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血管內(nèi)熱交換降溫技術(shù)的臨床應(yīng)用
血管內(nèi)熱交換降溫技術(shù)的臨床應(yīng)用 無論是動物實驗研究,還是臨床實踐,絕大多數(shù)研究都表明30~35℃的亞低溫具有肯定的腦保護作用。當然,也有極少數(shù)研究報道,否認亞低溫的腦保護作用。以往的相關(guān)臨床研究多采用全身體表降溫方法,如通過冰毯、酒精擦浴、體表大血管走行部位(如腹股溝、腋窩和頸部等)敷以冰袋、循環(huán)冷空氣處理和(或) 直腸或膀胱冰水沖洗等來誘導(dǎo)和維持體溫;也有采用頭部重點低溫全身亞低溫的方法,如冰帽或半導(dǎo)體貼敷式降溫等。這些亞低溫誘導(dǎo)方法雖然能達到目標溫度, 但其操作過程較為繁瑣、誘導(dǎo)過程較長,大多需要3~8h 才能達到目標溫度。另外,上述降溫方法在維持和控制目標溫度方面也存在較大困難,通常出現(xiàn)溫度波動范圍較大等情況。因此,在亞低溫治療的臨床具體實施中,如何迅速實現(xiàn)低溫誘導(dǎo)、準確可靠地維持溫度以及控制復(fù)溫過程的速度,是值得考慮的問題,近年來發(fā)展起來的血管內(nèi)熱交換降溫技術(shù)(endovascular heat exchange cooling)得到臨床關(guān)注。
一、傳統(tǒng)的降溫方法
(一)全身體表降溫 全身體表降溫是臨床應(yīng)用最為廣泛的亞低溫實施方法, 具有操作簡單,普及率高的優(yōu)勢, 早期采用冰塊降溫,冷水浸泡,毛巾濕敷加風(fēng)扇降溫等,由于傳統(tǒng)的清水冰袋形狀固定,不易與體表充分接觸,此外降溫速度慢,低溫狀態(tài)不恒定,其溫度控制困難,難以達到治療效果。20世紀90年代以來,冰毯機的應(yīng)用為亞低溫治療提供了便利條件,冰毯機可以將病人體溫降低到設(shè)定溫度,并自動維持指定的時間, 療程結(jié)束撤除冰毯機后,病人體溫自主恢復(fù), 其缺點是:毯面和病人的接觸面積小(約體表的30%)導(dǎo)致熱交換效率低,病人達到治療溫度所需要的時間長,體表冷熱不均勻易導(dǎo)致寒戰(zhàn),難以控制復(fù)溫速度和復(fù)溫中的病情反跳等,這些都顯著影響了亞低溫的療效。美國Medivance公司制造的Arctic Sun體溫控制系統(tǒng) 循環(huán)液體為水,熱交換片為多片設(shè)計,分別包裹患者軀干、四肢進行降溫,總面積達40%體表面積, 表層為水凝膠層,可以更好地與皮膚接觸, 經(jīng)臨床試驗,其降溫效果明顯優(yōu)于普通冰毯機。
以色列 MTRE公司推出的Allon和CritiCool體溫控制系統(tǒng) 是目前最安全、最精確的體溫控制系統(tǒng)之一, 可應(yīng)用于手術(shù)室,急診室和ICU, 該系統(tǒng)可控制病人體溫于30~40℃的任意溫度,循環(huán)液體為水,降溫服Cure Warp采用單片式設(shè)計,材料柔軟而有彈性,可三維包裹人體并緊密貼合,接觸高達85%體表面積,帶來高效率的熱量傳遞, 該系統(tǒng)具有降溫均勻迅速,溫度控制精確,可主動控制病人復(fù)溫等優(yōu)勢,進一步彌補了普通冰毯機的不足。
