低温治疗的作用机制、应用范围及研究现状|低温热塑记忆材料的特性及应用范围

国际上将低温划分为[1]轻度低温(mild hypothermia)33~35 ℃、中度低温(moderate hypothermia)28~32 ℃、深度低温(profound hypothermia)17~27 ℃和超深低温(ultraprofound hypothermia)2~16 ℃。江基尧教授于1993年首先将28~35 ℃轻中度低温统称为亚低温。并且证实亚低温对实验性缺血和实验性颅脑外伤具有显著的治疗保护作用[2]。目前所指的低温治疗即是控制性降低患者核心温度至亚低温范围,以减弱初始损伤之后带来的继发性器官损害。临床上越来越多的利用低温治疗来避免或改善各种类型的神经系统功能损伤[3]。近年来也将低温治疗应用于一些心脏损伤的治疗[4]。另外,最近一些研究显示低温治疗也可能对于急性肾损伤起到一定的保护作用。1 作用机制低温治疗的作用机制十分复杂,目前大多数研究关注的重点是脑保护的作用机制,同时这些机制也适用于低温对于其他器官的作用。可以将作用机制基本分为治疗作用以及副作用两大类。理解低温的病理生理作用机制,将有助于更好地掌握低温治疗时机,同时避免并发症的产生。2 治疗作用机制2.1 代谢水平低温减少机体氧耗、葡萄糖水平及二氧化碳生成,减轻脑水肿;研究显示核心温度每下降1度,脑代谢率下降6%~8%[5]。2.2 细胞水平低温在早期减轻线粒体功能障碍,打破凋亡程序[6];抑制缺血-再灌注损伤时细胞内神经兴奋性毒性作用[7];减弱细胞氧化损伤[8];降低缺血相关炎症反应和免疫应答能力,减少NO生成[9];减轻血脑屏障破坏,减轻脑水肿[10]。理论上提示低温干预的治疗时间窗较窄,必须尽快开始低温;同时低温的维持时间可适当延长。2.3 血管影响低温调节血管舒张剂(PGI2)与收缩剂(TXA2)之间的平衡,使得脑血流灌注恢复[11],但仍需要进一步研究阐明细节;低温可舒张冠脉,改善继发性心肌损伤,然而对于严重冠脉粥样硬化患者,可能发生血管收缩而影响预后[12]。2.4 其他低温还通过减少癫痫活动[13],降低脑温[14],增加脑组织缺血耐受性[15]。从而改善神经系统预后。3 不良反应机制3.1 循环系统低温时心率下降[16],如果出现与体温不符的心动过速,应考虑低血糖、低血容量或过量用药;低温所致心律失常与降温方式有密切关系[16],复温过程中多可转复;低温导致冷利尿而易产生低血压[5],需要及时纠正低血容量。3.2 血液系统≤33 ℃时,低温才易导致凝血功能障碍,33 ℃以上相对安全[5]。需注意由于常温下检测导致的凝血指标实验室结果假阴性。3.3 内分泌系统低温使胰岛素敏感性和分泌量降低[5],低温和复温过程中需监测血糖、调整胰岛素用量。3.4 消化系统低温与消化道功能减退相关[16],应暂停鼻饲选择肠外营养,且因机体代谢率下降,可降低营养供应目标。3.5 免疫系统低温使免疫功能受抑制,增加潜在感染风险,低温维持时间越长,感染风险越大[16]。可考虑放宽抗生素治疗指征。3.6 其他低温时电解质水平下降,复温时升高,应尽量维持镁、磷、钾离子在低温过程中处于正常值高限,但需避免复温时出现高钾血症[17]。低温诱导过程中可能产生寒战,其不利影响大多可以被充分镇静和麻醉减弱[18];低温时经由肝脏和肾脏清除的药物清除率会下降,但大多数药物作用水平升高,药物作用强度及持续时间增加[19]。需及时调整镇静剂等某些药物使用剂量。4 应用范围及研究进展目前低温治疗主要的应用范围是全面或局部脑组织缺血缺氧或重创后的脑保护,是已被证实的对于心脏骤停后全脑缺血损伤具有明确治疗作用的唯一方法[20]。近年,低温治疗已经扩展至其他器官损伤时的保护作用,包括对于心脏、肾脏等重要脏器功能的影响已经得到越来越深入的研究和揭示。5 脑保护目前低温脑保护最主要临床适应证为成人院外心脏骤停[21]。2002年两项里程碑式研究[22-23]为低温治疗在成人院外心脏骤停中的作用给予了积极有力的佐证。2005年起,美国心脏协会(AHA)即指引推荐[24],2010年AHA心肺复苏指南[25]中也明确指出低温(核心温度32~34 ℃ 12~24 h)治疗方案用于院外室颤后自主循环恢复(ROSC)但无意识的心脏骤停患者获益。低温治疗现已被国际复苏联络委员会、欧洲复苏委员会、AHA共同推荐用于部分ROSC后意识障碍的成年患者,同时也提到可以考虑应用于其他心脏节律的患者。近来Meta分析结果显示低温脑保护有效适应证还包括新生儿缺血缺氧性脑病[26]和创伤性脑损伤(TBI)[27]。2007年低温治疗TBI获得第一个美国相关指南的推荐(Ⅲ级证据)[28],且目前国内已列为治疗重型TBI的常规方法[29]。值得关注的是,虽然大多数单中心研究发现低温治疗TBI有效,但两个多中心研究的结果却不尽如人意:Clifton等研究[30]得出低温治疗成人患者无改善预后的结论,而Hutchison等[31]发现在儿童患者低温治疗无效;然而,这两项研究有明显的方法上的局限性,可能是其未发现有利作用反而得出有害结论的原因。目前正在澳洲以及新西兰开始募集的POLAR研究(ACTRN12609000764235)是有关创伤性脑损伤最大的研究之一。研究目标是评估预防性低温治疗对于创伤性脑损伤的神经功能预后效果影响。研究方法吸取了以上两项研究的经验教训,设计缜密,期望能够得出真实理想的结果。 另外一些正在临床前研究以及临床研究的疾病类型包括脑卒中[32]、围术期脑保护[33]的低温应用。