顺行性脑灌注与逆行性脑灌注

#综 述# 顺行性脑灌注与逆行性脑灌注 王 茜 (综述 ),龙 村 (审校 ) [关键词 ] : 顺行性脑灌注; 逆行性脑灌注; 脑保护 [中图分类号 ] : R654. 1 [文献标识码 ]: A [文章编号 ]: 1672- 1403( 2011) 01- 0048- 05 目前,顺行性脑灌注和逆行性脑灌注这两种技 术不仅应用于婴幼儿复杂性先天性心脏病、累及主 动脉弓部的疾病中,还越来越多地应用在大血管创 伤、巨大颅内动脉瘤手术以及侵及心脏、大血管的肿 瘤切除等手术中。一直以来, 它们的优缺点都受到 广泛关注和探讨, 本综述就这两者的不同情况做一 对比。 1 历史发展 1. 1 深低温停循环 ( deep hypo therm ic c ircu latory ar- res,t DHCA ) DHCA技术应用于临床之后, 婴幼儿 复杂性先天性心脏病、累及主动脉弓部的疾病, 如 Stanford A型主动脉夹层等的手术治疗才得以安全 顺利的进行和发展。 DHCA 技术于 1975年由 G riepp [ 1]率先在主动脉弓部手术中尝试应用, 取得 不错的临床效果,它为手术提供安静无血的环境,同 时也对包括颅脑在内的全身脏器提供低温保护。但 是自其出现应用开始,人们就一直关注长期停循环 无血流状态对脏器的不利影响, 考虑单一的低温保 护能否使机体耐受较长时间的缺血, 以及恢复血流 时的再灌注损伤等问题。由试验结果及临床研究发 现, 单独的深低温停循环只能在 25~ 30 m in之内提 供有效的保护,超过此时限, 将会带来众多问题, 其 中以神经系统损害最为严重。于是有人尝试超深低 温, 有研究报告当食管温度维持在 10e 时, 安全停 循环时限可达 40 m in[ 2] , 但是这仍然不能满足很多 复杂手术的时间需要,并且超低温也会带来一系列 严重的后果。因此研究者不断探寻新的方法, 顺行 基金项目: 国家自然科学基金青年基金 ( 30801084) 作者单位: 100037北京, 北京协和医学院 中国医学科学院 阜外心血管病医院 体外循环科 (王 茜 ); 100037 北京, 中 国医学科学院 北京协和医学院 阜外心血管病医院 体外循 环科 (龙 村 ) 通讯作者: 龙 村, Em a i:l fuwa icpb@ mx. ce.i gov. cn 性脑灌注 ( antegrade cerebra l perfusion, ACP)和逆行 性脑灌注 ( retrograde cerebra l perfusion, RCP)的加 入,被认为能一定程度地延长停循环时间, 带来益 处。ACP通常通过颈总动脉、无名动脉或腋动脉等 插管行直接脑灌注, RCP常通过上腔静脉插管逆行 脑灌注。 1. 2 ACP ACP在其发展过程中逐渐被人们划分 为选择性和非选择性两类, 选择性脑灌注是指从主 动脉弓上三支的前两个分支或者全部三支插管灌 注。非选择性脑灌注的插管部位常常是右侧肱动 脉、右侧腋动脉、右侧锁骨下动脉、无名动脉、左侧颈 总动脉、左侧锁骨下动脉其中的一支。 早在 1957年, De Bakey[ 3]就曾报道经一侧髂总 动脉和双侧颈动脉分别灌注,成功为 1例主动脉瘤 患者进行同种主动脉弓移植的手术。此后, Gu i-l ment、F irst、Kazu i等先后报道了临床上成功使用选 择性顺行脑灌注 ( selective anteg rade cerebra l perfu- sion, SACP)进行脑保护的经验。 20世纪 50年代 SACP被不断实践。在 1998年以前, SACP所采用 的方法是至少在弓上三支中插管两支, 采用的是双 侧脑灌注的方法。双侧颈总动脉插管最为常用,但 是这种方法需要双泵灌注, 术野内插管较多。