(二)體外循環(huán)降溫 體外循環(huán)降溫最早應(yīng)用在心臟外科手術(shù)中,近年來在顱腦創(chuàng)傷救治中也得到應(yīng)用, 它的工作原理是將血液引到體外進行降溫/復(fù)溫, 它具有降溫迅速,效果確實的優(yōu)點,而且可以結(jié)合血濾技術(shù)清除血液內(nèi)一些有害物質(zhì),維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,更好地治療腦水腫, 避免體表降溫帶來的外周組織灌注不足,降溫效率不理想等問題,但其缺點是需要復(fù)雜的設(shè)備和準備,有創(chuàng)傷,有體外循環(huán)操作帶來的副作用, 需要在大型醫(yī)療中心進行。
(三)血管內(nèi)降溫
1、血管內(nèi)灌注降溫 血管內(nèi)灌注降溫是指通過快速輸注大量冷卻液體(晶體或白蛋白)或自身血液來達到降低核心體溫的目的,這種降溫方法快速有效,但輸注速度必須快,緩慢輸入則達不到降溫效果。對患者的心、肺和腎功能可能構(gòu)成巨大挑戰(zhàn),加之溫度的調(diào)節(jié)過程維持較為繁瑣復(fù)雜,因此其臨床應(yīng)用受到很大限制。
2、血管內(nèi)熱交換降溫 血管內(nèi)熱交換降溫技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型降溫方法, 它的工作原理是采用介入方法將溫度控制導(dǎo)管插入人體動脈血管內(nèi),直接對血液進行降溫/復(fù)溫,如CoolGard 系統(tǒng),這一系統(tǒng)包括具有降溫冷卻作用的體外機、把冷卻液灌注到導(dǎo)管的泵以及能插入患者下腔靜脈的具有熱交換作用的導(dǎo)管。Icy導(dǎo)管是一個三腔血管內(nèi)導(dǎo)管,外徑8 5F,長度38cm,其根部有3個分支,其中2個用于注入和流出冷卻鹽水進行熱交換,另1個是標準的導(dǎo)絲管,可用于靜脈輸注液體。導(dǎo)管通過股靜脈置于心臟下方的下腔靜脈中,冷卻鹽水通過 Cool Gard系統(tǒng)被泵入導(dǎo)管的流入道,再進入導(dǎo)管末端外面的3個腔內(nèi),與下腔靜脈中的血液充分接觸進行熱交換,然后再經(jīng)導(dǎo)管的流出道回到CoolGard 系統(tǒng)中。 CoolGard 溫度控制系統(tǒng)和導(dǎo)管構(gòu)成了一個封閉的循環(huán)系統(tǒng),冷卻鹽水不會進入到患者的循環(huán)血液中。它的特點是降溫迅速可靠,創(chuàng)傷較體外循環(huán)降溫小,臨床經(jīng)驗標明該系統(tǒng)降溫速度平均達到5.0-6.0℃/h,溫度控制精確度為0.1℃,平均復(fù)溫速度為 2.0-3.0℃/h。
(四)局部降溫
選擇性頭部降溫應(yīng)用于臨床已很長時間,由于設(shè)備的限制,該方法臨床療效較差,一度被否定,最近,選擇性頭部降溫設(shè)備重新得到發(fā)展,對其療效正在進行進一步的評價。有報道美國國家航空和航天局技術(shù)制作的降溫頭盔,應(yīng)用于中風(fēng)或顱腦創(chuàng)傷病人的急救,病人均放置腦組織內(nèi)溫度探頭以監(jiān)測腦溫,研究結(jié)果顯示該頭盔具有明確的降低腦溫作用,使用頭盔1h,腦溫平均下降1.84℃(0.9-2.4 ℃),全身溫度下降到36℃以下,平均需要6.67h(1-12h),由于保持了全身相對正常的體溫,該方法的副作用很小。
二、血管內(nèi)熱交換降溫技術(shù)的安全性、可行性和有效性評價
