主动脉夹层外科治疗围手术期脑保护的研究进展

主动脉夹层外科治疗围手术期脑保护的研究进展【摘要】主动脉夹层（aorticdissection，AD）是一种心血管急危重症，其特点是高病死率和严重的神经系统并发症。手术干预是AD的主要治疗手段，但术后神经系统并发症的高发生率显著增加了患者的死亡比例和致残率。为了减轻神经系统并发症带来的风险，多种灌注技术被用于脑保护。影响灌注技术对脑保护效果的关键因素包括灌注插管方式的选择、低温停灌注的具体温度和时间等。除了术中脑保护技术的选择，充分的神经监测和术前风险评估对于改善AD患者的预后同样至关重要。因此，本文就AD外科治疗围手术期脑保护的研究作一综述，旨在总结AD围手术期脑保护的治疗措施、监测手段以及预测因子，为临床早期识别和干预提供理论依据。主动脉夹层（aorticdissection，AD）是一种严重的心血管急危重症，未经及时治疗的AD患者在发病后最初48h的死亡比例接近50%［1］。除高死亡比例外，AD进展过程中可能导致重要器官灌注不足，显著增加围手术期死亡的风险［23］。在AD相关器官损伤中，神经系统损伤显著增加患者的死亡比例和致残率，影响术后生活质量。AD相关的神经系统并发症可分为永久性神经功能障碍（permanentneurologicaldeficit，PND）和暂时性神经功能障碍（transientneurologicaldeficit，TND），其中PND的发生率7.3%~12.8%，TND的发生率8.0%~10.3%［4］。因此，如何有效地预防与治疗AD相关神经系统并发症，在围手术期进行脑保护，对于提高患者生存质量至关重要。一、主动脉夹层术前神经系统损伤预测AD院内病死率高，预后差，故应在术前强化风险意识，识别神经系统并发症高风险患者，这对于后续制订围手术期管理策略（如优化脑保护措施、调整手术方案以及加强术后监护等）至关重要。研究表明，高龄和既往脑血管病史是术后发生神经系统并发症的主要独立危险因素［5］。术前肾功能不全、外周灌注不良、神经系统症状以及体外循环（cardiopulmonarybypass，CPB）和ICU滞留是AD术后神经系统并发症的危险因素［6］。根据GERAADA注册登记研究显示，灌注不足与术后神经功能障碍存在密切关系，术前脑灌注不良（OR=1.56，95%CI：1.07~2.24，P=0.019）、昏迷状态（OR=1.57，95%CI：1.08~2.25，P=0.017）、主动脉上分支受累（OR=1.71，95%CI：1.29~2.25，P<0.001）均为独立预测因素［7］。为了降低术后神经系统并发症的发生率，当患者合并术前脑灌注不良时，开放手术中采用“分支优先”原则的手术策略可以降低术后神经功能障碍的发生率。二、主动脉夹层开放手术术中脑保护策略（一）深低温停循环期间脑部温度管理深低温停循环（deephypothermiccirculatoryarrest，DHCA）是一种通过将脑部温度降低到14.1~20.0℃来降低组织代谢、实现脑保护的特殊体外循环技术。大脑是人体对缺血缺氧最敏感的器官，降低脑温度可以减少脑部代谢，延长手术停循环的安全时间，从而减少缺血缺氧带来的脑损伤。另外，DHCA提供了一个无血、干净的手术视野，可以减少遮挡利于手术操作。但是，Czerny等［8］研究指出，DHCA是永久性神经损伤的独立风险因素。使用DHCA在30min内尚可，但如果停循环时间超过30min，围手术期卒中和死亡的风险可能会显著增加［911］。为减轻深低温停循环的副作用，不同研究团队提出了低温停循环与选择性脑灌注相结合的综合策略，并达成一种共识，即不同水平的低温停循环都需要辅以持续选择性脑灌注进行主动脉弓修复。因此，在AD开放手术中，不再推荐单独使用DHCA进行脑保护［1213］。几十年来，主动脉手术的最佳停循环温度一直备受争议。