血管內熱交換降溫技術臨床應用范文

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一、傳統的降溫方法

(一)全身體表降溫全身體表降溫是臨床應用最為廣泛的亞低溫實施方法,具有操作簡單,普及率高的優勢,早期采用冰塊降溫,冷水浸泡,毛巾濕敷加風扇降溫等,由于傳統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定溫度,并自動維持指定的時間,療程結束撤除冰毯機后,病人體溫自主恢復,其缺點是:毯面和病人的接觸面積小(約體表的30%)導致熱交換效率低,病人達到治療溫度所需要的時間長,體表冷熱不均勻易導致寒戰,難以控制復溫速度和復溫中的病情反跳等,這些都顯著影響了亞低溫的療效。美國Medivance公司制造的ArcticSun體溫控制系統循環液體為水,熱交換片為多片設計,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,經臨床試驗,其降溫效果明顯優于普通冰毯機。

以色列MTRE公司推出的Allon和CritiCool體溫控制系統是目前最安全、最精確的體溫控制系統之一,可應用于手術室,急診室和ICU,該系統可控制病人體溫于30~40℃的任意溫度,循環液體為水,降溫服CureWarp采用單片式設計,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,該系統具有降溫均勻迅速,溫度控制精確,可主動控制病人復溫等優勢,進一步彌補了普通冰毯機的不足。

(二)體外循環降溫體外循環降溫最早應用在心臟外科手術中,近年來在顱腦創傷救治中也得到應用,它的工作原理是將血液引到體外進行降溫/復溫,它具有降溫迅速,效果確實的優點,而且可以結合血濾技術清除血液內一些有害物質,維持內環境穩定,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,但其缺點是需要復雜的設備和準備,有創傷,有體外循環操作帶來的副作用,需要在大型醫療中心進行。

(三)血管內降溫

1、血管內灌注降溫血管內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、肺和腎功能可能構成巨大挑戰,加之溫度的調節過程維持較為繁瑣復雜,因此其臨床應用受到很大限制。

2、血管內熱交換降溫血管內熱交換降溫技術是近年來發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管插入人體動脈血管內,直接對血液進行降溫/復溫,如CoolGard系統,這一系統包括具有降溫冷卻作用的體外機、把冷卻液灌注到導管的泵以及能插入患者下腔靜脈的具有熱交換作用的導管。Icy導管是一個三腔血管內導管,外徑85F,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個是標準的導絲管,可用于靜脈輸注液體。導管通過股靜脈置于心臟下方的下腔靜脈中,冷卻鹽水通過CoolGard系統被泵入導管的流入道,再進入導管末端外面的3個腔內,與下腔靜脈中的血液充分接觸進行熱交換,然后再經導管的流出道回到CoolGard系統中。CoolGard溫度控制系統和導管構成了一個封閉的循環系統,冷卻鹽水不會進入到患者的循環血液中。它的特點是降溫迅速可靠,創傷較體外循環降溫小,臨床經驗標明該系統降溫速度平均達到5.0-6.0℃/h,溫度控制精確度為0.1℃,平均復溫速度為2.0-3.0℃/h。

(四)局部降溫

選擇性頭部降溫應用于臨床已很長時間,由于設備的限制,該方法臨床療效較差,一度被否定,最近,選擇性頭部降溫設備重新得到發展,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制作的降溫頭盔,應用于中風或顱腦創傷病人的急救,病人均放置腦組織內溫度探頭以監測腦溫,研究結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、血管內熱交換降溫技術的安全性、可行性和有效性評價

有研究采用血管內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過程中進行全身亞低溫處理,以減少手術血流阻斷可能帶來的缺血性腦損害,結果發現與表面降溫組(n=61)相比,血管內降溫組(n=92)誘導速度更快(4.77℃/hvs0.87℃/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%。血管內降溫組復溫過程更快(1.88℃/hvs0.69℃/h,P<0.001);當手術結束時,血管內降溫組有89%的患者體溫恢復到35℃以上,而表面降溫組只有53%(P<0.001)。離開手術室時,血管內降溫組只有14%還未拔除氣管插管,而表面降溫組有28%。血管內降溫組與導管有關的血栓、出血或感染并發癥與表面降溫組無顯著差異。因此認為,血管內熱交換降溫方法在低溫的誘導、維持和復溫方面明顯優于表面降溫方法,且不會增加與導管置入相關的并發癥風險,在腦血管外科手術中的應用有著誘人的前景。

除了能快速誘導達到目標溫度外,維持溫度的恒定和減少溫度的波動是該技術的另一個重要特點。Keller等分別采用CoolGard系統或冰毯對20例HuntHess分級為3~5級的SAH患者進行亞低溫治療。結果發現,血管內降溫組達到目標溫度的時間顯著短于冰毯降溫組[(190±110)minvs(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,血管內熱交換降溫技術在誘導和維持既定溫度方面優于傳統的降溫方法(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、波動性小以及復溫速度容易控制等特點。

