研究脑水肿检测手段及治疗方法的研究进

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本文作者:西南大学药学院(丁海涛、肖红玉、杨美艳、徐晓玉);重庆医药高等专科学校药学院(郑小红、蒋红艳、杨延音、周佳丽、薛强);本文发表自[J].中国脑血管病杂志,,18(02):-.本文转载自医脉通网站,神外前沿转载已获授权;

脑水肿是多种疾病的继发性症状,如缺血性卒中、脑出血、肝衰竭以及创伤性颅骨损伤等。脑水肿可分为细胞毒性脑水肿和血管源性脑水肿。在脑水肿形成初期,患者的症状较轻,可以在脑内进行代偿性调节,如通过减少脑脊液和血容量来平衡脑中水分的增加。

但是由于颅骨的存在,如果水分含量急剧增加,脑水肿进展速度超过了可以代偿的最大程度,则会导致颅内压升高,最终形成脑疝,对脑组织产生损害甚至导致患者死亡。现阶段,并无简便有效的检测手段及治疗脑水肿的方法。临床常用影像学方法检测,但是花费较为昂贵;生物标志物是目前的研究热点,但是并未有突破性的进展。

目前临床对严重脑水肿治疗仍然是以传统治疗方法如偏侧颅骨切除术和渗透疗法等为主。靶向性治疗脑水肿在临床前研究中已经取得了较好的结果,但是并未能有效应用于临床。该文综述脑水肿目前常用的检测指标和方法,以及常用的治疗手段,并分析比较其优劣,为理解和研究脑水肿提供参考。

1.脑水肿常见检测指标和方法

脑水肿可直接导致脑部水分分布失衡,水分增加导致脑部电阻及血流量发生变化,这是应用影像学方法检测脑水肿病程信号变化的基础。其次,脑水肿也会导致相应生物标志物发生变化。此外,颅内高压被定义为持续的颅内压>20mmHg,通过监测颅内压也可间接地评估脑水肿。

1.1影像学方法

在临床上,主要依靠影像学方法,结合临床病史,对脑水肿进行较为准确的鉴定。CT是一种常用的影像学方法,CT中的信号强度与组织密度、衰减系数有关,因此在CT中,水肿相对于周围正常软组织其信号强度会减弱。头部CT是用于评估急性卒中的常规成像方法,具有快速简便的优点。CT灌注成像已被确立为一种临床实用的可以快速处理急性卒中的成像工具。

Minnerup等提出,CT灌注成像评价恶性脑水肿的最佳指标是脑血容量和脑脊液之比,比值高于0.92可以作为病理指标。Dhar等认为,脑脊液容量测定可用来评价早期水肿并预测水肿程度。MRI具有良好的软组织对比分辨率,可以用来评价脑水肿与中重度卒中后的不良预后。

血管源性脑水肿是由血-脑屏障被破坏引起,液体和血管内蛋白渗入脑实质,渗出的液体积聚在细胞外部,引起脑容量和颅内压的增加,此时MRIT2信号强度与血管通透性和含水量增加有关。可扫描出T2加权的高强度图像。细胞毒性脑水肿是细胞内液体和Na+蓄积,导致细胞肿胀,此时MRI可呈现表观扩散系数的降低。扩散加权成像(DWI)在临床上可以用于早期脑缺血的诊断,急性的脑部缺血-缺氧可引起细胞毒性水肿,在DWI上表现为高信号,所以DWI可以较早地发现梗死区的异常信号。

有研究指出,脑梗死症状发作6h内,DWI容积≥82cm3是恶性梗死的特异性指标。光学检测手段是一种检测脑水肿的较好方法。随着脑组织含水量增加,近红外光透过率也随之增加,因此,正常脑组织和水肿脑组织的光学特性可表现出差异。

光学相干体层摄影术是一种无创光学成像技术,Rodriguez等实验研究发现,在以nm为中心的光谱域,随着水肿的进展,大脑皮层平均衰减系数随时间推进而降低;在诱发脑水肿20min后迅速下降,到实验末期(实验总时长80min)最大减少为8%。因此,光学相干体层摄影术可以用来检测脑水肿的进展,并且具有较强的空间特异性,可以对局部脑损伤进行更准确、更早的检测,还可以对脑内水的运动进行观察。

