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第四章 腦血流的病理生

第一節(jié) 腦血流的概念

一、腦血流

腦血流(cerebral blood flow,CBF)系指在單位時間內(nèi)供應(yīng)100g腦組織的血液流量。正常成年人,典型CBF為750ml或15%的心排出量,相當(dāng)于50~54ml/(100g·min)。局部腦血流量(reginal cerebral blood flow,rCBF)是指單位時間內(nèi)流經(jīng)局部腦組織的血液量。由于腦功能活動類型的差異,大腦局部血流量差異亦較大,如腦灰質(zhì)的CBF介于20ml/(100g·min),而腦白質(zhì)則高達(dá)70~100ml/(100g·min)。CBF由多種機(jī)制嚴(yán)格調(diào)節(jié)以適應(yīng)腦的代謝需要。過多的血造成充血能造成顱內(nèi)壓增高,壓縮和損害腦的精細(xì)組織。若CBF低于18~20ml/(100g·min)則出現(xiàn)腦血流過少(缺血);而當(dāng)CBF低于8~10ml/(100g·min),腦組織將死亡。故臨床上對常見的CBF障礙如休克、卒中和外傷性腦損傷都采取措施,旨在維持適當(dāng)?shù)腃BF。CBF取決于多種因素,諸如血的黏稠度(viscosity),血管擴(kuò)張的程度和血流進(jìn)入腦內(nèi)的凈壓力,該凈壓力稱之為腦灌注壓(cerebral perfusion pressure,CPP),其是由全身血壓所決定的。腦血管有能力借改變本身的直徑以調(diào)節(jié)通過血流量,該過程稱作自身調(diào)節(jié)(autoregulation),當(dāng)系統(tǒng)血壓升高時腦血管通過自身調(diào)節(jié)血管收縮,當(dāng)系統(tǒng)血壓降低時,則血管擴(kuò)張。小動脈也對血液中化學(xué)物質(zhì)的不同濃度進(jìn)行收縮和擴(kuò)張的自身調(diào)節(jié),例如小血管對系統(tǒng)血液的高CO2分壓(PCO2),反應(yīng)以擴(kuò)張,而對高氧分壓(PO2)反應(yīng)以收縮。正常情況下,腦灰質(zhì)的CBF約20ml/(100g·min),而白質(zhì)約70ml/(100g·min)。

二、腦灌注壓

腦灌注壓(cerebral perfusion pressure,CPP)是促使腦血流到腦組織(腦灌注)的凈壓力梯度。CPP必須維持在一個狹窄的范圍,因?yàn)閴毫^小會造成腦組織缺血,而壓力過大會造成顱內(nèi)壓(intracranial pressure,ICP)增高。這是因?yàn)轱B骨是一堅(jiān)硬的盒狀外殼,包括血液、CSF和極柔軟的腦組織3種成分,其中血液和CSF能接受壓縮的容量和能力有限和很弱,而腦組織柔軟更易被壓縮,結(jié)果出現(xiàn)腦組織缺血損害。

(一)按顱內(nèi)壓定義

CPP為:CBF=MAP(平均動脈壓)-ICP(顱內(nèi)壓)

成人正常心率時,MAP=1/3(收縮壓-舒張壓)+舒張壓。心率過快時,計(jì)算應(yīng)做相應(yīng)調(diào)整。正常值為70~110mmHg。

(二)按血管阻力定義

CPP可定義為造成CBF的壓力梯度:CBF=CPP/CVR(CVR為腦血管阻力)。

按影響CPP和影響CVR的因素考慮,CVR是受4個主要機(jī)制控制:①代謝控制(或代謝性自我調(diào)節(jié));②壓力自我調(diào)節(jié);③化學(xué)控制(動脈PCO2和PO2);④神經(jīng)控制。

第二節(jié) 腦血流量的測定

近年來,隨著現(xiàn)代影像學(xué)技術(shù)及生物醫(yī)學(xué)工程設(shè)備研究制造水平的提高,測量腦血流量的方法越來越多,簡單介紹幾種臨床常用的方法,在此不做技術(shù)方法的詳述。

