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编号:10214426
犬脑选择性深低温对全身重要器官生理功能的影响
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 2000年第3期
     作者:卢洪流 江基尧 朱诚 杨朋范 包映辉 袁国梁 蔡如珏

    单位:杨朋范(南京市区福州总医院神经外科);卢洪流(第二军医大学长征医院神经科,上海 200003);江基尧(第二军医大学长征医院神经科,上海 200003);朱诚(第二军医大学长征医院神经科,上海 200003);包映辉(第二军医大学长征医院神经科,上海 200003)

    关键词:低温灌注,颈动脉内;脑深低温

    第二军医大学学报000323 【摘要】 目的:探讨脑选择性降温技术的安全性。方法:通过单侧颈总动脉低温灌注法,对10只犬进行了选择性脑部降温。观察了降温过程中生命体征的变化,术前及术后血常规、电解质、肝肾功能以及心脏、肝脏酶谱的变化。结果:10只犬均实现了选择性脑部降温。脑温最低达(17.8±1.8)℃,直肠温保持在(32.5±2.0)℃以上。4只犬于术后1~3 d死亡,6只长期存活。降温过程中犬的生命体征有明显改变,随温度回升而恢复正常。术后血常规、电解质、肝肾功能、酶谱与术前无显著差异。结论:采用动脉内低温灌注,可选择性快速降低脑温。降温使脑干心血管中枢功能抑制,但经开放椎动脉后可迅速纠正。该技术对全身重要器官生理功能无明显损害。
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    【中图分类号】 R 651.11 【文献标识码】 A 【文章编号】 0258-879X(2000)03-0272-03

    Extracerebral effects of selective profound cerebral hypothermia in dogs

    LU Hong-Liu JIANG Ji-Yao ZHU Cheng BAO Ying-Hui YUAN Guo-Liang CAI Ru-Jue

    (Department of Neurosurgery, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)

    YAN Peng-Fan
, 百拇医药
    (Department of Neurosurgery, Fuzhou General Hospital, Nanjing Military Command)

    【ABSTRACT】 Objective: To determine whether the technique of selective brain cooling was safe or not. Methods: With the technique of cold infusion through common carotid artery, 10 dogs received selective brain cooling. We observed the changes of vital signs through the cooling and rewarming course. After operation, we examined dog′s blood-cell counts, biochemical parameters, liver and kidney functions and enzymes of brain and heart. Results: Selective brain cooling was successfully performed in all 10 dogs. The lowest brain temperature reached (17.8±1.8)℃ while the rectum temperature maintained at above (32.5±2.0)℃. Four dogs died 1 to 3 days after operation, and 6 dogs survived. During the cooling, the dogs′ vital signs changed significantly. These signs returned to normal when brain temperature was raised. After operation, the blood routine examinations, evaluation of biochemical parameters and liver, kidney functions showed no significant difference compared with that of pre-operation. Conclusion: These findings demonstrate that profound selective cooling of the brain can be achieved by the technique of intra-arterial cold perfusion. The cooling of the brain stem will suppress the neural centre of circulation and ventilation, but it can be treated by reopening of the vertebral artery. The technique has no obvious impairment to extracerebral organs.
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    【KEY WORDS】 cold perfusion, carotid artery; cerebral hypothermia▲

    [Acad J Sec Mil Med Univ, 2000, 21(3): 272-274]

    在神经外科切除血供丰富的肿瘤或复杂性动脉瘤的手术中,为避免发生难以控制的出血,常利用全身深低温(16~20℃)结合体外循环技术进行肿瘤切除[1]。此项技术并发症较多,故应用受到限制。为避免全身深低温所带来的不利影响,选择性脑部局部降温技术是低温脑保护的一个研究方向。本实验观察了犬脑选择性降温对全身重要脏器生理功能的影响,为该技术应用于临床提供实验依据。

    1 材料和方法

    1.1 动物 健康成年杂种犬10只,体质量9~12 kg,雌雄不限。
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    1.2 麻醉 以盐酸氯胺酮肌注(25 mg.kg-1)诱导后,将犬仰卧位固定,经口腔气管插管,不用肌松剂,维持犬自主呼吸(空气),静脉滴注异丙酚9 mg.kg-1.h-1维持麻醉。用电热毯包裹犬躯干,防止中心体温过度降低。留置导尿管,安放ECG电极、直肠温度计,左顶部矢状线旁1.5 cm处颅骨钻孔,将针形脑温传感器插入脑实质内约0.5 cm。

