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中枢神经系统损伤与保护方法的评估

・论 著・中枢神经系统损伤与保护方法的评估

管玉龙,董培青,杨 ,万彩红,何美玲(首都医科大学附属北京安贞医院体外循环科,北京100029)

摘要:目的 通过系列的动物实验及临床观察,探讨如何对心脏手术围术期中枢神经系统的损伤程度以及不同方法的脑保护效果进行合理的评估。方法 对体外循环(CPB)、停循环以及上腔静脉逆行灌注(RCP)期间的血液灌注进行观察,检测组织生化酶学和活体脑组织钙离子荧光强度,并进行组织病理及电镜检测。采用便携式眼底镜在临床手术患者进行前瞻性观察。结果 眼底血管造影、彩色多普勒超声波检查和同位素99mTc-ECD均证实:逆行灌注期间的大脑

灌注与单纯停循环相比,RCP能够明显减轻停循环后一氧化氮(NO)的产生量以及钙超载的发生,维持组织较高的Na

+

-K+ATP酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活力,较少丙二醛产生,从而减轻停循环后神经细胞的缺血缺氧程度。便携式眼底镜在临床手术患者同样观察到逆灌期间的血液灌注。结论 激光共聚焦显微镜技术和核磁共振仪检测脑组织中钙超载以及NO产生量、多种酶学检测结合组织病理检查可作为动物实验中对神经细胞损伤程度评价的手段。同位素99mTc-ECD、眼底血管荧光造影、彩色多普勒超声波检查可以评定脑组织的灌注状况,是直观而敏感的观察

脑灌注的方法。关键词:脑保护;深低温停循环;逆行灌注;体外循环;缺血中图分类号:R451,R654.1 文献标识码:A 文章编号:1672-1403(2003)02-0081-05

AssessmentofCerebralInjuryandEffcctDifferentofProtectiononBrainduringCardiopulmonaryBypass(GUANYu-long,DONGPei-qing,YANGJing,WANCai-hong,HEMei-ling.

(DepartmentofCPBBeijingAnzhenHospital,Beijing100029,China)Abstract:OBJECTIVE Investigateaptmethodsforassessmentofcerebralinjuryandeffectofdifferentprotectiononbrainretro2spectively.METHODS Animalmodelsofdeephypothermiccirculatoryarrest(DHCA)andretrogradecerebralperfusion(RCP)duringDHCAwereestablished,cerebralbloodperfusionwasobservedbyfundusfluoresceinangiography(FFA),colorDopplersonographyandisotopescanning.TheconcentrationofNa+-K+ATPase,superoxidedismutase(SOD),glutathioneperoxidase(GSH-PX),malondialdehyde(MDA)weremeasured.Thelevelofnitricoxide(NO)wasdetectedbynuclearmagneticresonace

(NMR)andcalciumfluorescentintensityofvitalbrainslicebyLaserConfocalScanningMicroscope(LCSM).Somepreliminary

clinicalobservationsweremadewithophthalmoscope.RESULTS FFA,colorDopplersonographyandisotopescanning(99mTc-ECD)alldemonstratedthatcerebralperfusionexistedduringRCP.ComparedwithDHCA,RCPcouldattenuatecerebralinjuryaf2terDHCAthroughmaintaininghigherconcentrationofNa+-K+ATPase,SOD,GSH-PXanddecreasingproductionofMDA,NOandcalciumoverload.CONCLUSION Inanimalexperimentcerebralinjurycanbeassessedbymeasurementofcalciumfluo2rescentintensityofvitalbrainslice,productionofNOandsomebiochemicalmarkers.FFA,colorDopplersonographyandisotopescanningarepracticableformonitoringcerebralperfusioninclinics.Keywords: cerebralprotection;deephypothermiccirculatoryarrest;retrogradecerebralperfusion;cardiopulmonarybypass;is2chemia

在过去的半个世纪,心脏外科技术取得了很大的进展,手术成功率得到了很大的提高。但是与心内直收稿日期:2003202215; 修订日期:2003203225基金项目:国家自然科学基金(39770733)作者简介:管玉龙(1972),男,主治医师,博士研究生视手术相关的并发症以及由此导致的死亡率仍然较高1。有关心脏手术围术期的神经系统保护成为近几年研究的热点。特别是一些重症患者,如先天性复杂畸形、动脉瘤病变累及主动脉弓部等,这类手术难度大、操作复杂,而且在手术过程中一般需要暂时中断大