1998 年, Byrne[ 4]和他的合作者们报道说单纯右侧腋动脉 插管可以在停循环时直接行顺行性脑灌注, 安全省 时,且避免了在弓部血管插管所带来的并发症。但 是腋动脉插管有可能造成臂丛神经的损伤和肢体的 缺血 [ 5] ; 另外由于其自身直径的大小, 有限制插管 管径可能;再者腋动脉插管,脑灌注时很难通过桡动 脉直接测压。所以无名动脉的插管又被尝试, 得到 人们关注 [ 6]。 在 DHCA出现以前, ACP单独使用常常引起栓 塞、神经系统损害以及血管损伤等严重的问题,后来 随着 DHCA以及 DHCA + RCP技术的应用和发展, ACP作为一种脑保护的方法逐渐被放弃。但是,最 近 15年, 由于方法和技术的改进, 尤其是与 DHCA 48 中国体外循环杂志 2011年 3月 15日第 9卷第 1期 Chin J ECC Vo.l 9 No. 1 M arch 15, 2011 的配合使用, ACP重新表现出它巨大的优势, 目前 广泛应用在主动脉弓部手术中。 1. 3 RCP RCP主要经上腔静脉灌注,原理是由于 大脑静脉无瓣膜, 血流很容易逆灌入大脑为其提供 氧, 并且可以维持脑部持续均匀低温状态,所灌注的 血液通过奇静脉经下腔静脉回流至右心房或经毛细 血管网回流经动脉再回流。 RCP的方法大致有三 种: ¹ 经上腔静脉 RCP; º 全身脏器逆行灌注 -分 别经上腔静脉和下腔静脉灌注脑和腹腔脏器; » 选 择性颈静脉逆行灌注。经上腔静脉逆行灌注是比较 常用的一种方法。 RCP技术由 M ills等 [ 7 ]于 1980年首次报道, 目 的是为了清除术中意外出现的脑部血管中的大量气 栓。 1988年, U eda[ 8]首次报道了成功有效的 RCP, 他们 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出 RCP的优点包括均匀的脑部降温,弓部 血管气体的排出, 脑中栓子的清除以及清除在停循 环期间体内蓄积的有毒代谢产物并且能够供氧和能 量底物。 RCP的支持者们认为, 在 DHCA中, 通过 RCP 持续性向脑部灌注氧合血,以维持基本脑代谢,起到 脑保护作用, 延长 DHCA的安全时限。其优点在 于: 操作简便、减少微栓、暴露良好、避免主动脉阻断 钳的远期损害。 RCP在 90年代发展迅速,应用十分广泛。时至 今日,由于其不确切的脑灌注脑保护效果和容易引 发脑水肿等不良后果的原因, 而处于比较有争议的 地位。 2 两种脑保护方法的现状 2. 1 ACP ACP与 DHCA联合应用以后,停循环温 度的设定和脑灌注液的温度一直为人们所关注。目 前越来越多的人倾向于提高停循环时机体的温度。 一项大型单中心的研究通过对 501例成人主动脉弓 部手术患者死亡率和神经系统结局的总结分析认 为, 中度低温 ( 25 ? 2) e 联合 14e 的脑灌注液可以 达到良好的脑保护效果 [ 9]。M inatoya等 [ 10]尝试把 温度提高到 28e , Bakht iary等 [ 11] 报道 ACP联合 30e 中度低温停循环可以提供充分的脑保护, 并且 能够减少围术期的并发症。不过另有作者建议把停 循环的温度和顺行脑灌注液的温 度同设在 15e [ 12 ]。对于脑灌注液的温度, Strauch等 [ 13]研究 认为灌注液温度在 10~ 15e 之间较 20~ 25e 比, 神 经系统并发症较少。但是另外一个研究报道在 20e 停循环 120m in给予 20e 的灌注液,效果好于 给予 10e 和 30e 的灌注液 [ 14]。 大部分学者都认为要在 ACP时保证脑充足 的灌注量, 需要维持右侧桡动脉压力在 40 ~ 70 mm H g [ 15- 16] ,或者直接法测颈动脉的压力在 60 ~ 70 mm Hg。