头颈部体表亚低温对危重型颅脑损伤患者神经元特异性烯醇化酶、谷氨酸及预后的影响

冯伟生 刁井地 侯思南 徐继来 张宜波 刘爽 王红 丰广魁

1南京中医药大学连云港附属医院（连云港市中医院）急诊医学科（江苏连云港222000）；2连云港市市立东方医院（江苏连云港222042）；3连云港市赣榆区人民医院急诊医学科（江苏连云港222100）

颅脑外伤是外科常见疾病，致残率和致死率高［1］，重度颅脑外伤危害更严重；很多大规模多中心的临床研究表明，亚低温是治疗脑外伤顽固性颅内压增高和脑水肿的一种有效方法［2-4］，是颅脑损伤救治的一个重要措施。但尚没有得到循证医学的证实［5］，大规模随机对照试验证明全身亚低温［6］未能带来获益，传统冰帽（HC）仅使头皮和大脑表面降温，而头颈联合降温（HNC）对大脑实体内部的降温效果可靠［7］，简单快捷，可以成为急救的一种有效方法。本研究选取HNC的方法，选择危重型颅脑损伤（cTBI）患者作为研究对象，通过观察患者神经元特异性烯醇化酶（NSE）和谷氨酸浓度（Glu）及其变化情况，来研究HNC 的脑保护作用，通过GCS、格拉斯哥预后评分（GOS）评分和28 d 病死率的变化情况评估其对预后的影响；为证明HNC 治疗是救治cTBI 的一种有效方法提供依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象选取2016年12月至2020年10月间连云港市中医院、市立东方医院及赣榆区医院重度脑外伤入住ICU 患者，入选标准：（1）确诊为重度颅脑外伤，且GCS ≤5 分；（2）其他部位简明损伤定级≤3 分；排除标准：（1）失血性休克；（2）其他脏器功能衰竭；（3）严重基础疾病；（4）年龄≤14 岁或＞70 岁。该项研究经连云港市中医院伦理委员会批准［2015-伦理审查（ky）-08］，并签署知情同意书。

1.2 方法按随机数字表分入HNC 组和HC 组；HNC 组采用ZLJ-2000I 型医用控温仪及可折叠头颈一体降温装置（长春市安泰电子产品有限责任公司，专利号：ZL201821189442.5），降温装置温度设置为12 ℃，手术后头颅包扎患者设为10 ℃，耳蜗温度控制在33 ～34.5 ℃，72 h 后开始复温，上调降温装置6 ℃/6 h（耳窝温度上升约1 ℃），HC 组采取传统冰帽降温，72 h 后直接去除冰帽；体温＞38 ℃和＜36 ℃给予降温或复温毯干预。基础治疗及手术原则遵循脑外科常规及重症救治原则，对脑疝等严重情况及时手术干预及颅压监测；入组后立即予冰帽或HNC 治疗，HNC 组术中颈部给予冰袋降温，分别于入院时、入院24 h 及72 h 采血标本检测NSE 和Glu，监测GCS 评分、耳蜗温度、凝血功能、血压、心率变化、寒战反应、28 d 病死率及6 个月GOS 评分；根据28 d 预后将患者分为死亡和存活亚组。

1.3 检测方法NSE采用化学发光法，由南京金域检测中心进行检测。Glu 采用Elisa 法，采用人谷氨酸Elisa检测试剂盒（SIGMA-ALDRICH MAK004-1KT）。

1.4 统计学方法采用SPSS 20.0 软件进行分析处理。计量资料采用表示，组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对样本t检验，计数资料比较采用卡方检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料两组共纳入81 例，其中男50 例，女31例；年龄15 ～70岁，平均（51.3±15.5）岁；所有患者均存在不同部位和程度脑挫伤，伴有硬膜外血肿15 例（其中HC 组8 例），硬膜下出血24 例（其中HC 组14 例），脑疝29 例（其中HC 组13 例）；其他51 例（其中HC 组包括蛛网膜下腔出血、脑室出血、颅骨骨折、脑干及轴索损伤，25 例）；手术包括去骨瓣减压、血肿清除及引流；两组基线资料差异无统计学意义，见表1。

表1 两组一般资料及GCS、手术、NSE 和Glu 的比较Tab.1 Comparison of general information，GCS，operation，NSE and Glu of patients ±s

