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深低温停循环DeBakeyⅠ型主动脉夹层手术患者麻醉期间中枢神经功能的调控
目前涉及主动脉弓及降主动脉的主动脉夹层或主动脉瘤的手术(DeBakeyⅠ型手术居多)需要在深低温停循环(deep hypothermic circulatory arrest,DHCA)下完成.虽然DHCA为手术提供了一个无血视野,但当停循环时间延长时,其安全时限受限至30~40 min,超过此时限,易引起严重的并发症,其中以中枢神经系统(central nervous system,CNS)损害为棘手.虽然主动脉阻断手术期间有很多防治CNS损害的措施,例如全身麻醉DHCA技术、顺行脑灌注(antegrade cerebral perfusion,ACP)、逆行脑灌注(retrograde cerebral perfusion,RCP)和运用辅助药物保护CNS功能等,但是主动脉阻断麻醉期间CNS损害仍有一定比例的发生[1-2].
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TLR4/NF-κB通路在深低温停循环逆行脑灌注技术脑保护机制中作用的研究
目的：研究TLR4/NF-κB通路是否参与深低温停循环逆行脑灌注的脑保护机制。方法五指山小型猪共10头，随机分成单纯深低温停循环组（DHCA组，n＝5）与深低温停循环逆行脑灌注组（RCP组，n＝5）。建立体外循环后，DHCA组降温至18℃后停循环40 min，RCP组停循环后经上腔静脉以10 ml/kg流量逆行脑灌注40 min。定期抽血检测血清IL-6水平。复灌180 min后处死动物取脑皮质组织行HE染色， Western blotting检测脑皮质TLR4，NF-κB/p65蛋白表达。结果脑皮质HE染色显示DHCA组较RCP组有更多炎症细胞浸润。在复灌60 min，复灌120 min及复灌180 min三个时点RCP的IL-6水平均显著低于DHCA组（t＝7.314，P＜0.01；t＝5.172，P＜0.01；t＝4.676，P＜0.01）。复灌180 min后RCP组脑皮质中TLR4水平明显低于DHCA组（t＝10.212，P＜0.001）。复灌180 min后RCP组脑皮质中NF-κB/p65水平明显低于DHCA组（t＝3.344，P＝0.011）。结论 RCP通过抑制TLR4/NF-κB信号通路而发挥抗炎作用，这可能是RCP脑保护作用的机制之一。
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深低温停循环逆行脑灌注与选择性顺行脑灌注脑组织自由基变化的实验研究
目的:研究深低温停循环(DHCA)两种不同脑灌注方法下脑组织的自由基变化情况.方法:健康成年犬15只,随机分为3组.单纯DHCA组(n=5),DHCA+逆行脑灌注(RCP)组(n=5),DHCA+顺行脑灌注(SCP)组(n=5).各组分别于停循环前、停循环30 min、停循环60 min、停循环90 min、复温再灌注30 min 5个时间点各取少量脑组织检测自由基指标丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)的含量并进行比较.各组于停循环90min分别留取少量脑皮质,备作透射电镜观察脑组织超微结构,重点观察线粒体的改变.结果:单纯DHCA组随时间的推移超氧化物歧化酶活力明显下降,丙二醛含量明显上升,各时间点及复温再灌注30min同停循环前比较有显著性差异(P＜0.05～0.01);DHCA+SCP组除复温再灌注30 min外各时间点两种指标的改变均不明显(P＞0.05).DHCA+RCP组、DHCA+SCP组与单纯DHCA组在停循环60 min、停循环90 min、复温再灌注30min 3个时间点比较超氧化物歧化酶、丙二醛均有极显著差异(P＜0.01～0.001);其中在停循环90min、复温再灌注30min 2个时间点DHCA+RCP组与DHCA+SCP组比较有显著差异(P＜0.05～0.01).在停循环90 min时,单纯DHCA组脑皮质神经细胞超微结构破坏显著,线粒体数量减少,肿胀变性,线粒体嵴消失;DHCA+RCP组开始出现超微结构破坏,但较单纯DHCA组程度轻;DHCA+SCP组脑组织超微结构仍基本正常.结论:①RCP、SCP均可维持DHCA时脑血流的供应,清除自由基,减轻脑损伤.②DHCA期间应用SCP符合生理情况,清除自由基效果更好.