    1.3 手术 在颈部两侧分别作皮肤切口,分离出双侧颈外静脉、颈总动脉和椎动脉。在右侧下颌角另作切口解剖出右颈内、外动脉分支处并结扎颈外动脉。向右颈总动脉远端插管连接储液瓶以输入低温灌注液。向右颈外静脉远端插管以引出回流静脉血,依次连接除泡器、循环泵、超滤器、热交换器、除泡器,再与右颈外静脉近端插管相连,构成部分体外循环通路。管道内预充自行配置的灌注液,灌注液的成分及浓度(mmol/L)分别为:Na+ 146.00, K+ 4.97, Ca2+ 2.70, Mg2+ 3.16, Cl- 106.70, HCO3- 20.00,乳酸盐36.60,甘露醇80.00;pH 7.6~7.8,手术前直接加入NaHCO3
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    1.4 降温与复温 静注肝素钠(50 IU/kg)后,夹闭左侧颈总动脉、双侧椎动脉、左侧颈外静脉,同时自右侧颈总动脉输入低温灌注液,开始局部降低脑温。回流的低温稀释静脉血经超滤复温装置滤除其中多余的水分并复温后再回输入体内。脑温降至20℃后,降低灌注液流速,维持低温50 min。随后停止灌流,开放被夹闭的动、静脉,使脑自然复温。5 min后,移除所有的血管内插管,静滴鱼精蛋白以拮抗残余肝素。手术区彻底止血后分层缝合。肛温恢复至35℃后,停止麻醉,去除气管插管,使犬逐渐恢复常态。术后肌注罗氏芬0.25 g,1次/d,共3 d。

    1.5 观测指标 实验过程中,监测平均动脉压、中心静脉压、脑温、直肠温、心电图;降温前、复苏后及术后4周抽血查血常规、电解质、肝肾功能以及心、肝脏酶谱。

    1.6 统计学处理 数据以±s表示,两组之间比较以未配对资料t检验。
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    2 结 果

    10只犬均实现了选择性脑部降温。脑温最低为(17.8±1.8)℃,直肠温最低为(32.5±2.0)℃。脑温由36.5℃降至<20℃时间为(10.3±7.2) min,由<20℃复温至34℃时间为(45±10) min。

    实验犬心率随体温降低而下降(图1),心电监测未见心律失常及心肌缺血征象。降温后犬呼吸节律减慢,幅度变浅,脑温降至(24±2)℃以下,自主呼吸停止,须以人工呼吸维持。复温后自主呼吸能自然恢复。体循环动脉压于冷灌注开始后迅速升高,幅度(4±2) kPa,持续2~5 min后转为降低。当脑温下降至25~20℃后,出现血压下降至6.67~8 kPa。此时给予多巴胺静注,血压难以恢复正常。而予以开放椎动脉,恢复脑干血供,血压可于3~5 min内恢复至12~13.3 kPa,同时脑温升高约4~6℃。此时再次夹闭椎动脉继续降温。低温维持过程中血压平稳(图2)。
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    图1 典型犬温度-心率曲线

    Fig 1 Temperature-heart rate curve in the typical dog

    △:Rectum temperatue; ▲: Brain temperature; □: Heart rate

    图2 典型犬温度-平均动脉压曲线

    Fig 2 Temperature-MAP curve in the typical dog

    △:Rectum temperatue; ▲: Brain temperature; □: MAP

    10只犬中,4只因降温期间低血压时间过长,于术后1~3 d内死亡,其余6只长期存活。术后当天血常规检查示血红蛋白、血小板计数、红细胞压积较术前显著降低(P<0.05),白细胞计数较术前升高(P<0.05)。术后4周检查上述指标与术前无显著差异。术前、术后当天、术后4周的电解质、肝肾功能、酶谱等检查无显著差异(表1)。
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    表1 实验犬手术前后实验指标变化

    Tab 1 Changes of laboratory findings in

    dogs before and after operation(n=6) Item

    Before

    operation

    After operation

    0 d

    28 d

    Hb(ρB/g.L-1)

, http://www.100md.com     148±3.37

    131±4.12*

    151±5.29

    WBC(×109.L-1)

    14.8±3.48

    18.4±2.23*

    13.9±3.34

    PLT(×109.L-1)

    189.6±32.2

    145.4±22.7*
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    204.7±18.9

    HCT(%)

    42.1±4.9

    37.3±3.6*

    44.5±2.9

    Bilirubin

    (cB/μmol.L-1)

    8.4±3.0

    11.3±2.6

    8.0±1.7

    Total protein
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    (ρB/μg.L-1)

    65.3±4.6

    63.2±3.8

    63.3±3.3

    Albumin

    (ρB/μg.L-1)

    37.5±3.9

    36.9±4.2

    36.1±2.6

    ALT (z/U.L-1)
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    37.1±6.7

    39.4±5.3

    45.3±10.4

    Glucose

    (cB/mmol.L-1)

    5.8±1.0

    6.8±1.6

    6.2±2.51

    Creatinine

    (cB/μmol.L-1)
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    70±7.4

    71.4±6.8

    65±6.2

    Urea(cB/mmol.L-1)

    4.1±0.75

    4.3±0.64

    3.9±0.53

    K+(cB/mmol.L-1)

    4.3±0.35

    4.6±0.42
, 百拇医药
    4.5±0.47

    Na+(cB/mmol.L-1)

    150.2±3.34

    148.2±3.9

    148.7±2.53

    Cl-(cB/mmol.L-1)