表1 两组一般资料及GCS、手术、NSE 和Glu 的比较Tab.1 Comparison of general information，GCS，operation，NSE and Glu of patients ±s

组别HNC 组HC 组χ2/t 值例数41 40性别（男/女，例）23/18 27/13 1.114年龄（岁）53.2±14.7 49.3±16.2 1.235 GCS 3.66±0.79 3.70±0.82 0.231脑疝（例）16 13 0.375手术（是/否，例）30/11 28/12 0.100 NSE（ng/mL）49.0±25.9 45.8±23.7 0.572 Glu（μmol/L）108.2±30.3 106.2±37.0 0.276

2.2 两组耳蜗温度及肛温情况HNC 组耳蜗温度下降较快，2 ～4 h 可达目标温度，除1 例发热患者在8 h 和24 h 耳蜗温度稍高于34.5 ℃外，治疗期间均能降温到目标温度。HC 组于8 h 实现最佳降温，且较肛温降低不到1 ℃，从2 h 起两组间降温幅度出现差异，见表2。

表2 耳蜗温度及肛温监测结果Tab.2 Comparison of the monitoring results of cochlea and anal temperature ±s

表2 耳蜗温度及肛温监测结果Tab.2 Comparison of the monitoring results of cochlea and anal temperature ±s

注：两组温差比较，**P＜0.01

组别HC 组耳温肛温温差HNC 组耳温肛温温差例数40 40 40 41 41 41 0 h 36.12±0.73 36.37±0.73 0.26±0.28 36.08±0.61 36.35±0.61 0.27±0.31 2 h 36.24±0.98 36.41±0.56 0.5±0.6 34.64±0.56 36.44±0.68 1.72±0.75**4 h 35.91±0.80 36.69±0.73 0.66±0.60 33.76±0.27 36.74±0.92 2.98±0.97**8 h 35.71±0.82 36.66±0.92 0.95±0.63 33.80±0.51 36.50±0.70 2.70±0.67**24 h 35.62±0.75 36.55±0.71 0.94±0.55 33.60±0.40 36.52±0.68 2.93±0.53**72 h 35.97±0.60 36.78±0.5 0.81±0.35 33.70±0.23 36.94±0.50 3.23±0.40**

2.3 两组Glu 和NSE 比较HNC 组24 h NSE 为（69.3 ± 34.0）ng/mL，72 h（56.8 ± 34.0）ng/mL 较之降低（t=4.390，P＜0.01）。HNC 组72 h NSE 较24 h下降了（12.45 ± 18.16）ng/mL，较HC 组（-2.18 ±21.45）ng/mL差异有统计学意义（t=3.315，P＜0.01）。HNC 组24 h Glu 为（185.8 ± 42.7）μmol/L，较HC 组（158.0 ± 43.1）μmol/L 升高（t= 2.916，P＜0.01），于72 h（160.6 ± 21.3）μmol/L 又降低（t= 4.951，P＜0.01），与HC 组（177.3 ± 43.2）μmol/L 之间差异有统计学意义（t=2.190，P＜0.05），见表3。

表3 降温24、72 h 两组NSE 和Glu 及其变化比较Tab.3 Comparison of NSE，Glu and their changes after cooling 24 and 72 hours ±s

表3 降温24、72 h 两组NSE 和Glu 及其变化比较Tab.3 Comparison of NSE，Glu and their changes after cooling 24 and 72 hours ±s

注：*P＜0.05，**P＜0.01，ΔNSE 为24 h NSE-72 h NSE，ΔGlu 为24 h Glu-72h Glu

组别HNC 组HC 组t 值例数41 40 NSE（ng/mL）24 h 69.3±34.0 68.9±33.5 0.051 72 h 56.8±34.0 71.0±43.4 1.641 ΔNSE（ng/mL）12.45±18.16-2.18±21.45 3.315**Glu（μmol/L）24 h 185.8±42.7 158.0±43.1 2.916**72 h 160.6±21.3 177.3±43.2 2.190*ΔGlu（μmol/L）25.21±32.60-19.21±49.53 4.778**

