1、体外循环心脏直视手术后体外循环心脏直视手术后神经精神功能紊乱神经精神功能紊乱CPB Gibbon 1954CPB Gibbon 1954死亡率死亡率 心脏心脏 0.5-5%0.5-5% 神经系统神经系统 7.2-7.2-19.6%19.6%体外循环心脏直视手术体外循环心脏直视手术并发症、死亡率并发症、死亡率60-7060-70年代年代 心肌梗塞、心力衰竭、心律紊乱心肌梗塞、心力衰竭、心律紊乱80-9080-90年代年代 神经系统障碍、神经精神功能紊乱神经系统障碍、神经精神功能紊乱体外循环心脏直视手术后体外循环心脏直视手术后神经精神功能紊乱神经精神功能紊乱神经系统功能障碍神经系统功能障碍 局灶性
2、局灶性 2-3%2-3% 栓塞栓塞 偏瘫、中风偏瘫、中风 1%1% 永久性损伤永久性损伤神经精神功能障碍神经精神功能障碍 33-79% 33-79% 微栓、低灌注微栓、低灌注 认知障碍认知障碍 20% 20% 6 6月月 5%5% 永久性损伤永久性损伤体外循环体外循环 心脏直视手术心脏直视手术中枢神经系统中枢神经系统并发症并发症 ( ( 严重严重 ) )外科手术失败外科手术失败神经精神功能检查神经精神功能检查 精神状态精神状态 颅神经功能颅神经功能 运动功能运动功能 感觉功能感觉功能 小脑功能小脑功能 深腱反射深腱反射 病理反射病理反射 认知能力认知能力体外循环心脏直视手术后中体外循环心脏直视
3、手术后中枢神经系统并发症枢神经系统并发症 轻度轻度 意识模糊意识模糊 手眼协调运动障碍手眼协调运动障碍 眼聚焦不良眼聚焦不良 视网膜微栓、视野缺陷视网膜微栓、视野缺陷 中度中度 麻醉苏醒延迟、谵妄、妄想、麻醉苏醒延迟、谵妄、妄想、 定向力障碍、躁动、癫痫、定向力障碍、躁动、癫痫、 手足舞蹈徐动症手足舞蹈徐动症 重度重度 偏瘫、去皮层状态、昏迷偏瘫、去皮层状态、昏迷体外循环心脏直视手术体外循环心脏直视手术神经精神功能紊乱神经精神功能紊乱(1980-1994)(1980-1994)幻觉、糊涂幻觉、糊涂 (10%)(10%)认知能力下降认知能力下降 短期短期 ( ( 2 2周周) ) 26%-79%
4、 26%-79% 长期长期 ( ( 1 1月月) 0-37%) 0-37% 记忆力、学习能力、注意力、视觉运动反记忆力、学习能力、注意力、视觉运动反应应体外循环心脏直视手术体外循环心脏直视手术神经精神功能紊乱发病原因神经精神功能紊乱发病原因 栓塞栓塞 微栓微栓 主动脉粥样斑块、血栓主动脉粥样斑块、血栓 瓣膜碎片、人工管道瓣膜碎片、人工管道 气栓气栓 低灌注低灌注 低心排、循环骤停、低心排、循环骤停、 体外循环低流量体外循环低流量 30%30% Shaw PT et al.Shaw PT et al.脑栓塞脑栓塞成分：气栓成分：气栓 置管、注药、心内吸引置管、注药、心内吸引 微栓微栓 斑块、血栓
5、、碎片、脂肪斑块、血栓、碎片、脂肪 硅胶管、聚乙烯管颗粒硅胶管、聚乙烯管颗粒时间：时间：CPB开始、主动脉钳夹、开放、心脏射开始、主动脉钳夹、开放、心脏射血血脑栓塞脑栓塞后果：后果： 100 100 大脑中动脉大脑中动脉 79% 79% 术后术后7 7天天 200 8.6% 200 8.6% 术后术后8 8周周 1000 43%1000 43% Stump DA et al. StrokeStump DA et al. Stroke1993;24:5091993;24:509 Pugsley Pugsley W et al. Stoke1994;25:1393W et al. Stoke199