另外也有人认为应把 10 m l/ ( kg# m in) 作为一个基础流量, 然后按照达到桡动脉测压 40 mm H g而做出调整。但是当从右腋动脉插管灌注 时,桡动脉压力监测的意义不大,需要右侧颈动脉直 接压力监测。其他监测手段还有二通道持续性脑电 图,双侧的经颅多普勒,连续性颈内静脉球部的氧饱 和度监测,近红外光脑氧饱和度仪等等,通过这些方 法监测脑部的血流和氧供需等情况。 选择单侧还是双侧脑灌注也一直被人们关注。 如果大脑具有完整的 W illis环,则单侧脑灌可以提 供足够的脑保护效果, 但是部分患者存在 W illis环 不完整甚至缺失的情况, 所以术前应该进行有效的 评估, 一旦出现这种情况, 就应该进行双侧脑灌 注 [ 17]。另外, 若右侧颈总动脉粥样硬化或者病变, 或者左侧颈总动脉为优势型,也需要在采用右侧腋 动脉或锁骨下动脉插管灌注的同时, 考虑左侧颈 总动脉插管。还有学者认为当预计 ACP时间大于 40~ 50 m in时,最好使用双侧脑灌注 [ 18]。 2. 2 RCP 进行 RCP时, 需要在上腔静脉直接测 压,保证压力在 20~ 25 mm Hg的范围内,以避免脑 水肿的发生。一般认为大于 25 mm Hg的压力常常 造成脑脊液压力升高,从而引起脑水肿 [ 19]。有作者 认为应先维持流量在 100~ 500 m l/m in的范围, 在 此基础上保证上腔静脉的压力。 之所以需要保证压力和流量是因为人类尸体研 究显示 88%以上人的颈内静脉中存在瓣膜 [ 20 ]。由 于瓣膜的阻力, 大部分逆行灌注的血液 ( 80% ~ 90% )会通过奇静脉或者是其他的一些侧枝直接回 流入下腔静脉,并不入脑 [ 21]。有人提出逆行性灌注 时暂时结扎下腔静脉来解决这一问题, 但是紧接着 发现,这种结扎十分容易造成脑水肿,由此将导致脑 主要的组织病理学损伤 [ 22]。 除了注意压力和流量,逆灌液保持较低的温度 也很重要。因为逆灌时大量积聚在脑静脉窦里的 冷的血液会对脑组织起到很好的降温作用。一般 认为给脑部提供持续均匀的低温状态是 RCP脑保 护作用的一个重要方面。通常逆灌液的温度保持在 10~ 12e [ 23- 24] , 有研究认为低于 10e 的灌注可能 会造成脑损伤 [ 25]。 3 两种脑保护方法临床上的研究 目前评价 DHCA下心脏手术患者预后, 最常用 49中国体外循环杂志 2011年 3月 15日第 9卷第 1期 Ch in J ECC Vo .l 9 No. 1 M arch 15, 2011 的指标除了死亡率和中风的发生率以外,还加入了 术后神经系统功能障碍的发生率。术后神经系统功 能障碍被分为永久性和暂时性两种,即 PND ( perm a- nent neuro log ical dysfunction)和 TND( tempo rary neu- rolog ical dysfuntion)。PND是指术后发生脑卒中或 者昏迷,体格检查可以查及阳性定位体征,颅脑 CT 和 (或 )磁共振等影像学检查亦可以发现阳性病灶。 TND是指术后发生神经错乱、躁动、谵妄、反应迟钝 或一过性帕金森样发作等症状, 但无局灶性神经定 位体征, CT和 (或 )磁共振等影像学检查亦不能发 现阳性病灶。 不同的作者就 RCP和 ACP这两种不同的脑保 护方法做了大量的临床研究。但由于不同的体外循 环时间,不同的脑灌注时间, 不同的手术方法等情况 使得病例的同质性差,很难做到严格按照随机、对照、 前瞻性等原则来 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 临床试验或者是做回顾性的资 料分析,所以关于两者的对比性较好的资料很少。 