18中国体外循环杂志2003年第1卷第2期脑的正常血液供应,因此围术期的脑保护就更为突出。已有许多实验及临床报告了不同的脑保护措施,如深低温停循环(DHCA)、深低温低流量、深低温停循环经上腔静脉逆行灌注(DHCA+RCP)及选择性脑灌注(SCP)等。但由于不同学者的观察对象和检测指标有所差异,至今尚缺乏客观和公认的标准对CPB期间的脑灌注以及脑保护效果进行监测和评价。本文就本课题小组近年来有关脑保护的实验研究进行论述,探讨如何对CPB期间脑灌注效果以及神经系统保护效果进行客观及公认的监测与评价。1 材料和方法本组在序列动物试验中以幼猪和犬为实验对象,采用单纯DHCA和结合RCP的方法实施脑保护,并用以下方法对脑灌注以及脑保护效果进行评价。其中部分评价方法在一些临床手术中进行了应用。1.1 影像学检查(1)采用眼底血管荧光造影(FFA),上腔静脉逆行灌注开始后在灌注血液中注入荧光素钠,通过眼底显像观察颅内血液灌注状况;(2)采用核素(99mTc-ECD)扫描技术,将核素注入逆灌血液中,了解脑内核素分布情况,从而测定RCP期间脑内血液分布状况;(3)采用彩色多普勒超声波检查,分别在CPB前后、停循环及RCP期间、复灌后探测视网膜血管、颈动静脉的血流状况;(4)在临床患者手术CPB及RCP期间,利用便携式眼底镜,观察眼底血液灌注情况。1.2 生化酶学检测 本组比较了DHCA与RCP组皮层、小脑组织Na+-K+ATP酶、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活力以及丙二醛(MDA)含量。采用顺磁共振波谱仪检测小脑内一氧化氮(NO)的产生量。1.3 活体脑组织Ca2+检测 应用激光共聚焦扫描显

微镜测定小脑、视网膜活体脑片Ca2+荧光强度。1.4 组织学检查 在实验结束后取脑组织进行光镜及电镜检查。

2 结果2.1 FFA显像 可见猪的眼底血管分布与人类眼底图谱基本相似,有鼻上、鼻下、颞上、颞下动静脉供应视网膜。术中开始RCP后2min30s静脉开始充盈(图1),

15min后动静脉系统均匀显像(图2)。脑γ核素扫描显

示RCP3min后核素在整个大脑、小脑及延髓分布均匀(图3)。多普勒超声波检查证实RCP期间视网膜中央

动静脉内可探测到血流信号。2.2 生化酶学检测 结果显示RCP组皮层及小脑Na+-K+ATP、SOD、GSH-PX酶活力维持在较高水平(p<0.01),MDA含量较低(皮层p<0.001,小脑p

<0.01)见表1。小脑内NO产生量明显减少(RCP组6.94±0.42,DHCA组8.50±0.41,p<0.001)。

2.3 病理检查 RCP组小脑及视网膜脑片细胞内Ca2+荧光强度明显低于DHCA组(小脑p<0.01,视网

膜p<0.05)(表2)(图4)。病理检查显示DHCA不同时间段损伤程度均重于RCP。RCP组皮层和小脑中重度嗜酸性变明显减少(p<0.05)(表3),细胞超微结构改变轻微。

2.4 眼底镜 采用便携式眼底镜对部分常规CPB患者和主动脉瘤手术观察发现,在RCP期间视网膜血管存在血液灌注,与动物实验结果一致。

表1 生化酶学检测结果Na+-K+ATP酶活力SOD活力GSH-PX活力MDA含量umolPi/(mgprot・h)NU/mgprotU/mgprot(nmol/mgprot)RCP3.91±0.5833421.80±11.4733346.56±4.003334.84±0.41333大脑DHCA2.12±0.15259.85±1.865.97±1.656.53±0.22

RCP2.46±0.8033372.61±19.9533342.07±1.963330.65±0.0233小脑DHCA0.50±0.04223.70±13.817.23±1.430.75±0.02

 注:RCP与DHCA组相比,33p<0.01333p<0.001RCP:逆行脑灌注;DHCA:深低温停循环

图1 RCP2min30sec视网膜静脉开始显像充盈图2 RCP15min眼底血管均匀显像

28ChinJECCVol.1No.22003

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