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选择性脑部降温的新进展
时间：2010-08-23 17:53:06 来源： 作者：
| 选择性脑部降温（SBC）的可能机理 选择性脑部降温（SBC）的生理基础是脑部有大量的热量散失，没有选择性的脑部热量散失就不可能做到选择性脑部降温。因此对SBC置疑的学者提出，许多动物是通过上呼吸道的水分蒸发来调节体温的，如狗，在外周温度高于机体温度时，主要通过过度喘气增加呼吸道的热量散发来调节体温，也就是说主要是通过头部热量散失来调节体温的。人类与其它动物不同，人类不会通过过度喘气使热量大量丢失来调节体温，因而，离头部较近距离加强热量散发的SBC的机制似乎就不存在[2、4]。但不同物种，对于通过呼吸来调节体温的方式也不同，目前已有学者通过降低气管插管脑损伤病人的吸入气体的温度来达到选择性脑部降温（SBC）的目的[3]，也有人通过加大呼吸道气体流量和加强头部热量交换进行选择性脑部降温[4]。因此，人类通过呼吸道热量散发来调节颅内温度是可行的。 较多对SBC提出置疑的学者认为，机体的热量交换主要是通过动静脉血管网来实现的，而人类颈部动静脉的血管网不像动物那样丰富，因此，人类通过降低靠近头的温度来实现选择性脑部降温的机制似乎不存在。但大多数学者认为，人类头部皮肤的血管丛，鼻粘膜以及口咽部粘膜等丰富的血管网等，都可以进行热量交换来实现局部降温的目的；同时也可以通过头部皮肤的汗液蒸发和粘膜分泌粘液进行大量的热量交换，为选择性颅内降温（SBC）提供了非常好的解剖学基础[5]。硬脑膜有丰富的血管网，可以将温度梯度传递到脑脊液（CFS），而脑脊液（CFS）可以通过以下方式降低脑实质的温度：⑴脑脊液与脑血管和脑实质的直接表面接触，带走脑部热量。⑵脑动脉和静脉向下延伸在蛛网膜下腔形成广泛的动静脉丛，脑脊液（CFS）在这里与血流进行热量交换，从而降低脑血流的温度，使脑实质温度下降。 人类最大出汗量能达到每小时2升左右，因此大量的热量可以通过出汗来散发，其散发的热量可以达到上千大卡。人类头部出汗较身体其它部位要多的多，通过头部皮肤出汗散发的热量可以达到125～175卡[6]。对于轻度脱水的病人，身体其它部位的出汗被抑制，但头部皮肤出汗依然存在。因此，人类头部出汗也是SBC可能的生理机制之一。 最近的许多研究表明，即使是降低摄氏几度，也能够起到持久的中枢神经保护作用[7]。局部脑低温可降低脑代谢，减轻脑水肿，稳定细胞膜，维持离子内环境稳定，抑制氧自由基的产生与脂质过氧化反应，减少兴奋性氨基酸的释放，抑制破坏性酶反应等，从多方面对脑缺氧起到保护作用。 选择性脑部降温（SBC）的临床应用 用降低体温的方法来减轻缺血性脑损伤并不是最近才开始的，早在上世纪50-60年代人们就将中度低温应用于心博骤停后的脑复苏，以及防治脑缺氧后的继发性脑损害；70-80年代由于顾虑低温的并发症，大部分研究停顿下来。早期的研究显示，通过降温可以明显地减轻全脑缺血或部分脑缺血带来的损害；但由于早期的动物实验和临床实验数据混乱，结果矛盾，而且由于低温具有心肌抑制，心律失常，凝血功能的改变等多方面副作用，因此低温脑保护迟迟未能在临床上得到广泛应用。90年代以后，人们提出通过应用亚低温，缓慢降温，使全身中心温度不低于30℃，大部分这些副作用都可避免。后来大多数研究都将中心温度控制于32～34℃左右。但也有一些实验显示，即使短时间的低温也可能损害机体的免疫功能，影响术后伤口愈合，增加伤口感染发生率。但总体研究结果表明，全身亚低温结合脑局部低温，不仅大大改善了缺血缺氧性脑损害的预后，而且副作用和相关并发症明显减少。 近年来，许多学者提出了选择性脑部降温（SBC）的概念，即在离头部较近处加强热量散发，使颅内温度低于躯体温度。这样既可以避免全身低温所带来的负面影响，同时又能有效地改善缺氧性脑损伤、脑中风和创伤性大出血引起的脑部并发症和预后。Tooley JR等的研究表明，选择性脑部降温（SBC）对于新生儿缺血缺氧性脑病(HIE)效果明显[8]。Thoresen M认为，选择性脑部降温（SBC）可以避免全身降温带来的副作用，同时，可以有效地抑制脑缺血、缺氧所引起的脑细胞内的生物化学链反应。他们认为，药物治疗只能针对生物化学反应链的某个环节，而选择性脑部降温（SBC）却可以抑制生物化学反应链所有环节的变化。他们利用持续72小时选择性脑部降温（SBC），结合全身亚低温（直肠温度34.5℃）治疗新生儿缺血缺氧性脑病(HIE)患者，结果表明，没有明显的全身副作用，而且降低了患儿的死亡率和致残率[1]。