头颈部体表降温脑局部亚低温疗法

冯伟生 综述 孟凡刚 审校

1）江苏连云港市中医院EICU 连云港 222004 2）首都医科大学天坛医院 北京市神经外科研究所 北京 100050

1 亚低温的发展历程

20世纪40年代，在开胸心脏手术中，就已经开始应用低温进行脑保护，之后在部分脑外伤和心肺复苏的治疗中也应用了低温措施，随着脑低温治疗应用的增多，各种各样严重的不良反应也日益显现，低温疗法渐渐被冷落下来。1987年Susto等证明轻度脑低温对缺血性脑损伤有较好的保护作用。到90年代脑低温疗法在临床应用不断增多，其效果也被逐渐夸大，到2001年，Clifton等进行了较大规模的临床试验，试验结果表明脑低温疗法对严重脑外伤的预后没有效果，随后临床上很多科研人员对脑低温疗法的优缺点进行深入研究，并使其成为一个成熟的疗法被多个指南所推荐［1－2］。21世纪以来，科研人员对亚低温疗法分子生物学机制进行了深入研究，更深层次地阐述了亚低温的治疗作用。在亚低温的实现方面，也提供了较多可以选择的设施；尽管实现的方式多种多样，但降温部位主要集中在全身亚低温和脑部局部亚低温，现在人们已经对亚低温治疗的深度、时程、并发症、脑组织温度监测、复温的速度等有深入的了解。

2 目前存在的问题

尽管很多亚低温动物实验结果都显示很好的神经保护作用，为什么在2001年Clifton等进行的临床试验却显示亚低温疗法对严重脑外伤和脑卒中等脑损伤起不到很好的神经保护作用［3］。对目前的研究方法进行分析之后发现，原因有以下几点（这也是我们亚低温治疗的问题所在）：首先，亚低温治疗每降低1℃，脑内葡萄糖和氧代谢下降5%～7%［4］，对于不同的类型脑卒中和脑外伤、脑缺血、微循环障碍及代谢紊乱严重程度不同，继发的炎症应激反应强度也不同［5］，故脑组织温度该降到什么程度，不是简单的35℃或某一点能解决问题的，目前很多人认为亚低温中32～34℃最为合理，我们认为要根据脑受损的严重程度才能定论。

其次，达到脑组织目标温度的时间也是影响疗效的重要因素。脑组织能量储备最差，脑血流＜15mL／（min·100g）超过1～2h，脑电活动消失；脑血流＜10mL／（min·100g）时，离子泵衰竭，脑细胞死亡［6］。Wu等［7］研究发现，脑外伤病灶周围半暗带内存活的组织比例随着时间的推移不断减少，半暗带中不可逆的受损害组织区域的百分比与挫伤时间的相关系数为0.72；另外，脑损伤后随即引起严重非缺血性有氧代谢障碍［8］，脑损伤越严重，这种有氧代谢障碍越明显［9］，ATP生成减少越显著，脑细胞无氧酵解则明显增强［10］。缺血性和非缺血性有氧代谢障碍引起的细胞内ATP生成减少，是导致脑损伤后二次打击的最根本始动因素［11－12］，能否在最短时间使脑组织达到目标温度，使即将死亡或凋亡的脑细胞ATP的生成和消耗达到新的低水平平衡是亚低温治疗关键。

降温方法方面，目前亚低温治疗已达到快速诱导、准确维持、复温可控的水平，可以选择的方法和器械多种多样，但缺乏统一标准，目前使用较多的有3种，各有其优缺点：（1）颅脑制冷冰帽：现在临床应用的电脑控制颅脑降温仪或半导体制冷冰帽操作简单，安全有效。Guan等［13］采用选择性头部降温，而全身体温仅略微下降，可使鼻咽部温度降至34.5℃，低于直肠温1.2℃。治疗持续72h，未发现血压异常、心律失常和代谢性酸中毒等并发症。蒋崇慧等［14］给予心肺复苏患者应用头部亚低温，能够改善神经功能状况，提高生活质量；但这种方法诱导速度慢，降温幅度小，故而限制了其应用。（2）全身体表降温，主要是应用冰毯、降温仪等，达到目标温度需4h以上，停止降温后病人体温自主恢复，此法具有降温效果好、温度控制方便等优点，但有可能产生寒战反应及其他全身并发症［15］。（3）血管内降温，是通过血管内热交换降温装置，以导管为基础的热交换降温技术，具有诱导降温速度快、准确维持目标温度、波动性小、复温速度控制平稳等优点［16］，但此方法是有创操作，需要患者知情同意，且必须置管、器械准备等，治疗前准备时间1～2h，加上诱导低温时间，达到脑组织目标温度要3h左右，另有创性操作可能会对病人带来感染、失血等特殊危险，故一定程度上限制了其应用。

