脑血流与脑代谢.ppt

郭瑞脑是身体最重要的脏器血流、代谢以及机能有特殊性脑细胞需氧量高能量贮备少一旦血流供应完全阻断数分钟，就可产生不可逆的变化。一、生理学基础-脑血流成人脑的重量约为体重的2%，平均1350g。脑血流量相当于心排量的12%-15%脑的平均氧耗3.5ml/(100g·min)，13.5X3.5=47ml/min，占全身20%全脑氧耗约为45-55ml/(100g·min)一、生理学基础-脑血流脑的能量消耗60%用于支持电生理活动，其余的能量用于维持细胞的稳态活动。大脑各个部位CBF和CMR是不同的，灰质的和CMR大约是白质的四倍。不同种类的大脑细胞对能量需求不一致，神经胶质细胞站脑容积的一半，但耗能比神经元少。一、生理学基础-脑血流由于颅骨和脑膜的顺应性差，限制了颅内空间变化，使脑血流不能过多，正常人平均动脉压虽然会有变化，但脑血流量几乎是恒定不变的，这种现象称为脑血流的自动调节功能（LLA)。一、生理学基础-脑血流脑血流量（CBF）的变化受化学性调节的影响，与PaO2成反比，与PaCO2成正比PaCO2在25-80mmHg范围内，对脑血流量的调节最敏感，完成该反射大约需30s.CBF直接随着PaCO2变化，PaCO2每改变1mmHg,CBF改变1-2ml/(100g*min)PaCO2低于25mmHg时这种反应减轻。CO2可自由进出脑血管内皮细胞，所以调节PaCO2使细胞外液和CBF迅速改变。一、生理学基础-脑血流一、生理学基础-脑血流PaCO2低于25mmHg时，由于脑缺血，缺氧引起血管舒张，PaCO2调节脑血流量的机制灵敏度降低。一、生理学基础-脑血流一项研究显示过度通气导致PaCO220mmHg的志愿者出现EEG异常和感觉异常，可被高压氧逆转，这提示这些异常可能真是由缺血所致。一、生理学基础-脑血流虽然低碳酸血症可防止脑疝，保持ICP20mmHg,利于手术进行，但也有证据表明，过度通气可能导致脑缺血，应防止滥用。头颅损伤时过度通气，CBF低的区域更易损伤。一、生理学基础-脑血流低碳酸血症对CBF的影响是不稳定的。在过度通气初期CSF和脑组织外液PH值均升高，而CBF急剧下降，但不会导致长时间脑碱中毒。PaO2在60-300mmHg对CBF无影响，低于60mmHg时，CBF迅速增加.一、生理学基础-脑血流PaCO2和PaO2与CBF脑血流量的关系二、脑代谢脑能量的来源主要依靠氧和葡萄糖有氧氧化提供能量，无氧代谢提供的少许能量无法维持脑组织代谢需要。因此脑组织对缺氧的耐受性极差，脑能量消耗中，约60%用于支持脑细胞的电生理功能，其余则用于维持脑细胞的稳态活动。神经元活动的增加导致相应部位的脑代谢率增加，并伴有与之匹配的局部脑血流改变。二、脑代谢-脑血流偶联脑血流(CBF)脑代谢率(CMR)偶联机制尚不详，但已知神经胶质细胞在神经元细胞和毛细血管之间起联系作用，神经胶质细胞先摄取神经元细胞释放的谷氨酸，进而促进NO的合成释放，NO是有效地脑血管扩张剂。二、脑代谢-脑血流偶联脑血流的代谢调节也有赖于局部代谢产物如H+浓度、细胞外K+或Ca2+浓度、腺苷、血栓素等。二、脑代谢-脑血流偶联脑CMR受几种因素影响，包括神经系统功能状态、麻醉药物和温度等。二、脑代谢率影响因素睡眠时CMR下降，引起感官刺激时、脑力活动和任何原因引起的觉醒状态都使CMR增加。癫痫发作时，CMR极度增加；昏迷时显著降低。二、脑代谢率影响因素除氯胺酮和笑气绝大多数麻醉药均抑制CMR.镇静类药物随血浆浓度增加，对EEG和CMR的抑制逐渐增强，但达到EEG等电位时，药物学浆浓度进一步增加不会进一步抑制CMR.二、脑代谢率影响因素温度每下降1℃，CMR下降6-7%。和一些麻醉药物一样，低温能引起EEG的完全抑制（大约在18-20℃）。不同的是当达到EEG等电位时，CMR继续下降，这是因为低温既抑制电生理有关的CMR,又抑制与维持细胞的稳态有关的CMR.二、脑代谢率影响因素高温对脑生理有相反的影响。