选择性脑灌注最适温度的实验研究

                作者：吴维伟，李俊，徐建军，曹秀华，崔秀明

【关键词】  低温脑保护

　　摘要：目的 研究选择性脑灌注最适宜温度范围。方法  应用选择性脑灌注模型对24只杂种狗在适宜灌注流量和灌注压下改变不同温度进行选择性脑灌注90min后, 通过上矢状窦(SSS)内不同阶段的静脉血乳酸测定、脑体感诱发电位(SEP)的连续监测及脑皮质组织病的检查来评估脑保护的情况。结果  在20～32℃范围内，未出现明显的脑功能及组织的不可逆损害。结论  选择性脑灌注在适宜的灌注流量及压力下，其温度维持在20～32℃对脑保护是安全有效的，在足够的脑灌流的情况下浅中低温可以明显地减轻对脑组织的损害。

　　关键词：低温脑保护；体外循环；选择性脑灌注。

　　Experimental Study of Optimum Hypothermia for Selective Cerebral Perfusion 

       Abstract: OBJECTIVE  Selective perfusion(SCP) for hypothermic cerebral protection in cardiopulmonary bypass  .METHODS This study aimed at investigating the range of optimum hypothermia for cerebral protection by performing selective cerebral perfusion in 24 mongrel dogs for 90 minutes at different temperatures.RESULTS  To evaluate the results of cerebral protection,venous blood lactate levels during different periods in superior sagittal simus (SSS) were measured,cerebral cortex histopathology was evaluated and somatosensory evoked potential(SEP) was monitored continuously.CONCLUSION  Those results suggest that when selective cerebral perfusion was performed,with moderate flow rate and pressure,the safe and effective range of hypothemia for brain protection is from 20℃ to 32℃. Compared with deep hypothermia,moderate hypothermia can decrease the damage to brain obviously.

　　Key words： hypothermia cerebral protection; cardiopulmonary bypass; selective cerebral perfusion
                                                                
　　在心外科临床上，对于主动脉瘤及弓部手术和一些复杂心血管疾病的中，由于其解剖学的特点需要用一些特殊的方法来防止脑局部缺血的发生。目前，公认的方法主要有深低温停循环（DHCA），逆行性脑灌注法（RCP），选择性脑灌注法（SCP）。关于其各种方法的利弊不断被研究，并将被进一步完善。SCP仍然被认为是这些特殊或复杂 手术有效安全的脑保护方法［1］。但其各种条件，如最适流量、灌注压力、温度、灌注的位置由于缺乏术中及术后联合评估脑功能的实验研究而未确定［2］。因此我们在本研究中建立了SCP模型，通过脑SEP，脑代谢及脑的病理学检查的评估来研究其在适宜脑灌流下不同温度中脑保护情况。

　　1  材料与方法 

　　1.1 分组                                 

　　用健康杂种狗24条(12.5~20kg),平均体重(15±2.1)kg.雌雄不拘,以降温后的鼻咽温度随机分为20℃、25℃、28℃、32℃四组内，每组6条。

　　1.2 麻醉                                 

　　行气管内插管静脉复合麻醉，术中保持pH值在7.35～7.45，PCO2保持在35～45mmHg；SaO295%以上。在上矢状窦(SSS)置采血管，安置颈动脉，股动脉测压管,建立静脉通道。

　　1.3　脑感觉诱发电位(SEP)记录仪的安装                                 
　　打开左颞叶颅骨脑膜，将镀银球状记录电极置于覆盖躯体感觉皮层的硬脑膜上，参照及基础电极置于颅外后侧的缺损的皮下。刺激源电极经皮刺入右下肢正中神经。以上各极接SEP记录仪上,用直流电脉冲刺激正中神经，平均100次/min左右。所用电流强度为8A。