三、臨床應用

1、顱內動脈瘤動脈瘤手術部位深、視野小,阻斷載瘤動脈或鉗夾瘤體時易發生血管破裂和腦動脈痙攣,手術對腦組織的牽拉壓迫或電凝止血,均可造成術野周邊或其供血區不同范圍和程度的腦組織缺血缺氧性損害。早期手術已被公認是破裂顱內動脈瘤的最佳治療選擇,然而,由于術中腦組織損傷、載瘤動脈暫時阻斷等原因,20%的患者會進一步引發缺血性神經功能損害,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、動脈內灌注鹽酸罌粟堿和腔內血管成形術等方法,有些患者仍出現進行性缺血性神經功能損害。Lougheed等以神經保護為目的,最早將全身亞低溫技術應用于顱內動脈瘤手術中,但其機制尚不清楚且療效也受到質疑。Karibe等報道,在動脈瘤夾閉術中短暫應用亞低溫使重度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病死率和改善神經功能恢復方面有顯著作用,但亞低溫在減輕腦水腫和減少腦代謝產物積聚方面的確有益,顯示出潛在的神經保護作用。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。他們應用彌散加權成像表觀彌散系數圖進行評價發現,在實驗過程中常溫組大鼠彌散系數圖值一直處于顯著降低狀態,而低溫組大鼠在最初下降后持續升高,在60min內恢復至正常水平。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作為顱內動脈瘤手術治療中的保護措施。但亞低溫技術仍然以減輕缺血性損害為目的廣泛應用于顱內動脈瘤的手術治療中,其有效性、安全性以及實施方法是目前研究的熱點。

2、心跳驟停后的腦復蘇因各種原因導致的心跳驟停在臨床上并不少見,多數患者將會死亡,部分存活者通常遺留嚴重的永久性神經功能缺損。心臟復蘇成功后的腦保護治療對患者的預后至關重要,其中重要的一項措施就是盡早實施亞低溫治療。AlSenani通過對13例心跳驟停后出現自主心律的患者進行觀察,發現所有患者在平均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24h后開始復溫,平均復溫時間為(18.3±5.9)h。5例患者(38%)30d后的Glasgow轉歸量表評分為1~2分,4例患者死亡,但死因均與降溫過程無關(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,在心跳驟停復蘇成功后處于昏迷狀態的患者中,采用血管內降溫誘導亞低溫的方法是安全可行的,既可迅速地達到預定溫度,又可實現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%。與亞低溫治療相關的并發癥包括肺部感染、低血壓、心動過緩、心律失常和血小板減少等均有發生,因此作者認為,血管內熱交換降溫技術誘導和維持亞低溫非常有效,但安全性還需要進一步評價。此外采用血管內降溫方法使其核心溫度降至33℃,持續12~24h后復溫至36.5℃,復溫過程歷時12h,采用哌替啶+丁螺環酮+皮膚保溫減少寒戰。共有18例發病12h內的缺血性卒中患者進入研究,其中有9例維持亞低溫12h后復溫,6例維持亞低溫24h后復溫,3例由于技術(1例導管插入不正確)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<15h。結果表明,所有患者均能耐受血管內降溫的不良反應和不適感,延長亞低溫持續時間至12~24h,并未出現明顯不良反應。因此,作者認為血管內降溫聯合應用抗寒戰治療對于清醒的急性卒中患者是安全可行的。至于血管內降溫治療能否明顯改善卒中患者的臨床轉歸,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(acutemyocardialinfarction,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。研究發現,血管內降溫(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,但在復溫后均能恢復正常。42例發病1h內的AMI患者隨機分為血管內降溫組和對照組(每組21例),血管內降溫的目標溫度為33℃,維持時間為3h,采用體表保溫、口服丁螺環酮和靜滴哌替啶以減少寒戰,以99mTcSPECT成像在發病后30d時測定梗死體積。結果發現,20例患者成功實施了血管內降溫(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,無血流動力學障礙,心律失常發生率也未增高。低溫治療組無一例患者出現嚴重心臟事件,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,血管內降溫是AMI患者PCI術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降溫可有效控制患者體溫,而相關的并發癥并沒有增加。Badjatia等對蛛網膜下腔出血導致的高熱進行血管內降溫,目標溫度為36.5℃,維持24h。結果表明,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。有2例患者通過超聲檢查發現深靜脈血栓形成,但并無臨床癥狀。作者認為,血管內降溫可安全有效地控制SAH的發熱,但對臨床轉歸的影響尚需進一步研究。Diringer等則分別采用常規降溫(對乙酰氨基酚+冰毯)和血管內降溫對NICU中296例發熱(>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。結果表明,常規降溫組的發熱負荷(>38℃曲線下面積)為7.92℃·h,而血管內降溫組為2.87℃·h(P<0.01),說明血管內降溫技術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,在腦外傷患者中,輕度亞低溫可有效降低顱內壓,很少出現不良反應,在美國許多醫療中心已廣泛應用。

四、結語

血管內熱交換降溫是一種新型的降溫技術,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降溫技術對臨床轉歸影響的大樣本多中心研究,但可以預言,隨著血管內熱交換降溫技術的不斷發展和完善,必將在臨床上得到廣泛的應用。將來我們應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;二是,亞低溫治療對患者顱內、外病理生理及生物化學變化的影響;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”。