研究发现，中度低温停循环（20.1~28.0℃）联合选择性顺行脑灌注（moderatehypothermiccirculatoryarrestwithselectiveantegradecerebralperfusion，MoHACP）可以增加安全停循环时间，减少低温相关神经系统并发症的发生率，对神经系统和内脏器官有保护作用［13］。同时，轻度低温停灌注（>28℃）联合选择性顺行脑灌注（mildhypothermiccirculatoryarrestwithselectiveantegradecerebralperfusion，MiHACP）也逐渐被认可和采用。这种方式的优势在于可以缩短体外循环冷却和复温时间，从而显著缩短手术时间，而且可以进一步延长安全停循环时间。有研究表明MiHCAP的短期疗效是可以接受的，且与MoHCAP相比神经系统相关并发症发生率低。但由于MiHACP导致术中大脑可能在较高温度处于长期缺血状态，可能带来其他风险。因此，未来大规模的前瞻性研究是有必要的，以进一步探索适当的主动脉术中安全停循环温度。（二）低温停循环联合选择性脑灌注技术1.插管部位由于单纯DHCA无法达到最佳脑保护效果，选择性顺行脑灌注（selectiveantegradecerebralperfusion，sACP）已成为一种常规脑保护技术。选择性顺行脑灌注是依据患者的具体解剖结构和主动脉血流模式，在手术中选择特定的插管位置进行低温脑灌注。AD手术动静脉插管位置选择以“脑保护安全、引流充分、操作便捷”为核心，动脉插管聚焦选择性脑灌注，其中腋动脉插管是StanfordA型夹层全弓替换的首选，适配长时间停循环［14］；无名动脉插管适合紧急手术或腋动脉条件差者，灌注路径短［15］；颈动脉插管适配复杂弓部分支受累情况，灌注精准可控［16］；静脉插管聚焦全身静脉血引流，上腔+下腔静脉双插管引流全面，适配复杂弓部重建，股静脉单插管操作简便，适合急诊或上腔静脉受累者，右心房单插管创伤小，适配简单弓部修复，具体需结合手术方案与患者解剖条件选择［1719］。由于个体情况的复杂性以及外科医师对特定技术的熟悉程度［20］，目前对于最佳插管策略尚未有统一标准。2.逆行脑灌注技术逆行脑灌注技术（retrogradecerebralperfusion，RCP）通过上腔静脉将冷却的含氧血液逆向灌注至脑血管，RCP的流量通常设置为5ml·kg1·min1，压力维持在低于20~25mmHg（1mmHg=0.133kPa）。RCP可以清除脑血管中的栓塞物质，从而降低栓塞风险［21］。在AD进展过程中，顺行性灌注可能会导致大血管进一步撕裂从而危及生命，使用RCP可以一定程度上减少此类风险。另外有研究表明，与单独使用DHCA相比，联合使用RCP可降低围手术期卒中风险并且能够将循环停滞时间安全延长至40min［2224］。虽然有数据表明RCP的脑保护有效性，但也有研究指出RCP可能导致脑水肿和颅内压升高。并且一些体现RCP有效性的研究是基于与使用DHCA的回顾性研究的比较，这可能导致对RCP有利的偏倚［25］。此外，有研究也指出了RCP一个重要的限制：当循环停滞时间超过60min时，RCP的围手术期卒中风险可能会增加［2627］。因此，医师在应用RCP时需要仔细权衡停循环时间，以优化手术结果确保患者安全。3.顺行脑灌注技术顺行脑灌注（antegradecerebralperfusion，ACP）是一种通过主动脉上分支血管顺行灌注脑组织的生理性灌注方式。在ACP中，目标流量通常设定为10ml·kg1·min1，压力维持在40~70mmHg，血温保持在12~15℃。现在ACP已经被广泛应用于主动脉弓修复手术，与RCP相比，ACP更符合正常的脑血流灌注模式，可以更好地保持大脑的新陈代谢避免脑细胞损伤。ACP的主要优势在于，一方面，与其他灌注方式相比，ACP术中温度可以控制在中度低温，从而减少低温相关神经系统并发症的发生率。有研究指出，与单独使用DHCA或联合使用RCP相比，ACP可以减少术后脑水肿发生率，有助于术后神经功能的恢复［28］；另一方面，ACP技术能够延长安全的停循环时间，确保在更长时间内进行主动脉手术［2930］。