1.N2O測定法

N2O測定法被認(rèn)為是檢測大腦半球血流量的金標(biāo)準(zhǔn),其原理是單位時間內(nèi)組織吸收指示劑的量等于動脈血帶入組織的量與靜脈血從組織帶出量之差。

2.經(jīng)顱多普勒超聲

TCD無創(chuàng)性,且廉價、操作簡單、可重復(fù)性好的檢測顱內(nèi)血流動力學(xué)的方法,目前已廣泛應(yīng)用于臨床。TCD不能直接定量測定腦血流量,但能間接反映受檢血管的血流動力學(xué)變化和腦血管的狀況,如血流的速度,方向,脈動指數(shù)及阻力指數(shù),血管的狹窄、痙攣和閉塞等。

TCD技術(shù)應(yīng)用于缺血性腦血管病的再通與預(yù)后的判斷、腦血管畸形、腦血管痙攣、顱內(nèi)壓增高以及腦死亡和其他有關(guān)疾病的診斷、監(jiān)護(hù)和科研。

3.正電子發(fā)射斷層掃描

正電子發(fā)射斷層掃描是目前核醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)影像界高檔次的方法。PET是目前研究腦功能,特別是研究缺血性腦血管病的病理生理和監(jiān)測其在治療過程中腦血流和腦代謝變化的最有效工具。其優(yōu)點(diǎn)是:準(zhǔn)確性和分辨率高;無創(chuàng)性,采用的放射性核素均為人體生命的基本元素,危險性小。它不僅可以進(jìn)行腦血流的定量測定,還可用于腦組織葡萄糖、蛋白質(zhì)和氧耗量以及腦神經(jīng)受體和腦腫瘤抗體等顯像研究。腦組織葡萄糖代謝顯像反映大腦皮層各葉、丘腦、小腦及基底神經(jīng)節(jié)和神經(jīng)核團(tuán)的葡萄糖代謝狀況,主要定量指標(biāo)為全腦和局部腦的葡萄糖代謝率(CMRglc和rCMRglc);腦蛋白質(zhì)代謝顯像主要用于腦腫瘤氨基酸代謝及增殖率的測定;腦氧代謝顯像的主要定量指標(biāo)有全腦和局部腦氧代謝率(CMRO2和rCMRO2)以及氧提取分?jǐn)?shù)(OEF和rOEF)的測定;在腦血流和血容量顯像方面,PET不僅能夠得到血流影像,還能夠獲得全腦和局部腦組織的血流量和血容量的精確定量參數(shù)。PET的缺點(diǎn)主要是價格昂貴,且所用正電子核素必須用回旋加速器生產(chǎn),但因其物理半衰期很短,必須同時配置回旋加速器等,故目前尚難用于臨床實(shí)踐。

4.單光子放射斷層掃描

單光子放射斷層掃描原理是將能釋放單純γ光子的放射性核素經(jīng)標(biāo)記化合物后注入和吸入人體,以顯像儀準(zhǔn)直器的探頭收集所檢部位或臟器發(fā)出的γ射線,并以CT技術(shù)進(jìn)行斷層顯影和重建,以三維顯像技術(shù)使探測的臟器成像。雖然SPECT在精確定量和動態(tài)反映腦血流改變方面還存在一定困難,但它仍是臨床上比較容易接受和推廣的一種檢查腦血流的方法。

監(jiān)測腦血流的其他方法還有近紅外光譜分析(near-infrared spectroscopy,NIRS)、穩(wěn)態(tài)氙增強(qiáng)X線CT掃描(Xe/CT)、功能磁共振(fMRI)、腦血流圖(REG)和放射自顯影技術(shù)等。NIRS技術(shù)用于測定新生兒腦氧飽和度和研究腦血流動力學(xué),Edwards用NIRS技術(shù)對新生兒進(jìn)行腦血流測定,其結(jié)果與133Xe清除法和PET監(jiān)測結(jié)果相同。NIRS測得的腦血流量值往往偏低,且變異性較大。

Xe/CT是一種比較敏感且具有高度空間分辨率的定量測定局部腦血流量影像學(xué)技術(shù),其精確性與Xe清除法不相上下。

另外,還有其他檢測方法,但價格昂貴較高(如fMRI),有些僅適用于動物實(shí)驗(yàn)(如放射自顯影),有些則臨床應(yīng)用價值還有待進(jìn)一步探討。