6、4;25:1393气栓气栓 ：阻塞：阻塞 内皮细胞损伤、肿胀内皮细胞损伤、肿胀 蛋白膜形成蛋白膜形成 9090分分钟钟体外循环心脏直视手术后体外循环心脏直视手术后神经精神功能紊乱危险因素神经精神功能紊乱危险因素高龄高龄 65岁岁心脏病史心脏病史 5年、病情重年、病情重 Redo神经系统病变史神经系统病变史糖尿病史糖尿病史脑血管病变史脑血管病变史 中风史中风史颈动脉狭窄病史颈动脉狭窄病史 50% 0.7% 中风率中风率2.9%体外循环时间体外循环时间 手术复杂、异常改变多手术复杂、异常改变多平均动脉压平均动脉压 70岁岁 20%严重意外严重意外 大量气栓、严重失血、低氧血症、心脏停大量气栓、严重
7、失血、低氧血症、心脏停搏搏体外循环后神经精神功能障碍原因体外循环后神经精神功能障碍原因 栓塞栓塞 低灌注低灌注 再灌注损伤再灌注损伤 炎性反应炎性反应 应激反应应激反应 脑脑血管病变血管病变术后低心排术后低心排载脂蛋白载脂蛋白 体外循环心脏直视手术后体外循环心脏直视手术后神经精神功能紊乱相关因素神经精神功能紊乱相关因素 血糖血糖 体温体温 pHpH 炎性反应炎性反应体温体温低温低温 降低降低ATPATP消耗消耗 7%/7%/ 抑制兴奋性神经递质释放抑制兴奋性神经递质释放 限制缺血后血脑屏障破损限制缺血后血脑屏障破损 抑制自由基生成和膜氧化抑制自由基生成和膜氧化 抑制白三烯生成抑制白三烯生成 抑
8、制补体系统激活抑制补体系统激活 C C3a3a C C5a5a 浅低温浅低温 日益流行日益流行 3434常温常温 3434与与2828无差异无差异(4.5%(4.5%与与1%)1%)高温高温 显著加剧脑损伤显著加剧脑损伤血糖血糖 低血糖低血糖 细胞内细胞内ATP减少减少 高血糖高血糖 细胞内乳酸性酸中毒细胞内乳酸性酸中毒 500mg/dl 乳酸盐乳酸盐2倍倍 内皮细胞损伤内皮细胞损伤 神经胶质细胞损伤神经胶质细胞损伤 血脑屏障血脑屏障血气酸碱的处理血气酸碱的处理pHpH稳态稳态 温度校正温度校正 稳态稳态 无温度校无温度校正正 PaCOPaCO2 2 20mmHg20mmHg 4%CBF/mm
9、Hg 4%CBF/mmHg 相对性高碳酸血症相对性高碳酸血症 血流自动调节血流自动调节 CBF/CMROCBF/CMRO2 2CBFCBF增高增高 微栓增加微栓增加 消除脑充血消除脑充血 减少微栓减少微栓深低温深低温(15-20) (15-20) 脑血流压力依赖脑血流压力依赖 pHpH稳态稳态 应应 激激 糖皮质激素糖皮质激素 糖皮质激素受体糖皮质激素受体 认知功能障碍认知功能障碍 （额叶额叶 海马）海马） ApoE（2、3、4） 脑内脂转运脑内脂转运 胆固醇代谢胆固醇代谢 -淀粉样蛋白淀粉样蛋白 代谢代谢 转运转运 沉积沉积 CNS 生长发育生长发育 功能维持功能维持 伤后修复伤后修复 Ap