3 头颈部体表降温的方法和效果

头颈部体表降温是在头部冰帽降温的同时，在患者颈部进行全颈部同步降温，将2个T型冰帽叠成“土”字型，向上置于颈枕部，将头颈部包好，进行体表、脑局部降温；该方法应用简单方便，克服了单纯冰帽降温的不足，患者椎基底动脉和颈内动脉不断把接近心输出量的14%，约750mL／min的血液送入颅内，根据热量计算公式Q＝cmΔt，血液的热容比C（以水的C计算）是4.2×103J／（kg·℃），如果脑内的目标温度比全身温度低1.2℃，就相当于每分钟有3.78×103J的热量被送入颅内，同时回流到心脏的血液在全身其他部位吸收了同等数量的热量，因此单纯冰帽降温时不会产生较好的降温效果；全身体表降温和血管内降温，固然会有很好的降温效果，但随着降温深度的加强，全身不良反应事件也急剧增加，而头颈部降温克服了两者的缺点，更充分地展示了亚低温治疗的作用。Qiu等［17］、Liu等［18］、Wandaller等［19］均应用头颈部降温的方法治疗严重颅脑外伤和心跳骤停病人，均取得比其他［20］亚低温方法更好的治疗效果，且耳蜗温度降低迅速。

4 头颈部体表降温的亚低温治疗原理

选择性头颈部体表降温亚低温治疗方法主要是因颈部和胸腔内的颈内动脉和颈内静脉，颈总动脉和颈总静脉以及上腔静脉和主动脉弓根部有十分密切的毗邻关系，颈内静脉在颈动脉鞘内沿颈内动脉和颈总动脉外侧下行，至胸锁关节后方与锁骨下静脉汇合成无名静脉［21］，正位面朝上时，动静脉最近，仅0.28cm［22］，给予增加颈部降温措施后，由于这种毗邻关系的存在，结合从颅内回流的血液温度较低，在邻近的静脉和动脉之间会产生较大的温度差，形成热传导效应，在颅内回流的血液向心脏流动的过程中，不断从颈内动脉、颈总动脉、主动脉弓根部获得热量，温度逐级升高，且有从上肢等处回流的温度较高的血液混入，故到达心脏的血液温度降低并不明显，所以此法对除头部以外的全身体温影响较小。反之，动脉血在流向头部过程中热量不断被消耗，温度不断降低，形成了动静脉系统之间的逆流倍增系统，降温效果显著增强，同时椎基底动脉流经颈部时动脉血被降温，保证了脑干生命中枢和脑部其他组织的降温效果。

5 展望

头颈部降温从理论到实践的应用中，证实有较好的降温效果，且方法简单，实施方便快捷，患者无创伤性损害，全身不良较少［23］，护理方便，不可否认，对于体温中枢功能完好的病人，应给予一定剂量的氯丙嗪去除体温中枢的自我体温控制，才能达到更好的效果［24］；如果能够生产出头颈部－体降温设备，将会大大方便日常亚低温治疗，同时目前应用病例数较少，还有待进一步的系统研究。

［1］Part12post resuscitation support.2010American heart Association guideline for cardiopulmonary resuscitation and emergency cardiovascular care［J］.Circulation，2010，122（18Suppl 3）：s640－s656.

［2］Brain Trauma Foundation.American Association of Neurological Surgeons.Congress of Neurological Surgeons.Guidelines for the management of severe traumatic brain injury［J］.J Neuro Trauma，2007，24（Supple 1）：S1－106.

［3］Abate MG，Cadore B，Citerio G.Hypothermia in adult neurocritical patients：a very“hot”strategy not to be hibernated yet！［J］.Minerva Anestesiol，2008，74（7／8）：425－430.

