神经外科围术期脑保护与脑功能监测的应用研究课件.ppt
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1、神经外科围术期脑保护与脑神经外科围术期脑保护与脑功能监测的应用研究功能监测的应用研究何谓脑保护?何谓脑保护?n n脑保护脑保护 Brain Brain PretactionPretaction 指指发生脑损害前采取的保护性方法发生脑损害前采取的保护性方法n n脑复苏脑复苏 Brain resuscitationBrain resuscitation 指指脑受缺血、缺氧损害后,减轻中枢脑受缺血、缺氧损害后,减轻中枢 神经功能障碍的措施神经功能障碍的措施围术期脑功能障碍的发生率围术期脑功能障碍的发生率 影响因素:影响因素:n n颅脑手术后(原发灶、功能区、病人因颅脑手术后(原发灶、功能区、病人因素
2、、围术期管理)素、围术期管理)n n心脏手术后(研究年代、试验观点、调心脏手术后(研究年代、试验观点、调查者、神经功能障碍的标准)查者、神经功能障碍的标准)n n大血管手术大血管手术非心脏手术后认知功能障碍的非心脏手术后认知功能障碍的 发生率发生率n n8 8 8 8个国家个国家个国家个国家13131313个医学中心联合调查(个医学中心联合调查(个医学中心联合调查(个医学中心联合调查(ISPOCD)ISPOCD)ISPOCD)ISPOCD)结果:结果:结果:结果:1218121812181218例非心脏大手术老年病人术后例非心脏大手术老年病人术后例非心脏大手术老年病人术后例非心脏大手术老年病人
3、术后 1 1 1 1周时发生率周时发生率周时发生率周时发生率25.825.825.825.8,术后,术后,术后,术后3 3 3 3月为月为月为月为9.99.99.99.9 (非手术对照组分别为(非手术对照组分别为(非手术对照组分别为(非手术对照组分别为3.43.43.43.4和和和和2.82.82.82.8)n nAncelinAncelinAncelinAncelin等随机观察等随机观察等随机观察等随机观察140140140140名名名名64646464岁以上病人岁以上病人岁以上病人岁以上病人 术前已有早老性痴呆占术前已有早老性痴呆占术前已有早老性痴呆占术前已有早老性痴呆占15151515,
4、术后认知障碍,术后认知障碍,术后认知障碍,术后认知障碍发生率高达发生率高达发生率高达发生率高达71717171,3 3 3 3月后仍有月后仍有月后仍有月后仍有56565656 病因病因 n n通气不足或过度通气通气不足或过度通气n n脑低灌注(休克)脑低灌注(休克)n n脑血管疾患(脑血栓、脑动脉瘤破裂、脑血管疾患(脑血栓、脑动脉瘤破裂、AVMAVM、脑卒中)脑卒中)n n脑瘤、脑外伤脑瘤、脑外伤n n围术期中风围术期中风 病因病因n n心脑综合征心脑综合征先心病:氧供不足,术前有先心病:氧供不足,术前有25-28%25-28%风心病:低心排心源性脑缺血症候群;风心病:低心排心源性脑缺血症候群
5、;瓣膜病瓣膜病心源性脑血栓心源性脑血栓主动脉狭窄:主动脉狭窄:4-5%4-5%并发基底动脉环动脉并发基底动脉环动脉 瘤,瘤,25%25%并发脑出血:并发脑出血:心脑综合症心脑综合症二尖瓣脱垂二尖瓣脱垂(MVP)MVP):4545岁脑缺血病人岁脑缺血病人 MVPMVP检出率检出率20-61%20-61%,临床表现,临床表现TIATIA,脑栓塞脑栓塞心律失常:如三度心律失常:如三度A-VA-V传道阻滞传道阻滞急急性心源性脑缺血综合症(性心源性脑缺血综合症(Adams-Adams-Stokes)Stokes)心力衰竭心力衰竭。围术期诱发脑功能障碍围术期诱发脑功能障碍的危险因素的危险因素1、年龄:年龄