但是也有研究评估了ACP和RCP对患者生存率的影响，结果显示ACP组与RCP组差异无统计学意义［31］。总的来说，在预期进行复杂的主动脉重建开放手术时，更倾向于选择ACP而非RCP或DHCA。相反，当手术需要较短的循环停止时间，或者在脑血管粥样硬化的情况下，RCP能降低栓塞性卒中风险而成为首选策略［29，3233］。目前临床普遍倾向于sACP，根据灌注策略的不同，sACP可以分为单侧顺行脑灌注（unilateralantegradecerebralperfusion，uACP）和双侧顺行脑灌注（bilateralantegradecerebralperfusion，bACP）。uACP因操作简便应用于预计手术时间较短的情况下，但uACP需要依赖于完整的Willis环来确保对侧脑得到充分灌注，这并不适用于所有类型的AD［34］。对于不适用的情况，临床上可以选择bACP，bACP同时灌注右腋动脉和左颈总动脉，可以提供更全面的脑部灌注。Angleitner等［35］报道，如果估计的停循环时间在30~50min则选择uACP作为灌注策略，如果停循环时间超过50min则选择bACP作为灌注策略。Lu等［36］比较主动脉开放手术中使用uACP和bACP的患者，发现两组术后并发症和死亡比例差异无统计学意义。也有研究指出bACP比uACP死亡比例和神经系统发病率低50%［37］。具体选择需要进一步的前瞻性、随机化和多中心试验来评估bACP的真实益处。（三）主动脉开放手术术中保护：非手术策略目前许多降低脑代谢的药物被建议用于脑保护，在停循环前使用，通过降低大脑代谢率，使患者大脑在停循环前达到脑静息或最小的脑电活动，从而减少术后神经系统相关并发症［38］。Pascoe等［39］研究发现硫喷妥钠能够激活γ氨基丁酸受体（γaminobutyricacidreceptor，GABAR），降低大脑皮质的兴奋性，降低脑代谢率，减少缺血性事件的发生。钙通道拮抗剂（如尼莫地平）可以通过阻断L型钙通道，减少钙离子内流，从而降低脑代谢和脑细胞死亡的风险。不过，也有研究发现N甲基D天冬氨酸受体（NmethylDaspartatereceptor，NMDA）（如镁剂和酮咯酸）虽然可以通过拮抗NMDA受体减少神经细胞的兴奋，但由于临床数据有限，并不能确保其有效性。另外一些抗炎药物（如地塞米松和甲泼尼龙）在抗炎的同时具有抗水肿作用，降低脑水肿以及低温停循环后复温过程中的炎症反应对神经系统的损害，从而减少术后神经系统相关并发症，达到脑保护的作用。三、围手术期监测（一）脑灌注监测1.经颅多普勒经颅多普勒（transcranialDoppler，TCD）是一种通过2MHz超声探头经颞部监测颅底动脉血流来评估脑血流量（cerebralbloodflow，CBF）的技术。在主动脉手术中，大脑中动脉的平均流速（meanvelocityofmiddlecerebralartery，VmMCA）常用作评估脑灌注的关键指标，VmMCA与局部脑氧饱和度间有良好相关性，使其可以有效监测脑血流中断，成为术中脑灌注评估的重要工具［4041］。有研究指出，DHCA期间脑血流自主调节机制丧失，若选择性脑灌注流量>12ml·kg‑1·min‑1易引发“奢灌”，导致脑血管栓塞发生率升高40%；流量不足（<4ml·kg‑1·min‑1）则会致TND发生率升高30%，成人全身停循环期间SCP流量推荐8~10ml·kg‑1·min‑1，流量过低或过高均增加神经并发症风险［42］。另外有meta分析指出ACP期间颈动脉灌注压力维持在40~80mmHg、流量8~10ml·kg‑1·min‑1时，PND发生率最低（5.1%）；若压力<40mmHg，即使流量达标，脑缺氧风险仍升高28%［43］，合并颈动脉狭窄患者压力需提升至60~80mmHg［44］，故在手术期间需通过TCD监测VmMCA，确保>30cm/s。