苏丹丹 关智媛 张燕菊 王钦鹏 王国娟 刘晓晓 郭莉琼 潘 政 张红松 梁 成△
1)兰州大学第二医院神经内科临床医学中心;脑卒中中心;神经重症监护室,甘肃 兰州 730000 2)兰州大学第二临床医学院,甘肃 兰州 730000
·综述·
脑脊液气体及酸碱代谢评估急危重脑卒中脑损伤的研究进展
苏丹丹1)关智媛2)张燕菊1)王钦鹏1)王国娟1)刘晓晓1)郭莉琼1)潘 政1)张红松1)梁 成1)△
1)兰州大学第二医院神经内科临床医学中心;脑卒中中心;神经重症监护室,甘肃 兰州 730000 2)兰州大学第二临床医学院,甘肃 兰州 730000
最近Hladky SB等的研究发现,脑组织中气体与离子的运输不仅与血脑屏障的完整性有关,还与脉络丛有着很大关系,而脉络丛又是产生脑脊液的源泉之一。脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)是由脑实质与脉络丛等产生的流动于颅脑四个脑室与蛛网膜下腔回流至静脉的无色透明的细胞外液。其不仅给脑组织提供一定的营养与内环境,还缓冲脑与脊髓的压力及运送其代谢产物。急危脑卒中无论出血性还是缺血性,都会导致脑组织严重的缺血缺氧、酸碱变化及产生过量的代谢产物,这些指标对于急危脑卒中脑损伤的评估、治疗乃至预后都有着一定的临床指导价值和意义。但近些年CSF气体张力、pH值及其代谢产物测定与研究进展有所放缓。本文通过复习及整理相关文献,总结CSF气体张力、pH值及其代谢产物变化的临床意义和目前存在的问题,为其进一步发展与改良提供参考信息。
急危重脑卒中;大面积脑梗死;脑脊液;气体张力;酸碱度;代谢产物
1.1脑脊液中的PaO2与PaCO2缺氧无论是时间还是程度对于脑组织都有不同程度的损伤[1-2]。当然组织对于氧气的利用率还与ctHb、SaO2、pH、体温等多种因素有关。PaO2由吸入氧分压、肺通气量和肺分流三因素决定,而CSF作为脑组织生存代谢的内环境,其中的PaO2某种程度可以作为反映脑组织氧供指标之一[3]。不同于PaO2,PaCO2在中枢神经系统病变时,并不一定与某一特定疾病正相关性,其不仅受呼吸因素的影响,还与机体血的酸碱代谢等[4]有关。在正常状态下,PaCO2在同一机体同一时间段,CSF值高于动脉血[8]。此外,颅内压与颅内气体压力也有着很大关系[5]。
1.2脑脊液HCO3-、pH值与乳酸脑脊液作为脑细胞外液,其中的HCO3-浓度影响着肺部的呼吸[6-7],进而影响脑血流量。对于脑脊液pH值,很多研究报道了,仅仅在正常状态下,CSF pH值比同一机体同一时间段动脉血气低[8]。在金发光等[9]的总结中发现,PaCO2与主要离子浓度的变化在CSF酸碱调节中起着关键性作用。CSF中PaCO2的水平还与脑血流量有很大关系[39]。CSF中乳酸含量变化与pH值有着几乎同等重要的意义[10],当脑组织缺血缺氧时,脑细胞以无氧酵解的方式供能,但同时也产生大量的乳酸[11]。此外,当中枢神经其他病变或其他原因所致的过度换气,也会使CSF中的乳酸含量增多[12-14]。
急性脑卒中时,脑组织在短时间内缺血缺氧,脑细胞ATP的大量减少,线粒体氧化磷酸化受抑制,导致神经元内钙超载及各种细胞器水肿,细胞酸中毒,活性氧自由基增加,从而导致神经元细胞中央性尼氏小体溶解和坏死,髓鞘和轴突崩解[15]。一些研究[16-24]发现,急性脑卒中时CSF中的气体张力及酸碱离子会有如下变化:PaO2降低、PaCO2升高,pH值降低、乳酸含量增多等变化。尤其是在大面积脑梗死及恶性大脑中动脉综合征时这些病理生理变化更为明显,大脑半球大面积脑梗死,脑组织严重缺血缺氧,颅内无氧酵解产生大量的乳酸等酸性物质,导致大量的脑实质细胞及神经元细胞水肿与坏死[25-26]。在去骨瓣减压,亚低温治疗的同时,我们急需对颅内缺氧及酸碱状况的评估,以抢救颅内缺氧[27]、减轻水肿及酸性物质的不可逆损伤[28]。
脑脊液气体分析(PaO2、PaCO2)及脑脊液酸碱离子分析(pH、HCO3-、Lac)等或许可以辅助诊断与评估急性脑卒中和其他颅内病变时脑组织缺氧、酸中毒及水肿状况。进而指导如下的一些可能的治疗。运用吸氧[29]、高压氧[27]甚至脑脊液氧疗等措施来对症脑组织缺氧。对于脑脊液内短期产生的乳酸[30]等大量的酸性物质可采取碱化脑脊液[31]采取脑脊液透析[32-33]等措施来减轻脑细胞急性酸中毒及水肿。更或者可以采用骨髓间充质干细胞等来修复损伤的神经细胞[34-35]。除了以上辅助诊断和指导治疗价值,也许我们也可以根据脑脊液气体及酸碱离子的动态变化来预测和评估脑损伤状况或了解患者预后,以综合考虑患者的预期生活治疗及经济负担。
近年来,对于脑卒中的辅助诊断,分子影像学MRI中DWI和PWI等特殊成像方式取得了较大的研究进展[36-38],但传统的脑脊液气体及酸碱离子分析有所停滞,当然,头颅CT与MRI对于脑卒中辅助诊断价值不可替代,而脑脊液气体及代谢产物分析或许可以弥补脑卒中病理生理上的临床价值。尤其是我们面临巨大挑战的大面积脑梗死或恶性大脑中动脉综合征[28]的治疗与预后中,此种方法或许可以为我们辅助诊断、指导治疗及评估预后等方面提供一定的临床价值。但现实临床中,我们很少会采用这种办法来了解患者的卒中后颅内缺氧及酸碱代谢状况,我们再次深入探索与分析后发现:可能的原因在于脑脊液采集方法不正确—采集过程中不可避免的混入了空气中的氧气、二氧化碳等,使得所测结果误差很大[21],实际上失去了其原有价值。或许我们可以改进脑脊液采集方式或采集工具,若能克服,或许为大面积脑梗死等不同程度的脑卒中,或其他缺血缺氧性脑病[39]及其他颅内病变提供新的辅助诊断、治疗手段及预后评估参考数据。
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(收稿2017-06-14)
责任编辑:王喜梅
R743.3
A
1673-5110(2017)18-0107-03
10.3969/j.issn.1673-5110.2017.18.035
兰州大学第二医院2015年度第一批院内博士科研基金(ynbskyjj2015-1-34)
△通信作者:梁成(1973—),博士,副教授,主任医师,硕士研究生导师。研究方向:重症脑血管病、重症颅内感染、癫痫持续状态等急危重神经系统疾病的研究。Email:hongyan@126.com