6、越大发生率越高。发生率、年龄:年龄越大发生率越高。发生率 6060岁:青年人岁:青年人=4=4:1 12 2、原有神经系统疾病(中风、原有神经系统疾病(中风、TIATIA等),等),有脑血管障碍史无有脑血管障碍史无1.5%1.5%,手术至少推,手术至少推迟迟6 6个月个月3 3、术前心功能差、术前心功能差SBPSBP90mmHg90mmHg多见多见4 4、颈动脉杂音和颈动脉狭窄、颈动脉杂音和颈动脉狭窄+低血压低血压 5、升主动脉粥样硬化者在体外循环开始后、升主动脉粥样硬化者在体外循环开始后易发生脑栓塞。易发生脑栓塞。6 6、体外循环时间越长发生率越高,体外操、体外循环时间越长发生率越高,体外操
7、 作失误作失误 (a.a.气泡气泡 b.b.灌注压低流灌注压低流c.PaCOc.PaCO2 2)。7 7、血液凝固和纤溶系统。血液凝固和纤溶系统。8 8、各种栓塞症栓子脱落。、各种栓塞症栓子脱落。9 9、各种心血管手术。、各种心血管手术。10.10.麻醉用药(抗胆碱能药,全麻药等)麻醉用药(抗胆碱能药,全麻药等)脑循环自身调节受损表现在脑循环自身调节受损表现在n nCBF/CMR匹配关系失调匹配关系失调n n压力压力-自主调节机制破坏自主调节机制破坏 n n脑血管对脑血管对PaCO2的的反应性丧失反应性丧失 围术期脑缺血性损伤的最终结果围术期脑缺血性损伤的最终结果血脑屏障血脑屏障功能和结构功能
8、和结构损害损害脑血流脑血流/脑代谢脑代谢匹配关系紊乱匹配关系紊乱脑细胞生物脑细胞生物化学变化及化学变化及离子泵衰竭离子泵衰竭 BBB BBB内皮细胞膜受体结构的变化内皮细胞膜受体结构的变化 细胞膜流动性通透性增加细胞膜流动性通透性增加 大量大分子物进入脑实质大量大分子物进入脑实质 血管源性脑水肿脑缺血加重血管源性脑水肿脑缺血加重 脑缺脑缺血血脑缺氧脑缺氧瀑布效应瀑布效应脑保护的应用研究现状脑保护的应用研究现状大量的基础和临床研究均证实以下综大量的基础和临床研究均证实以下综合治疗有效合治疗有效n n低温,特别是亚低温低温,特别是亚低温n n药物(麻醉药,离子通道阻滞剂,药物(麻醉药,离子通道阻滞
9、剂,NMDA、AMPA、KA受体拮抗剂,受体拮抗剂,自由基清除剂等)自由基清除剂等)n n血液稀释血液稀释n n麻醉管理,血糖监控麻醉管理,血糖监控影响脑缺血及能量匮乏阈值的影响脑缺血及能量匮乏阈值的 因素因素n n缺血或损伤激发缺血缺血或损伤激发缺血 缺氧缺氧n n急性急性,慢性慢性(全脑或部分全脑或部分)缺血缺血 缺氧缺氧n n干预的时窗干预的时窗n n基础状况基础状况 导致临床和实验研究差异大导致临床和实验研究差异大电活动电活动框架耗能框架耗能60%40%能量能量 亚低温的实验和临床研究亚低温的实验和临床研究 现状现状 实验研究方面实验研究方面亚低温的概念亚低温的概念浅低温浅低温+中低温
10、中低温=亚低温亚低温n n浅(轻)低温浅(轻)低温(mild mild hypothermia)hypothermia)33-35 33-35O OC Cn n中低温中低温(moderate hypothermia)moderate hypothermia)30-32 30-32O OC Cn n深低温(深低温(deep hypothermia)deep hypothermia)30 30O OC C低温脑保护的作用机理低温脑保护的作用机理1 1 1 1、降低脑代谢、降低脑代谢、降低脑代谢、降低脑代谢2 2 2 2、抑制、抑制、抑制、抑制EAAsEAAsEAAsEAAs的合成、释放和摄取的合成
