体外循环后神经精神功能障碍原因
栓塞
低灌注 再灌注损伤 炎性反应 应激反应
脑血管病变
术后低心排
载脂蛋白
体外循环心脏直视手术后 神经精神功能紊乱相关因素
血糖
体温
pH
炎性反应
体温
低温 降低ATP消耗 7%/℃
抑制兴奋性神经递质释放
限制缺血后血脑屏障破损
抑制自由基生成和膜氧化
葡萄糖氧化
ATP
脑缺血和缺氧
重量 2%体重
20%心输出量
脑
血流
氧耗量
10秒
20%机体氧耗
失去知觉
15-25秒 脑电活动停止
影响脑灌注的因素
脑灌注压 平均动脉压 颅内压 血流速度 稀释度 血流特性 搏动、非搏动 脑血管阻力 压力自动调节 血流 – 代谢偶联 酸碱处理 温度 药物 炎性反应
脑灌注压
( CPP = MAP - ICP )
CPP 50-130mmHg
自动调节
MAP
CVP
50-100mmHg
年龄( 75岁)、高血压、糖尿病、
脑血管病变
脑血流量
50ml/100g/min 30ml/100g/min 15-20ml/100g/min 正常 脑干缺血 脑电活动消失 缺血阈值 神经组织功能受损 9-14ml/100g/min 神经递质合成障碍 神经细胞代谢紊乱 细胞内ATP耗竭 K+漏出细胞外液 12ml/100g/min(2-3hrs) 神经细胞膜衰竭 不可逆 6-8ml/100g/min 细胞器破坏
ApoE（2、3、4）
脑内脂转运 胆固醇代谢 -淀粉样蛋白 代谢 转运 沉积
CNS
生长发育 功能维持 伤后修复
载脂蛋白E与认知功能
ApoE4 与淀粉样-肽紧密结合 -淀粉样蛋白代谢 清除 -淀粉样蛋白沉积 老年痴呆 术后认知功能障
褪黑激素
• 松果体
节律性分泌 • 自由基清除 抗氧化活性 • 神经免疫调节
光线
睡眠
脑缺氧
氧释放 氧需要
脑细胞损害
脑保护
恢复脑组织的氧供需平衡
脑保护
增加脑氧供应
增加动脉血氧含量
降低脑耗氧量
低温
增加脑灌注压
防止、矫正脑血管痉挛
全麻药
局麻药
治疗脑水肿
脑的能量消耗
CNS 神经原 胶质细胞 血管 神经原：沿细胞膜不衰减传递去极化冲动
主动代谢 基础代谢 60% 40% 脑电活动 细胞膜、细胞器完整 K+、 Na+ 、Ca2+ 梯度 细胞物质合成、转运 无糖原
内质网
Ca2+--H+
ATP
缺血细胞死亡
坏死 中心区
凋亡
中间形式
周边
延迟性
细胞
线粒体肿胀 细胞膜 细胞溶解
坏死
核膜破裂
巨噬细胞浸润吞噬
细胞凋亡
特异电镜表现 核染色质固缩 内质网密度增加
细胞膜凹陷 凋亡小体
基因调控
DNA碎片阶梯 核酸内切酶 180~200bp TUNEL
体外循环心脏直视手术后脑 缺血的生化标记物
体外循环心脏直视手术后 神经精神功能紊乱
神经系统功能障碍 局灶性 偏瘫、中风 神经精神功能障碍 认知障碍 2-3% 1% 33-79% 20% 5% 栓塞 永久性损伤 微栓、低灌注 6 月 永久性损伤
体外循环
心脏直视手术
中枢神经系统 并发症 ( 严重 )
外科手术失败
神经精神功能检查
精神状态 颅神经功能 运动功能
PaCO2 20mmHg 4%CBF/mmHg 相对性高碳酸血症 CBF增高 微栓增加 深低温(15-20℃) 血流自动调节 CBF/CMRO2 消除脑充血 脑血流压力依赖 减少微栓 pH稳态
应激反应与认知功能
应激 糖皮质激素
糖皮质激素受体
（额叶 海马）
认知功能障碍
载脂蛋白E与认知功能
气栓 ：阻塞 内皮细胞损伤、肿胀 蛋功能紊乱危险因素
高龄 >65岁 心脏病史 >5年、病情重 Redo 神经系统病变史 糖尿病史 脑血管病变史 中风史 颈动脉狭窄病史 >50% 0.7% 中风率2.9% 体外循环时间 手术复杂、异常改变多 平均动脉压 <50mmHg 动脉粥样硬化 >70岁 20% 严重意外 大量气栓、严重失血、低氧血症、心脏停搏
肌酐磷酸激酶(CK-BB) 动脉和颈内静脉差 乳酸
动脉和颈内静脉差
肌苷激酶 (adenylkinase)
神经原特异烯醇酶 (NSE)
S-100蛋白
髓鞘碱性蛋白 乳酸脱氢酶
体外循环心脏直视手术后 神经、精神功能紊乱的预防
外科技术
灌注技术 麻醉技术
心脏外科技术
脑缺血病人的预后
• 自主呼吸恢复时间 • 体温 • 抽搐
脑死亡