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不同脑保护方法对神经元钙离子浓度的影响
目的通过观察海马区神经元细胞内Ca2+荧光强度的变化,说明DHCA时不同脑保护方法对细胞内游离钙离子浓度的影响,并证明细胞内钙超载在神经元损伤中的作用. 方法北京农业大学实验用小型猪16头,体重22kg～25kg.鼻咽温降至18℃时分别给予如下处理90 min:DHCA(Ⅰ组),ACP(Ⅱ组),RCP(Ⅲ组),RCP+Nim(Ⅳ组).复温120 min至鼻咽温36℃.取左侧海马头部制备细胞悬液,Fluo-3染色,应用流式细胞仪分析细胞内Ca2+荧光强度的变化情况.电镜观察神经元线粒体超微结构的变化. 结果细胞内Ca2+荧光强度Ⅰ组明显高于其他3组,Ⅲ组明显高于Ⅱ组,Ⅱ组和Ⅳ组、Ⅲ组和Ⅳ组之间无显著差异(显著性界值P=0.05).与之相应,线粒体损伤Ⅰ组重,Ⅱ组轻. 结论 DHCA时神经元内钙超载,线粒体损伤严重,可能与DHCA后中枢神经系统功能障碍有关;ACP明显减轻细胞内钙超载,线粒体损伤轻,脑保护作用效果理想;RCP亦能减轻细胞内钙超载、减轻线粒体损伤,但作用不及ACP;Nim通过阻断电压依赖性钙通道,部分抑制了Ca2+内流,加强了RCP的作用,但效果一般.
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深低温体外循环技术对脑保护作用的研究进展
随着心脏手术的普遍开展及手术成功率的提高,尤其深低温体外循环下主动脉弓手术及婴幼儿复杂先心手术成功率的不断提高,中枢神经系统并发症越来越受到人们的重视.
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主动脉弓外科脑保护的研究进展
1957年DeBakey[1]首次报告应用无名和左颈总动脉双侧插管进行选择性顺行脑灌注(selective antegrade cerebral perfusion,SACP)成功,1975年Griepp[2]把深低温停循环(deep hypothermic circulatory arrest,DHCA)应用于主动脉外科,使大血管外科得到一定程度的开展,但由于神经系统并发症高发,早年主动脉外科手术的病例数量仍有限,较少有大样本的病例报告.
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深低温停循环逆行脑灌注行胸主动脉瘤手术体会
2001年7月至2002年4月,我们采用用深低温停循环(DHCA)辅以上腔静脉持续逆行脑灌注(CRCP)方法,手术治疗2例急性DeBakey I型夹层动脉瘤(DAA)和1例急性钝性创伤性主动脉峡部破裂伴假性动脉瘤(FA)病人,效果满意.现报道如下.
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双侧顺行与上腔逆行脑灌注在A型主动脉夹层中应用效果对比的临床研究
目的 深低温停循环(DHCA)的同时顺行或逆行脑灌注,是一种行之有效的脑保护方法.在这个回顾性研究中,我们比较顺行、逆行两种方法的临床疗效.方法 从2008年10月～2011年1月,63例患者行Stanford A型主动脉夹层手术,均在深低温停循环下行全弓置换.其中选择双侧顺行脑灌注的A组病人54例,B组采用上腔静脉逆灌(RCP)脑保护的病人9例.结果 B组与A组比较在手术时间、体外循环时间、心肌阻断时间、脑灌注时间差异不明显,而B组短暂脑神经功能障碍发生率、拔管时间、ICU滞留时间、住院时间有所增加.结论 顺行脑灌注较上腔逆灌降低短暂脑神经功能障碍发生率从而拔管早,缩短ICU及住院时间.
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低温停循环逆行脑灌注动物实验研究
将杂种犬随机分成完全停循环(TCA)组及逆行脑灌注(RCP)组,观察两组不同时间的脑温、脑组织氧消耗量(CMO2)、二氧化碳含量差(EXCO2)、乳酸含量差(EXL)、丙二醛(MDA)含量.结果显示,RCP组RCP45min脑温明显低于TCA组,RCP60min的EXCO2、EXL和脑组织MDA含量显著低于TCA组;RCP组逆灌期间脑温、CMO2、EXCO2、EXL均无明显变化.认为RCP有利于保持脑代谢稳定,中度低温(26℃)下RCP的安全时限可能为45～60min.