2005年美国卒中学会(ASA)急性卒中治疗指南指出卒中后的低温治疗是一个充满希望的研究领域。2007年ASA明确指出,对自发性脑出血成年患者应进行低温治疗。最近一些研究已经联合低温与溶栓治疗,且显示了神经系统预后改善优势[34]。这似乎是一个缺血性卒中治疗方面未来研究的希望。6 心脏保护研究者发现心脏骤停后给予快速降温可以使患者心脏功能和神经系统功能预后均得到改善,据此推测低温可能对心脏功能也具有保护作用。从2002年起,研究者开始尝试将低温治疗应用于急性心肌梗死患者的预后改善。动物实验[35]、初步的人类研究[35]以及部分临床研究[36]显示低温对于缺血心肌具有保护作用,能够安全有效地治疗急性心梗。但前瞻性随机实验以及最近系统综述[37]结果显示,低温治疗并没有明显减少梗死面积或是降低主要不利心血管事件以及全因病死率,故仍需要进一步高质量的RCT实验证据证明低温治疗急性心梗的可行性。7 肾脏保护虽然根据病理生理特点,低温过程能够抑制肾脏血流,从而造成以肾前性因素为主的急性肾衰。但对于危重症过程中以缺血-再灌注为主要损伤机制的急性肾损而言,低温可能通过一系列前述保护性机制避免或降低肾脏损伤程度,并促进肾功能恢复。而动物实验[38]也给予了证实。但目前相关的临床实验,特别是关于低温对于肾脏保护作用的RCT实验证据甚少,Polderman研究显示[19]低温可以降低血管造影过程中对比剂相关性肾病的发生率,Moore等[39]研究证实对于需要体外循环的手术中持续性低温以及缓慢复温可能有利于减少肾脏损伤的发生率。然而临床证据尚不充分,这也将是一个充满挑战与前景的研究领域。8 未来研究注意事项与目前低温治疗仅达到一两个作用机制目标相比,低温保护作用机制的全面动员是它起效的关键。将来,需要更好地了解包括不同损伤类型、不同时相进行低温治疗的作用及副作用机制。同时为了在将来临床研究中优化低温治疗的实施方案,需要重视的5个关键因素是:损伤后至诱导低温的时间窗;目标体温;降温方法;复温速率;低温不良反应及并发症的预防。①关于低温诱导时间窗:Clifton等[30]在低温治疗TBI患者的研究中,有一组低温治疗是在转运过程中即启动,该亚组患者远期神经系统预后要明显优于常温组。这一点可能同样适用于其他疾病类型。为了证明是否越早开展低温治疗越有效,急诊人员在受伤地点即开始启动低温治疗可能是将来研究的一个方向。②关于低温维持时间:目前指南建议对于ROSC后患者低温维持至少24 h;对于严重TBI患者,脑组织肿胀常常持续3~5 d,最近Meta分析[27]指出对于TBI患者低温治疗实施>48 h,与病死率降低、更加有利的神经系统预后相关。因此将来的相关研究应该个体化定义维持时间,部分患者可能超过48 h。③关于降温方法选择:目前并无某项降温技术已被证实效果最佳,理想的降温方法应有效且易于使用,体表降温手段多,应用最广泛,优点是简单易行,安全性好,缺点对靶目标温度的控制效果不稳定;血管内降温方法在国内一些医院的麻醉科、急诊科、神经科和重症监护室已经开展,优点可稳定降低并维持体温,缺点价格昂贵、可能导致凝血功能障碍和感染。国外观点认为在适度降温和抑制反弹性高热过程中采用体表降温法较合适。将来研究需要注意在TBI患者中使用冷液体输注法降温可能增加颅内压升高风险。④关于复温速率:最近的Meta分析[27]发现复温速度并不是预后判断的独立危险因素。尽管如此,在今后的临床研究中,复温过程需要通过临床相关生理指标例如颅内压等更好地指导个体化管理,同时延长复温过程([41]。而术后高热与更多的认知功能障碍相关,一些关于围术期低温治疗研究的矛盾结果可能是因为快速复温造成的有害作用[39,42]。因此,将来关于围术期低温研究时也必须采取缓慢复温的策略。⑤关于目标体温:低温治疗的目标体温在部分疾病类型中已分别有指南推荐。需要注意的是,在将来的研究中需要严格控制对照组的温度,将对照组控制在常温水平,避免高热暴露[39]。这样不利于低温治疗效果的评估。⑥如果是多中心研究,需要保证各个中心之间低温治疗效果的一致性,否则将削弱发现低温全面效果的能力。参考文献[1]Marion DW, Penrod LE, Kelsey SF, et al. Treatment of severe head injury with moderate hypothermia[J]. N Engl J Med, 1997, 336(8):540-546.[2] Jiang JY, Yu MK, Zhu C. Effect of long-term mild hypothermia on patients with severe traumatic brain injury. 1 year follow up of 87 case[J]. J Neurosurg, 2000, 93(4):546-549.[3] 曾红科, 邓医宇. 心肺复苏后亚低温脑保护治疗[J]. 中华急诊医学杂志, 2011, 20(12):1353-1354.[4] 李恒, 杨正飞, 符岳, 等. 缺血期亚低温保存再灌注后心肌细胞收缩功能的研究[J]. 中华急诊医学杂志, 2011, 20(11):1143-1148. [5] Polderman KH. Mechanisms of action, physiological effects, and complications of hypothermia[J]. Crit Care Med, 2009, (7 Suppl):S186-202.