11、、释放和摄取的合成、释放和摄取的合成、释放和摄取3 3 3 3、降低氧自由基造成的脂质过氧化连锁反、降低氧自由基造成的脂质过氧化连锁反、降低氧自由基造成的脂质过氧化连锁反、降低氧自由基造成的脂质过氧化连锁反应(特别在再灌注期)从而减轻其损害应(特别在再灌注期)从而减轻其损害应(特别在再灌注期)从而减轻其损害应(特别在再灌注期)从而减轻其损害4 4 4 4、减轻细胞内钙超载(导致细胞死亡的最、减轻细胞内钙超载(导致细胞死亡的最、减轻细胞内钙超载(导致细胞死亡的最、减轻细胞内钙超载(导致细胞死亡的最后通路)后通路)后通路)后通路)5 5 5 5、增加细胞内有用物质的合成(泛素、热、增加细胞内有用物
12、质的合成(泛素、热、增加细胞内有用物质的合成(泛素、热、增加细胞内有用物质的合成(泛素、热休克蛋白)休克蛋白)休克蛋白)休克蛋白)6 6 6 6、维持细胞的正常框架及功能、维持细胞的正常框架及功能、维持细胞的正常框架及功能、维持细胞的正常框架及功能 T T 1 10 0C CMR C CMR 5%-7%5%-7%CBFCBF、CMR CMR二者和脑温降低的程度不二者和脑温降低的程度不一致,当脑温由一致,当脑温由37370 0C C 28280 0C C 时时 CBF CBF CMR CMR CMR CMR 脑组织对缺氧、缺血耐受性增脑组织对缺氧、缺血耐受性增加加,酸性代谢产物减少,改善脑组酸性
13、代谢产物减少,改善脑组织的酸中毒(超过极限,难以逆转!)织的酸中毒(超过极限,难以逆转!)n nBustoBusto等采用等采用ECTECT测定测定 前脑缺血模型发前脑缺血模型发现现rCBFrCBF在在3636O OC C、3333O OC C、3030O OC C时的时的rCBFrCBF降降低程度一致。表明低程度一致。表明亚低温可以维持相对亚低温可以维持相对稳定的脑血流。稳定的脑血流。n nHillHill动物试验结果得出亚低温并不降低动物试验结果得出亚低温并不降低CBFCBF却却增加增加ATPATP、ADPADP的的活性活性对对TBITBI病人有病人有利。利。低温与脑代谢低温与脑代谢373
14、70 0C C Function=3.3ml.100g-1.min-1 Function=3.3ml.100g-1.min-1 Integrity=2.2ml.100g-1.min Integrity=2.2ml.100g-1.min CMRO2CMRO2 27 270 0C C Function=1.4ml.100g-1.min-1 Function=1.4ml.100g-1.min-1 Integrity=0.9ml.100g-1.min-1 Integrity=0.9ml.100g-1.min-1 17 170 0C C Function=0ml.100g-1.min-1 Functio
15、n=0ml.100g-1.min-1 Integrity=0.4ml.100g-1.min Integrity=0.4ml.100g-1.min 30 20 10 30 20 10 n n TEMPERATURE TEMPERATURE 0 0C C 60%60%40%40%24%24%16160%0%8%8%低温脑保护作用与低温脑保护作用与CMROCMRO2 2 不呈线形相关不呈线形相关?qqChoppChopp等研究提示等研究提示脑温降低脑温降低2 20 0C C对海马神对海马神经元的保护为(经元的保护为(27%27%),但是),但是CMRCMR仅降仅降低低10%-20%10%-20%,因
