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一、脑血流及脑代谢的生理 1. 脑血流与代谢的关系 脑组织主要依靠葡萄糖在线粒体内的有氧氧化而获得能量,其中约有60%用于保持和恢复细胞膜除极和复极所必需的细胞内外离子浓度差,约40%用于维持细胞的完整性 。虽然脑仅占体重的2%,但其代谢却需要15%心输出量。未麻醉的人CMRO约为3.5ml 100g/min,CBF约为50ml 100g/min,其中80%的血量供应灰质,20%供应白质 。 正常情况下,脑摄氧量为总氧供的25%,CBF和CMRO并不是始终保持不变,随着脑代谢活动的变化而变化。CBF受代谢需要的调节,这种现象被称为"代谢-血流偶联",它是CBF自主调节过程的一部分,另一部分为压力-血流自主调节。调节CBF的压力变化范围很大,当CBF不随平均动脉压(在正常范围内)而变时,说明脑血流的压力-血流自主调节在起作用,当CBF随平均动脉压而变时,说明脑血流的压力-血流自主调节作用丧失。有许多生理因素可影响CBF和/或CMRO,如:脑温度、PaCO2、PaO2、血液粘滞度、超出调节范围的平均动脉压、颅内压(ICP)、和中心静脉压(CVP)等。 2.脑血流与脑缺血 当CBF降低,以至不能满足脑的代谢需要时,即发生脑缺血。脑缺血的发生决定于CBF/CMRO平衡。CBF下降不一定发生脑缺血(如果CMRO也同时下降);相反,CBF不低也可能会发生脑缺血(如果脑代谢高于血供时),所以,考察脑缺血应将CBF与CMRO结合起来才更有意义。CBF下降程度和脑缺氧时间决定了脑缺血性损伤的程度。在常温下脑缺血阈值。 在低温和麻醉下,CMRO降,这些阈值可发生变化,比如中低温CPB时,CBF可降至10-20ml 100g/min,CMRO可降至0.5ml 100g/min,当灌注流量高于脑代谢需要时,临床上可由颈内静脉血氧饱和度反映出来。 二、颈内静脉血氧饱和度与CBF/CMRO的关系及临床意义 1.颈内静脉血氧饱和度与CBF/CMRO的关系 理论上:颈内静脉血氧饱和度(SjO2)为动脉血氧饱和度(SaO2)减脑氧代谢率(CMRO)与脑氧供(CDRO)之比,即:SjO 2=SaO2-(CMRO/CDRO) 。CPB时SaO2约为1,CDRO可转变为CBF×CaO2(动脉血氧含量),故上方程变为:SjO2=1-CMRO/CBF×CaO2。由此可见:SjO2与CBF/CMRO有函数关系。通过SjO2可反映CBF/CMRO的变化。 2.颈内静脉血氧饱和度监测的临床意义 目前脑缺血的监测主要指标为CBF及CMRO ,但这两项指标影响因素较多,在临床上进行有一定困难,而且单独监测CBF或CMRO均不能反映脑氧代谢的供需平衡[j1],所以人们在寻找临床上简单、实用的指标。从上述SjO2与CBF/CMRO的关系可看出通过SjO2变化可反映CBF/CMRO的变化。 文献报道SjO2正常值为54-75% ,CBF/CMRO为15-20,当CBF降低或CMRO增加时SjO2下降,如颈动脉狭窄、低血压或CPB复温时;CBF不变或增加而CMRO下降时SjO2增加,如CPB降温时。 Lennox 在吸入氮气实验中发现:当SjO2下降至33%时受试者出现意识障碍,降至26%时发生昏迷。Meger 在对志愿者的吸氮试验中发现:SjO2<40%(PaO2=2.53KPa)时出现脑电图频率减慢。虽然一些学者试图寻找脑功能失调的SjO2阈值,但尚未找到。 过度通气作为降低颅内压的一种措施被重视,但由于可能引起脑缺血,多数学者主张避免长期使用过度通气治疗。也有人提出创伤后24小时内应避免预防性使用过度通气。尽管多数研究者十分强调脑缺血的监测和治疗,研究显示,创伤后12小时,主要存在相对脑充血。相对的过度脑灌注已被认为与预后不良有关,而脑血流与脑氧耗成比例增减时,预后较好。监测是否存在脑缺血就成为必要。