　　1.4 建立模型                                 

　　心肺转流及分离选择性脑灌注模型如图1所示。阻断升主动脉和降主动脉，进行选择性脑灌注90min，心肺转流设定灌注流量为100ml/（kg・min），在选择性脑灌注中，灌注压维持图1  SCP：选择性脑灌注;RES：储血器;AO：主动脉;RA：右心房;RV：右心室;LV：左心室;FA：股动脉;P：动脉压;Clamp：阻断在60~80mmHg，其灌注流量为生理流量(在芬太尼麻醉下阻断左右锁骨下动脉后流经头臂干及锁骨下动脉近心端的血流即为生理流量)的70%。其数值通过电磁流量计及压力表测得。股动脉灌注流量为40ml/（kg・min）。在体外循环中红细胞压积保持在0.20~0.30 。在选择性灌注结束后，复温至常温，进行10%甲醛或2%多聚甲醛和1%的戊二醛进行脑灌注固定。

　　1.5 观察和指标测定                                 

　　（1）血乳酸水平测定，（2）脑体感诱发电位(SEP)监测和分析，（3）组织病理检查。所有数值均用平均数±标准差（±s）表示，各期实验数据采用Wilcoxon显著性检验，同期数据比较采用U检验，P<0.05为有显著性差异。

　　2   结果

　　2.1　各组平均的生理流量和脑灌注流量见表1。

　　表1 各组平均的生理流量和脑灌注流量ml/min或ml/（kg・min）

　　注：灌注压维持在60~80mmHg;四组间无显著性差异(P>0.05)。

　　2.2　不同温度下在适宜选择性脑灌注中SSS中采样测定的变化见表2。

　　表2  不同温度下在适宜选择性脑灌注中SSS中采样测定（略）

　　注：其组内比较血乳酸在不同时期有升高趋势,各组间比较均无显著性差异。P>0.05　

　　2.3　体感诱发电位变化记录（见图2）。

　　图2 体感诱发电位变化记录图（略）

　　2.4  病理检查记录                                 

　　显微镜结构显示:32℃、28℃、25℃组大脑皮质各层细胞无明显水肿，细胞完整，细胞浆，细胞核清楚，未见明显缺血坏死性改变，尼氏小体较多, 20℃有4只狗可见核着色稍淡, 纤维间质疏松, 呈轻度水肿样改变。超微结构显示:32℃、28℃、25℃ 组细胞膜,细胞浆,细胞核及核膜、核仁均清楚可见,线粒体结构完整,多数线粒体轻度肿胀,嵴尚完整, 粗面内质网轻度扩张，突触前后膜清楚,小泡尚存。20℃组出现染色质稍稀疏, 胞质中线粒体肿胀, 部分空泡形成, 其部分突触前后膜模糊及小泡融合（见图3）（略）。

　　3  讨论
　　
　　在体外循环期间，要避免脑神经系统损伤,充足有效的脑血流至关重要,在选择性脑灌注中 , 在各种温度下选择多大的流量和压力能够满足脑血流仍未完全确定［3］。Bloodwell等主张用正常温度（36.5℃~37.2℃）时脑的生理血流量来进行灌注［4］。而Crawford认为灌注量太大易引起超量灌注并建议灌注量应为正常流量的2/3~4/5［5］。Andersen则认为脑血流依代谢需要而变化 ，灌注量应以压力为准［6］。Henrilk等研究的许多临床资料表明, 在动脉压力55mmHg以上, 温度大于20℃时, 可以维持正常的脑血管自身调节, 维持足够的脑血流量［7,8］ 。而32℃则被认为是临床选择性脑灌注的最高温度（浅中低温），故本实验分为20℃~32℃四组，各组均采用70%的生理流量进行脑灌注，经测定其压力维持在60~80mmHg之间, 故认为能够满足有效充足的灌流又可避免超量灌注。