16、此不能完全以降低脑代因此不能完全以降低脑代谢来解释低温的脑保护作用。谢来解释低温的脑保护作用。n n有关能量代谢的相关性,实验结果差有关能量代谢的相关性,实验结果差异太大,目前尚无定论。异太大,目前尚无定论。机理之二2 2、抑制内源性有害因子生成、释放、抑制内源性有害因子生成、释放和摄取:和摄取:qq低温阻止了脑损伤后低温阻止了脑损伤后EAAsEAAs的生成、释的生成、释放和摄取,抑制其受体的激活降低其放和摄取,抑制其受体的激活降低其毒性作用毒性作用 如:如:降低降低降低降低NMDANMDANMDANMDA受体受体受体受体结合位点上的结合位点上的结合位点上的结合位点上的 甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨
17、酸(使浓度降低,毒性(使浓度降低,毒性(使浓度降低,毒性(使浓度降低,毒性 )阻止阻止阻止阻止CaCaCaCa2+2+2+2+内流;内流;内流;内流;qq降低降低降低降低AMPAAMPAAMPAAMPA、KAKAKAKA的受体活性减少的受体活性减少的受体活性减少的受体活性减少NaNaNaNa+.Cl.Cl.Cl.Cl_ _ _ _.H.H.H.H2 2 2 2O O O O内内内内流,减轻急性渗透性肿胀流,减轻急性渗透性肿胀流,减轻急性渗透性肿胀流,减轻急性渗透性肿胀亚低温脑阻止亚低温脑阻止“瀑布效应瀑布效应”的进的进程程 细胞膜去极化细胞膜去极化细胞膜去极化细胞膜去极化电压敏感性电压敏感性电
18、压敏感性电压敏感性 谷氨酸释放谷氨酸释放谷氨酸释放谷氨酸释放CaCa2 2+通道开放通道开放通道开放通道开放 控制控制控制控制CaCa2+2+通道的通道的通道的通道的 NMDANMDA受体开放受体开放受体开放受体开放 激活磷酸酯酶激活磷酸酯酶激活磷酸酯酶激活磷酸酯酶 大量大量大量大量CaCa2+2+内流内流内流内流 线粒体蓄积线粒体蓄积线粒体蓄积线粒体蓄积 磷脂酶被激磷脂酶被激活活线粒体蓄积线粒体蓄积蛋白酶被激活蛋白酶被激活磷脂膜被水解磷脂膜被水解游离脂肪酸堆积游离脂肪酸堆积氧化磷酸化偶联被氧化磷酸化偶联被解开解开氧自由基的释放氧自由基的释放花生四烯酸花生四烯酸前列腺素前列腺素 不可逆的细胞膜
19、损害!不可逆的细胞膜损害!泵衰竭!泵衰竭!能源耗竭能源耗竭血管的血管的损伤损伤脂质过氧化物增加脂质过氧化物增加大量大量Ca2+内流内流來自來自中国最大的资料库下载中国最大的资料库下载 3、亚低温减轻了氧自由基在脑损伤病、亚低温减轻了氧自由基在脑损伤病理过程中的脂质过氧化连锁反应理过程中的脂质过氧化连锁反应 脑损伤脑损伤脑损伤脑损伤过氧化反应过氧化反应过氧化反应过氧化反应 自由基及降解产物自由基及降解产物自由基及降解产物自由基及降解产物MDAMDAMDAMDA(丙二醛)丙二醛)丙二醛)丙二醛)、膜流动性、膜流动性、膜流动性、膜流动性 、通透性、通透性、通透性、通透性 、线、线、线、线粒体肿胀、溶
20、酶体破坏及释放粒体肿胀、溶酶体破坏及释放粒体肿胀、溶酶体破坏及释放粒体肿胀、溶酶体破坏及释放SODSODSODSOD清除系统功清除系统功清除系统功清除系统功能低下。能低下。能低下。能低下。Lei Lei Lei Lei等发现等发现等发现等发现 32 32 32 320 0 0 0C C C C亚低温组较常温组上述反应亚低温组较常温组上述反应亚低温组较常温组上述反应亚低温组较常温组上述反应明显降低明显降低明显降低明显降低4、阻止了脑损伤后细胞内钙超载所激活阻止了脑损伤后细胞内钙超载所激活的脂肪代谢紊乱的脂肪代谢紊乱即:激活磷脂酶即:激活磷脂酶即:激活磷脂酶即:激活磷脂酶 膜磷脂膜磷脂膜磷脂膜磷脂
