心脏骤停后的脑灌注和脑血流自动调节 心脏骤停后的脑灌注和脑血流自动调节心脏骤停后的脑灌注和脑血流自动调节

心脏骤停后的脑灌注和脑血流自动调节

张晓蕾蒋渊翻译马新华校对

院外心脏骤停是工业化国家的首要死亡原因。循环系统的恢复并不一定导致脑灌注的恢复。循环骤停所致的神经系统损伤是决定心脏骤停后患者预后和生存率的主要因素,神经系统损伤较少的患者预后良好。本文就院外心脏骤停后脑灌注的阶段性改变和脑血流自动调节的变化作一综述。在心脏骤停后的早期,患者的脑血流量较低,在心脏骤停后的前72小时内逐渐恢复到正常值。自主循环恢复后脑血流量的改变是否会影响患者的预后还有待确定。

心脏骤停患者的预后主要取决于循环骤停所致神经损伤的程度。自主循环的恢复(ROSC)并不能自然地导致脑灌注的恢复,因为ROSC后的脑灌注衰竭在无再灌注、低灌注和高灌注的动物模型中都被证实。在动物模型中,脑血流量(CBF)最终恢复到正常。人体研究表明,在心脏骤停后的早期阶段,患者有较低的脑血流量,在心脏骤停后的最初72小时内逐渐恢复至正常值。在这篇综述的第一部分中,描述了ROSC后脑血流的阶段性改变。这是有重要意义的,因为脑血流量的变化可导致继发性脑损伤。本综述的第二部分将重点关注心脏骤停后的大脑自动调节功能,因为这是脑缺血和继发性脑损伤发展的重要因素。

心脏骤停后的脑血流改变

复苏后脑灌注的特征是早期充血,随后灌注不足,最后恢复正常血流。此外,血流是异质的,在微循环水平上具有无血流,低血流和高动力区域。

早期充血期(血管痉挛)(ROSC后的0~20分钟)

组织酸中毒引起血管张力下降,从而导致血管麻痹对血压或二氧化碳的变化无反应。缺氧诱导的血管麻痹在大鼠心脏骤停的早期阶段已经被证实,这可能是由于脑循环中的血管舒张和血管收缩介质(包括一氧化氮和腺苷)失衡所致。人体内没有直接证据表明这种现象。充血加上脑肿胀可导致颅内压升高,而颅内压通常在低灌注期开始前恢复正常。抗氧化剂和多硝基白蛋白代表了在早期充血阶段可能有效的治疗方法。

低灌注期(ROSC后20分钟~12小时)

低灌注期是由于代谢/血流动力学耦联机制的损害,其严重程度与缺血持续时间无关。我们认为,心脏骤停后昏迷患者缺血持续时间与灌注不足严重程度之间缺乏联系(数据未发表)。在低灌注阶段,脑血流量降低约50%。一些因素可能在此阶段起作用,包括内皮损伤和局部血管扩张剂(NO)和血管收缩剂(如内皮素)的失衡。在此阶段,在全身血压较低的情况下,脑自动调节功能的损害可能会使脑血流量进一步降低。在动物模型中已经检查了用于这种低灌注期的可行疗法,包括HET0016,尼莫地平和内皮素A型拮抗剂对20-HETE的抑制作用。

恢复正常血流(ROSC后12~72h)

最后,CBF恢复正常,保持较低或增加。在最近的文献中,仅描述了CBF恢复正常或增加的趋势。Bisschops等人描述了入院时患者大脑中动脉的平均流速较低,在第一天保持相对稳定,并在48小时内增加到正常水平。

在入ICU时,大脑中动脉的平均流速在幸存者和非幸存者中相似。但是,在心脏骤停的幸存者中,大脑中动脉的平均流速(MFVMCA)在接下来的72小时内朝着正常值增加,而在非幸存者中观察到MFVMCA的增加更为明显,导致CBF过冲。这种过冲很可能是血管紧张度下降的结果,导致这些非幸存者的脑血管抵抗力下降。

心脏骤停后CBF较低可能会导致脑氧供需之间不匹配。在人和动物中,已经描述了心脏骤停后脑代谢的降低。在心脏骤停后的头48小时内,在较低的脑血流情况下脑氧摄取可以保持正常。较低的CBF与无氧代谢无关,而是由P(cv-a)CO2/C(a-cv)O2决定。心脏骤停后,颈静脉CO2含量显著降低,提示由于脑代谢低而导致CO2生成量低。

在幸存者中,心脏骤停后大脑中动脉的平均流速以及脑代谢较低,伴随着脑代谢的恢复,脑血流逐渐恢复至正常值。幸存者体内脑代谢的逐渐增加与神经元活动的恢复相一致,这些结果表明在神经功能良好的患者中脑代谢/血流耦联机制完好无损。