［4］Metz C，Holzschuh M，Bein T.Moderate hypothermia in patients with severe head injury：Cerebral and extracerebral effects［J］.Journal of Neurosurgery，1996，85：533－541.

［5］Honda M，Sase S，Yokota K，et al.Early cerebral circulation disturbance in patients suffering from different types of severe traumatic brain injury：a xenon CT and perfusion CT study［J］.Acta Neurochir Suppl，2013，118：259－263.

［6］刘大为 .实用重症医学［M］.北京：人民卫生出版社，2010：370.

［7］Wu HM，Huang SC，Vespa P，et al.Redefining the pericontusional penumbra following traumatic brain injury：evidence of deteriorating metabolic derangements based on positron emission tomography［J］.Neurotrauma，2013，30（5）：352－360.

［8］Carre E，Ogier M，Boret H，et al.Metabolic crisis in severely head－injured patients：is ischemia just the tip of the iceberg？［J］.Front Neurol，2013，4：146.

［9］Soustiel JF，Sviri GE.Monitoring of cerebral metabolism：nonischemic impairment of oxidative metabolism following severe traumatic brain injury［J］.Neurological Research，2007，29（7）：654－660.

［10］Bartnik－Olson BL，Harris NG，Shijo K，et al.Insights into the metabolic response to traumatic brain injury as revealed by 13CNMR spectroscopy［J］.Front Neuroenergetics，2013，5：8.

［11］Yoshino A，Hovda DA，Kawamat T，et al.Dynamic changes in local cerebral glucose utilization following cerebral concussion in rats：evidence of a hyper－and subsequent hypometabolic state［J］.Brain Res，1991，561：106－119.

［12］Lee SM，Wong DA，Samii A，et al.Evidence for energy failure following irreversible traumatic brain injury［J］.Ann N Y Acad Sci，1999，893：337－340.

［13］Guan AJ，Gluckman PD，Gunn TR.Selective head cooling in newborn infants after perinatal asphyxia：a safety study［J］.Pediatrics，1998，102：885－891.

［14］崇慧，谢钢 .亚低温对心肺复苏后患者神经功能及生活质量的研究［J］.中华急诊医学杂志，2002，11（6）：371－373.

［15］Keller E，Mudra R，Gugl C，et al.Theoretical evaluations of therapeutic systemic and local cerebral hypothermia ［J］.J Neurosci Methods，2009，178（2）：345－349.

［16］Georgiadis D，Schwarz S，Kollmar R，et al.Endovascular cooling for moderate hypothermia in patients with acute stroke：first results of a novel approach ［J］.Stroke，2001，32（11）：2 550－2 553.

［17］Qiu W，Shen H，Zhang Y，et al.Noninvasive selective brain cooling by head and neck cooling is protective in severe traumatic brain injury ［J］.Clin Neurosci，2006，13（10）：995－1 000.

［18］Liu WG，Qiu WS，Zhang Y，et al.Effects of selective brain cooling in patients with severe traumatic brain injury：apreliminary study［J］.J Int Med Res，2006，34（1）：58－64.

［19］Wandaller C，Holzer M，Sterz F，et al.Head and neck cooling after cardiac arrest results in lower jugular bulb than esophageal temperature［J］.Am J Emerg Med，2009，27（4）：460－465.

［20］Clifton GL.A review of clinical trials of hypothermia treatment for severe traumatic brain injury［J］.Ther Hypothermia Temp Manag，2011，1（3）：143－149.

［21］Ellis H.The clinical anatomy of the great veins of the neck［J］.Br J Hosp Med，2010，71（2）：M20－21.

［22］Park SY，Kim MJ，Kim MG，et al.Changes in the relationship between the right internal jugular vein and an anatomical landmark after head rotation［J］.Korean J Anesthesiol，2011，61（2）：107－111.

［23］Kallmünzer B，Beck A，Schwab S，et al.Local head and neck cooling leads to hypothermia in healthy volunteers［J］.Cerebrovasc Dis，2011，32（3）：207－210.

［24］Poli S，Purrucker J，Priglinger M，et al.Induction of cooling with a passive head and neck cooling device：effects on brain temperature after stroke［J］.Stroke，2013，44（3）：708－713.