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顺行和逆行脑保护与急性主动脉夹层术后并发症的关系
目的 回顾性分析顺行和逆行脑保护方法及其与术后并发症的关系.方法 对48例A型主动脉夹层病人在深低温体外循环(DHCA)下施行主动脉置换手术.15例行全动脉弓置换,33例行部分主动脉弓部置换.依据脑保护方法不同分为:顺行脑灌注(ACP)组23例(A组);逆行脑灌注(RCP)组25例(B组).结果 A、B 2组在心肺转流时间、脑缺血时间、脑灌注时间、神经系统永久损伤和病死率方面比较,差异无统计学意义(P＞0.05).暂时性神经损伤的发生率、平均拔管时间、入住ICU的平均时间、平均住院时间比较差异有统计学意义(P＜0.05).结论 顺行灌注可以显著性减少暂时性神经系统并发症,更早的拔管,ICU和住院时间更短,费用更低.
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深低温停循环中不同脑灌注方式皮层超氧化物歧化酶、丙二醛及超微结构的变化
目的 观察不同脑灌注方法对深低温停循环(DHCA)中脑皮质超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)及超微结构的影响,比较不同灌注方式的脑保护效果.方法 健康成年杂种犬15条,随机分为3组.Ⅰ组单纯行DHCA为对照,Ⅱ组DHCA+逆行脑灌注(RCP),Ⅲ组DHCA+选择性顺行脑灌注脑保护(SACP).转流降温至鼻咽部温18℃时停循环90 min,然后复温再灌注90 min.结果 停循环期皮层SOD活性下降而MDA含量上升,复温再灌注时变化更明显,各时间点差异有统计学意义(P＜0.05).增加或下降程度以Ⅰ组为明显,Ⅱ组次之,Ⅲ组小.Ⅱ、Ⅲ组与Ⅰ组比较SOD、MDA变化明显减轻(P＜0.01),Ⅱ、Ⅲ组间亦差异有统计学意义(P＜0.05),与电镜观察结果一致.结论 深低温停循环期间SACP有明显脑保护作用,RCP亦可减轻DHCA中脑损害.
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深低温停循环中不同脑灌注方式脑保护的实验研究
目的比较深低温停循环(DHCA)中不同脑灌注方法下脑组织氧代谢、脑组织温度变化及脑皮质超微结构改变,评价不同灌注方式的脑保护效果.方法健康成年杂种犬15只,随机分为3组.Ⅰ组单纯行DHCA,Ⅱ组DHCA+RCP,Ⅲ组DHCA+SACP.转流降温至鼻咽部温18℃时停循环90 min,期间采用不同脑灌注保护技术,然后复温,再灌注90 min.结果降温期颈静脉氧饱和度(SjvO2)上升;停循环后各组SjvO2均有不同程度下降,DHCA90 min时,Ⅲ组SjvO2明显高于Ⅰ、Ⅱ组,差异显著(P=0.000).停循环期各组脑组织温度均有缓慢升高,以Ⅰ组为明显,与Ⅱ、Ⅲ组相比有显著性意义(P=0.000);电镜观察DHCA组的脑组织超微结构损害重,RCP组次之,SACP组脑组织超微结构基本正常.结论单纯DHCA、DHCA+RCP中脑氧供需不平衡,RCP不能提供足够的脑营养,对DHCA期脑氧代谢无明显改善,但可保持脑部低温,有助于脑保护.SACP能保持脑氧供需平衡,提供充足的氧和营养供应,有效保持脑部低温,有明显的脑保护意义.