10、oE4 与淀粉样与淀粉样 -肽紧密结合肽紧密结合 -淀粉样蛋白代谢淀粉样蛋白代谢 清除清除 -淀粉样蛋白沉积淀粉样蛋白沉积 老年痴呆老年痴呆 术后认知功能障术后认知功能障褪黑激素褪黑激素 松果体松果体 光线光线 节律性分泌节律性分泌 睡眠睡眠 自由基清除自由基清除 抗氧化活性抗氧化活性 神经免疫调节神经免疫调节 脑缺氧脑缺氧 氧释放氧释放 氧需要氧需要 脑细胞损害脑细胞损害脑保护脑保护恢复脑组织的氧供需平衡恢复脑组织的氧供需平衡脑保护脑保护增加脑氧供应增加脑氧供应 降低脑耗氧量降低脑耗氧量 增加动脉血氧含量增加动脉血氧含量 低温低温 增加脑灌注压增加脑灌注压 全麻药全麻药 防止、矫正脑血管痉挛
11、防止、矫正脑血管痉挛 局麻药局麻药 治疗脑水肿治疗脑水肿脑的能量消耗脑的能量消耗CNS CNS 神经原神经原 胶质细胞胶质细胞 血管血管神经原：沿细胞膜不衰减传递去极化冲动神经原：沿细胞膜不衰减传递去极化冲动主动代谢主动代谢 60% 60% 脑电活动脑电活动基础代谢基础代谢 40% 40% 细胞膜、细胞器完整细胞膜、细胞器完整 K K+ +、 NaNa+ + 、CaCa2+2+ 梯度梯度 细胞物质合成、转运细胞物质合成、转运葡萄糖氧化葡萄糖氧化 ATP ATP 无糖原无糖原脑缺血和缺氧脑缺血和缺氧重量重量 2%2%体重体重血流血流 20%20%心输出量心输出量氧耗量氧耗量 20%20%机体氧耗
12、机体氧耗1010秒秒 失去知觉失去知觉15-2515-25秒秒 脑电活动停止脑电活动停止脑脑影响脑灌注的因素影响脑灌注的因素脑灌注压脑灌注压 脑血管阻力脑血管阻力平均动脉压平均动脉压 压力自动调节压力自动调节颅内压颅内压 血流血流 代谢偶联代谢偶联血流速度血流速度 稀释度稀释度 酸碱处理酸碱处理血流特性血流特性 搏动、非搏动搏动、非搏动 温度温度 药物药物 炎性反应炎性反应脑灌注压脑灌注压( CPP = MAP - ICP ) CPP 50-130mmHgCPP 50-130mmHg 自动调节自动调节 MAP 50-100mmHgMAP 50-100mmHg CVP CVP 年龄年龄( ( 7
13、575岁岁) )、高血压、糖尿病、高血压、糖尿病、 脑血管病变脑血管病变脑血流量脑血流量5050ml/100g/min ml/100g/min 正常正常3030ml/100g/min ml/100g/min 脑干缺血脑干缺血15-2015-20ml/100g/minml/100g/min 脑电活动消失脑电活动消失 缺血阈值缺血阈值 神经组织功能受神经组织功能受损损9-149-14ml/100g/min ml/100g/min 神经递质合成障碍神经递质合成障碍 神经细胞代谢紊乱神经细胞代谢紊乱 细胞内细胞内ATPATP耗竭耗竭 K K+ +漏出细胞外液漏出细胞外液 1212ml/100g/min
14、ml/100g/min(2-3hrs)(2-3hrs) 神经细胞膜衰竭神经细胞膜衰竭 不可逆不可逆6-86-8ml/100g/min ml/100g/min 细胞器破坏细胞器破坏 脑缺血类型脑缺血类型局灶性脑缺血局灶性脑缺血 脑血管痉挛、栓塞脑血管痉挛、栓塞 占位性改变占位性改变 肿瘤、出血肿瘤、出血不全性脑缺血不全性脑缺血 休克、低心排、休克、低心排、 体外循环低流量体外循环低流量完全性脑缺血完全性脑缺血 心跳骤停心跳骤停脑缺血脑缺血脑组织灌流量减少脑组织灌流量减少氧释放不足氧释放不足 高能磷酸盐减少高能磷酸盐减少CO2蓄积蓄积 无机磷酸盐增加无机磷酸盐增加乳酸增加乳酸增加 代谢性酸中毒代谢