37-42℃CBF和CMR增加，但高于42℃时脑氧耗急剧下降，原因可能是高热引起的毒性反应导致蛋白酶降解。二、脑代谢率影响因素1、颅内压（ICP）是指颅内的脑脊液压力。正常人平卧时，脑穿刺测得脑脊液压可正确反映颅内压变化，正常值为70～200mmH2O（0.68～1.96kPa）三、动脉压与颅内压脑脊液：成人CSF约有150ml,一般在颅内，一般在脊髓脑脊液间隙，由脉络丛产生，从脑间质组织经室管膜扩散入脑室系统，CSF每天更新3次。三、动脉压与颅内压颅腔内容物比例脑组织占颅内容物体积80-90%，脑脊液占10%，脑血液容积只占总容积的2-11%，但它决定了脑组织与神经组织的水肿程度。正常人的自限调节限度是MAP在70-150mmHg，以往认为低线是50mmHg，对某些动物来说这一数值是正确的，最近研究表明但人类的LLA更高，机制尚不明了。脑灌注压CPP=平均动脉压MAP-颅内压ICP。三、动脉压与颅内压ICP的处理临界值未清楚，大部分学者认为20-25mmHg以上，如果CPP足够，还可以承受更高的压力，遗憾的是压力小于20mmHg，患者仍可形成脑疝，取决于部位。三、动脉压与颅内压美国神经外科医师协会（AANS）和脑创伤基金会对重度TBI患者处理指南建议，在整个救治过程必须维持CPP在70mmHg以上，一般收缩压大于110mmHg才能满足要求。三、动脉压与颅内压当代神经外科普遍认为：在急性中枢神经系统损伤后大多数颅脑手术中，CPP应维持正常甚至高于正常水平，因为在某些脑区CBF非常低，尤其是脑损伤和SAH后。两个原因：外伤后LLA受损和ICP升高。三、动脉压与颅内压类固醇激素以减少或限制脑水肿形成，在神经外科广泛应用。虽然它的效果不足以能立即处理术中的紧急事件，但其效应也相对迅速。择期手术前48h使用可减轻水肿形成和改善开颅手术期间的临床症状。三、动脉压与颅内压利尿剂减少脑组织细胞内液和外液容量，临床上常用的有渗透性和襻利尿剂。甘露醇可以通过BBB进入脑实质，但数量不多，存在时间也较短，大量进入脑实质有导致脑水肿的风险，因此BBB未受损时才有效。三、动脉压与颅内压总之，多数情况下甘露醇是降低ICP的有效手段，常用剂量0.25-1g/kg。但应注意术后的“高渗性反弹”现象：持续性使用高渗液后，当体内渗透压迅速降为正常时，神经元与神经胶质细胞会发生水肿反弹。三、动脉压与颅内压补液总原则：1.维持正常血容量2.避免血清渗透压下降。三、补液管理与颅内压血浆渗透压295mosm/L,生理盐水略高渗，308mosm/L，大量使用导致高氯性酸中毒。这种酸中毒涉及细胞外液而非内液，生理意义尚不明。三、补液管理与颅内压林格液低渗，273mosm/L，作为维持补液和补充丢失液均不理想，大量输注导致脑水肿，但它能适用多数情况，大出血或多发伤时建议林格-生理盐水比例1:1。三、补液管理与颅内压晶体胶体的使用争论很激烈，但公认的是血浆胶体渗透压降低将加重脑水肿。虽然如此，许多开颅患者可不必补充胶体，需要显著维持容量时可采用晶胶结合可能更合适。三、补液管理与颅内压关于选择哪种胶体，白蛋白是合理的选择。右旋糖酐影响PLT功能应避免使用。慎用各种含淀粉溶液，因其直接干扰PLT和VIII因子功能。三、补液管理与颅内压在神经外科麻醉中，很重要的问题是麻醉方法和麻醉药物对CBF的影响。首先脑的能量供应依赖于CBF，脑缺血时，CBF的轻微改变就会影响神经细胞的生存。再者，调整CBF是控制ICP的主要措施，因为CBF受血管收缩剂-扩张剂影响变化时，CBV随之呈线性改变，不同麻醉药CBF-CBV的比例有所不同。四、麻醉对脑血液、脑代谢和颅内压的影响MAP升高时脑循环减少以维持CBF不变，CBV实际上是下降的，反之则增加，MAP低于LLA时CBV进一步增加，只有当自身调节机制受损或超出上限时，随着动脉压上升，CBV和CBF平行上升。四、麻醉对脑血液、脑代谢和颅内压的影响（1）全身性血管扩张药包括麻醉药引起的脑血管扩张，都有增加脑血流导致颅内压增加的风险。