但TCD的使用也存在局限性：其准确性依赖于操作技术，且若脑灌注低于10ml·kg‑1·min‑1，则无法检测到中动脉血流信号［45］。因而，未来研究应进一步优化TCD的使用方法，并探索其与其他神经监测技术整合的多模态监测技术，以提升手术安全性。2.脑近红外光谱脑近红外光谱（nearinfraredspectroscopy，NIRS）是一种通过测量可见光和近红外光谱波长来评估局部氧饱和度（regionalcerebraloxygensaturation，rSO2）的技术，用于监测脑组织缺氧情况［4647］。Murkin等［48］随机对照研究显示，术中将rSO2维持在基线的75%范围内的患者，较rSO2下降20%的患者卒中发生率更低，提示低rSO2值与神经系统并发症高风险相关。两项单中心研究也证实了NIRS测量脑氧合的有效性，灵敏度60%~100%，特异性94%~98%［4950］，表明NIRS可有效检测脑缺血引起的氧饱和度降低。尽管具体标准尚未统一，但普遍共识认为较基线减少10%~20%或绝对值低于50%时需干预［5153］。另一项研究也支持这一观点，研究结果显示rSO2低于50%的患者术后神经认知功能下降，住院时间延长［54］。因此，NIRS被广泛应用于临床，作为监测工具评估术中脑灌注情况。3.颈静脉球氧饱和度术中监测颈静脉球氧饱和度（jugularbulboxygensaturation，SjO2）是一种有创的脑灌注监测方法，用于连续或间歇性评估主动脉手术中的脑氧合状态。SjO2的正常值55%~75%，低于50%提示较高的脑缺氧风险，尤其是在复温过程和复温前40min，SjO2低于50%提示术后认知功能损害高风险［5556］。需注意的是，体外循环期间测量的结果实际上是混合静脉血氧饱和度（mixedvenousoxygensaturation，SvO2），然而SvO2与SjO2的相关性较低，表明SvO2不足以准确反映脑氧合，尤其在低温下可能漏诊低SjO2［57］。尽管SjO2监测在理论上可行且准确，但测量结果不够稳定且具侵入性，使用时需谨慎。因此，在实际应用中，SjO2监测应与其他监测手段结合，以确保主动脉手术期间脑氧合监测的精确可靠。（二）脑功能监测1.脑电图脑电图（electroencephalography，EEG）是监测手术期间脑血流量变化的重要工具。EEG的等电性状态标志着大脑冷却的终点，振幅降低通常表示脑血流量降至22ml·100g1·min1以下，提示低灌注。研究显示，EEG与TCD结合使用可显著降低围手术期神经系统并发症发生率，并缩短机械通气和重症监护室住院时间［58］。EEG在主动脉开放手术中广泛使用，作为脑保护的敏感指标。然而目前缺乏直接对比数据证明EEG监测的益处，并且由于EEG局部残余的电活动变化可能影响测量结果［59］，因此应采用标准化的EEG检查和报告方法，并将EEG与其他监测手段联合应用，从而提供更可靠的临床证据［60］。2.脑电双谱指数脑电双谱指数（bBispectralindex，BIS）是一种基于EEG的简化监测工具，用于评估手术期间患者的意识水平［61］。BIS值范围0~100，反映患者意识状态：BIS为100表示完全清醒，BIS为0表示EEG平坦或无皮层脑活动［62］。BIS主要用于预防术中意识障碍，研究显示，当BIS低于60时，意识障碍的相对风险降低82%［61，63］。在心脏手术停循环后，BIS降至0并持续低水平可减少术中脑损伤［64］。此外，BIS监测能显著降低心脏手术后谵妄发生率［65］。然而，有研究指出BIS对拔管时间、ICU滞留或总住院时间的影响有限，表明其在脑灌注和功能监测中的应用仍需进一步验证［6667］。未来研究应侧重于BIS在不同手术类型和患者群体中的有效性，并与其他监测技术结合，提供更全面的脑功能评估。3.体感诱发电位体感诱发电位（somatosensoryevokedpotentials，SSEP）是主动脉夹层开放手术中的脑功能监测技术，通过刺激手腕正中神经、膝盖腓总神经或脚踝胫后神经，评估神经结构的激活顺序来工作。