[6] Liou AK, Clark RS, Henshall DC, et al. To die or not to die for neurons in ischemia, traumatic brain injury and epilepsy: a review on the stress-activated signaling pathways and apoptotic pathways[J]. Prog Neurobiol, 2003, 69(1):103-142.[7] Baker AJ, Zornow MH, Grafe MR, et al. Hypothermia prevents ischemia-induced increases in hippocampal glycine concentrations in rabbits[J]. Stroke, 1991, 22(5):666-673.[8] Globus MY, Alonso O, Dietrich WD, et al. Glutamate release and free radical production following brain injury: effects of post traumatic hypothermia[J]. J Neurochem, 1995, 65(4):1704-1711.[9] Kimura A, Sakurada S, Ohkuni H, et al. Moderate hypothermia delays proin-flammatory cytokine production of human peripheral blood mononuclear cells[J]. Crit Care Med, 2002, 30(7):1499-1502.[10]Chi OZ, Liu X, Weiss HR. Effects of mild hypothermia on blood-brain barrier disruption during isoflurane or pentobarbital anesthesia[J]. Anesthesiology, 2001, 95(4):933-938.[11] Aibiki M, Maekawa S, Yokono S. Moderate hypothermia improves imbalances of thromboxane A2 and prostaglandin I2 production after traumatic brain injury in humans[J]. Crit Care Med, 2000, 28(12):3902-3906.[12] Nabel EG, Ganz P, Gordon JB, et al. Dilation of normal and constriction of atherosclerotic coronary arteries caused by the cold pressor test[J]. Circulation, 1988, 77(1):43-52.[13] Yager JY, Armstrong EA, Jaharus C, et al. Preventing hyperthermia decreases brain damage following neonatal hypoxic-ischemic seizures[J]. Brain Res, 2004, 1011(1):48-57.[14] Hickey RW, Kochanek PM, Ferimer H, et al. Induced hyperthermia exacerbates neurologic neuronal histologic damage after asphyxial cardiac arrest in rats[J]. Crit Care Med, 2003, 31(2):531-535.[15] Yuan HB, Huang Y, Zheng S, et al. Hypothermic preconditioning increases survival of purkinje neurons in rat cerebellar slices after an in vitro simulated ischemia[J]. Anesthesiology, 2004, 100(2):331-337.[16] Polderman KH, Herold I. Therapeutic hypothermia and controlled normother-mia in the intensive care unit: practical considerations, side effects, and cooling methods[J]. Crit Care Med, 2009, 37(3):1101-1120.[17] Weisinger JR, Bellorin-Font E. Magnesium and phosphorus. Lancet, 1998, 352(9125): 391-396.