相反,在出现脑血流高灌注的非幸存者中,脑氧提取明显减少。非幸存者的脑血流与代谢的解耦联。这种持续的低代谢很可能造成不可逆的神经元损伤。

心脏骤停后脑血流自动调节功能

脑血流的自动调节功能

通常认为当平均动脉压(MAP)在大约50和150mmHg(平稳期)之间时,脑自动调节功能可以将脑血流量(CBF)维持在恒定水平(图1)。但是,最近的数据表明,大脑的自动调节功能只能在较小范围内保持恒定的脑血流。在高于基线MAP的范围内,脑自动调节比低于基线MAP的效果更好(图2)。

脑自动调节的上下限并不是固定的。例如,慢性高血压提高了上下限。这种适应保护大脑免受高血压的侵袭,但也使其在低血压期间更容易受到灌注不足的影响。

动态脑自动调节功能在临床上比静态自动调节功能更有意义,因为它保护大脑免受血压快速变化的影响。有多种方法和模型可用于估计动态脑自动调节功能,包括自发和诱发的血压波动。

心脏骤停后的脑血流自动调节功能

在各种研究中已经调查了心脏骤停后的脑自动调节功能改变。最初,在MAP和CBF之间显示出线性关系,表明心脏骤停后静态大脑自动调节功能完全失调。通过使用血管加压药逐步增加MAP并使用TCD同时测定CBF,可为心脏骤停后的患者建立静态的大脑自动调节功能曲线。在Sundgreen等人研究的18例心脏骤停患者中,8例无静态脑自动调节功能,10例有静态脑自动调节功能。在10名脑自动调节功能保留的患者中,有5名患者的自动调节下限上移(范围为80-120mmHg)。事实上,自动调节功能可能保持完整,但有一个缩窄和向上移动的完整区域。本研究证实了心脏骤停患者脑内自动调节的异质性。

Ameloot等人的研究结果表明,三分之一的心脏骤停患者未保留(动态)脑血流自动调节功能,该调节功能由MAP与HbO2/Hb之间的移动相关系数决定。脑血流自动调节功能紊乱与不良预后相关。与血压较高的患者相比,心脏骤停后第一个48小时内的MAP低于最佳自动调节范围与较差的预后相关。

脑组织氧饱和度与MAP之间的关系也可用于确定心脏骤停后个别患者的最佳MAP。一项小规模的前瞻性队列研究证明了该技术获取最佳MAP实时值的可行性。该研究发现,心脏骤停后患者的最佳MAP为75mmHg。在一项回顾性研究中,Ameloot估计,在保留脑自动调节功能的情况下,心脏骤停后患者的最佳MAP为85mmHg,而在脑血流自动调节功能紊乱的患者中为100mmHg。

综上所述,这些结果强调了准确控制心脏骤停后患者血压的重要性。需要进行更大规模的前瞻性队列研究,以确定个体化的血压靶向治疗相对于常规血压目标的价值。

心脏骤停后脑血流发生改变。临界关闭压力(CrCP)是定量脑血管床特征的可靠方法,定义为动脉血压的下限,低于此下限血管就会塌陷并停止流动。心脏骤停后,CrCP立即升高,并伴有脑血管阻力增加。入院后48小时内CrCP下降至正常值。

幸存患者的CrCP明显高于非幸存患者。显然,预后不良的患者血管紧张度下降,导致脑血管阻力降低,随后CBF升高。相反,在神经功能良好的患者中,血管紧张度和脑血流速度逐渐恢复到正常值。

此外,发生心脏骤停后,脑动脉平均血流速度的自发变异性很低。幸存患者的MFV变异性逐渐增加至正常值,而非幸存者的MFV变异性进一步降低。这些变化可能是相关的脑损伤引起,从而导致固有肌原性血管功能的控制受损和脑血流自动调节功能受损。MFV自主调节功能的变化暗示着ROSC后动态大脑自动调节的改变。

Bisschops等人发现在心脏骤停后的亚低温治疗期间,脑血管对PaCO2的反应性得以保留。此前,Yenari等人证实ROSC后患者在常温条件下对PaCO2变化有脑血管反应性。这强调了在心脏骤停患者机械通气期间严格控制血气值的重要性,因为可以通过避免医源性低碳酸血症来预防由于脑缺血导致的继发性神经系统损害。

心脏骤停后幸存患者的脑血流量由较低值逐渐恢复到正常值。而在患有严重缺氧性脑病的患者中,脑自动调节功能受到干扰,正常的脑血管张力丢失以及脑血流量的持续升高可能导致继发性脑损伤的发展,最终出现致命性脑损伤。

心脏骤停后CBF的变化可能仅仅被认为是缺血再灌注所致严重原发性脑损伤的一个特征。或者,它们可能有助于继发性脑损伤的发展。ROSC后CBF的调节,例如,通过保持MAP在最佳的脑血流自动调节范围,是否影响这些患者的预后,仍有待确定。

此外,对不同脑血流量下的微循环改变了解甚少,值得更多关注。

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