于急性缺血发作和Alzheimers病的治疗。在中重度头部外伤的治疗初期，使用脑活素是安全，有效的，有利于改善预后，特别是对老年病人，效果更明显。2008年有人研究对中重度颅脑外伤病人应用脑活素后，通过对
27、定量EEG的分析发现，其对qEEG减慢和认知功能的影响持续超过一年。说明脑活素在脑损伤后仍能促进神经功能的恢复。其作用机制可能涉及营养神经，抗凋亡，抗氧化等等。,脑复苏,心脏停跳复苏后将导致脑缺血再灌注损伤，针对这种损伤所采取的治疗措施称之为脑复苏。大脑对缺氧十分敏感，一般来说：缺氧10S可意识消失。缺氧15s可出现几分钟昏迷。缺血4-6min，脑组织可发生不可逆损伤。完全性脑缺氧下，大脑皮层生存时间8min。,(一)完全性脑缺血在灌注损伤的估计 立即出现自主呼吸、瞳孔正常、四肢自主活动、可摇头睁眼不必脑复苏 体温升高、肌张力高、痉挛抽搐应立即采用脑复苏，并连续监测 肌张力完全消失、脑电图呈等
28、电位表明脑死亡（二）脑复苏主要采用综合治疗措施 包括脱水、降温、应用皮质激素、巴比妥盐、钙通道阻滞剂、自由基清除剂、高压氧及周身支持治疗,1.一般治疗：维持血压正常或稍高于正常的MAP90-100mmHg，不宜过高，同时预防低血压，可用多巴胺或血浆代用品等。呼吸机控制PaO2在100mmHg 以上，PH正常范围。过度通气降低PCO2，可使脑缺血进一步恶化，降低脑灌流，仅用于有脑疝征及肺高压患者。,2.低温低温的脑保护及脑复苏作用已得到证实。目前主张：降温要早，最初10min是降温的关键；降温要快，迅速达到预期水平；平顺降温，避免寒颤反应；降温到一定程度，一般使体温达33C左右；头部重点低温，使
29、脑部温度较体温更低；维持降温，待保护性反射动作恢复才终止降温（神志开始恢复，四肢有协调及听力恢复,亚低温治疗的作用机制：降低脑氧代谢率；保护血脑屏障，减轻脑水肿；抑制兴奋性氨基酸毒性释放；减轻自由基造成的损伤；减轻细胞内钙超载 抑制脑内脂质过氧化反应；抑制脑内HSP 70的表达；减少脑细胞结构蛋白质破坏，促进细胞结构与功能恢复。,3.皮质激素 具有稳定细胞膜作用，清除自由基，降低脑水肿等作用。目前对是否有缓解脑水肿作用有争议。有研究认为给予糖皮质治疗没有明显好处 首选地塞米松，剂量为1mg.kg-1，以后，每6h一次，一般使用3-4天停药。,4.高压氧治疗 使血氧含量增高，增加氧的弥散率和弥散
30、范围；增加脑组织储氧量；使脑血管收缩；促进脑血管修复；清除自由基和缓解钙通道的异常开放；增高多种磷酸键形成，ATP水平增高；促进神经组织修复；对脑电活动有保护作用，有利于昏迷病人的苏醒；一般疗程40-60次，压力为。对于高压氧的治疗时间应根据病人的具体情况而定。,5.脱水治疗 目的是防止和缓解脑水肿。脱水应以减少细胞内液和血管外液为主，而血管内液应至少保持正常并适当稀释。脱水时应维持血浆胶渗压不低于2.0KPa(15mmHg)血浆白蛋白在30g/L以上，维持血液渗透压在280-330mmol/L 常用20%甘露醇，首次剂量为1.52.0g/kg于1530min内快速滴入,以后为20%的溶液0.51.0g/kg。每日3-4次。必要时加用速尿20-40mg静注。治疗剂量最好在5-7天内终止 白蛋白可以辅用 50%高渗葡萄糖有“反跳”作用，一般不用,6.其他方法：体外循环转流 钙通道阻滞剂的应用 巴比妥盐的保护作用 中药的研究,谢谢,