第三節(jié) 腦血流的調(diào)節(jié)

一、腦血流生理情況下的調(diào)節(jié)

1.靜態(tài)自身調(diào)節(jié)

在正常情況下(MAP介于70~110mmHg和ICP為100~150mmH2O,10~15mmHg),由于自身調(diào)節(jié)保護(hù)作用平均腦血流(即平均記錄﹥5分鐘或﹥1小時)是相當(dāng)穩(wěn)定和持續(xù)不變的。事實(shí)上,CBF可有高或低于平均正常范圍10%的變異。超過自身調(diào)節(jié)范圍,平均動脈壓增高(NAP)則腦灌注壓(CPP)增高,而顱內(nèi)壓(ICP)增高則降低CPP。正常成年人,腦灌注壓(CPP)介于70~90mmHg,CPP不能持續(xù)低于70mmHg,否則將造成缺血性腦損傷。但也有將CPP正常范圍限定為:正常成人為50~150mmHg,兒童需要至少不低于60mmHg。

2.動態(tài)自身調(diào)節(jié)

在自身調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)范圍內(nèi),一旦腦灌注(CPP)壓在幾秒內(nèi)急速降低,腦阻力血管將擴(kuò)張,腦血管阻力的下降致使腦-血體積(cerebral-blood volume,CBV)的增加,因此,腦血流(CBF)在幾秒內(nèi)恢復(fù)到正常基線值。這種血壓快速的改變的適應(yīng)性能,和發(fā)生在幾小時或幾天的改變相反的靜態(tài)自身調(diào)節(jié)不同,稱之為動態(tài)自身調(diào)節(jié)。

二、腦代謝與腦血流的自動調(diào)節(jié)

無論是在全腦或局部水平上,腦血流均與腦代謝密切相關(guān)。為了維持腦的動態(tài)平衡需依賴氧和葡萄糖供應(yīng)的動態(tài)調(diào)節(jié)以配合腦代謝的需要,現(xiàn)已確定腦活動的增加,迅速出現(xiàn)(1~2秒)區(qū)域特殊的氧和葡萄糖攝取和代謝的增加。為此目的,氧和葡萄糖必須從在毛細(xì)血管水平增加血流而獲得,所以功能性充血或神經(jīng)血管耦合(functional hyperemia或neurovascular coupling)。這是由于腦組織幾乎沒有能量儲存,腦代謝、氧攝取和腦血流之間相互影響,形成正常生理情況下必備、病理情況下須在一定限度內(nèi)調(diào)節(jié)的匹配或耦合關(guān)系。腦代謝與腦血流相匹配的自動調(diào)節(jié)機(jī)制保證腦血流量適應(yīng)代謝的需求,即腦血流量隨氧代謝率增加而增加(如在癲癇和發(fā)熱時);隨著氧代謝率的減少而減少(如全身麻醉和昏迷時)。當(dāng)灌注壓或血液黏滯度發(fā)生變化時,壓力和黏滯度的自動調(diào)節(jié)機(jī)制保持腦血流量恒定在相應(yīng)水平上,以適應(yīng)腦代謝的需要。腦血流量的增加可以短暫地超過腦氧代謝率的增加(過度灌注);多發(fā)生在頸內(nèi)動脈剝脫術(shù)和支架術(shù)后等情況下,稱作高灌注綜合征(cerebral hyperperfusion syndrome)。

低溫可引起腦氧代謝率的降低,通過腦血流-腦代謝耦合關(guān)系而降低腦血流。每降低1℃可使腦血流量降低5%~7%,腦溫度降低15℃可減少正常體溫時腦氧代謝率的10%。低溫可以降低基礎(chǔ)代謝和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能代謝,而麻醉劑則僅影響腦氧代謝率。