15、性酸中毒血脑屏障破坏血脑屏障破坏 脑细胞损害脑细胞损害缺血脑损伤的机制缺血脑损伤的机制 ATPATP耗竭耗竭 细胞膜通透性细胞膜通透性( ( H H2 2O O、NaNa+ + 、CaCa2+ 2+ ) ) 前列腺素生成前列腺素生成 自由基生成自由基生成 乳酸蓄积乳酸蓄积 葡萄糖加重脑缺血损伤葡萄糖加重脑缺血损伤 NO-NMDANO-NMDA高反应性高反应性缺血神经原兴奋性毒性缺血神经原兴奋性毒性 缺血 再灌注去极化 谷氨酸、天门冬氨酸 自由基NMDAR non-NMDARCa2+内流 Na+内流 基因程序化 炎性反应NO合成酶 磷酸脂酶 细胞肿胀 凋亡蛋白激酶内切酶 兴奋性毒性 脑梗塞细胞内
16、细胞内Ca2+稳态稳态 细胞膜细胞膜 Ca2+-Na+ ( Na+ - K+ ATPase、Calmodulin) 线粒体线粒体 Ca2+-Na+ ATP Ca2+-H+ ATP 内质网内质网 Ca2+-H+ ATP 缺血细胞死亡缺血细胞死亡坏死坏死 中心区中心区凋亡凋亡 周边周边 延迟性延迟性中间形式中间形式细胞细胞 坏死坏死线粒体肿胀线粒体肿胀细胞膜细胞膜 核膜破裂核膜破裂细胞溶解细胞溶解巨噬细胞浸润吞噬巨噬细胞浸润吞噬细胞凋亡细胞凋亡特异电镜表现特异电镜表现 核染色质固缩核染色质固缩 内质网密度增加内质网密度增加 细胞膜凹陷细胞膜凹陷 凋亡小体凋亡小体基因调控基因调控DNA碎片阶梯碎片阶
17、梯 核酸内切酶核酸内切酶 180200bp TUNEL体外循环心脏直视手术后脑体外循环心脏直视手术后脑缺血的生化标记物缺血的生化标记物 肌酐磷酸激酶肌酐磷酸激酶(CK-BB) 动脉和颈内静脉差动脉和颈内静脉差 乳酸乳酸 动脉和颈内静脉差动脉和颈内静脉差 肌苷激酶肌苷激酶 (adenylkinase) 神经原特异烯醇酶神经原特异烯醇酶 (NSE) S-100蛋白蛋白 髓鞘碱性蛋白髓鞘碱性蛋白 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶体外循环心脏直视手术后体外循环心脏直视手术后神经、精神功能紊乱的预防神经、精神功能紊乱的预防 外科技术外科技术 灌注技术灌注技术 麻醉技术麻醉技术心脏外科技术心脏外科技术 动脉桥动脉桥
18、深低温、停循环深低温、停循环 阻断一次阻断一次 心内排气心内排气 心肌逆灌心肌逆灌 栓塞栓塞灌注技术灌注技术 灌注压适宜灌注压适宜 50-10050-100mmHgmmHg CPB CPB开始时开始时 膜肺膜肺 动脉滤器动脉滤器 4040 m m pHpH适宜适宜 复温复温 温度、缓慢、均匀温度、缓慢、均匀 超超滤滤 搏动灌注搏动灌注 深低温停循环深低温停循环肛温肛温2020 血温血温18 18 脑降温充分脑降温充分 4545分钟分钟 血流动力学稳定血流动力学稳定 急性中枢神经系统损伤急性中枢神经系统损伤 10-30%10-30%深低温停循环与脑保护深低温停循环与脑保护 深低温、低流量深低温、低流量 缩短停循环时间缩短停循环时间(100mmHgpH、电解质、渗透压、血糖、血球压积、体电解质、渗透压、血糖、血球压积、体温温 正常正常镇静、制动、抗惊厥镇静、制动、抗惊厥渗透性利尿渗透性利尿皮质激素皮质激素 氢化可的松氢化可的松 300mg/d 地塞米松地塞米松 0.2mg/Kg 6日日液体和营养液体和营养 30ml/Kg.d 50Kcal/Kg.d脑缺血病人的预后脑缺血病人的预后 自主呼吸恢复时间自主呼吸恢复时间 体温体温 抽搐抽搐