意识丧失、疼痛无反应 呼吸停止 PaCO2 >55mmHg 脑干反射消失
瞳孔扩大、对光反射(-) 角膜和眼睑反射(-) 头眼反射(-) 咽反射(-) 眼心反射(-)
Ⅴ Ⅶ 3min
Ⅲ ⅤⅦ Ⅲ Ⅸ -Ⅻ ⅤⅩ
脑电图等电位 体温
体外循环心脏直视 手术与脑保护
北京大学第一医院麻醉科 吴新民
体外循环心脏直视手术后 神经精神功能紊乱
CPB
死亡率
Gibbon
心脏 神经系统
1954
0.5-5% 7.2-19.6%
体外循环心脏直视手术 并发症、死亡率
60-70年代
心肌梗塞、心力衰竭、心律紊乱
80-90年代
神经系统障碍、神经精神功能紊乱


硫喷妥钠1g
甲基强的松龙 30mg/kg 苯妥英钠1g
体外循环心脏直视手术中 中枢神经系统的监测
食道超声 微栓数量、时间
经颅多普勒
脑电图 脑血流量
微栓数量、时间
颈静脉球部血氧饱和度＞50% 脑血氧饱和度 (近红外光谱仪)
体外循环心脏直视手术后神 经精神功能紊乱的预防
感觉功能
小脑功能
深腱反射
病理反射 认知能力
体外循环心脏直视手术后中 枢神经系统并发症
轻度 意识模糊
眼聚焦不良
手眼协调运动障碍
视网膜微栓、视野缺陷
中度
麻醉苏醒延迟、谵妄、妄想、
定向力障碍、躁动、癫痫、
手足舞蹈徐动症
重度 偏瘫、去皮层状态、昏迷
体外循环心脏直视手术 神经精神功能紊乱(1980-1994)
脑缺血类型
局灶性脑缺血 脑血管痉挛、栓塞 占位性改变
肿瘤、出血
不全性脑缺血
休克、低心排、
体外循环低流量
完全性脑缺血
心跳骤停
脑缺血
脑组织灌流量减少
氧释放不足 CO2蓄积 乳酸增加 血脑屏障破坏 高能磷酸盐减少 无机磷酸盐增加 代谢性酸中毒 脑细胞损害
缺血脑损伤的机制
ATP耗竭
细胞膜通透性( H2O、Na+ 、Ca2+ ) 前列腺素生成 自由基生成 乳酸蓄积 葡萄糖加重脑缺血损伤 NO-NMDA高反应性
抑制白三烯生成
抑制补体系统激活 C3a C5a
浅低温
常温
日益流行
>34℃
34℃与28℃无差异(4.5%与1%)
高温
显著加剧脑损伤
血糖
低血糖 高血糖 细胞内ATP减少 细胞内乳酸性酸中毒
500mg/dl 乳酸盐2倍
内皮细胞损伤
神经胶质细胞损伤
血脑屏障
血气酸碱的处理
pH稳态 温度校正 稳态 无温度校正
仔细选择病人
适当监测
TCD、EEG、TEE、SJO2
精细外科、灌注技术
及时、正确处理各种生理变异
多种药物结合应用
严重脑缺血的治疗原则
轻度高血压 MAP 80-90mmHg 中度过度通气 PaCO2 25-35mmHg 中度高氧血症 PaO2>100mmHg pH、电解质、渗透压、血糖、血球压积、体温 正常 镇静、制动、抗惊厥 渗透性利尿 皮质激素 氢化可的松 300mg/d 地塞米松 0.2mg/Kg 6日 液体和营养 30ml/Kg.d 50Kcal/Kg.d
2.5v 药物
30min
脑栓塞
成分：气栓 置管、注药、心内吸引
微栓 斑块、血栓、碎片、脂肪 硅胶管、聚乙烯管颗粒
时间：CPB开始、主动脉钳夹、开放、心脏射 血
脑栓塞
后果： 100 大脑中动脉
79% 术后7天 200 8.6% 术后8周 1000 43% Stump DA et al. Stroke1993;24:509 Pugsley W et al. Stoke1994;25:1393
缺血神经原兴奋性毒性
缺血 去极化 谷氨酸、天门冬氨酸 NMDAR↑ Ca2+内流↑ NO合成酶↑ 磷酸脂酶↑ 细胞肿胀 蛋白激酶↑ 凋亡 non-NMDAR↑ Na+内流↑ 基因程序化 炎性反应 再灌注
自由基
内切酶↑
兴奋性毒性
脑梗塞
细胞内Ca2+稳态
细胞膜 线粒体 Ca2+--Na+ ( Na+ - K+ ATPase、Calmodulin) Ca2+--Na+ Ca2+--H+ ATP ATP
幻觉、糊涂 认知能力下降 (10%) 短期 (2周) 26%-79% 长期 (1月) 0-37% 记忆力、学习能力、注意力、视觉运动反 应
体外循环心脏直视手术 神经精神功能紊乱发病原因
• 栓塞 微栓 主动脉粥样斑块、血栓 瓣膜碎片、人工管道 气栓 • 低灌注 低心排、循环骤停、 体外循环低流量 30% Shaw PT et al.