Matalan is等 [ 26]将 62例进行主动脉弓部手术的 患者资料分为低温停循环组 (HCA组 ), ACP组和 RCP组三个组进行回顾性分析, 得出三组之间死亡 率, 神经系统功能障碍发生率和五年生存率都没有 统计学差异,但是他们也报道相比其他两组, ACP组 通常有很长的脑阻断时间 ( total brain exclusion time, TBET) [HCA: ( 25. 2 ? 12. 0)m in; ACP: ( 61. 8 ? 44. 1) m in; RCP: ( 36. 4 ? 20. 5) m in; P = 0. 023 ], 而多变 量分析显示 TBET长于 90m in是中风的一个危险因 素。 在一个 60例均为全弓置换病例的小型研究中, 研究者发现 RCP组虽然体外循环时间和脑灌注的 时间都比较短, 但是术后 TND发生率却明显高于 ACP组 ( 33. 3% vs 13. 3% ),这可能提示了 RCP在 术中提供的脑保护不足, 但是两组之间的死亡率没 有统计学差异 [ 27 ]。F leck等 [ 28]分析了升主动脉和 主动脉弓部手术病例中影响术后 TND发生率的因 素, 他们的病例分为单独的 HCA组, RCP组和 ACP 组, 得出的结论是: 是否应用 RCP或者 ACP并不影 响术后 TND发生率, 而 TND的发生与停循环的时 间直接相关,他们发现停循环时间小于 30 m in, TND 的发生率为 14% , 若停循环时间超过 40 m in, 则 TND的发生率则升高为 38%。另外一项研究通过 应用超声多普勒观测双侧的大脑中动脉来评价术后 大脑自动调节功能的变化, 研究者发现 ACP组较单 独的 HCA组和 RCP组比,对脑自动调节功能提供 了更多的保护 [ 29]。 希腊的 Aposto lak is等 [ 30]研究了 48例行主动脉 弓部手术的 Stanford A型主动脉夹层患者, 他们的 病例分为 ACP组和 RCP组, 两组间的体外循环时 间、脑灌注时间均没有统计学差异, 他们报道称 ACP组有较低的 TND发生率, 较早的拔管时间,较 短的 ICU滞留时间和住院时间以及较低的花费,这 些都是具有统计学意义的。而 Fo rteza等 [ 31]在对 81 例 DHCA下 Stan ford A型主动脉夹层手术的患者研 究,分为单独 HCA组, ACP组和 RCP组三组, 经过 远期随访和生存分析, 他们发现, 不使用 ACP这种 脑灌注方法是远期死亡的一个确定的危险因素,所 以他们认为经右腋动脉的 ACP能够改善患者的预 后。 4 实验室的比较 相比临床研究,实验室研究具有良好的可控性, 能够遵循随机对照的原则。对于 RCP和 ACP的试 验研究一般都集中在脑血流的分布, 脑水肿, 脑代 谢,体感诱发电位,酸碱水平和组织病理学几个方面 的变化上。 研究者用不同的方法来观测 RCP和 ACP时血 流的分布,得到了比较一致的结果。ACP时脑血流 分布比较均一,接近正常生理情况,分布范围几乎包 括了全部的脑毛细血管覆盖的区域, 而 RCP时, 脑 血流则主要聚集在一些静脉窦,主要是上矢状窦,另 有很少的部分分布在白质,它仅灌注了大脑 10% ~ 20%区域 [ 32- 33]。如此看来通过 RCP灌注的血液对 脑组织的供给作用非常小。 Juvonen等 [ 22 ]的研究用行为学和组织学评分来 评价,发现在 ACP组和传统的 RCP组全部的动物 能够获得完全的恢复, 在上腔静脉结扎的改良 RCP 组恢复率达到 80% ,而在 HCA组只有 50% ,在 ACP 组组织病理学没有发现损伤,而在传统 RCP组、改 良 RCP组和 HCA组组织病理学发现的损伤率分别 为 27%, 68%, 47%;脑氧耗分别是 ACP组 6. 66m l/ m in,传统 RCP组 1. 