1.2生物标志物

应用生物标志物预测脑水肿是研究的热点,血液中的基质金属蛋白酶、内皮素1、炎性因子等的升高均与脑水肿有关。目前,尚无生物标志物可在临床上有效准确地诊断脑水肿,因此生物标志物只能作为神经影像学检查的辅助手段。炎性反应、氧化应激等是缺血性脑梗死发生的重要因素。有研究表明,炎性生物标志物血清降钙素原可以用来预测脑梗死的危险程度。

Katan等研究表明,血清降钙素原浓度与缺血性卒中独立相关(HR=1.9,95%CI:1.0~3.8),认为血清降钙素原可以作为检测卒中后恶性脑水肿的生物标志物。值得注意的是,去骨瓣减压术本质上是对脑的损伤,可能会引起炎性生物标志物的增加,然而颅骨切除可以降低水肿造成的较高颅内压和血清降钙素原含量,所以血清降钙素原是否可以作为去骨瓣减压术的愈后指标需进一步探究。

1.3其他

通过检测颅内压可以监测脑水肿,但脑水肿并不是引起颅内压升高的唯一原因,而且颅内压监测仪只能在水肿所致颅内压升高至一定阈值后才能检测到,且压力传感器测量的是脑水肿所致的病理效应,而不是水肿本身,所以颅内压检测不具有空间特异性,不能精确地反映脑水肿的具体位置和大小,且有一定的滞后性,无法应用于脑水肿的早期检测。

Asuzu等指出,可以利用神经功能缺损评分和美国国立卫生研究院卒中量表来预测脑水肿,准确性高且计算简便。还有部分研究人员希望建立一种新的预测评分系统,以便于识别高危患者。但是评分具有一定的主观性,且患者年龄越大,其认知功能会有一定下降,成为建立预测脑水肿的评分系统的干扰因素。

2.脑水肿常见治疗方法

研究表明,某些离子通道和蛋白等在脑水肿发生时会产生病理性表达。但是,临床针对这些蛋白进行脑水肿靶向性治疗并未有成功案例报道。非靶向性的治疗仍然是临床治疗脑水肿的研究热点。目前,无论是为脑肿胀提供额外补偿空间的去骨瓣减压术,还是减少水肿后积液的渗透疗法,均为间接缓解脑水肿的方法。

2.1去骨瓣减压术

单纯药物治疗难以逆转水肿后脑疝的发生、发展,虽然去骨瓣减压手术可能带来如出血、感染等并发症,但其可使脑疝致死率从药物治疗的80%显著降低至58%。脑水肿通常在脑缺血后6~12h开始形成,48h达到最高峰,所以在48h内行去骨瓣减压术对非手术疗法不能逆转的严重脑水肿患者是较好的治疗选择。研究表明,精准测定早期脑水肿的严重程度,对于卒中患者的早期筛选颅骨切除术是有益的。

目前国际上的脑水肿临床治疗指南以卒中发病时间<48h作为手术是否执行的节点。但最近有研究表明,在大脑中动脉梗死导致的水肿患者中,48h内行去骨瓣减压术的患者(43例)与超过48h后行去骨瓣减压术的患者(23例)其不良预后差异无统计学意义(P=0.62)。该研究结果推翻了行去骨瓣减压术具有时效性的观点,但是该研究统计的是患者入院至行去骨瓣减压术之间的时间,非卒中发作至患者入院时间,且样本量较少,其结果仍需进一步研究论证。

此外,年龄也是影响去骨瓣减压术预后的重要因素,老年患者(>60岁)行去骨瓣减压术后的病死率可达51.3%,是较年轻患者(50~60岁)的2倍。去骨瓣减压手术本身是对颅骨的损伤,可能发生不同的副作用:

(1)术后出血、感染。积极的愈后治疗,有针对性的护理,可以有效降低出血、感染等并发症的发生风险。

(2)长期的颅骨缺损会引起脑脊液动力学紊乱、脑组织微循环异常、皮瓣下沉综合征等并发症,严重影响患者愈后。研究表明,行去骨瓣减压术后,早期进行颅骨修补术有利于预防并发症的发生,减轻并发症症状。