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深低温停循环中脑氧代谢平衡与自由基改变
目的 观察深低温停循环(DHCA)前后及不同脑灌注方法中脑氧供需平衡及自由基变化,比较不同灌注方式的脑保护效果.方法 健康成年杂种犬15只,随机分为3组(n=5).Ⅰ组单纯行DHCA,Ⅱ组DHCA+RCP,Ⅲ组DHCA+SACP.体外循环降温至鼻咽部温18℃时停循环,期间Ⅱ、Ⅲ组分别行逆行脑灌注(RCP)及选择性顺行脑灌注(SACP),90 min后复温,再灌注90 min.结果 Ⅰ,Ⅱ组停循环后犬颈静脉氧饱和度(SjvO2)下降(P＜0.001),脑氧供需不平衡,自由基活动升高.恢复循环复温后SjvO2回升,而自由基活动进一步升高达峰值.而Ⅲ组SjvO2变化差异无显著性(P=0.057)并显著高于Ⅰ,Ⅱ组(P＜0.001),Ⅱ,Ⅲ组SOD,MDA变化明显轻于Ⅰ组(P＜0.01).结论 DHCA中存在脑氧供需不平衡及明显自由基损伤.RCP和SACP可改善DHCA中脑氧供需平衡,减轻自由基损害,SACP脑保护效果优于RCP和DHCA.
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深低温停循环下不同脑保护方法对海马区神经细胞凋亡及bcl-2、bax基因mRNA表达的影响
目的:观察深低温停循环下给予不同脑保护方法后犬海马组织中神经细胞凋亡情况,探讨其对凋亡相关基因 bcl-2和 bax的 mRNA表达的影响.方法:健康成年杂种犬 (18～ 22 kg)18只,随机分成 3组,深低温停循环 (deep hypothermia circulatory arrest, DHCA)组( A组 ,对照组); DHCA+间断选择性顺行脑灌注( intermittent selective antegrade cerebral perfusion, ISACP)组( B组); DHCA+逆行脑灌注( retrograde cerebral perfusion, RCP)组( C组).术后取出海马组织,分别采用电镜和逆转录聚合酶链反应( RT-PCR)检测海马组织神经细胞凋亡情况及凋亡相关基因 bcl-2和 bax的 mRNA表达情况.结果:电镜下, A组可见明显神经细胞凋亡改变, B、C两组仅见少量神经细胞凋亡改变.bcl-2 mRNA在 B组表达高 (P< 0.01), C组表达明显高于 A组 (P< 0.01); bax mRNA在 A组表达强 (P< 0.01), B组和 C组间差异无显著性 (P >0.05).结论:DHCA下,给予 ISACP或 PCR两种脑保护方法都可以上调 bcl-2 mRNA的表达,但前者优于后者;两种脑保护方法也可以下调 bax mRNA的表达,但二者间差异无显著性.
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不同深低温停循环方法对脑氧代谢的影响
目的:观察不同深低温停循环方法对脑氧代谢及结构的影响.方法:18只实验犬随机分为3组:深低温停循环(DHCA)组,DHCA结合逆行脑灌注(RCP)组,DHCA结合顺行间断脑灌注(IACP)组.术中鼻咽温降至18℃后停循环90 min;在停循环前后及再循环后留取血液标本作动脉血氧分压、血氧饱和度、颈内静脉血氧饱和度(SjvO2)测定,并计算动脉血氧含量、颈内静脉血氧含量及脑氧摄取率(CERO2).手术结束时取海马组织作透射电镜检查.结果:停循环后,DHCA和DHCA+RCP组CERO2值显著升高,SjvO2值显著降低;DHCA+IACP组SjvO2和CERO2值无显著变化.结论:DHCA时间较长时,脑组织会发生氧供需失衡;RCP方法由于受到灌注流量的限制,提供给脑组织的氧合血有限,并且易发生脑组织及神经细胞水肿;IACP方法的脑氧供效果较为理想.
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深低温停循环上腔静脉逆行灌注在主动脉瘤手术中应用
目的 结合深低温停循环(DHCA)上腔静脉逆行脑灌注(RCP)脑保护技术在主动脉瘤手术中应用,探讨脑保护的方式.方法 选取我院2006年1月～2008年12月在体外循环下应用DHCA结合KCP的主动脉瘤患者13例,标准全身麻醉,头部置冰帽,全身血流降温,鼻咽温降至16～18℃,肛温18～20℃时,应用DHCA结合KCP,KCP期间控制右颈内静脉压力20～25 mmHg,根据压力调整灌注流量;采用控制降、复温速率和冷复灌技术管理温度;PH+α稳态法管理血气;合理的脑保护药物应用;适度的血液稀释和浓缩技术.结果 体外循环时间190～689(305.23±129.09)mm,主动咏阻断时间123～326(179.12±63.22)min,RCP时间25～96(45.77±20.58)min.心脏自动复跳11例,除颤复跳2例.本组患者均顺利脱离体外循环.术后4 h内清醒4例,6 h内清醒2例,12 h内清醒4例,96 h清醒1例,无神经系统并发症.术后早期死亡2例,1例死于肺部感染,1例死于多器官功能衰竭.死亡原因与体外循环无关.结论 RCP是一种简单有效的脑保护技术,能明显延长DHCA时间.结合综合脑保护措施的应用.取得较为满意的临床效果.
