低温液体灌注产生亚低温研究进展

杨大伟 靳春杰 张士俊 吕苓甫 李宏伟 孙文涛

(天津市北辰医院神经外科 天津北辰 300400)

早在两千多年前，古埃及人就已用冷敷的方法止痛;20世纪50年代人们已将深低温(体温降至28℃以下)应用于心血管手术中，以保护脑和其他重要器官，但由于深低温易发生室颤、凝血功能障碍，术后复温过程中常并发颅内出血等，故已很少被临床采用。近年来低温对脑损伤的保护作用已被众多动物实验所证实，在临床方面，尤其是发现轻度低温(32～35℃)和中度低温(28～31.9℃)的保护作用之后，应用逐渐增多。亚低温(我国学者将轻度低温和中度低温称之为亚低温)被用于治疗新生儿缺氧性脑病［1］、心肺复苏后脑保护［2，3］、脑外伤［4，5］及脑卒中［6～8］等领域。有些医学中心还把亚低温作为动脉瘤手术中短暂阻断脑血流时常规脑保护措施［9，10］。同时亚低温也已被推荐为室颤心跳骤停复苏后的脑保护措施［11］。这些领域要求短时间内降至目标温度。低温液体或自体血液灌注是目前最有效的降温方式;目前临床及实验中所应用的低温方式主要为全身亚低温，如降温毯、冰袋［12，13］等，这些方式降温效率低，不易迅速实现亚低温，而且全身低温可伴有多种并发症，如心律紊乱、肺感染、凝血功能障碍［13］等。其他方式包括冰帽局部降温、硬膜下腔注入低温盐水［14］、通过外周静脉注入低温生理盐水［15～17］等。其中低温液体或自体血液灌注是目前最有效的降温方式，前者现已应用于临床，后者则由于创伤大而仍处于动物实验阶段。

1 方法与可行性

通过灌注低温液体或自体血液产生低温的方法起源于体外循环［18～21］。由于心肺旁路需要大量肝素化从而增加出血的风险，并且这种全身的低温方式伴有尤其是心血管系统的多种并发症，所以逐渐改进，至近年来出现了局部动脉内灌注的低温方式。同时通过外周静脉给予较大量低温生理盐水则更易于临床实用，在近年来的心肺复苏后脑保护中得到初步应用。相反，由于动脉内灌注的创伤较大，除心肺旁路手术外应用很少。但前期研究的结果证实经颈动脉灌注低温林格液可快速产生脑局部低温而对全身温度的影响较小［22］。直接向机体深部灌注低温液体，可以有效地降低核心温度。先前认为直接灌注低温液体产生低温的效率很低，因为灌注的液体分布到全身。Rajek等［23］在健康志愿者通过深部静脉给予4℃和20℃生理盐水，并测量核心体温(鼓膜温度)、四肢的外周温度及各部分的热容量，以揭示直接向机体核心灌注低温液体产生亚低温的机制。该研究以40mL/kg的量灌注4℃生理盐水，30min后，核心体温降低(2.5±0.4)℃。该温度差比灌注的低温液体按照机体容积比例分布到全身的推论所得的温度差大0.8℃。比较机体的核心温度和外周温度的变化关系后，笔者发现低温灌注所产生的温度差50%由于灌注的低温液体所产生，30%则由于血管收缩限制了机体核心与外周的温度传导，所以灌注的低温液体更多分布于机体核心而非按照容积比例分布到全身。Baumgardner等［15］在神经外科手术患者通过前臂静脉输入低温(1～6℃)5%白蛋白时也发现低温液体所分布的体积小于机体总体积的1/3，这些结论与早期所认为的低温液体分布到全身的观念不同。

当前所应用的灌注低温液体的通路分为静脉［24］和动脉［19，20，22，23］两种;动脉通路创伤较大。静脉通路已经应用于心肺复苏的脑保护。而灌注的液体种类则包括生理盐水、林格液、白蛋白以及自体血液，当前自体血液低温灌注由于创伤较大只在手术中建立心肺旁路时使用。尽管低温液体灌注可有效产生亚低温，甚至深度低温，但所灌注的液体量是很大的，可达2 000mL/30 min。虽然在动物实验以及部分临床应用中，发现该灌注量未产生不良反应，但这些研究多在健康动物上测试。对于高龄患者以及有心脏功能障碍的患者应当谨慎，必须严密监护心脏功能。

2 对局部动脉内低温液体灌注脑保护机制的补充

局部动脉内输入生理盐水对脑组织的保护作用除低温外，尚有其他机制:①局部冲洗可改善微循环;②局部低血氧。缺血再灌注损伤中氧自由基是重要的机制。低氧预适应也被广泛研究，而局部冲洗可降低含氧量，减少局部组织的氧损害;③局部血液稀释。局部冲洗是局部血液稀释的一种途径。由此可见，局部低温液体冲洗的保护作用不仅是低温，更可以通过局部冲洗、血液稀释及低血氧，形成更多的保护机制。

3 局部动脉内输入低温生理盐水的并发症

局部动脉内输注低温液体或血液可能伴有3方面并发症:①脑组织迅速降温后通过脑组织的调节作用影响全身其他系统;②通过全身温度的降低而影响其他系统;③大量液体输入所带来的循环系统负荷增加。

全身亚低温虽然比深度低温的并发症程度要轻，但仍然伴有以下的主要并发症［12］:①心血管系统:低血压以及心律失常;②血液系统:血小板计数减少及凝血功能减退;③免疫系统:增加感染的概率，尤其是肺部感染;④肾功能与血电解质水平:低温所带来的尿量增多可导致电解质紊乱，尤其是低血钾。通过静脉输入低温液体可以产生全身亚低温，可出现上述并发症。局部动脉内低温可以避免全身温度的降低，从而可以避免全身亚低温的并发症。Ohta等［19，20］的研究中均发现局部动脉内输入低温液体对核心体温的影响很小。

理论上脑组织温度降低后的功能变化可影响到身体其他系统，但现有的文献证实这种影响的程度非常轻微。全身亚低温时出现的心律失常并非由于脑组织温度降低后对心脏节律细胞的影响，而是核心温度降低对节律细胞的直接影响。Ohta等［19，20］的研究中，通过椎动脉灌注低温液体后，脑温迅速降低，达20℃，但在整个实验期间，实验动物的生理指标无显著变化，而且除少数实验动物死于手术操作外均可健康存活。大量液体输入带来的危险主要是机体血容量增加和心脏负荷增加。低温液体灌注最常见的生理指标变化是中心静脉压升高。但这些研究未出现所担心的心功能不全及肺水肿等并发症。另外一个常见的变化为PO2降低，这可能是源于大量低温液体对血液的稀释。自体血低温回输是减少机体血液负荷的一个解决思路。虽然大量低温液体输入未影响心功能及产生肺水肿的并发症，但毕竟不适合长期应用以维持足够长时间的低温;而且在伴心脏功能不全、肾功能衰竭的患者，其应用也受限制。所以自体血液低温后输入是更进一步的发展方向。

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