嬰幼兒主動脈弓手術(shù)圍體外循環(huán)期神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后的研究進展

趙聰聰，劉晉萍

·綜 述·

嬰幼兒主動脈弓手術(shù)圍體外循環(huán)期神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后的研究進展

趙聰聰，劉晉萍

嬰幼兒；主動脈弓手術(shù)；神經(jīng)預(yù)后；選擇性腦灌注

嬰幼兒主動脈縮窄、主動脈弓中斷以及大動脈轉(zhuǎn)位等先天性心臟?。╟ongenital heart disease，CHD）對目前的主動脈弓手術(shù)依然是極大的挑戰(zhàn)。目前在國內(nèi)嬰幼兒主動脈弓手術(shù)的體外循環(huán)（car?diopulmonary bypass，CPB）中，深低溫停循環(huán)（deep hypothermic circulatory arrest，DHCA）合并選擇性腦灌注（selectivecerebral perfusion，SCP）已經(jīng)是一種常規(guī)的神經(jīng)保護方法，但所取得的保護效果并不盡如人意，術(shù)后神經(jīng)系統(tǒng)的并發(fā)癥依舊是主動脈弓手術(shù)的一個嚴(yán)重問題。本文將從神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后現(xiàn)狀、損傷機制、監(jiān)測及保護策略四個方面對目前嬰幼兒主動脈弓手術(shù)圍CPB期的神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后進行總結(jié)歸納。

1 神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后現(xiàn)狀

嬰幼兒主動脈弓手術(shù)中腦保護的方法無論是DHCA合并腦血流完全中斷還是SCP，都可能使患兒面臨腦缺氧的風(fēng)險，同時伴隨著神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的損害。在過去十年，很多心臟中心的基本腦保護策略已經(jīng)從DHCA向SCP演變，盡管如此，行主動脈弓手術(shù)的嬰幼兒發(fā)生神經(jīng)系統(tǒng)損傷的幾率仍舊很大，一些臨床工作者將這些神經(jīng)損傷分為兩類：暫時性神經(jīng)功能障礙（temporary neurologic dysfunction，TND）和永久性神經(jīng)功能障礙（permanent neurologic dysfunction，PND）。其中，TND被定義為術(shù)后譫忘、躁動、反應(yīng)遲鈍，或者短暫的沒有任何定位信號的帕金森癥狀，而CT或MRI掃描下腦組織為正常；PND被定義為可能是某一部分的（中風(fēng)）也可能是全腦的（昏迷、步態(tài)障礙）PND；中風(fēng)則被定義為短暫或永久性的神經(jīng)功能障礙，伴有CT或MRI下新出現(xiàn)的陽性可定位灶［1］。有研究發(fā)現(xiàn)，中風(fēng)在嬰幼兒心臟手術(shù)中的發(fā)病率為10%，其中一半發(fā)生在術(shù)前，這些患兒所伴隨的腦梗塞在臨床上大部分也都是隱匿的，具有大范圍、慢性長期和解剖分散的特征［2］。

復(fù)雜心臟手術(shù)術(shù)后的嬰幼兒的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育評分普遍較同齡正常嬰幼兒低，神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的損傷影響著約50%的患兒，比如：早期術(shù)后的譫忘，認(rèn)知功能障礙，語言、討論、視覺－運動整合和視覺－空間功能的發(fā)育延遲，注意力缺陷／多動癥以及學(xué)習(xí)能力障礙等，尤其是在行為能力方面［2－4］。也有研究顯示，嬰幼兒心臟手術(shù)術(shù)后在日常生活中除了會有持續(xù)性的智力、注意力和警覺力降低外，其記憶力似乎并不受影響。CHD患兒的神經(jīng)系統(tǒng)損傷的表現(xiàn)方式多種多樣，大部分在學(xué)齡期時才會逐漸顯現(xiàn)，比如出現(xiàn)粗略和精細(xì)運動功能障礙以及適應(yīng)能力缺陷，并開始影響患兒的日常生活［5－6］。

2 神經(jīng)系統(tǒng)損傷機制

對嬰幼兒神經(jīng)系統(tǒng)損傷的機制目前尚無明確的解釋，但下文所述均有可能造成神經(jīng)系統(tǒng)的損傷。

2．1 先天性大腦結(jié)構(gòu)異常 近年研究發(fā)現(xiàn)，CHD嬰幼兒的神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥在性質(zhì)上與早產(chǎn)兒類似，在胎兒時期就可能存在腦部結(jié)構(gòu)異常，髓鞘形成和皮質(zhì)發(fā)育延遲、生發(fā)層和膠質(zhì)細(xì)胞遷移，導(dǎo)致CHD患兒的大腦發(fā)育不成熟，這與術(shù)前和術(shù)后腦損傷均有關(guān)，尤其是白質(zhì)損傷。白質(zhì)損傷可表現(xiàn)為局灶性病變、白質(zhì)體積減小、胼胝體變薄和廣泛過度的信號強度，輕微的大腦體積減少就會影響其功能，并且可能持續(xù)至青少年時期［5，7－8］。但也有研究發(fā)現(xiàn)，腦MRI顯像提示在術(shù)后只有很小一部分嬰幼兒出現(xiàn)腦梗死，主要是白質(zhì)損傷，而其他術(shù)前檢查有異常的嬰幼兒的梗死灶在術(shù)后都減少或甚至消失了［9］。