有研究采用血管內(nèi)熱交換降溫和表面降溫(冰毯)對比觀察153 例未破裂腦動脈瘤患者在開顱夾閉術(shù)過程中進行全身亞低溫處理,以減少手術(shù)血流阻斷可能帶來的缺血性腦損害,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與表面降溫組(n=61)相比,血管內(nèi)降溫組(n=92)誘導(dǎo)速度更快(4.77℃/h vs 0.87℃/h,P<0.001)。當放置第1個臨時性動脈或動脈瘤夾時, 血管內(nèi)降溫組有99%的患者已達到目標溫度,而表面降溫組只有20%。血管內(nèi)降溫組復(fù)溫過程更快(1.88℃/h vs 0.69℃/h,P<0.001);當手術(shù)結(jié)束時,血管內(nèi)降溫組有 89%的患者體溫恢復(fù)到35℃以上,而表面降溫組只有53%(P<0.001)。離開手術(shù)室時,血管內(nèi)降溫組只有14%還未拔除氣管插管,而表面降溫組有28%。血管內(nèi)降溫組與導(dǎo)管有關(guān)的血栓、出血或感染并發(fā)癥與表面降溫組無顯著差異。因此認為, 血管內(nèi)熱交換降溫方法在低溫的誘導(dǎo)、維持和復(fù)溫方面明顯優(yōu)于表面降溫方法, 且不會增加與導(dǎo)管置入相關(guān)的并發(fā)癥風(fēng)險,在腦血管外科手術(shù)中的應(yīng)用有著誘人的前景。
除了能快速誘導(dǎo)達到目標溫度外,維持溫度的恒定和減少溫度的波動是該技術(shù)的另一個重要特點。Keller等分別采用CoolGard系統(tǒng)或冰毯對20例Hunt Hess 分級為3~5 級的SAH 患者進行亞低溫治療。結(jié)果發(fā)現(xiàn),血管內(nèi)降溫組達到目標溫度的時間顯著短于冰毯降溫組[(190±110)min vs (370±220)min,P=0.023];在維持目標溫度階段,前者僅有51%(62/1215)的體溫測量值偏離目標溫度,而后者則高達16%(127/792)(P<0.0001)。因此認為,血管內(nèi)熱交換降溫技術(shù)在誘導(dǎo)和維持既定溫度方面優(yōu)于傳統(tǒng)的降溫方法(冰毯),克服了肥胖患者采用體表降溫很難達到目標溫度的缺陷,具'有降溫速度快、既定溫度維持準確、波動性小以及復(fù)溫速度容易控制等特點。
三、臨床應(yīng)用
1、顱內(nèi)動脈瘤 動脈瘤手術(shù)部位深、視野小,阻斷載瘤動脈或鉗夾瘤體時易發(fā)生血管破裂和腦動脈痙攣,手術(shù)對腦組織的牽拉壓迫或電凝止血,均可造成術(shù)野周邊或其供血區(qū)不同范圍和程度的腦組織缺血缺氧性損害。早期手術(shù)已被公認是破裂顱內(nèi)動脈瘤的最佳治療選擇,然而,由于術(shù)中腦組織損傷、載瘤動脈暫時阻斷等原因,20%的患者會進一步引發(fā)缺血性神經(jīng)功能損害,因此,防止缺血性損害的腦保護治療十分必要。目前常采用的措施包括“3H”療法、動脈內(nèi)灌注鹽酸罌粟堿和腔內(nèi)血管成形術(shù)等方法,有些患者仍出現(xiàn)進行性缺血性神經(jīng)功能損害。Lougheed 等以神經(jīng)保護為目的,最早將全身亞低溫技術(shù)應(yīng)用于顱內(nèi)動脈瘤手術(shù)中,但其機制尚不清楚且療效也受到質(zhì)疑。Karibe 等報道,在動脈瘤夾閉術(shù)中短暫應(yīng)用亞低溫使重度SAH患者的腦血流改善長達4d。全美多中心急性腦損傷研究盡管未觀察到亞低溫在降低SAH 病死率和改善神經(jīng)功能恢復(fù)方面有顯著作用,但亞低溫在減輕腦水腫和減少腦代謝產(chǎn)物積聚方面的確有益,顯示出潛在的神經(jīng)保護作用。Piepgras 等用大鼠SAH 模型對急性期亞低溫治療的效果進行了研究。他們應(yīng)用彌散加權(quán)成像表觀彌散系數(shù)圖進行評價發(fā)現(xiàn),在實驗過程中常溫組大鼠彌散系數(shù)圖值一直處于顯著降低狀態(tài),而低溫組大鼠在最初下降后持續(xù)升高,在60min內(nèi)恢復(fù)至正常水平。即使是在SAH后60min開始亞低溫處理也達到同樣的效果。盡管如此,近年來歐洲和日本等國家都將亞低溫技術(shù)作為顱內(nèi)動脈瘤手術(shù)治療中的保護措施。但亞低溫技術(shù)仍然以減輕缺血性損害為目的廣泛應(yīng)用于顱內(nèi)動脈瘤的手術(shù)治療中,其有效性、安全性以及實施方法是目前研究的熱點。