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停循环中的脑损伤与脑保护
停循环的应用扩大了心血管外科手术范围,使在此以前不能治疗的病人得到了救治,但临床中手术并发症和死亡率较高,尤其是神经系统并发症和由此引起的死亡较多.目前停循环中的脑保护主要有三种重要措施,既深低温、逆行脑灌注及脑选择性顺灌.深低温停循环在血流停止的情况下大大减少了氧的需求;脑选择性顺灌和逆行脑灌注在低温降低脑代谢率的同时提供了代谢底物,并带走了代谢产物.
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不同深低温停循环方法对脑组织S-100蛋白表达的影响
目的 观察不同深低温停循环方法对脑组织S-100蛋白表达及组织结构的影响.方法 将18只实验犬随机分为3组,深低温停循环(deep hypothermic circulatory arrest,DHCA组)组,深低温停循环结合逆行脑灌注(retrograde cerebral perfusion,RCP, DHCA+RCP组)组,深低温停循环结合顺行性间断脑灌注(intermittent antegrade cerebral perfusion,IACP,DHCA+IACP组)组.3组犬体外循环开始后将鼻咽温降至18℃,随后停循环90min,开放循环后复温至36℃,随后停机.在停循环前、停循环后45 min、90 min及开放循环后15 min和30 min由颈静脉插管留取血液标本进行S-100蛋白含量测定.手术结束时取脑海马组织作透射电子显微镜检查,观察脑组织及神经细胞超微结构的变化.结果 3组犬在停循环前颈静脉血S-100蛋白含量差异无统计学意义(P＞0.05),停循环后DHCA组和DHCA+RCP组S-100蛋白含量较停循环前显著升高(P＜0.01),DHCA+IACP组S-100蛋白含量停循环前后无显著变化.结论 DHCA时间较长时,脑组织会发生缺血缺氧性损伤;RCP对脑组织有一定的保护作用,但易发生脑组织及神经细胞水肿;IACP的脑保护效果较为理想.
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深度低体温停循环技术对脑组织代谢的影响
目的 观察深度低体温停循环技术对脑组织代谢及结构的影响.方法 18只实验犬随机分为3组,深度低体温停循环(deep hypothemie circulatory arrest,DHCA)组,深度低体温停循环结合逆行脑灌注(retrograde cerebral perfusion,RCP)组,深度低体温停循环结合顺行间断脑灌注(intermittent antegrade cerebral perfusion,IACP)组,每组6只.3组动物体外循环开始后将鼻咽温降至18℃,随后停循环90 min;开放循环后逐步复温至鼻咽温到36℃,随后停机.3组动物在停循环前(T1),停循环后45 min(T2)、90 min(T3)及开放循环后15 min(T4)和30 min(T5)分别由股动脉和颈静脉插管留取血液标本进行pH值和乳酸测定.手术结束时取脑海马组织作透射电镜检查,观察脑组织及神经细胞超微结构的变化.结果 3组动物在停循环前脑组织的pH值无显著差异;停循环后DHCA组和RCP组脑组织pH值比停循环前显著降低,而IACP组pH值无显著差异.3组动物在停循环前动脉血和颈静脉血的乳酸含量无显著差异;停循环后DHCA组和RCP组颈静脉乳酸含量比停循环前显著升高,也比IACP组显著升高;IACP组颈静脉乳酸含量仅在停循环90 min(T3)时比停循环前有显著升高,恢复循环后很快降至停循环前水平.DHCA组及RCP组神经细胞及细胞核肿胀明显,而IACP组水肿不明显.结论 单纯DHCA时间较长时,脑组织内产生大量乳酸,使脑组织呈酸性状态;RCP对脑组织有一定的保护作用,但易发生脑组织及神经细胞水肿;IACP的脑保护效果较为理想.