研究表明，SSEP变化显著的患者在心脏手术中风险较高，甚至可导致轻瘫或截瘫。SSEP能在手术过程中监测脑或脊髓缺血，从而提供及时的指导，以调整药物使用或必要的手术干预，有效预防神经损伤的发生［68］。因此，SSEP在主动脉手术及其他需要神经监测的手术中具有重要作用。四、术中脑损伤预测（一）S100钙结合蛋白β亚基S100钙结合蛋白β亚基（S100calciumbindingproteinβsubunit，S100β）是一种钙结合蛋白，主要在神经元中表达，它在血脑屏障损伤和星形胶质细胞损伤中都发挥重要作用，在发病后数分钟内发生变化，能在外周血、脑脊液、尿液和唾液中检测到，是术中监测脑损伤的重要生物标志物。Ranasingh等［69］研究强调，S100β水平与神经系统并发症呈正相关，围手术期S100β升高，术后卒中、创伤性脑损伤以及新生儿窒息发生率高。然而，目前关于S100β影响神经系统的具体指标仍无统一标准，且由于其在外周血的水平受脂肪组织影响，限制其对于肥胖患者和小儿作为脑损伤诊断工具的预测准确性。未来的研究需进一步优化其测定方法，更好地发挥S100β在脑损伤监测中的潜力。（二）NMDA受体的NR2亚基抗体NMDA受体的NR2亚基抗体（NR2subunitantibodyofNMDAreceptor，NR2Ab）在脑缺血、短暂性脑缺血发作（transientischemicattack，TIA）和心血管事件中发挥关键作用，是脑缺血的生物标志物［70］。一项前瞻性研究指出，术前NR2Ab水平升高（≥2μg/L）与术后神经系统并发症密切相关［71］。Suzuki等［72］研究报告显示，缺血性卒中和TIA患者的NR2Ab浓度显著升高。因此，NR2Ab监测可作为预测工具，有助于术中及早发现脑损伤高风险，降低围手术期神经系统并发症发生率。（三）神经元烯醇化酶神经元特异性烯醇化酶（neuronspecificenolase，NSE）是一种在神经元受损和血脑屏障破坏时释放到脑脊液和血液中的酶，其浓度升高与心脏骤停、卒中和脑损伤相关。Yagi等［73］研究指出，在主动脉手术后，永久性神经功能障碍患者的NSE水平最高，暂时性神经功能障碍患者较低，无并发症者最低。NSE值为34.14ng/ml被建议作为术后神经系统并发症预测的临界值。低水平NSE值与长期生存、意识恢复和良好神经预后相关［74］，显示出主动脉手术中NSE评估围手术期神经并发症风险及患者预后的价值。五、小结与展望围手术期脑损伤是导致主动脉夹层不良预后的主要原因之一，不仅严重影响患者长期生存质量，而且显著增加病死率。因此，围手术期脑保护对于减少神经系统并发症的发生率和改善患者预后至关重要。术前对神经系统进行损伤风险预测，识别高风险群体，及时进行干预，有助于后续制订围手术期管理策略。优化术中脑保护措施，实施个体化的灌注策略，精确控制体温和进行实时脑血流监测，对于保护脑功能也具有重大意义。后续应深入研究围手术期脑损伤机制，更新脑保护策略，以期提升患者术后的生存质量。展望未来，随着监测技术、神经保护药物以及体外循环技术的不断发展，这些领域的进步将相互促进，进一步提升手术的安全性，还将为全面的脑保护策略提供有力支持，从而显著改善患者的术后生活质量。参考文献[1]MahaseE.HalfofpatientswithacuteaorticdissectioninEnglanddiebeforereachingaspecialistcentre[J].BMJ,2020,368:m304.DOI:10.1136/bmj.m304.[2]GirdauskasE,KuntzeT,BorgerMA,etal.SurgicalriskofpreoperativemalperfusioninacutetypeAaorticdissection[J].ThoracCardiovascSurg,2009,138(6):1363-1369.DOI:10.1016/j.jtcvs.2009.04.059.