在腦代謝-腦血流匹配、耦合的關(guān)系中,一氧化氮起著重要的作用。它不僅影響著腦血管的基礎(chǔ)張力和調(diào)節(jié)著內(nèi)皮依賴性血管舒張反應(yīng),而且局部神經(jīng)元代謝或功能活動的增強(qiáng)可通過一氧化氮引起腦血管擴(kuò)張。單獨(dú)或聯(lián)合使用腺苷和一氧化氮的拮抗劑,雖然不能完全抑制由于神經(jīng)細(xì)胞代謝活動增加而致的腦血流量的增加,但可以降低其增加的程度。其他如氫離子、鉀離子、前列腺素及血管活性腸肽等物質(zhì)也都是為適應(yīng)腦代謝的需求,是自動調(diào)節(jié)腦血流量(即腦代謝和腦血流匹配、耦合關(guān)系中)的重要中介物。

三、腦血流量的化學(xué)調(diào)節(jié)

腦血流量的化學(xué)調(diào)節(jié)主要涉及氧、二氧化碳,以及血液和腦脊液的酸堿狀態(tài)和離子等因素。

1.二氧化碳對腦血流量的調(diào)節(jié)

二氧化碳是最強(qiáng)的血管擴(kuò)張劑,腦血液循環(huán)對二氧化碳分壓的變化異常敏感。在正常情況下,在25~75mmHg的變動范圍內(nèi),二氧化碳分壓每增加1mmHg,腦血流量相應(yīng)增加2%~4%。二氧化碳分壓變化后數(shù)秒內(nèi)腦血流即發(fā)生變化,并在2分鐘之內(nèi)達(dá)到完全均衡。腦血管床對二氧化碳反應(yīng)之所以如此快捷是由于二氧化碳能快速彌散透過血腦屏障,并進(jìn)入血管周圍組織間隙和血管平滑肌細(xì)胞,引起血管周圍組織間隙pH值下降,由此導(dǎo)致腦血管擴(kuò)張和腦血流量的增加。碳酸氫鹽離子和二氧化碳是通過改變細(xì)胞外液的pH值而對腦血管床產(chǎn)生作用的。雖然二氧化碳分壓是強(qiáng)力的腦血管擴(kuò)張劑,但動脈內(nèi)的H+對腦血管并不能產(chǎn)生作用,因?yàn)樗鼈儾荒芸焖購浬⑼ㄟ^完整的血腦屏障,不能降低腦血管周圍組織間隙的pH值。因此,代謝性酸中毒和堿中毒不會對腦血管張力產(chǎn)生影響,而呼吸性酸中毒和堿中毒則可以對腦血管張力產(chǎn)生影響。二氧化碳分壓﹥70~80mmHg時,腦血流量很少再增加。這可能由于腦血管已接近最大擴(kuò)張,其自動調(diào)節(jié)功能消失。二氧化碳含量過低,如低碳酸血癥時腦血管收縮。當(dāng)二氧化碳分壓﹤20mmHg時,腦血管不再繼續(xù)收縮,說明已接近腦血管對低碳酸血癥反應(yīng)的極限。

2.二氧化碳對腦血流量調(diào)節(jié)的機(jī)

二氧化碳對腦血流量的影響可能是通過局部遞質(zhì)的調(diào)節(jié),而不是通過外周化學(xué)感受器。因?yàn)槿ド窠?jīng)支配法并不能改變腦血流量對動脈二氧化碳變化的反應(yīng)。周圍血管pH值影響腦血管的分子生物學(xué)機(jī)制尚未被闡明。現(xiàn)已證實(shí)一氧化氮參與了二氧化碳介導(dǎo)的腦血管擴(kuò)張。一氧化氮合酶(NOS)抑制后可明顯降低大腦中動脈平均血流速度。然而一氧化氮合酶抑制劑不能完全消除二氧化碳血管反應(yīng)性,一氧化氮可能是在調(diào)節(jié)局部而不是全腦的血管反應(yīng)性方面發(fā)揮了重要作用。一氧化氮合酶抑制劑能減弱腦血流量對動脈二氧化碳濃度增加的反應(yīng)性。與二氧化碳血管反應(yīng)性有關(guān)的遞質(zhì)還有:前列腺素E2(PGE2)和環(huán)鳥苷酸。前列腺素產(chǎn)物的抑制劑吲哚美辛(消炎鎮(zhèn)痛藥)有強(qiáng)烈的減弱二氧化碳血管反應(yīng)性的作用。血管口徑和腦血流量也受到腦脊液中二氧化碳分壓的影響。二氧化碳可自由透過血-腦屏障,通過改變血管周圍的pH而影響血管口徑。二氧化碳對腦血管的擴(kuò)張作用是由H+濃度的改變所引起。吸入二氧化碳幾分鐘后即可發(fā)現(xiàn)腦組織和腦脊液中的H+濃度增加,血液和腦脊液pH對腦血流有調(diào)節(jié)作用。