　　研究认为，脑的生理功能受脑血流及脑的代谢等影响, 脑的局部缺血的程度与损害程度相并行。在SSS中，乳酸/丙酮酸比率或乳酸水平可以作为无氧代谢及脑局部缺血乏氧的客观指标［9］。我们监测的结果经统计学的处理认为, 每一组在不同期略有变化, 随体外循环灌注时间的延长其值略呈升高的趋势, 但无统计学意义。各组间及不同期乳酸的变化无明显差异，这说明在适宜流量及压力下，在20~32℃之间，对脑进行选择性灌注90min，均未引起脑的无氧代谢明显增加及脑明显缺血缺氧的改变。另外,本实验还监测了SSS中的氧饱和度，因为它能反应脑的氧利用情况，可作为组织灌注是否充足的指标，一般认为在体外循环期间静脉血氧饱和度应在65%~70%以上［10,11］ 。我们的结果显示，各组间无明显差异，均在60%以上， 说明不同温度下脑组织灌注是充分的。

　　SEP作为判别脑血流及中枢神经系统损伤的指标是敏感的 ，并已被许多临床应用所证实。SEP能够较敏感地反映脑局部缺血及损害性改变［12］。我们研究监测的结果显示 ，在各组中随着温度的降低，其SEP的潜伏期逐渐延长 ，振幅逐渐下降。(其中20℃组出现SEP消失)。但随着复温其潜伏期、振幅多逐渐恢复至CPB前水平，说明低温能降低神经元兴奋性，降低神经传导速度，代谢受到抑制,氧耗量下降，但多数神经元的活动存在 , 仍有氧的利用。

　　在20℃，25℃组中出现部分和全部SEP消失，我们认为，低温虽然可以降低神经细胞代谢及氧耗，降低神经元兴奋性及传导速度，同时也影响了脑组织有效血流的灌注和氧的利用，综合地看它仍然影响了脑功能，尽管这种影响是可逆的(复温后其SEP基本恢复正常水平)。我们仍然认为, 在适宜灌注流量和灌注压力下此温度范围，虽然并没有引起脑功能明显的不可逆损害, 但浅中低温较深低温效果好。

　　组织病的检查在很大程度上决定脑功能是否存在着真正不可逆的损害。我们的实验证实，在25℃，28℃，32℃组中，并未出现明显的神经细胞缺血及水肿样改变，20℃组出现反映细胞能量代谢的线粒体明显肿胀,部分空泡溶合，突触前后膜模糊(电镜下所见)，这可能是由于深低温能引起血液粘滞度增加，出现微循环障碍及膜的转运功能受到不同程度的抑制，影响了细胞对氧的摄取而引起的。因此尽管这些形态学的改变被认为绝大多数是可逆的，但它再次说明深低温对神经系统(细胞)产生了不利的影响。

　　根据以上的事实和分析，我们得出以下结论：在适宜灌注流量和灌注压力下,选择性脑灌注在20~32℃的温度范围内对脑保护是有效和安全的，并且认为浅中低温（20~32℃）对脑的保护作用优于深低温。

　　：

    ［1］Deng Shouzhen . Five     kind's of protection in cardiac surgery ［J］. J Clin Anesthesiol,2001,17(3):153.

    ［2］Hsu LC.Current concepts     on adult respiratory distress syndrome［J］. J Cardiothorac Vasc Anesth,1997,11:376-378.

    ［3］Chai PJ,Williamson JA,Lodge AJ,et al.Effects of is chemia on pulmonary dysfunction after cardiopulmonary bypass ［J］. Ann Thorac Surg,1999,67:731

    ［4］Yamazaki J,Oashima H,Usui A,et al.Protective effects of ONO-5046 Na,a specific neutrophil     elastase inhibitor on postperfusion lung injury［J］.Ann Thorac Surg,1999,68(6):2141-2146.

    ［5］Landis RC,Asimakopoulos G,Poullin M,et al. The antithrombotic and anti-inflammatory     mechanisms of action of aprotinin［J］. Ann Thorac Surg.2001Dec,72(6):2169-2175.