2．2 Willis環(huán)異常 Willis環(huán)的形態(tài)多種多樣（異常的約占58．6%），其血管多存在發(fā)育不全或不發(fā)育，在這種情況下，當(dāng)一側(cè)頸動脈阻斷時就不能為雙側(cè)大腦同時提供足夠的血液，這就可能能夠解釋一部分CHD患兒在單側(cè)SCP后的不良神經(jīng)預(yù)后。因此，該研究建議術(shù)前應(yīng)對患兒進行精細(xì)的頭部檢查（尤其是對于術(shù)前有神經(jīng)系統(tǒng)癥狀的CHD患兒）和密切的術(shù)中監(jiān)測。Willis環(huán)的異?？蓳p害單側(cè)SCP的腦保護作用，甚至引起中風(fēng)，意識到Willis環(huán)的多樣性對選擇最合適的腦保護策略是非常重要的［10］。

2．3 腦血流自我調(diào)節(jié)機制損傷 正常生理情況下，當(dāng)動脈壓在50～150 mm Hg（1 mm Hg＝0．133kPa）時，腦血流（cerebral blood flow，CBF）可進行自我調(diào)節(jié)以保證充足的腦灌注和代謝。如果CBF自我調(diào)節(jié)能力受損，低血壓時就可能會引起急性腦細(xì)胞損傷，出現(xiàn)腦缺氧；高血壓時出現(xiàn)腦充血，增加腦血栓形成的可能，也會導(dǎo)致與炎癥相關(guān)的微循環(huán)改變［11］。研究表明，約有20%的患者在圍CPB期可出現(xiàn)CBF自我調(diào)節(jié)能力的損傷，使得這一部分患者在圍CPB期更易發(fā)生腦部缺血損傷，損傷的自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)在術(shù)后中風(fēng)的患者中也更常見［12］。而且，嬰幼兒的CBF自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)尚不成熟，甚至在較年長的兒童（5～14歲）中它也不會發(fā)揮作用，因此，臨床工作者在嬰幼兒CPB中必須確保腦循環(huán)有足夠的灌注壓力［13］。但是，若平均動脈壓高于CBF自我調(diào)節(jié)能力的高限可能會導(dǎo)致術(shù)后譫忘，因此，最好將MAP控制在CBF自我調(diào)節(jié)能力的可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，以減少術(shù)后譫忘的可能［14］。

2．4 手術(shù)及CPB因素 術(shù)中存在多種因素均可影響腦損傷的類型和范圍，比如氧飽和度、酸堿平衡、紅細(xì)胞比容和手術(shù)時間等。然而，手術(shù)本身可能并不會加重已存在的損傷［6］。有meta分析表明，CHD新生兒合并有神經(jīng)發(fā)育遲緩主要是來自于胎兒期的損傷，心臟手術(shù)可能僅僅導(dǎo)致術(shù)后出現(xiàn)輕微腦損傷，并且術(shù)后腦部MRI顯像提示這種損傷在短時間內(nèi)即可恢復(fù)［15］。

深低溫下嬰幼兒腦組織缺氧接近30 min即可直接引起內(nèi)在的免疫反應(yīng)，大量活化的中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞出現(xiàn)在腦循環(huán)中，這種現(xiàn)象就可能解釋中風(fēng)的炎癥反應(yīng)和其潛在的不良后果［16］。當(dāng)溫度低于25℃時即會損害部分患者的CBF自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在復(fù)溫時這一損害會加重，并且加大中風(fēng)的風(fēng)險。因此，復(fù)溫的過程是CBF自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)損傷的高風(fēng)險時期［11，17］。

2．5 其他 除了上文所述外，其他原因也可能引起CHD嬰幼兒神經(jīng)損傷，包括低體重、術(shù)前插管、基因易位、高血糖、過度通氣、術(shù)后低血壓、ICU停留和住院時間過長等［2，4，18－19］。