3.氧對腦血流量的調(diào)節(jié)

無論缺氧或高氧狀態(tài),機(jī)體都通過改變腦血流量等多種方式以保證腦組織的正常氧供應(yīng)。低血氧時,在自動調(diào)節(jié)機(jī)制作用下腦血管擴(kuò)張。此時腦血流量增加可使腦的總氧量增加17%。自動調(diào)節(jié)對低血氧的血管反應(yīng)性擴(kuò)張有一個閾值,當(dāng)二氧化碳分壓約為35mmHg時,方引起腦血管擴(kuò)張;而當(dāng)二氧化碳分壓﹤25mmHg,6分鐘后腦血流的自動調(diào)節(jié)功能喪失。血液中二氧化碳分壓增高可引起腦血管收縮,血管收縮和血管阻力增加的結(jié)果是造成腦血流量減少。吸氧壓為304.0kPa(3.5atm)時,腦血管阻力增加55%,腦血流量減少25%。

四、腦血流量的神經(jīng)調(diào)節(jié)

超微結(jié)構(gòu)和神經(jīng)受體的研究證實(shí),腦實(shí)質(zhì)內(nèi)外的動脈、靜脈和毛細(xì)血管上均有神經(jīng)分布,神經(jīng)控制在腦血流調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。分布在動脈上的神經(jīng)主要位于外膜或內(nèi)膜與中層的交界處,不穿過血管壁的平滑肌細(xì)胞。越是動脈的末端,神經(jīng)纖維的分布越少。腦的靜脈血管上也有神經(jīng)分布,但遠(yuǎn)較動脈為少。支配毛細(xì)血管的神經(jīng)末梢與周圍細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞接近。血管神經(jīng)單元的周圍細(xì)胞所含有的肌凝蛋白和肌動蛋白在神經(jīng)的支配下發(fā)揮收縮毛細(xì)血管作用。

控制腦血管運(yùn)動的神經(jīng)纖維由自主神經(jīng)系統(tǒng)(交感神經(jīng)和副交感神經(jīng))和感覺神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞體發(fā)出。支配腦阻力血管的神經(jīng)起源于腦的內(nèi)部神經(jīng)。刺激交感神經(jīng)可引起腦血流量和腦氧代謝率增加,刺激副交感神經(jīng)系統(tǒng)則僅引起腦血流量的增加。興奮中樞交感神經(jīng)系統(tǒng)比興奮起源于顱外的周圍交感神經(jīng)系統(tǒng)所引起的腦血流和腦氧代謝率增加得更多。神經(jīng)對腦血流量的調(diào)節(jié)是通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)或血管活性物質(zhì),作用于血管壁上的特殊受體而發(fā)揮作用的,諸如去甲腎上腺素(noradrenaline,NA)和乙酰膽堿(acetylcholine,Ach)、單胺類、神經(jīng)肽類和氣體等。去甲腎上腺素可引起腦血管收縮,乙酰膽堿是腦組織中含量最為豐富的血管周圍神經(jīng)遞質(zhì),具有擴(kuò)張腦血管作用。其他神經(jīng)遞質(zhì)還有神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y,NPY)、P物質(zhì)(substance P,SP)、神經(jīng)激肽A(neurokinin A,NKA)、5-羥色胺(hydroxytryptamine,5-HT)、血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)、降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)、垂體腺苷酸環(huán)化酶激活性多肽(pituitary adenylate cyclase activating peptide,PACAP)、內(nèi)皮素-1(endothelin-1,ET-1)和一氧化氮等。

五、肌源性機(jī)制

肌源性調(diào)節(jié)機(jī)制是指血管平滑肌的基礎(chǔ)張力受灌注壓或透壁壓力變化的影響,同時伴隨著平均動脈壓增加或降低,血管平滑肌相應(yīng)地收縮與舒張。大腦自動調(diào)節(jié)牽涉到兩種肌源性機(jī)制,對血壓搏動的快速短暫的反應(yīng)和對平均動脈壓變化的較緩慢的反應(yīng)。而后者在調(diào)節(jié)腦血流量起著主要作用。