21、分解分解分解分解游离脂肪酸(游离脂肪酸(游离脂肪酸(游离脂肪酸(FFA)FFA)包括包括包括包括 花生四烯酸(花生四烯酸(花生四烯酸(花生四烯酸(AAAA)环氧化酶环氧化酶环氧化酶环氧化酶 脂氧化酶脂氧化酶脂氧化酶脂氧化酶前列环素前列环素前列环素前列环素 白三烯白三烯白三烯白三烯 前列腺素前列腺素前列腺素前列腺素 血栓素血栓素血栓素血栓素 (PGIPGI2 2)()(LTsLTs)(PG)(TXA)(PG)(TXA2 2)泵功能(泵功能(泵功能(泵功能(Na+k+ATPNa+k+ATP酶)膜功能酶)膜功能酶)膜功能酶)膜功能5 5、亚低温增加内源性保护因子、亚低温增加内源性保护因子脑损伤脑损伤
22、大量变性蛋白大量变性蛋白泛素泛素UB泛素化蛋白泛素化蛋白热休克蛋白热休克蛋白HSP70被结合的蛋白被结合的蛋白修复细修复细胞维持胞维持能源能源6 6、维持细胞正常的结构和功能、维持细胞正常的结构和功能n n(Taft)Taft)等等在脑损伤动物模型研究发现:在脑损伤动物模型研究发现:30300 0C C亚低温能减少伤后亚低温能减少伤后微管相关蛋白微管相关蛋白-2-2的丢失,的丢失,维护细胞框架的完整性和微管维护细胞框架的完整性和微管的正常功能,促进神经细胞的修复。的正常功能,促进神经细胞的修复。n n(WindmannWindmann)等等对缺血性损伤动物模型研对缺血性损伤动物模型研究发现:究
23、发现:30 300 0C C亚低温可以亚低温可以促使脑损伤促使脑损伤后蛋白合成抑制的恢复后蛋白合成抑制的恢复。亚低温与凋亡基因亚低温与凋亡基因n n神经细胞消亡分两大类:神经细胞消亡分两大类:凋亡(凋亡(apoptosisapoptosis)程序性细胞死亡程序性细胞死亡(programmed cell death programmed cell death )或生理或生理性细胞死亡性细胞死亡(自杀)(自杀),细胞内相关基因,细胞内相关基因被启动导致自身消亡。被启动导致自身消亡。n n死亡(他杀)死亡(他杀)由于外因的侵袭所致。由于外因的侵袭所致。n n相关基因指相关基因指Bcl-2Bcl-2表
24、达阻止凋亡,表达阻止凋亡,p53p53表表达达促进凋亡。亚低温与凋亡基因的研究促进凋亡。亚低温与凋亡基因的研究是目前的热点是目前的热点影响细胞凋亡基因调控的因素影响细胞凋亡基因调控的因素n n诱导基因诱导基因:野生型:野生型p53p53基因基因.线虫中线虫中ced-ced-3/ced-43/ced-4基因基因.细胞表面抗原基因细胞表面抗原基因Apo-1Apo-1、BaxBax、BakBak、等,基因蛋白表达上调等,基因蛋白表达上调提提高细胞对凋亡信号的敏感性高细胞对凋亡信号的敏感性促凋亡促凋亡n n抑制基因抑制基因:Bcl-2.Bcl-x1 Bcl-2.Bcl-x1(位于线立位于线立体的癌基因
25、蛋白)目前已知有体的癌基因蛋白)目前已知有1515个家族个家族成员,其蛋白表达上调(表示抗损伤保成员,其蛋白表达上调(表示抗损伤保护作用增强)护作用增强)降低细胞对凋亡信号的降低细胞对凋亡信号的敏感性敏感性抑制或延迟凋亡抑制或延迟凋亡 为什么实验研究以及临床观为什么实验研究以及临床观察其结果均差异很大?察其结果均差异很大?关键在于关键在于降温时窗降温时窗 亚低温脑保护的临床效果亚低温脑保护的临床效果n n取决于伤情取决于伤情n n降温的程度:降温的程度:降低降低2-42-4O OC Cn n实施的时机:实施的时机:早期早期n n时程、时限:时程、时限:时窗时窗 浅低温对急性颅脑损伤浅低温对急性
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