临床上,脑血流量测定不易推广,而测定颈静脉氧饱和度和脑氧摄取率则较容易,因此,Cruz建立了有关脑血流及氧代谢关系的模型,使根据脑氧摄取率推测脑血流状况成为可能。正常生理情况下,脑代谢正常,脑血流与脑代谢成配比关系,脑氧摄取率处于正常范围(24%~42%)。严重脑外伤患者,脑代谢受到抑制,脑血流则可存在以下3种情况:血管调节功能正常,脑血流与脑代谢成比例减少,脑氧摄取率不变,颈静脉氧饱和度在正常范围;血管过度收缩,脑氧摄取率增加,颈静脉氧饱和度降低;血管扩张,脑氧摄取率减少,颈静脉氧饱和度增加。颈静脉氧饱和度监测主要用于发生在早期的脑缺血和指导过度通气。研究证实,对严重脑外伤或颅内高压者,同时监测脑氧摄取率及脑灌注压比单纯监测脑灌注压效果好。最佳过度通气不但有利于稳定颅内压,且能抵消相对脑灌注过度(使脑氧摄取正常化),也能调节葡萄糖摄取,恢复脑氧摄取与葡萄糖摄取的平衡,恢复或保持脑的有氧代谢,使监护时间明显缩短。还没有发现过度通气可引起脑缺血的证据,因此,对过度通气治疗的评价似乎应进行更多的研究。 目前SjO2监测已用于颈动脉内膜剥脱术、体外循环及脑外科中。SjO2监测有两种方法:一种为颈内静脉逆行穿刺置管间断采血法;另一种为颈内静脉穿刺置入光导纤维导管,连续监测法。前者简便,便宜,但不能连续监测;后者可连续监测,但光纤导管及配套设备价格昂贵,不易普及。SjO2监测首先用于颈动脉内膜剥脱术,Lyons等人发现:在局部麻醉时当SjO2低于50%时,引起患者一过性神经功能失调;如果SjO2大于60%,没有发现任何神经功能失调。近几年,SjO2监测用于CPB,发现CPB对SjO2有明显的影响。 三、体外循环期间影响CBF/CMRO的因素 1.温度 低温对CBF和CMRO均有降低作用。Murkin等 报道:35℃时CMRO为1.67ml100g/min.,CBF为25ml100g/min(CBF/CMRO=14.97),降温至26℃时CMRO为0.42ml100g/min.,CBF为15ml 100g/min(CBF/CMRO=35.71),可见CMRO下降幅度CBF大;Croughwell等 人也发现了类似结果,并得出CMRO与体温有如下的关系: 成人:CMRO=0.021×e (其中TNP为鼻温)。 婴幼儿及儿童:CMRO=0.019×e 这一关系式提示温度与CMRO呈指数相关,而CBF与低温呈直线相关,温度每降低一度,CBF下降比CMRO小,所以CBF/CMRO比值随温度下降而增加,SjO2亦随之增加,这可能是CPB期间"奢侈灌注"的原因之一 。 2. 复温对CBF/CMRO的影响 据报道:复温期间CMRO和CBF均增加,但人们并不清楚两者是否呈比例的变化 。Nakajima 首先用连续SjO2监测发现复温期间SjO2下降,其程度与复温速度呈正相关。因为复温时需氧量增加,而氧供却保持相对衡定,所以CBF/CMRO比值降低,SjO2下降。Nakajima认为SjO2下降应引起人们重视,特别在复温速度较快时,可能会增加CPB后脑损伤的机会。刘先义 等人在体外循环中间断监测SjO2发现:SjO2与复温速度呈正相关(r=0.91,p<0.01),认为影响SjO2的主要因素是复温速度,建议复温时应根据SjO2变化调整复温速度。刘仁玉 等发现:CPB降温时约68%的患者SjO2>75%,复温时SjO2明显低于术前,其中约有31%患者低于55%,主张CPB降温时应防止"奢侈灌注",复温时应防止灌注不足。一些学者认为:虽然发现复温时平均25%的患者SjO2降低,但目前尚未发现它与术后患者神经系统并发症有直接联系,主张应加强监测,阐明二者间的关系,并找出改善氧供需平衡的复温方法。 总之,近年来人们对CPB期间CBF的变化及脑生理已有了较深入的了解,但对常见的CBF/CMRO变化所引起的神经生理影响不甚了解,所以有必要对CPB时CBF/CMRO的变化进行更深入的研究,SjO2是反映CBF/CMRO变化的指标之一 |
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