2.4 两组28 d病死率及出院时GCS的比较HNC组41 例，死亡13 例，HC 组40 例，死亡13 例，两组病死率差异无统计学意义（31.7%vs.32.5%，χ2=0.006，P＞0.05）；存活亚组出院时GCS，HNC 组（7.82 ± 1.86）较HC 组（8.00 ± 2.60）差异无统计学意义（t=0.293，P＞0.05）。

2.5 两组GOS评分比较GOS评分1 ～3分为预后不良，4 ～5 分为预后良好。结果：HC 组1 例失访，预后不良31 例，预后良好8 例；HNC 组预后不良24 例，预后良好17 例；经卡方检验（χ2= 4.083，P＜0.05），差异有统计学意义。

2.6 存活亚组NSE 和Glu 比较HNC 72 h NSE（37.6±24.6）ng/mL 较24 h（58.1±27.7）ng/mL 降低（t=6.003，P＜0.01）；72 h NSE及降幅均大于HC 组。Glu HNC 组于24 h 到达高峰（184.1±34.3）μmol/L，72 h出现降低（t=4.923，P＜0.01）；HNC组72 h Glu降幅大于HC 组（t=3.580，P＜0.01），见表4。

表4 存活亚组降温24、72 h NSE 和Glu 及其变化比较Tab.4 Comparison of NSE，Glu and their changes after cooling 24 and 72 hours in survival subgroups ±s

表4 存活亚组降温24、72 h NSE 和Glu 及其变化比较Tab.4 Comparison of NSE，Glu and their changes after cooling 24 and 72 hours in survival subgroups ±s

注：*P＜0.05，**P＜0.01，ΔNSE 为24 h NSE-72 h NSE，ΔGlu 为24 h Glu-72h Glu

组别HNC 组HC 组t 值例数28 27 NSE（ng/mL）24 h 56.8±26.1 63.8±27.9 0.964 72 h 40.7±22.5 60.0±36.0 2.381*ΔNSE（ng/mL）16.08±14.17 3.75±20.69 2.585*Glu（μmol/L）24 h 185.4±34.4 164.9±43.0 1.962 72 h 159.1±18.8 174.8±43.5 1.720 ΔGlu（μmol/L）26.33±28.30-9.86±45.05 3.580**

2.7 死亡亚组NSE和Glu比较死亡亚组中，两组间NSE 差异无统计学意义，HNC 组Glu 在24、72 h的差异有统计学意义（t=3.531，P＜0.01），见表5。

表5 死亡亚组24、72 h NSE 和Glu 及其变化比较Tab.5 Comparison of NSE，Glu and their changes after cooling 24 and 72 hours in death subgroup ±s

表5 死亡亚组24、72 h NSE 和Glu 及其变化比较Tab.5 Comparison of NSE，Glu and their changes after cooling 24 and 72 hours in death subgroup ±s

注：*P＜0.05，**P＜0.01，ΔNSE 为24 h NSE-72 h NSE，ΔGlu 为24 h Glu-72h Glu

例数24 h NSE（ng/mL）72 h ΔNSE（ng/mL）24 h Glu（μmol/L）72 h ΔGlu（μmol/L）组别HNC 组HC 组t 值13 13 96.2±34.3 85.2±43.9 0.712 91.5±28.3 93.6±49.4 0.134 4.63±23.45-8.48±16.60 1.645 186.7±58.5 143.9±41.3 2.159*163.9±26.3 184.8±43.8 1.472 22.80±41.62-40.94±48.79 3.584**

2.8 不良反应部分患者血压开始有轻微（SBP/DBP ＜10 mmHg）短暂增高；颈部和耳廓周围皮肤发青最为多见；HNC 组有Bedside Shivering Assessment Score 1 级寒战3 例，给予丙泊酚等处理后分别在15、20 和35 min 后消失，HC 组有1 例寒战伴有发热，降温后好转；两组均未发现凝血障碍、感染等异常表现。

3 讨论

人属于恒温动物，体温在37 ℃是很多酶发挥稳定催化作用的必要条件，实施全身亚低温治疗会导致凝血功能障碍、血管痉挛、感染增加及寒战等异常反应，局部亚低温可能给颅脑损伤患者带来获益。