[3]郭驹,宋云林,于湘友.急性A型主动脉夹层术后循环衰竭经皮机械循环支持治疗进展[J].中华胸心血管外科杂志,2024,40(5):311-315.DOI:10.3760/112434-20230823-00043.GuoJ,SongYL,YuXY.ProgressinpercutaneousmechanicalcirculatorysupportforcirculatoryfailureaftersurgeryforacutetypeAaorticdissection[J].ChinJThoracCardiovascSurg,2024,40(5):311-315.DOI:10.3760/112434-20230823-00043.[4]ConzelmannLO,HoffmannI,BlettnerM,etal.AnalysisofriskfactorsforneurologicaldysfunctioninpatientswithacuteaorticdissectiontypeA:datafromtheGermanRegistryforAcuteAorticDissectiontypeA(GERAADA)[J].EurJCardiothoracSurg,2012,42(3):557-565.DOI:10.1093/ejcts/ezs025.[5]PaciniD,MuranaG,DiMarcoL,etal.CerebralperfusionissuesintypeAaorticdissection[J].JVisSurg,2018,4:77.DOI:10.21037/jovs.2018.03.20.[6]刘亚坤,刘新明,张珍,等.急性StanfordA型主动脉夹层术后神经系统并发症相关危险因素的Meta分析[J].中华胸心血管外科杂志,2020,36(12):748-756.DOI:10.3760/112434-20230823-00043.LiuYK,LiuXM,ZhangZ,etal.Meta-analysisofriskfactorsforneurologicalcomplicationsafteracuteStanfordtypeAaorticdissectionsurgery[J].ChinJThoracCardiovascSurg,2020,36(12):748-756.DOI:10.3760/112434-20230823-00043.[7]CzernyM,SchoenhoffF,EtzC,etal.Theimpactofpre-operativemalperfusiononoutcomeinacutetypeAaorticdissection:resultsfromtheGERAADAregistry[J].JAmCollCardiol,2015,65(24):2628-2635.DOI:10.1016/j.jacc.2015.04.030.[8]CzernyM,FleckT,ZimpferD,etal.Riskfactorsofmortalityandpermanentneurologicinjuryinpatientsundergoingascendingaorticandarchrepair[J].JThoracCardiovascSurg,2003,126:1296-1301.DOI:10.1016/s0022-5223(3)01046-8.[9]TianDH,WellerJ,HasmatS,etal.Temperatureselectioninantegradecerebralperfusionforaorticarchsurgery:ameta-analysis[J].AnnTh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