六、神經(jīng)血管單元和腦血流自動調(diào)節(jié)

腦血流的調(diào)控是極其復(fù)雜的,現(xiàn)已了解三個主要調(diào)節(jié)機(jī)制:一是腦壓力的自動調(diào)節(jié)(cerebral pressure autoregulation),旨在處于變動的腦灌注壓情況下,支持腦血流持續(xù)不變;二是血流-代謝耦合(flow-metabolism coupling)旨在腦變更腦血流的能力以配合代謝的活動的需要;三是神經(jīng)性調(diào)節(jié)是指廣泛的樹枝狀分布的血管周圍神經(jīng)也參與調(diào)節(jié)腦血流。

在這三種調(diào)節(jié)機(jī)制中,關(guān)鍵是神經(jīng)血管單元,包括的細(xì)胞主要有兩型:即內(nèi)皮細(xì)胞和星形細(xì)胞。內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生幾種對調(diào)節(jié)腦血流有密切關(guān)系的細(xì)胞活性因素,諸如NO、內(nèi)皮-依賴超進(jìn)化因素(endothelium-dependent hyperpolarization factor)、類花生酸類(eicosanoids)和內(nèi)皮縮血管肽或內(nèi)皮素(endothelins)。星形細(xì)胞的足突直接和腦血管相接,在調(diào)節(jié)腦血流中擔(dān)任主要角色。星形細(xì)胞足突作為血管神經(jīng)單元的組成部分廣泛包繞腦毛細(xì)血管,以突觸和腦微血管接觸。其調(diào)節(jié)腦血流主要是利用細(xì)胞外K+緩沖作用,最近發(fā)現(xiàn)星形細(xì)胞能通過裂隙連接(gap junctions),有細(xì)胞-細(xì)胞信息交流能力,提示其可能具有調(diào)節(jié)神經(jīng)元和血管功能的作用。有證據(jù)支持微血管近端的較大血管有調(diào)節(jié)血管運(yùn)動反應(yīng)下游的功能。

血管神經(jīng)單元(NVU)功能的中心是腦毛細(xì)血管。現(xiàn)已證實(shí)CBF是和腦代謝緊密耦合,但毛細(xì)血管血流是否直接被控制以滿足腦實(shí)質(zhì)的能量需要,還未證實(shí),因?yàn)镹VU的毛細(xì)血管缺如平滑肌細(xì)胞,所以過去一直認(rèn)為毛細(xì)血管本身無主動或被動的調(diào)節(jié)功能。然而最近已證實(shí)毛細(xì)血管本身對血流具有生理控制能力。這種微循環(huán)的調(diào)節(jié)累及多種性質(zhì)機(jī)制:可能累及血流控制的血管內(nèi)因素包括非-牛頓流變學(xué)、紅細(xì)胞流量、白細(xì)胞黏附、血管活性介質(zhì)的釋放,以及內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)糖蛋白。星形細(xì)胞是NVU的關(guān)鍵調(diào)節(jié)者,其固有的神經(jīng)分布也參與調(diào)節(jié)毛細(xì)血管血流。另外,NVU的周細(xì)胞也被證實(shí)有收縮性能。基于這些發(fā)現(xiàn),血流控制可能是以“近端整合模式”進(jìn)行的,即局部的神經(jīng)活動被鄰近的毛細(xì)血管探測到,然后血管舒張信號沿著鄰近血管傳遞。此后,信號在毛細(xì)血管前小動脈和更上游的小動脈整合,調(diào)節(jié)毛細(xì)血管的血流(圖4-3-1)。

圖4-3-1 腦血液循環(huán)的神經(jīng)支配包括自主神經(jīng)系統(tǒng)(交感和副交感)和感覺神經(jīng)系統(tǒng)。各系統(tǒng)的遞質(zhì)及生物活性物質(zhì)如圖所示。此外,內(nèi)皮細(xì)胞所產(chǎn)生的一氧化氮、內(nèi)皮素和三磷酸腺苷等調(diào)節(jié)血管張力(引自:Zwienenberg M,Muizelaar JP,2001)