3.1 头颈部体表亚低温的可靠性GIULIANI 等［8］依据模型推导和动物实验证明，颈部降温可以实现较好的颅脑降温效果。BOMMADEVARA 等［9］证明，颈动脉末端温度决定于颈动脉、颈静脉流入血液及颈部体表温度，还与颈动脉和静脉对流系统温度达到平衡的距离和血流量有关；HNC干预了以上因素，亚低温效果较好。躯体温度直接影响降温效果，所以要加强体温干预。TOKUTOMI 等［10］临床研究表明亚低温最理想温度是35 ℃，但SCIMONE等［11］体外研究显示33 ℃亚低温脑保护效果最佳；之前的研究［12］和KOEHN 等［13］都证明HNC 可以降低鼓膜温度3 ℃以上，脑实质温度可以降至33 ～34 ℃，为cTBI 提供良好的局部亚低温治疗，且对躯体温度影响甚微。

3.2 研究对象及脑保护指标既往研究参照美国严重创伤性颅脑损伤治疗指南第四版诊断标准（GCS＜8），其中较轻患者，常规治疗预后较好，较难形成差异，死亡组疗效是零，预后相同。故本研究选取GCS ≤5，分解成死亡和存活亚组可以较好观测脑保护作用。NSE 与脑外伤的严重程度和预后密切相关［14］，血Glu 浓度和脑外伤严重程度呈高度的正相关，72 h Glu 一致性更好［15］；用NSE 和Glu 评估亚低温的脑保护作用比较适宜。

3.3 脑保护作用HNC 治疗72 h 后，外周血NSE浓度显著降低，这一结果与CHEN 等［16］全身亚低温治疗重度颅脑外伤的结果相似。HNC 组谷氨酸于24 h出现一过性显著升高后显著降低，存活组趋势更为明显；SUZUKI 等［17］研究表明，脑外伤24 h内颅外动脉血Glu 浓度明显高于颈内静脉血，可能与脑外组织和器官短暂释放谷氨酸有关［18］，而VUILLE-DIT-BILLE 等研究［19］又显示24 h 之后颈内静脉血Glu 浓度持续高于动脉血，损伤脑组织Glu释放增多；在脑组织，亚低温通过抑制谷氨酸转运蛋白活性，降低神经末梢谷氨酸转运蛋白介导的病理性Glu 释放，随着温度的降低，细胞外过量谷氨酸引起的神经末梢同质交换和天门冬氨酸异分子交换反应也逐渐减少，阻止谷氨酸浓度升高［20］，减少脑组织Glu 的释放。BOYKO 等［21］通过动物实验表明，在外周组织，低温的直接作用是血谷氨酸浓度升高，继发反应是谷草转氨酶（GOT）等转氨酶升高，加速谷氨酸降解；24 h Glu 短暂升高，可能与HNC 刺激使外周谷氨酸释放增加而GOT 等尚未有效清除已经释放的谷氨酸有关。外伤后神经元释放过量谷氨酸是体内炎症反应的重要始动因素，其激活小胶质细胞、单核细胞和巨噬细胞表面谷氨酸受体，引发急性强烈炎症反应［22］，Glu 浓度降低，可能是HNC 显著改善6 个月预后的主要原因。

3.4 对预后的影响足够的亚低温是可以改善预后的［23］，但本实验中两组28 d 病死率差异无统计学意义，出院时GCS 变化亦差异无统计学意义，可能与样本量较少和所选患者脑损伤程度较重有关；cTBI 脑血管损伤严重、血管痉挛、血栓形成及代谢障碍显著，HNC 短期内不能产生足够影响。另一方面，有研究应用PET 观测亚低温脑组织的代谢发现，将猪的大脑温度降到32 ℃持续3 ～5 h，氧代谢率和脑血流均降低了50%，可见代谢率降低的获益部分地被血流减少所削弱。6 个月GOS 出现了显著性改善，这一结果和IDRIS 等［24］应用降温装置直接把大脑表面降温至32 ℃的结果相同，本研究用无创的方法实现了与有创大脑表面降温同样可靠的疗效。

综上所述，HNC 治疗可以显著降低72 h 血浆NSE 和Glu 浓度，显著改善6 个月GOS 评分，具有较好的脑保护作用和改善远期预后的功能，同时简便方便、降温快、不良反应少。本研究只进行了临床数据收集和分析，未进行具体机制研究，具有一定局限性，有必要进行大规模研究和开展相关机制研究。