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功能监测的应用研究,何谓脑保护?,脑保护 Brain Pretaction 指发生脑损害前采取的保护性方法脑复苏 Brain resuscitation 指脑受缺血、缺氧损害后,减轻中枢 神经功能障碍的措施,围术期脑功能障碍的发生率,影响因素:颅脑手术后(原发灶、功能区、病人因素、围术期管理)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)大血管手术,非心脏手术后认知功能障碍的 发生率,8个国家13个医学中心联合调查(ISPOCD) 结果:1218例非心脏大手术老年病人术后 1周时发生率25.8,术后3月为9.9 (非手术对照组分别为3.4和2.8)Ance
2、lin等随机观察140名64岁以上病人 术前已有早老性痴呆占15,术后认知障碍发生率高达71,3月后仍有56,病因,通气不足或过度通气脑低灌注(休克)脑血管疾患(脑血栓、脑动脉瘤破裂、AVM、脑卒中)脑瘤、脑外伤围术期中风,病因,心脑综合征先心病:氧供不足,术前有25-28% 风心病:低心排心源性脑缺血症候群;瓣膜病心源性脑血栓主动脉狭窄:4-5%并发基底动脉环动脉 瘤,25%并发脑出血:,心脑综合症,二尖瓣脱垂(MVP):45岁脑缺血病人 MVP检出率20-61%,临床表现TIA,脑栓塞心律失常:如三度A-V传道阻滞急性心源性脑缺血综合症(Adams-Stokes)心力衰竭。,围术期诱发脑功
3、能障碍的危险因素,1、年龄:年龄越大发生率越高。发生率 60岁:青年人=4:12、原有神经系统疾病(中风、TIA等),有脑血管障碍史无1.5%,手术至少推迟6个月3、术前心功能差SBP90mmHg多见4、颈动脉杂音和颈动脉狭窄+低血压,5、升主动脉粥样硬化者在体外循环开始后易发生脑栓塞。6、体外循环时间越长发生率越高,体外操 作失误 (a.气泡 b.灌注压低流c. PaCO2)。7、血液凝固和纤溶系统。8、各种栓塞症栓子脱落。9、各种心血管手术。10.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,CBF/CMR匹配关系失调压力-自主调节机制破坏 脑血管对PaCO2的反应性丧失,围
4、术期脑缺血性损伤的最终结果,血脑屏障功能和结构损害,脑血流/脑代谢匹配关系紊乱,脑细胞生物化学变化及离子泵衰竭,BBB内皮细胞膜受体结构的变化 细胞膜流动性通透性增加 大量大分子物进入脑实质 血管源性脑水肿脑缺血加重,脑缺血脑缺氧,瀑布效应,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合治疗有效低温,特别是亚低温药物(麻醉药,离子通道阻滞剂,NMDA、AMPA、KA受体拮抗剂,自由基清除剂等)血液稀释麻醉管理,血糖监控,影响脑缺血及能量匮乏阈值的 因素,缺血或损伤激发缺血缺氧急性,慢性(全脑或部分)缺血缺氧干预的时窗基础状况 导致临床和实验研究差异大,电活动,框架耗能,60%,40%
5、,能量,亚低温的实验和临床研究 现状,实验研究方面,亚低温的概念,浅低温+中低温=亚低温浅(轻)低温(mild hypothermia) 33-35OC中低温(moderate hypothermia) 30-32OC深低温(deep hypothermia) 30OC,低温脑保护的作用机理,1、降低脑代谢2、抑制EAAs的合成、释放和摄取3、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4、减轻细胞内钙超载(导致细胞死亡的最后通路)5、增加细胞内有用物质的合成(泛素、热休克蛋白)6、维持细胞的正常框架及功能,T10C CMR 5%-7% CBF、 CMR二者和脑温降低的
6、程度不一致,当脑温由370C 280C 时 CBF CMR CMR脑组织对缺氧、缺血耐受性增加, 酸性代谢产物减少,改善脑组织的酸中毒(超过极限,难以逆转!),Busto等采用ECT测定 前脑缺血模型发现rCBF在36OC、33OC、30OC时的rCBF降低程度一致。表明亚低温可以维持相对稳定的脑血流。Hill动物试验结果得出亚低温并不降低CBF却增加ATP、ADP的活性对TBI病人有利。,低温与脑代谢,370C Function=3.3ml.100g-1.min-1 Integrity=2.2ml.100g-1.min CMRO2 270C Function=1.4ml.100g-1.min