第四節(jié) 腦血流障礙的臨床疾患

一、腦血流降低的臨床疾患

低氧血癥、高碳酸血癥、大劑量使用揮發(fā)性麻醉藥物,以及一些神經(jīng)科疾病如缺血性腦血管損害、蛛網(wǎng)膜下腔出血和創(chuàng)傷性腦損害(TBI)等均可導(dǎo)致腦血管自動調(diào)節(jié)機(jī)制失常。自動調(diào)節(jié)功能失常的程度可從輕度的損害到完全喪失。

在自動調(diào)節(jié)功能失常時,血壓高極易導(dǎo)致腦出血和腦水腫,血壓低又將產(chǎn)生腦缺血甚或腦梗死。因此在治療上要兼顧到維持有效灌注壓和避免腦出血和腦水腫的發(fā)生。

神經(jīng)外科常見的是顱腦創(chuàng)傷后腦血管痙攣,動脈瘤破裂后蛛網(wǎng)膜下腔出血后的腦血管痙攣和顱內(nèi)壓增高。

二、腦高灌注綜合征

腦高灌注綜合征是發(fā)生在頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)(carotid endarterectomy,CEA)或頸動脈支架術(shù)后由于灌注調(diào)節(jié)失效所致的臨床綜合征,它和腦高灌注概念不同,腦高灌注患者同側(cè)腦灌注會有20%~40%的增加,于數(shù)小時后可降至正常,臨床上不出現(xiàn)任何癥狀,所以只有出現(xiàn)臨床癥狀才能診斷CHS,這是從臨床上得以區(qū)別的要點(diǎn)。但兩者最重要的區(qū)別要點(diǎn)是比較測定CBF和手術(shù)前或基線值的增加程度,以表示腦循環(huán)血動力學(xué)的參數(shù)。一些腦高灌注患者(0.2%~18.9%)手術(shù)后CBS只有輕度增加,但增加值都少于100%。而CHS患者CBS的增加值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過100%,CBF增加值超過100%的16.7%~28.6%都發(fā)生CHS。

(一)CHS的病理發(fā)生機(jī)制

主要是因腦自我調(diào)節(jié)機(jī)制受損所致。微血管自我調(diào)節(jié)受損的嚴(yán)重性取決于腦原發(fā)低灌注的嚴(yán)重性和持續(xù)時間,這和同側(cè)頸動脈狹窄的等級、存在對側(cè)的頸動脈閉塞和側(cè)支循環(huán)不足相關(guān)。第二個重要的CHA發(fā)病機(jī)制是手術(shù)后系統(tǒng)血壓的增高。其他相關(guān)的機(jī)制還有顱內(nèi)去甲腎上腺素水平的增高、取道軸突反射樣機(jī)制,從血管周圍的感覺神經(jīng)釋放的血管活性神經(jīng)肽、手術(shù)期的應(yīng)急狀態(tài)和特殊麻醉藥的應(yīng)用。手術(shù)后的高血壓是多種因素病原,包括藥物作為病原機(jī)制占19%~64%。

CBF的增加超過自我調(diào)節(jié)機(jī)制所能控制的范圍,將導(dǎo)致液體的滲出至毛細(xì)血管周圍的星形細(xì)胞和間質(zhì),結(jié)果造成血管源性白質(zhì)水腫,特別是后頂葉和枕葉區(qū)。組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)CDF和高血壓腦病相似,包括內(nèi)皮細(xì)胞的增生、纖維樣壞死以及紅細(xì)胞的血管外溢造成瘀斑出血或貫穿形成腦實(shí)質(zhì)內(nèi)血腫。

(二)臨床表現(xiàn)