对成年人心跳骤停患者，及时实施脑部降温能极大地改善预后，降低因循环骤停引起的缺氧性脑损伤的并发症。Iwata O等的实验结果显示，在没有进一步的全身低温的情况下，尽早使用选择性脑部降温（SBC）可以有效地改善缺氧对脑部细胞的损害[9]。 因此，选择性脑部降温（SBC）是对缺氧性脑损伤、脑中风、创伤性大出血以及脑外伤导致的脑细胞损害等较有效的治疗方法，并且极大地降低了全身低温所带来的并发症。正如Wyatt JS等在“Time for a cool head-neuroprotection becomes a reality.”文章中所说，选择性脑部降温（SBC）是目前对缺血缺氧导致脑细胞损害的有效治疗方向和发展趋势[10]。 选择性脑部降温（SBC）的方法 选择性脑部降温（SBC）中，我们最熟悉也是最简便有效的方法是头部冰帽降温。头部冰帽降温有两种方式，一种是在冰帽中加入碎冰和冰水，这时冰帽的温度一般维持在0℃左右。另一种方式是用4℃左右的冰水持续循环灌注冰帽，降低头皮和颈部皮肤的温度。Iwata O等用头部冰帽的方式给小*行选择性脑部降温（SBC），实验结果显示，在冰帽温度为0℃，脑深部温度为35℃时，小*头部皮肤均有不同程度的冻伤；但在结合轻度的全身低温时，即全身中心温度降低1℃，此时，再使用冰帽降温，在脑深部温度降低到比正常温度低10℃时，头部皮肤未见任何冻伤。因此，他们认为，在作选择性脑部降温（SBC）时不需要结合全身的亚低温，只需要将中心温度稍稍降低，便能够取得很好的脑部降温效果[11]。因此，用头部冰帽行选择性脑部降温（SBC）时，只要方法得当，使用方便，效果确切。 最近有人利用降低咽喉部温度来作选择性脑部降温（SBC），Trubel H等，用SD大鼠作为动物模型，将凉水通过两根细小的管道作为循环，置于大鼠咽部，使口咽部温度降低，从而达到选择性脑部降温的作用（SBC）[12]。经咽喉部降温达到选择性脑部降温（SBC）生理学机制：⑴降低了通向脑部的咽喉动脉血管血流温度，然后，通过血流与脑实质进行热量交换，降低脑部温度。⑵直接降低咽顶部温度，通过筛骨板降低颅脑底部温度。⑶脑部温度降低，脑代谢降低，从而脑部产热减少，进一步降低脑部温度。经咽喉部降温的优点是不会影响到头部绷带敷料和伤口，也不会影响做脑电图时的电极。其缺点是，病人不舒服，因此必须是在镇静或麻醉状态下进行。对于插管行机械通气的病人，口咽部降温，会使气管插管内吸入气体温度下降，加快热量的发散，使体温下降。 通过呼吸道热量散发也是选择性脑部降温（SBC）的方法之一；头部出汗蒸发和呼吸道热量交换可以降低全身体温。由于呼吸道散热与脑部位置较近，近年来，有人提出通过呼吸道散热作选择性脑部降温（SBC）。Zenon Mariak等的实验表明，让病人持续3分钟过度通气(吸入气的温度是22℃)，颅内靠近筛状板位置的脑实质温度下降0.4℃。因此他们认为：呼吸道散热也可以行选择性脑部降温（SBC）[13]。但Andrews PJ等利用给气管插管脑损伤的病人行机械通气时，不使用加温湿化装置，而是让病人吸入室温的气体，结果表明，吸入气体的温度下降与病人脑部温度没有相关性[3，4]。因此，是否可以通过降低吸入气体的温度，使其低于室内温度，从而达到选择性脑部降温（SBC）的目的，尚需进一步的研究。 选择性脑部降温（SBC）目前在缺氧性脑损伤、头部外伤、脑中风以及创伤性大出血脑损伤等的治疗中应用广泛，但脑部温度降低到何种程度，持续多长时间以及采用何种方法更为有效，还需要进一步研究。 参考文献： 1、 Thoresen M, Whitelaw A. Therapeutic hypothermia for hypoxic-ischaemic encephalopathy in the newborn infant. Curr Opin Neurol(J). 2005 18(2):111-116. 2、 Nagasaka T, Brinnel H, Hales JR et al. Selective brain cooling in hyperthermia: the mechanisms and medical implications. Med Hypotheses(J). 1998 50(3):203-211. 