7、-1 Integrity=0.9ml.100g-1.min-1 170C Function=0ml.100g-1.min- 1 Integrity=0.4ml.100g-1.min 30 20 10 TEMPERATURE 0C,60%40%,24%16,0%8%,低温脑保护作用与CMRO2 不呈线形相关?,Chopp等研究提示脑温降低20C对海马神经元的保护为(27%),但是CMR仅降低10%-20%,因此不能完全以降低脑代谢来解释低温的脑保护作用。有关能量代谢的相关性,实验结果差异太大,目前尚无定论。,机理之二,2、抑制内源性有害因子生成、释放和摄取:低温阻止了脑损伤后EAAs的生成、释放
8、和摄取,抑制其受体的激活降低其毒性作用 如:降低NMDA受体结合位点上的 甘氨酸(使浓度降低,毒性)阻止Ca2+内流;降低AMPA、KA的受体活性减少Na+.Cl_.H2O内流,减轻急性渗透性肿胀,亚低温脑阻止“瀑布效应”的进程,细胞膜去极化电压敏感性 谷氨酸释放Ca2+通道开放 控制Ca2+通道的 NMDA受体开放 激活磷酸酯酶 大量Ca2+内流 线粒体蓄积,磷脂酶被激活,线粒体蓄积,蛋白酶被激活,磷脂膜被水解,游离脂肪酸堆积,氧化磷酸化偶联被解开,氧自由基的释放,花生四烯酸,前列腺素,不可逆的细胞膜损害!,泵衰竭!,能源耗竭,血管的损伤,脂质过氧化物增加,大量Ca2+内流,來自中国最大的资
9、料库下载,3、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 脑损伤过氧化反应 自由基及降解产物MDA(丙二醛)、膜流动性、通透性、线粒体肿胀、溶酶体破坏及释放SOD清除系统功能低下。 Lei等发现 320C亚低温组较常温组上述反应明显降低,4、阻止了脑损伤后细胞内钙超载所激活的脂肪代谢紊乱即:激活磷脂酶 膜磷脂分解游离脂肪酸(FFA)包括 花生四烯酸(AA) 环氧化酶 脂氧化酶前列环素 白三烯 前列腺素 血栓素 (PGI2) (LTs) (PG) (TXA2) 泵功能( Na+k+ATP酶)膜功能,5、亚低温增加内源性保护因子,脑损伤,大量变性蛋白,泛素UB,泛素化蛋白,热休克蛋
10、白HSP70,被结合的蛋白,修复细胞维持能源,6、维持细胞正常的结构和功能,(Taft) 等在脑损伤动物模型研究发现: 300C亚低温能减少伤后微管相关蛋白-2的丢失,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。(Windmann)等对缺血性损伤动物模型研究发现: 300C亚低温可以促使脑损伤后蛋白合成抑制的恢复。,亚低温与凋亡基因,神经细胞消亡分两大类: 凋亡(apoptosis)程序性细胞死亡(programmed cell death )或生理性细胞死亡(自杀),细胞内相关基因被启动导致自身消亡。死亡(他杀)由于外因的侵袭所致。相关基因指Bcl-2表达阻止凋亡,p53表达促
11、进凋亡。亚低温与凋亡基因的研究是目前的热点,影响细胞凋亡基因调控的因素,诱导基因:野生型p53基因.线虫中ced-3/ced-4基因.细胞表面抗原基因Apo-1、Bax、Bak、 等,基因蛋白表达上调提高细胞对凋亡信号的敏感性促凋亡抑制基因:Bcl-2. Bcl-x1 (位于线立体的癌基因蛋白)目前已知有15个家族成员,其蛋白表达上调(表示抗损伤保护作用增强)降低细胞对凋亡信号的敏感性抑制或延迟凋亡,为什么实验研究以及临床观察其结果均差异很大?关键在于,降温时窗,亚低温脑保护的临床效果,取决于伤情降温的程度:降低2-4OC实施的时机: 早期时程、时限:,时窗,浅低温对急性颅脑损伤 “治疗窗”的
12、研究,实验动物:成年雄性wistar大鼠,体重250300克,随机分五组 中度损伤组(A组,n=20) 浅低温中度损伤组(B组,n=20) 重度损伤组(C组,n=20) 浅低温重度损伤组(D组,n=20) 假手术对照组(E组,n=10),TBI液压模型的建立和浅低温干预,手术暴露打击区24h后,对照组E组,中度TBI压力0.23Mpa时间20ms,A组(n=20)中度TBI组脑温3738c,B组(n=20)中度TBI组脑温3334c,重度TBI压力0.40时间20ms,C组(n=20)重度TBI组脑温3738c,D组(n=20)重度TBI脑温3334c,5分开始控温1小时,观察指标,死亡率;排
13、除与创伤无关的死亡运动功能评分:前肢肌力、侧方推力、爬坡能力三方面评定,正常4分,异常0分,两者之间1-3分。c-fos免疫组化结果:“-”几乎无阳性细胞,“+”阳性细胞很少或染色很浅,“+”半数以下细胞显著染色,“+”半数以上细胞显著染色,“+”几乎所有细胞显著染色,结果,死亡率:E组无1例死亡,A组24h内死亡4例,B组死亡1例,C组24h内死亡7例,D组死亡8例。浅低温中度损伤(B组)明显低于非低温A组,而重度损伤C、D两组无差异。神经功能预后评分B组明显高于A、C、D三组,而C、D两组无明显差异c-fos免疫组化:E组几乎无表达“-”,B组皮层c-fos表达明显高于A、C、D组(p0.