3 神經(jīng)系統(tǒng)監(jiān)測

近紅外線光譜儀（near－infrared spectroscopy，NIRS）是近年應(yīng)用較廣的一種非創(chuàng)傷性腦監(jiān)測技術(shù)，用于床旁連續(xù)監(jiān)測腦氧和代謝以及血流動力學(xué)變化，用NIRS監(jiān)測腦氧和代謝情況能反映CBF自我調(diào)節(jié)損傷狀況，直接探測和避免與腦損傷相關(guān)的缺血缺氧情況，也可能減少神經(jīng)系統(tǒng)損傷的風(fēng)險，改善高危人群的預(yù)后［20］。經(jīng)顱彩色多普勒也是一種無創(chuàng)的實時監(jiān)測CBF的手段，可評估顱內(nèi)血管的血流速度和CBF的自我調(diào)節(jié)能力，判斷Willis環(huán)的對稱性及側(cè)支循環(huán)的能力，并且對氣栓和顆粒栓非常敏感，臨床工作者可以據(jù)此來調(diào)節(jié)SCP流量或改變灌注方式［21］。

此外，應(yīng)在CPB中持續(xù)監(jiān)測靜脈氧飽和度，當(dāng)混合靜脈氧飽和度小于68%，乳酸高于3mmol／L時應(yīng)考慮氧供不足，應(yīng)設(shè)法增加氧供，比如增加泵速、用血管活性藥物、調(diào)節(jié)腦血流、通過超濾或輸血升高血紅蛋白等［22］。

4 神經(jīng)系統(tǒng)保護策略

如前文所述，主動脈弓手術(shù)嬰幼兒的神經(jīng)系統(tǒng)損傷可發(fā)生于圍CPB期的任何階段，因此神經(jīng)系統(tǒng)的保護措施也應(yīng)圍繞整個圍CPB期進行，下文著重于介紹CPB中的神經(jīng)系統(tǒng)保護方法。

4．1 順行性SCP（antegrade SCP，ASCP）和逆行性

SCP（retrograde SCP，RSCP） ASCP和RSCP都是建立在DHCA期間的腦保護技術(shù)，但是兩種方法各有其利弊。ASCP是在低溫下通過經(jīng)主動脈弓的分支向腦動脈血管灌注血液來維持腦循環(huán)；它可以提供接近生理的腦灌注，血流分布與生理相似，并延長停循環(huán)的安全時限，但是也可能會引起血栓、神經(jīng)功能缺陷、血管損傷以及插管對術(shù)野造成的不便等。RSCP則是通過腔靜脈向腦組織提供逆向血流，可以在提供代謝支持的同時沖走血栓碎片和毒性代謝產(chǎn)物；但是它與生理上的腦循環(huán)相反，無法獲得最佳的腦灌注壓，可能引起腦水腫，并加重腦損傷。在TND方面，ASCP較 RSCP有較好的預(yù)后，但在PND、中風(fēng)和早期死亡率等方面，兩者對預(yù)后的影響無明顯差異［1］。但目前嬰幼兒主動脈弓手術(shù)應(yīng)用RSCP的案例還相對比較少，應(yīng)該有更多的研究來驗證其可行性及安全性。

4．2 單側(cè)SCP和雙側(cè)SCP 單側(cè)SCP和雙側(cè)SCP之間也存在較大爭議，尤其是存在局部病變時，比如頸動脈狹窄、術(shù)前缺血性損傷、解剖異常等，單側(cè)SCP就會應(yīng)用受限。但解剖學(xué)研究可能低估了眼動脈、軟腦膜動脈和頸外動脈等側(cè)支血管的重要性，盡管當(dāng)術(shù)前腦CT檢查顯示W(wǎng)illis環(huán)不完整時，術(shù)中監(jiān)測仍提示對側(cè)腦組織灌注良好。因此，很多中心認(rèn)為NIRS即可監(jiān)測出灌注不足的單側(cè)SCP，當(dāng)提示腦氧和飽和度下降時可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡p側(cè)SCP［17，23］。但是當(dāng)預(yù)測到手術(shù)時間較長，SCP時間可能超過40～50 min時，應(yīng)選擇雙側(cè)SCP確保充足的腦灌注［17］。

4．3 溫度 正常體溫下，腦組織對缺氧非常敏感，缺氧數(shù)分鐘即會導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。因此，在主動脈弓手術(shù)中應(yīng)選擇不同程度的低溫以獲得滿意的腦保護效果。低溫可以通過抑制神經(jīng)元的興奮性、釋放活化氨基酸、阻止細(xì)胞間鈣離子的增加、細(xì)胞膜的脂氧化以及自由基生成、降低中樞神經(jīng)系統(tǒng)的代謝率，延長腦缺氧耐受時間，而起到腦保護的作用。溫度每降低1℃，大腦代謝會明顯降低約6%～7%，輕度低溫（小于33．5℃）時大腦電活動開始減弱，當(dāng)溫度降至深低溫（19～20℃）時，腦電圖將監(jiān)測不到大腦的電活動。并且與常溫（37℃）時相比，腦氧耗在28℃（中低溫）時能至少降低50%，18℃（深低溫）時降低至少80%，8℃（超深低溫）時降低幾乎90%［17，24］。