3、 Andrews PJ, Harris B, Murray GD. Randomized controlled trial of effects of the airflow through the upper respiratory tract of intubated brain-injured patients on brain temperature and selective brain cooling. Br J Anaesth(J). 2005 94(3):330-335. 4、 Harris BA, Andrews PJ, Murray GD. Enhanced upper respiratory tract airflow and head fanning reduce brain temperature in brain-injured, mechanically ventilated patients: a randomized, crossover, factorial trial. Br J Anaesth(J). 2007 98(1):93-99. 5、 Irmak MK, Korkmaz A, Erogul O. Selective brain cooling seems to be a mechanism leading to human craniofacial diversity observed in different geographical regions. Med Hypotheses(J). 2004;63(6):974-979. 6、 Brengelmann GL. Specialized brain cooling in humans? FASEB J(J). 1993 7(12):1148-1152. 7、 Trubel H, Herman P, Kampmann C et al. A novel approach for selective brain cooling: implications for hypercapnia and seizure activity. Intensive Care Med(J). 2004 30(9):1829-1833. 8、 Tooley JR, Eagle RC, Satas S et al. Significant head cooling can be achieved while maintaining normothermia in the newborn piglet. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed(J). 2005 90(3):F262-266. 9、 Iwata O, Iwata S, Tamura M et al. Early head cooling in newborn piglets is neuroprotective even in the absence of profound systemic hypothermia. Pediatr Int(J). 2003 45(5):522-529. 10、 Wyatt JS, Robertson NJ. Time for a cool head-neuroprotection becomes a reality. Early Hum Dev(J). 2005 81(1):5-11. 11、 Iwata O, Iwata S, Tamura M. et al. Brain temperature in newborn piglets under selective head cooling with minimal systemic hypothermia. Pediatr Int(J). 2003 45(2):163-168. 12、 Trubel H, Herman P, Kampmann C et al. Selective pharyngeal brain cooling. Biomed Tech(J). 2003 48(11):298-300. 13、 Zenon Mariak1, Matthew D. White et al. Direct cooling of the human brain by heat loss from the upper respiratory tract. J Appl Physiol(J) . 1999 87(5): 1609-1613. |
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