37m l/m in改良 RCP组 1. 02m l/ m in。另外一组研究者用狗作为研究对象, 分为单独 HCA, ACP组和 RCP组三组 (选择性脑灌 90m in) ,以 体感诱发电位,三磷酸腺苷 ( ATP)水平和脑水含量作 为指标来判断评价神经元的损伤情况。结果显示, ACP或者 RCP一开始,体感诱发电位就消失了,结束 时 ACP组全部患者能够恢复, RCP组患者只能够部 分恢复; ACP组 ATP的水平要比其他两组高得多, 按 照 ATP水平来判断, 仅有 2% ~ 3%的脑血流和脑代 谢得益于 RCP[ 34]。ACP与 RCP比较见表 1[ 35]。 大量动物实验提示 RCP不能全面覆盖脑毛细 50 中国体外循环杂志 2011年 3月 15日第 9卷第 1期 Chin J ECC Vo.l 9 No. 1 M arch 15, 2011 表 1 ACP与 RCP比较 项目 ACP RCP 解剖基础 直接动脉灌注,大脑 w illis环 脑静脉不含静脉瓣,经毛细血管网逆灌 插管 右侧腋动脉,无名动脉等 上腔静脉,上、下腔静脉 温度 灌注液温度 10~ 13e 灌注液温度 10~ 12e 流量 10 m l / ( kg# m in )为基础流量 100~ 500m l /m in 压力 40~ 60mm H g 20~ 25 mm H g 优点 接近生理 提供 30 m in~ 45 m in的停循环时间 血流分布全面、均一 使脑组织持续低温 脑自动调节功能的维持 清除气栓及其他栓子 直接的脑毛细血管网的灌注 降温复温过程比较迅速 提供 80m in~ 90 m in的安全时限 较少的插管,节约费用 无血视野,清晰 操作简便,可以转换成 ACP 缺点 栓塞危险,弓上、颈部血管损伤 仅灌注大脑 10% ~ 20%区域 插管对视野的阻碍 灌注不均衡,损伤脑调节功能 单侧脑灌注带来的危险 提供的安全时限较短 技术比较复杂 易造成脑水肿 腋动脉插管时臂丛神经的损伤 含血视野,影响操作 较多的插管,较多的费用 更多的心外吸引导致更多的血液清洗 血管网, 它为脑组织提供代谢底物的作用是微乎其 微的, 它主要的优势还是在于它保持了较好的脑组 织的持续低温状态和对动脉系统中栓子的清除。综 合以上来看, ACP在供血供氧、行为学和组织学评 分、体感诱发电位的恢复等方面均优于 RCP,短时间 的 RCP更适合用来在停循环后清除气栓, 组织碎片 和一些代谢废物。 5 小 结 尽管目前关于脑保护的研究意见众多, 但是综 合起来, 大致还是倾向于认为停循环时对大脑进行 灌注要优于不灌注,而 ACP作为一种较为符合生理 的灌注方式优于 RCP。例如 RCP的短暂脑功能障 碍的出现率明显高于 ACP,而应用 ACP方法行脑部 灌注符合正常生理途径,供血供氧, 脑保护效果确实 可靠;而且相对于 RCP, ACP能够提供较长的安全 时限,甚至有报道称维持 ACP 90 m in左右仍不会增 加院内死亡率和 PND及 TND的发生率 [ 36]。所以目 前世界范围内, 15% ~ 20%的医生对特殊的病例如 严重颈动脉狭窄等才选择 RCP, 大多数情况下都倾 向于选择 ACP[ 37]。但是, ACP也确实面临着粥样硬 化斑块、组织碎屑、血栓、气栓等栓子入脑形成栓塞 的危险。我们认为, ACP本身仍然需要不断的完善 和改进, 同时应该引进其他的一些辅助的脑保护方 法, 彼此之间相互配合, 从而形成稳定的综合性的保 护体系。 参考文献: [ 1] G riepp RB, S tin son EB, H oll ingsw orth JF, et a l . 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