(3)颅内血肿和急性脑膨出。采用阶梯减压去骨瓣减压术(逐步剪开硬脑膜)可以减少迟发性颅内血肿和急性脑膨出等并发症的发生。

(4)颅脑损伤后可能会出现局部组织毒性代谢产物的蓄积,导致神经功能的再次损伤(包括免疫应答紊乱和炎性反应),可采取低温辅助治疗以减轻损伤程度。

(5)对于去骨瓣减压术引起的硬脑膜下积液,可采取钻孔外引流术、骨瓣开颅硬膜下积液清除术处理,若并发脑积水和硬脑膜下积液,可行脑室-腹腔分流术。

2.2渗透治疗

渗透治疗是脑水肿所致颅内高压的非手术治疗手段,其有效性主要取决于血-脑屏障是否完整、渗透药物的反射系数以及渗透梯度是否产生。研究表明,渗透调节只在有血-脑屏障保护的区域起作用。

渗透治疗是临床治疗脑水肿的主要手段之一,甘露醇和高渗盐水是渗透疗法中最常用的渗透剂。甘露醇是治疗颅内压升高的一线药物,但甘露醇的延长使用尤其是在重复给药以后,会产生严重的副作用,其可部分跨过血-脑屏障,在受伤的脑组织中积累,导致血-脑屏障进一步损坏。此外,还可能会引起高血钾、肺水肿、充血性心功能不全等并发症。

高渗盐水可以创造渗透压梯度,使脑组织逐渐脱水,进而降低颅内高压。目前,临床使用的高渗盐水浓度范围较广(2.0%~23.5%),因此对于高渗盐水的最适浓度的确定一直是研究的重点。Zeng等在研究中指出,同等条件下,与20%甘露醇治疗组相比,10%的高渗盐水组的血清Na+浓度和血浆晶体渗透压显著增加(P<0.01),这可能与10%的高渗盐水更容易建立更高的渗透梯度有关。也有研究指出,等摩尔的甘露醇(20%)和高渗盐水(7.45%)均可以用于改善颅内高压,且二者之间的效果差异无统计学意义(P>0.05)。高渗盐水还可作为高渗甘露醇的替代疗法。对甘露醇耐受的患者可选择使用高渗盐水缓解颅内高压。

2.3低温疗法与麻醉治疗

卒中后脑水肿危及生命的患者,其体温平均略高于正常卒中患者0.3℃。Forte等发现,对23例行去骨瓣减压术后的患者进行平均61.7h的减压术区域降温至35℃,所有患者的颅内压均显著降低,平均值从28mmHg降低至13mmHg(P<0.01),最大降幅为64mmHg降低至14mmHg,最小降幅为21mmHg降低至18mmHg,这为缺血性卒中引发的脑水肿提供新的临床治疗思路。

低温可降低脑代谢需求,通过降低脑血容量降低颅内高压,可减少血-脑屏障的损伤,起到神经保护的作用,还可以降低成年患者创伤性脑损伤的病死率和长期致残率。然而,低温会使机体产生一系列副作用如寒颤、高血压、心动过速、呼吸急促等,因此,在行低温治疗时应权衡低温带来的效益与负面生理作用。

目前低温治疗在临床上尚未取得与动物实验研究相同的良好效果。Cooper等研究表明,对于严重的创伤性脑损伤患者,联合应用预防性低温治疗[颅内压升高时,在72h至7d内行低体温(33~35℃)治疗,然后逐渐恢复体温至正常]与标准护理,并不能较单纯标准护理具有更好的降低颅内压效果。麻醉剂可以使大脑松弛,通过降低神经细胞的代谢需求以降低颅内动脉容积,进而降低颅内压,间接缓解脑水肿。麻醉剂异丙酚以1~3mg/kg的剂量推注给药,并以输注方式继续给药,滴速最大μg/(kg·min),可减少大脑氧气代谢率和脑血流量的体积,从而降低颅内压,缓解脑水肿(P<0.05)。

3.展望

临床上检测颅内压需及时、准确,生物标志物可能是突破点,但是现在尚无专一的生物标志物被确定为检测指标。脑水肿的治疗靶点如离子通道、水通道蛋白、基质金属蛋白酶等已经被广泛认同,而且相应的药物在动物实验上也已取得了较好的效果,但在临床上未取得应有疗效。未来对于脑水肿的研究重点应包括两个,一是检测手段的改进,找出专属性强的生物标志物和(或)改善现有的影像学检查方法;二是治疗方法的探索,将动物实验研究得到的靶向性药物与实验成果应用于临床。

神外前沿E-mail:gouxinyu

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