[18] Sessler DI. Thermoregulatory defense mechanisms[J]. Crit Care Med, 2009, (7 Suppl):S203-210. [19] Polderman KH. Induced hypothermia and fever control for prevention and treatment of neurological injuries[J]. Lancet, 2008, 371(9628):1955-1969.[20] Niklas N, Kjetil S, Jan H, et al. Adverse events and their relation to mortality in out-of-hospital cardiac arrest patients treated with therapeutic hypothermia[J]. Crit Care Med, 2011, 39(1):84-88.[21] 李春盛, 顾伟. 心肺脑复苏治疗的新进展[J]. 中华急诊医学杂志, 2006, 15(12):1061-1062.[22] Hypothermia after Cardiac Arrest Study Group. Mild hypothermia to improve the neurological outcome after cardiac arrest[J]. N Engl J Med, 2002, 346(8):549-556.[23] Bernard SA, Morley PT, Hoek TL, et al. Treatment of comatose survivors from out-of hospital cardiac arrest with induced hypothermia[J]. N Engl J Med, 2002, 346(8):557-563.[24] American Heart Association 2005 guideline for CPR and ECC. Postresuscitation support[J]. Circulation, 2005, 112(Suppl 24):Ⅳ84-Ⅳ88.[25] 2010 American Heart Association guideline for CPR and ECC. Postresuscitation support[J]. Circulation, 2010, 122(Suppl):S640-656.[26] Edwards AD, Brocklehurst P, Gunn AJ, et al. Neurological outcomes at 18 months of age after moderate hypothermia for perinatal hypoxic ischaemic encephalopathy: synthesis and meta-analysis of trial data[J]. BMJ, 2010, 340:c363.[27] Peterson K, Carson S, Carney N. Hypothermia treatment for traumatic brain injury: a systematic review and meta-analysis[J]. J Neurotrauma, 2008, 25(1):62-71.[28] Brain Trauma Foundation. American Association of Neurological Surgeons. Congress of Neurological Surgeons. Guidelines for the management of severe traumatic brainin jury[J]. J Neurotrauma, 2007, 24(Suppl 1):S1-106.[29] 江基尧, 朱诚,罗其中.颅脑创伤临床救治指南[M].3版.上海:第二军医大学出版社, 2007: 137-145.[30] Clifton GL, Miller ER, Choi SC, et al. Lack of effect of induction of hypothermia after acute brain injury[J]. N Engl J Med, 2001, 344(8):556-563.[31] Hutchison JS, Ward RE, Lacroix J, et al. Hypothermia therapy after traumatic brain injury in children[J]. N Engl J Med, 2008, 358(23):2447-2456.[32] Kammersgaard LP, Rasmussen BH, Jorgensen HS, et al. Feasibility and safety of inducing modest hypothermia in awake patients with acute stroke through surface cooling: a case-control study: the Copenhagen Stroke Study[J]. Stroke, 2000, 31(9):2251-2256.