2、心跳驟停后的腦復(fù)蘇 因各種原因?qū)е碌男奶E停在臨床上并不少見,多數(shù)患者將會死亡,部分存活者通常遺留嚴重的永久性神經(jīng)功能缺損。心臟復(fù)蘇成功后的腦保護治療對患者的預(yù)后至關(guān)重要,其中重要的一項措施就是盡早實施亞低溫治療。Al Senani通過對13例心跳驟停后出現(xiàn)自主心律的患者進行觀察,發(fā)現(xiàn)所有患者在平均3h39min 后均降至既定的核心溫度(33℃),平均降溫速度為(0.8± 0.3)℃/h,然后將溫度準確地維持于(32.7±0.5)℃,持續(xù)24h后開始復(fù)溫,平均復(fù)溫時間為(18.3±5.9)h。5例患者(38%)30d后的Glasgow轉(zhuǎn)歸量表評分為1~2分,4例患者死亡,但死因均與降溫過程無關(guān)(1 例死于心動過緩和低血壓,其余3 例死于撤除生命支持治療后)。因此認為,在心跳驟停復(fù)蘇成功后處于昏迷狀態(tài)的患者中, 采用血管內(nèi)降溫誘導(dǎo)亞低溫的方法是安全可行的,既可迅速地達到預(yù)定溫度,又可實現(xiàn)對溫度的精確控制和維持。
3、急性卒中 亞低溫對急性卒中具有確切的保護作用,以往的臨床研究多采用體表降溫方法。由于缺血性卒中的腦水腫高峰期在發(fā)病后3~4d,因此維持亞低溫時間為48~72h。有研究在實施亞低溫期間,溫度最高為33.4℃,最低為32.2℃, 溫度偏離目標溫度>0.2℃的時間占治療時間的21%,溫度偏離>0.3℃占治療時間的10%。與亞低溫治療相關(guān)的并發(fā)癥包括肺部感染、低血壓、心動過緩、心律失常和血小板減少等均有發(fā)生,因此作者認為,血管內(nèi)熱交換降溫技術(shù)誘導(dǎo)和維持亞低溫非常有效,但安全性還需要進一步評價。此外采用血管內(nèi)降溫方法使其核心溫度降至33℃,持續(xù)12~24h 后復(fù)溫至36.5℃,復(fù)溫過程歷時12h,采用哌替啶+ 丁螺環(huán)酮+皮膚保溫減少寒戰(zhàn)。共有18例發(fā)病12h內(nèi)的缺血性卒中患者進入研究, 其中有9 例維持亞低溫12h 后復(fù)溫,6 例維持亞低溫24h 后復(fù)溫,3 例由于技術(shù)(1 例導(dǎo)管插入不正確)和臨床原因(1例血壓過低,1例由于家庭成員要求撤出)僅維持亞低溫<1 5h。結(jié)果表明,所有患者均能耐受血管內(nèi)降溫的不良反應(yīng)和不適感,延長亞低溫持續(xù)時間至12~24h,并未出現(xiàn)明顯不良反應(yīng)。因此,作者認為血管內(nèi)降溫聯(lián)合應(yīng)用抗寒戰(zhàn)治療對于清醒的急性卒中患者是安全可行的。至于血管內(nèi)降溫治療能否明顯改善卒中患者的臨床轉(zhuǎn)歸,尚需要進一步研究證實。