14、05),,研究表明,浅低温对急性颅脑损伤的脑保护作用与脑损伤的严重程度及开始时间有关。中度颅脑损伤尽早开始浅低温可明显提高生存率,改善神经功能预后,而对于严重的TBI可能无效,临床工作中必须重视“时窗”的选择,尽快采取脑保护的综合治疗,20例临床观察也发现,对照组术中Da-vO2、ERO2无明显变化,浅低温组降温后较降温前Da-vO2明显缩小、ERO2明显降低(p0.01),见表2。,表2 两组脑氧代谢的比较(xs),结果发现随脑温的降低, Da-vO2明显缩小,ERO2明显下降。,由于两组基本条件无明显差异研究对象均为脑组织顺应性正常的椎管内占位病人,可以完全除外重症颅脑损伤后脑组织摄氧能力
15、低下的可能,因此Da-vO2和ERO2降低,可以反映脑氧代谢下降,脑氧摄取减少,脑血流相对于脑氧耗是充足的。,药物脑保护,麻醉药阻断缺血联级陨变( ischemia cascade)的药物,药物脑保护作用 (有限的脑保护),麻醉药物,药物脑保护“有限脑保护”,只能抑制脑细胞的电活动,不能改变神经元的代谢途径及神经细胞的框架活动硫喷妥钠75mg/kg CMRO2进行性下降至对照值的58%,再继续加大无效,麻醉药对脑血流、脑代谢的影响,静脉麻醉药 .除氯胺酮以外所有静脉麻醉药均对中枢神经呈剂量依赖性降低脑血流、颅内压和脑代谢。维持CBF对PaCO2的相关性,巴比妥类药物 由于抑制神经元的电活动而使
16、代谢率降低到最大限度,至今仍是脑保护的主要用药,保护离子通道及细胞膜的完整,维持血脑屏障的功能 。 继续加大剂量EEG达等电位CMRO2不再降低 Drummond JC,Cole DJ,Patel PM et al.Focal cerebral ischaemia during anaesthesia with etomidate,isoflurane or thiopental.Acomparison of the exent of cerebral injury.Neurosurgery1995;37:742,静脉麻醉药依托咪酯,血流动力学稳定,不释放组织胺,降低颅内压与金标准巴比妥类比较
17、:对不完全缺血大鼠模型与S.P相比,依托咪酯EEG达等电位剂量时,能防止缺血及低氧状态下脑内磷酸肌酸(PCr)的减少和乳酸的产生,减轻ATP生成的减少微透析技术提示可减轻不完全缺血动物CA1区EAAs的释放,减少CA1区坏死细胞计数,保持Na+通道的完整性保护缺血神经元酶的活性及重摄取功能从而减少纹状体内DA的蓄积,存在的问题,临床应用同于巴比妥类和丙泊酚,大量、单纯使用可以产生脑的脱氧合作用,增加酸中毒及脑缺氧的危险性。完全与不完全脑缺血时的实验结果差异大,在体和离体实验也有差异用于中、轻度不完全脑缺血极限前有用,否则无用,吸人麻醉药,降低碳水化合物代谢, 使ATP和ADP能量储存及磷酸肌酸
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