五、血管活性药物对脑血流、脑代谢的影响(2)α1受体激动剂：临床上常顾忌其引起CBF降低，在人类和灵长动物的研究并不支持这一观点，颈内动脉注射去甲肾上腺素使MAP从95升至117mmHg，CBF升高或无变化。但自身调节机制受损或超出调节范围则引起CBF增加，在人类α1受体激动剂对CBF影响很小。五、血管活性药物对脑血流、脑代谢的影响（3）小剂量β受体激动剂对脑血管无直接作用，大剂量和伴有生理应激时，CMR与CBF同时增加。五、血管活性药物对脑血流、脑代谢的影响（3）β受体阻断剂降低CMR与CBF或者无影响。五、血管活性药物对脑血流、脑代谢的影响(3)α2受体激动剂：显著地镇痛与镇静作用使人们对其兴趣增高，包括右美托咪啶和可乐定，后者特异性不高、效能也不强。右美托咪啶降低CBF，可能与CMR降低有关,但对CMRO2无影响，离体时引起脑血管收缩，并可被α2受体拮抗剂逆转。五、血管活性药物对脑血流、脑代谢的影响(3)在人类志愿者,证实了右美托咪啶降低CBF，剂量依赖性的使大脑中动脉血流降低，可达25%，可能与CMR降低有关,但不能排除其脑血管的收缩作用所带来的风险，因此CBF降低的患者应谨慎使用此药。五、血管活性药物对脑血流、脑代谢的影响(4)多巴胺广泛用于治疗血流动力学异常。治疗局部脑缺血时，特别是血管痉挛时，常用多巴胺增强正常的心血管系统的功能以提升MAP。但多巴胺对CBF与CMR的作用还未确定。五、血管活性药物对脑血流、脑代谢的影响(4)研究表明，小剂量多巴胺轻度扩张脑血管和增加CMR。多巴胺剂量增至100ug/kg*min时不引起脑血管收缩，但相同剂量的多巴酚丁胺使CBF和CMR增加20-30%。五、血管活性药物对脑血流、脑代谢的影响一般来说，绝大多数静脉麻醉药引起CMR和CBF平行下降。氯胺酮引起CMR和CBF增加。六、麻醉药物对脑血流、脑代谢的影响1.巴比妥类药降低CMR和CBF的作用与剂量相关。达到麻醉状态时CMRO2和CBF分别降低约30%，大剂量硫喷妥钠使脑电图抑制达等电位时CMRO2和CBF分别降低约50%。六、麻醉药物对脑血流、脑代谢的影响1.巴比妥类药对CMR/CBF的影响很快发生耐受，严重脑外伤患者，“巴比妥昏迷”维持72小时，第一个24h末需要维持EEG爆发抑制的硫喷妥钠血浆浓度增加，并在下面的48h内继续增加。戊巴比妥深度麻醉时动脉压降至60mmHg，仍有LLA，CO2反应也存在。六、麻醉药物对脑血流、脑代谢的影响2.丙泊酚对CMR和CBF的作用与巴比妥类似，使两者剂量依赖性的降低。输注丙泊酚至意识消失时，用正电子发射断层扫描测定大脑糖代谢，全脑代谢率下降48-58%。负荷剂量2mg/kg继以0.2mg/kg*min时CBF和CMR分别下降51%和36%。六、麻醉药物对脑血流、脑代谢的影响2.丙泊酚总结对人类的研究丙泊酚引起CMR、CBF、CBV、CPP、ICP下降，但不影响CO2反应性和LLA，即使EEG爆发性抑制CO2反应性依然保持。六、麻醉药物对脑血流、脑代谢的影响2.丙泊酚:对人类和动物的系统研究中，虽然偶发张力障碍和舞蹈样运动，但不能证实丙泊酚具有促惊厥作用，在鼠类确定具有抗惊厥作用，在人类丙泊酚诱导时ECT癫痫发作时间缩短亦说明其抗惊厥作用。被广泛用于唤醒麻醉，尽管观察到EEG出现明显的β波，但没有癫痫发作。六、麻醉药物对脑血流、脑代谢的影响3.依托咪酯引起CMR和CBF平行下降伴有EEG进行性抑制，严重脑外伤患者如果仍保持有EEG活动存在，依托咪酯可降低ICP，EEG爆发性抑制则对ICP无影响。其对CMR的抑制在不同脑区不一致，主要为对前脑的抑制。六、麻醉药物对脑血流、脑代谢的影响3.依托咪酯降低颅内肿瘤和脑外伤患者ICP，但不引起CPP下降，临床麻醉深度CO2反应良好，对LLA作用未见报道，可引起外科手术中MCA暂时阻断的低氧和酸中毒。应注意丙二醇赋形物具有抑制肾上腺皮质功能和肾损伤作用，避免长