[33] Rees K, Beranek-Stanley M, Burke M, et al. Hypothermia to reduce neurological damage following coronary artery bypass surgery[J]. Cochrane Database Syst Rev, 2001, CD002138. [34] Hemmen TM, Raman R, Guluma KZ, et al. Intravenous thrombolysis plus hypothermia for acute treatment of ischemic stroke(ICTuS-L): final results[J]. Stroke, 2010, 41(10):2265-2270.[35] Kelly FE, Nolan JP. The effects of mild induced hypothermia on the myocardium: a systematic review[J]. Anaesthesia, 2010, 65(5):505-515.[36] Ly HQ, Denault A, Dupuis J, et al. A pilot study: the noninvasive durface vooling thermoregulatory system for mild hypothermia induction in acute myocardial infarction (the NICAMI Study) [J]. Am Heart J, 2005, 150(5):933.[37] Parham W, Edelstein K, Unger B, et al. Therapeutic hypothermia for acute myocardial infarction: past, present, and future[J]. Crit Care Med, 2009, (Suppl 7):S234- 237.[38] Delbridge MS, Shrestha BM, Raftery AT, et al. The effect of body temperature in a rat model of renal ischemia-reperfusion injury[J]. Transplant Proc, 2007, 39(10):2983-2985.[39] Moore EM, Simpson JA, Tobin AE, et al. Preoperative eGFR and RIFLE-classified postoperative AKI predict length of stay postcoronary bypass surgery in an Australian setting[J]. Anaesth Intensive Care, 2010, 38(1):113-121.[40] Nichol AD, Cooper DJ. Polar Study Investigators on behalf of the ANZICS- Clinical Trials Group, E.P. O. Study Investigators on behalf of the ANZICS- Clinical Trials Group. Can we improve neurological outcomes in severe traumatic brain injury? Something old (early prophylactic hypothermia) and something new (erythropoietin) [J]. Injury, 2009, 40(5):471-478.[41] Grigore AM, Mathew J, Grocott HP, et al. Prospective randomized trial of normothermic versus hypothermic cardiopulmonary bypass on cognitive function after coronary artery bypass graft surgery[J]. Anesthesiology, 2001, 95(5):1110-1119.[42] Grocott HP, Mackensen GB, Grigore AM, et al. Postoperative hyperthermia is associated with cognitive dysfunction after coronary artery bypass graft surgery[J]. Stroke, 2002, 33(2):537-541.(收稿日期:2012-04-01)(本文编辑:何小军)DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2012.12.031作者单位:210029 南京,南京医科大学第一附属医院急诊科通信作者:张劲松,Email:zhangjso@sina.com中华急诊医学杂志2012年12月第21卷第12期Chin J Emerg Med,November 2012,Vol.21,No.12P1403-P1405

推荐访问:低温 应用范围 现状 机制