    109.5±5.8

    111.7±5.4

    107.7±4.16
, 百拇医药
    CK(z/U.L-1)

    480.6±32.7

    497.9±41.8

    490.7±45.3

    LDH(z/U.L-1)

    97±15.2

    115.3±21.4

    108.7±32.7

    AST(z/U.L-1)

    48.6±12.3
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    50.8±6.7

    55.4±12.4

    γ-GT(z/U.L-1)

    10.6±1.98

    10.3±1.37

    9.3±1.54

    ALP(z/U.L-1)

    103.3±10.1

    108.8±8.7

    114.0±15.76

, http://www.100md.com     *P<0.05 vs before operation

    3 讨 论

    低温对多种因素引起的神经系统损伤具有保护作用[2,3]。低温脑保护已在胸心外科手术中得到广泛应用[4]。在神经外科,为达到脑部深低温,以往需采用全身降温及体外循环技术。这往往带来较多副作用,如心律失常、心输出量降低、大剂量肝素引起的出血等[5]。这些副作用限制了该技术的临床应用。如能局部降低脑温而不改变中心体温,将会减轻对机体的不良影响。60年代,Verdura等[6]结扎犬的椎动脉并阻断颈动脉的颅外分支后,从股动脉引出自体血冷却后灌注双侧颈总动脉,使脑温降至14~19℃,动物出现明显的心动过缓及血压降低。90年代以来,Ohta等[7]暂时性阻断双侧颈总动脉及椎动脉,用低温乳酸林格液经一侧椎动脉灌注,使脑温降至(17.0±1.8)℃。Schwartz[8]等报道对狒狒单侧颈总动脉插管自体血冷却灌注达到选择性脑部降温。
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    本实验中,采用了单侧颈总动脉插管灌注。因为颈总动脉相对于椎动脉而言,位置表浅,操作方便;管径粗,血流量大。结扎颈外动脉,保证了冷灌注液向颅内灌注。不用肌松剂,保持犬自主呼吸,利于观察降温、复温对脑干呼吸中枢功能的影响。当呼吸减弱时及时给予辅助呼吸。经过这些改良,成功地实现了犬脑的选择性降温。

    通过本研究,我们认为:(1)采用单侧颈动脉内灌注法,可以安全、迅速地选择性降低脑部温度达20℃以下,避免了全身深低温带来的许多副作用。 (2)降温过程中动物出现心率减慢,血压下降,呼吸停止,开放椎动脉可使血压回升。提示快速降温抑制了脑干呼吸、循环中枢的功能。 (3)术后远期肝肾功能、酶谱等检查均正常,提示暂时性选择性脑深低温对全身无严重损害作用。只要维持好降温、复温过程中的心率、呼吸、血压等基本生命体征,该技术具有较高的安全性。如何选择低温深度、时程以具有最大安全性和最佳脑保护效果,尚待进一步研究。■

    基金项目:上海市科委科技发展基金会资助项目(964119043)
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    作者简介:卢洪流(1969-),男,(汉族),博士,主治医师

    袁国梁(第二军医大学长征医院神经科,上海 200003)

    蔡如珏(第二军医大学长征医院神经科,上海 200003)

    【参 考 文 献】

    [1] Solomon RA, Smith CR, Raps EC, et al. Deep hypothermic circulatory arrest for the management of complex anterior and posterior circulation aneurysms[J]. Neurosurgery,1991,29(5): 732-738.

    [2] Bramlett HM, Dietrich WD, Green EJ, et al. Chronic histopathological consequences of fluid-percussion brain injury in rats: effects of post-traumatic hypothermia[J]. Acta Neuropathol Berl,1997,93(2): 190-199.
, 百拇医药
    [3] Barone FC, Feuerstein GZ, White RFTI. Brain cooling during transient focal ischemia provides complete neuroprotection[J]. Neurosci Biobehav Rev,1997,21(1): 31-34.

    [4] Niwa H, Nara M, Kimura T, et al. Prolongation of total permissible circulatory arrest duration by deep hypothermic intermittent circulatory arrest[J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 1998, 116(1): 163-170.

    [5] Steen PA, Milde JH, Michenfelder JD. The detrimental effects of prolonged hypothermia and rewarming in the dog[J]. Anesthesiology,1980, 52(1): 224-230.
, http://www.100md.com
    [6] Verdura J, White RJ, Albin MS. Profound selective hypothermia and arrest of arterial circulation to the dog brain[J]. J Neurosurg, 1966, 24(2): 1002-1006.

    [7] Ohta T, Kuroiwa T, Sakaguchi I, et al. Selective hypothermic perfusion of canine brain[J]. Neurosurgery, 1996, 38(6):1211-1215.

    [8] Schwartz AE, Stone JG, Finck AD, et al. Isolated cerebral hypothermia by single carotid artery perfusion of extracorporeally cooled blood in baboons[J]. Neurosurgery, 1996, 39(3): 577-582.

    【收稿日期】 1999-10-17

    【修回日期】 1999-12-30, http://www.100md.com