主動脈手術(shù)中SCP的最佳核心溫度目前尚不清楚，中低溫是目前被較多學(xué)者和中心所支持的，中低溫SCP與DHCA相比可縮短CPB降溫和復(fù)溫時間，減少炎癥反應(yīng)和潛在的低溫相關(guān)并發(fā)癥，降低院內(nèi)死亡率和30天死亡率以及神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥的發(fā)生［25］。甚至有些學(xué)者在SCP中采用正常溫度（＞34℃）時并未明顯增加神經(jīng)系統(tǒng)損傷的風(fēng)險［26］，但應(yīng)警惕是否會危害到腹腔臟器和脊髓的完整性。與此同時，不恰當(dāng)?shù)臏囟裙芾韺?dǎo)致的不良預(yù)后可能很大程度上未被報道，而以往所認(rèn)為的與低溫相關(guān)的并發(fā)癥，比如大量出血，也可能被高估了［24］。

4．4 流量 正常情況下每100 g腦組織血流量占心輸出量的15%，約為55 ml／min，為保證SCP的腦保護作用，血壓、血液稀釋程度和顱內(nèi)壓都是應(yīng)該監(jiān)測的對象。有研究認(rèn)為進行高流量SCP時顱內(nèi)壓增高，腦血流增加，不僅不會改善腦組織代謝，反而可能導(dǎo)致腦水腫等損傷［17］。但也有研究認(rèn)為，高流量SCP在主動脈弓手術(shù)中是安全易行的，側(cè)支血管阻力減小可增加腦和體循環(huán)血流量，從而改善組織氧輸送可保證大腦和體循環(huán)組織得到充分的灌注［27］。

而Emrich及其同事認(rèn)為適度的腦組織低流量［SCP 0．5 ml／（g·min）］所提供的灌注效果與正常腦組織灌注類似，而廣泛區(qū)域的低灌注則會引起形態(tài)學(xué)上的腦損傷。因而，適度的低灌注可能會減少灌注相關(guān)性腦水腫和腦損傷的風(fēng)險，但是也應(yīng)該避免過度的低灌注，以免影響腦組織氧供，加重腦損傷。因此，很多心臟中心在23～28℃的溫度下采用的SCP灌注流量為8～12 ml／（kg·min），腦組織灌注約為0．6ml／（g·min），灌注壓40～60mm Hg［28］。

4．5 術(shù)前腦部檢查 經(jīng)顱超聲在CHD嬰幼兒術(shù)前可發(fā)現(xiàn)腦水腫、白質(zhì)損傷等陽性結(jié)果，但這些陽性結(jié)果與術(shù)后的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育預(yù)后似乎并不相關(guān)［29］。而CHD患兒術(shù)前腦部MRI檢查結(jié)果為梗死的比例約為23%，檢查結(jié)果包括輕至中度的白質(zhì)損傷和一部分的腦中風(fēng)，中風(fēng)的類型多為周邊型和小范圍型的。相對經(jīng)顱超聲來說MRI可以更好地判斷腦梗死的嚴(yán)重程度和范圍，尤其對于小的梗死灶，因此，術(shù)前腦部MRI檢查是更好的選擇［9，29］。腦CT成像可檢查出Willis環(huán)的異常，但如前文所述，Willis環(huán)的異常似乎并不會影響預(yù)后，因此，腦CT被認(rèn)為不是嬰幼兒主動脈弓手術(shù)前的必要檢查［17］。

4．6 其他 嬰幼兒主動脈弓手術(shù)后的ICU管理也會對其神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后產(chǎn)生影響，在ICU期間仍需加強對CHD患兒的腦組織灌注的監(jiān)測及血壓管理，并減少ICU停留時間和住院時間［18，30］。

5 總結(jié)

嬰幼兒主動脈弓手術(shù)圍CPB期的神經(jīng)系統(tǒng)保護可以說是一個復(fù)雜的多學(xué)科問題，涉及心臟外科學(xué)、麻醉學(xué)、影像學(xué)、形態(tài)學(xué)以及神經(jīng)學(xué)等［10］。隨著外科技術(shù)、患兒生存率及科學(xué)研究的增加，臨床工作者仍需繼續(xù)探討嬰幼兒心臟手術(shù)后神經(jīng)系統(tǒng)損傷的機制，加強圍術(shù)期監(jiān)測與管理，爭取獲得最佳的腦保護策略，使得嬰幼兒在主動脈弓手術(shù)后獲得更好的神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后。

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2016?06?17）

2016?07?21）

10．13498／j．cnki．chin．j．ecc．2014．期．流水號

國家自然科學(xué)基金資助項目（81100178）

100037北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院體外循環(huán)科［趙聰聰（碩士研究生）］

劉晉萍，E－mail：jinpingfw＠hotmail．com