4、急性心肌梗死 體溫是影響急性心肌梗死(acutemyocardialin farction,AMI) 患者心肌壞死體積的重要因素,而降低心肌溫度可縮小梗死體積,即使是在冠狀動脈閉塞后再開始降溫也同樣有效。研究發(fā)現(xiàn),血管內(nèi)降溫(34℃)可明顯降低心肌溫度和縮小梗死體積,低溫雖可造成心率減慢和收縮壓下降,但在復(fù)溫后均能恢復(fù)正常。42例發(fā)病1h內(nèi)的AMI患者隨機分為血管內(nèi)降溫組和對照組(每組21例), 血管內(nèi)降溫的目標溫度為33℃,維持時間為3h,采用體表保溫、口服丁螺環(huán)酮和靜滴哌替啶以減少寒戰(zhàn),以99mTc SPECT 成像在發(fā)病后30d時測定梗死體積。結(jié)果發(fā)現(xiàn),20例患者成功實施了血管內(nèi)降溫(占95%),全部達到目標溫度[(33.2±0.9)℃], 再灌注期間的平均體溫為(34.7±0.9)℃,患者均能耐受低溫,無血流動力學(xué)障礙,心律失常發(fā)生率也未增高。低溫治療組無一例患者出現(xiàn)嚴重心臟事件,而對照組有2 例;低溫治療組梗死體積有縮小的趨勢。因此作者認為,血管內(nèi)降溫是AMI 患者 PCI 術(shù)中的一項安全可行的輔助手段,但是否能縮小梗死體積尚需進一步研究證實。
5、其他 有研究表明,對惡性高熱患者實施血管內(nèi)降溫可有效控制患者體溫, 而相關(guān)的并發(fā)癥并沒有增加。Badjatia 等對蛛網(wǎng)膜下腔出血導(dǎo)致的高熱進行血管內(nèi)降溫,目標溫度為36.5℃,維持24h。結(jié)果表明,9例患者中有7例降至正常體溫,2 例未達到正常體溫者源于未能控制的寒戰(zhàn)。有2 例患者通過超聲檢查發(fā)現(xiàn)深靜脈血栓形成,但并無臨床癥狀。作者認為, 血管內(nèi)降溫可安全有效地控制SAH的發(fā)熱, 但對臨床轉(zhuǎn)歸的影響尚需進一步研究。Diringer 等則分別采用常規(guī)降溫(對乙酰氨基酚+冰毯)和血管內(nèi)降溫對NICU中296例發(fā)熱(>38℃)患者的降溫情況進行了觀察,其中31%為SAH,24%為腦外傷,23%為腦出血,13%為缺血性卒中。結(jié)果表明, 常規(guī)降溫組的發(fā)熱負荷(>38℃曲線下面積)為7.92℃·h,而血管內(nèi)降溫組為2.87 ℃·h(P<0.01),說明血管內(nèi)降溫技術(shù)是控制頑固性高熱的有效手段。此外在腦外傷患者實施亞低溫治療的效果與亞低溫的模式、種類和時間窗有關(guān),在腦外傷患者中,輕度亞低溫可有效降低顱內(nèi)壓,很少出現(xiàn)不良反應(yīng),在美國許多醫(yī)療中心已廣泛應(yīng)用。
四、結(jié)語
血管內(nèi)熱交換降溫是一種新型的降溫技術(shù),目前的研究已證實它是一種安全、有效、可行的方法,可以用于急性心、腦血管病以及其他腦部疾病的輔助治療。雖然目前尚缺乏血管內(nèi)降溫技術(shù)對臨床轉(zhuǎn)歸影響的大樣本多中心研究,但可以預(yù)言,隨著血管內(nèi)熱交換降溫技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,必將在臨床上得到廣泛的應(yīng)用。將來我們應(yīng)進一步在以下幾個方面進行深入探討。一是,亞低溫腦保護治療的最佳適應(yīng)癥、最佳時間窗和目標溫度、最佳溫度窗,確保取得最佳療效的同時,如何最大限度地避免不良反應(yīng);二是,亞低溫治療對患者顱內(nèi)、外病理生理及生物化學(xué)變化的影響;三是,亞低溫治療對其他腦保護藥物的影響;四是,亞低溫腦保護更深層次的作用機理等。也許只有在這些問題得到解決后,亞低溫療法才能真正“救腦細胞于水火”。
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