CHS的臨床表現(xiàn)可發(fā)生在血管再建手術(shù)的幾周,一般在手術(shù)后頭幾天。CEA患者CHS發(fā)生的高峰在手術(shù)后第6天;而CAS患者CHS高峰為術(shù)后12小時。臨床癥狀包括意識障礙、精神混亂和頭痛,頭痛一般為中度到重度,發(fā)生在手術(shù)動脈的同側(cè),性質(zhì)為重?fù)羟么驑踊驗(yàn)槠^痛樣。CHS的神經(jīng)系統(tǒng)次生缺陷是繼發(fā)于腦水腫,一般為暫時性,包括皮層功能障礙的表現(xiàn),如輕偏癱、偏癱、意識渾濁和失語,以及癲癇發(fā)作,局限性運(yùn)功發(fā)作或伴繼發(fā)全身發(fā)作。共濟(jì)失調(diào)或視覺紊亂不多見。

腦實(shí)質(zhì)內(nèi)出血(intracerebral hemorrhage,ICH)是CHS最嚴(yán)重、致殘和死亡的原因。ICH在CAS患者發(fā)生率0.37%(范圍介于0~1%),而ICH在CAS的發(fā)生率平均為0.74%(范圍介于0.36%~4.5%)。約0.74%ICH患者為超急性ICH,發(fā)生在幾小時之內(nèi)。該型ICH不多見,但它很難預(yù)防(因一般無任何先驅(qū)癥狀),多死亡。

(三)CHS的處理

因?yàn)镃HS的發(fā)病率低,故無手術(shù)期最佳處理方案對比的隨機(jī)試驗(yàn)資料。ICH是CHS的預(yù)后最壞臨床表現(xiàn)。所以預(yù)防ICH的發(fā)生是關(guān)鍵,這基于建立認(rèn)識手術(shù)前、手術(shù)期和手術(shù)后識別高危患者的標(biāo)準(zhǔn)。懷疑CHS患者,應(yīng)迅速診斷和適當(dāng)?shù)奶幚怼?qiáng)力的血流動力學(xué)監(jiān)護(hù),包括系統(tǒng)血壓的控制、手術(shù)后用TCD評定CBF的改變是預(yù)防CHS是最有意義的。多數(shù)人認(rèn)為術(shù)后血壓應(yīng)維持在正常或輕度低于正常水平,按CHS的病理生理講,這明顯是合理的。然而,CHS也發(fā)生在正常血壓患者,或收縮壓低于160mmHg的患者,這反映了自我調(diào)節(jié)機(jī)制損傷的重要性。共識意見認(rèn)為強(qiáng)力血壓控制可能限制癥狀的范圍,即或患者的血壓正常,但沒有確切的證據(jù)支持哪種抗高血壓藥更好以及收縮壓降低水平的指標(biāo)。但腦血管擴(kuò)張藥如雙肼屈嗪、硝酸鹽或鈣通道拮抗劑必須避免使用,因雖然這類藥能降低收縮壓但卻能加重腦水腫。另外,β-阻滯劑應(yīng)限制使用,因其能加重血管在建后誘發(fā)的心率緩慢。不推薦預(yù)防性的應(yīng)用抗癲癇藥物。然而,患者發(fā)生癲癇發(fā)作時,還是應(yīng)給予抗癲癇藥物治療。有報告在CEA手術(shù)前使用依達(dá)拉奉(60mg溶于100ml 0.9%氯化鈉溶液,在頸內(nèi)動脈阻斷前30分鐘給予)能降低CEA的CHS的發(fā)生率。另外,有報道CEA并發(fā)腦氧化應(yīng)激能在手術(shù)前口服雙嘧達(dá)莫(潘生汀)而減輕。但這些個案報道需要得到更進(jìn)一步臨床試驗(yàn),特別是隨機(jī)對照等規(guī)范的臨床試驗(yàn)證實(shí)方可廣泛使用。

腦水腫治療包括適當(dāng)?shù)逆?zhèn)靜劑、過度換氣、甘露醇或高滲鹽水都可能有效。皮質(zhì)類固醇和巴比妥類藥物雖然也用于CHS,但其臨床效果不能肯定。

現(xiàn)在的臨床指南都建議短時間的住院時間,對CAS患者建議24~48小時出院。這對拖延性CHS的發(fā)生必須有措施檢測和早期處理,如加強(qiáng)定期隨訪、社區(qū)醫(yī)生或家庭醫(yī)生必須認(rèn)識定時檢測和處理血壓增加和難于控制的高血壓。如患者于手術(shù)后1周內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的頭痛必須返回醫(yī)院檢測和處理。

(王紀(jì)佐)

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