作者：宋翔宇，陈蕾佳，赵亚群，解放军总医院第一医学中心神经外科医学部；崔梦一，彭江，贾志博，解放军总医院第四医学中心骨科医学部研究所
脑组织对缺血缺氧极其敏感，往往在缺血缺氧几分钟内就会发生不可逆转的神经元损伤。我国居民脑血管病死亡率为149.49/100 000，占居民总死亡数的22%；2020 年中国城市居民脑血管病死亡率为135.18/100 000，占城市总死亡人数的21.30%，位列城市居民全部死因第3 位。
当血流循环停滞或发生脑组织一过性或永久性缺血后，细胞将会出现分子级联式损伤反应，严重时会致使细胞死亡，进而影响脑组织功能。同时，也会对脑组织稳态造成影响，随之而来的是永久性运动和认知功能障碍或缺失。因此当发生脑组织缺血，需要争分夺秒的救治。
近年来，主动脉手术中的脑组织保护策略已经取得了重大进展，但最佳策略是哪种，仍未达成明确共识。在短时间内，单独使用深低温
1. 机械灌注技术简介
机械灌注技术是利用机械动力装置驱动灌注液进行体内外灌流的一种方法，50 多年前就开始使用，20 世纪末逐渐淡出人们的视线，随着近年来器官移植领域的发展，其作为一种重要的辅助技术重新发挥出巨大作用(如在肝、肾、肺和心脏等器官移植方面)，特别是能够恢复边缘器官功能并继续用于移植。同时，该技术可降低移植物功能延迟恢复风险，提高了器官利用率。在2019 年和2022 年，耶鲁大学团队验证了脑组织灌注技术能够使缺血后的猪脑组织细胞恢复电活动、保持完整神经元形态和炎症因子的正常释放。根据机械灌注血流方向不同大致可分为顺行机械灌注和逆行机械灌注。
2. 脑组织机械灌注保护
2.1 脑组织低温灌注
对于组织器官保护，诱导低温是一种有效的保护措施，常用于临床治疗各种疾病，最常用于心脏相关手术中的脑组织保护和器官移植(如肝、肺、肾等) 中的器官保护，并且是治疗缺血性脑卒中的一种有效辅助治疗方法[。在创伤急救方面，可以解决常规治疗方案无法解决的难题。Brill 等研究表明，创伤早期常由于失血过多而导致患者无法救治，如一些意外造成的快速失血，虽然器官无损坏，但常规方法无法救治，这时就需要利用低温对未损坏器官进行优先保护。
Nozari 等在研究中证明了利用主动脉低温0.9% 氯化钠注射液灌注制造狗脑组织深度低温的方法，在失血性心脏骤停60 min 后仍可以存活且不发生神经功能缺损。Van Veelen 和Brodmann Maeder也指出，低温可能通过减少创伤性脑损伤或创伤性心脏骤停等患者低灌注引起的缺氧损伤而减缓脑组织损伤。Gocoł等在综述中指出，体温降低至28℃ 时，脑组织代谢约为50%；降至18℃ 时，脑组织代谢约为19%；降至8℃ 时，脑组织代谢仅为11%。因此，体温的降低对于脑组织代谢有巨大影响。该文献还指出低温对于延缓酸中毒有一定相关性。
Higo 等研究发现深低温脑组织保护不仅不会增加大脑损伤和死亡率，还可能为一些传统临床技术无法救治的患者提供帮助，是一种有效的中枢神经保护方法。综上，诱导低温灌注进行脑组织保护是一种特殊治疗手段，在手术、创伤和缺血后组织保护方面具有很大潜力。
2.2 顺行脑组织机械灌注
当各种原因引起大脑供血不足时，ACP 是一种以类似于生理性供血的方式对脑组织进行辅助灌注的方法，可减少或减缓脑组织缺血缺氧导致的脑组织损伤。ACP 在实施过程中会出现不同的置管动脉，可行选择性ACP，该技术是国内外主动脉弓手术中常用的一种脑组织保护方法。
常见的选择性脑灌注血管有颈总动脉、无名动脉和颈内动脉，具体取决于临床需求。该技术兴起于1980 年中期，Frist 等首次提及并介绍了这项技术，该团队方法是利用单泵头的“Y”形动脉线，分别进行股动脉(20 F 套管) 和无名或左颈动脉(14 F) 选择性灌注。该团队的研究表明此方法可替代深度低温脑组织保护，且没有患者发生血栓栓塞。
近年来，Victoria-Medina 等报道了在主动脉弓和主动脉根部手术中顺行脑组织保护策略能够显著降低患者术后神经功能的损伤。Kong 等相关研究表明在全主动脉弓置换手术中，采用无名动脉插管进行选择性ACP 的方式，相对于其他部位的插管，在生存率和神经系统预后方面更具优势，是一种简便有效的方法。
Yuzaki等在全主动脉弓手术的研究中采取了双侧腋动脉ACP 技术，结果表明，该方法能够减少
2020 年，Macrina等研究发现≥24℃ 的顺行脑组织灌注有较好的保护效果。在最近的研究中，证明深低温 + ACP联合灌注保护脑组织有较好效果，这些结论在后续研究中得到了证实。ACP 在与深低温循环停搏联合使用时具有较好神经保护效果，显著降低了神经并发症发生率，并在主动脉弓手术、创伤和心脏手术等的脑组织保护中得到了积极发展。
2.3 逆行脑组织机械灌注
RCP 是通过静脉系统对脑组织进行灌注的辅助脑组织保护技术。众所周知，脑静脉几乎无静脉瓣，主要靠重力回流，逆行脑组织灌注是通过上腔静脉注入最终到达大脑微血管。1980 年，Mills 和Ochsner首次报道通过上腔静脉暂时RCP 技术的应用，他们使用该技术成功治疗了体外循环期间的脑血管的空气栓塞。近年来，RCP 技术广泛应用，Nakahara 等研究表明在半椎体置换术中使用中度低温联合RCP 辅助进行脑组织保护效果极佳。
Yoneyama 等报道了1 例5 岁男孩疑似心内空气流入导致脑空气栓塞，立即行RCP 后未见神经功能障碍。与其他组织不同，脑组织供血不足多由各种缺血引起，进行心脏手术时，难免会出现脑血流中断现象，特别是在主动脉弓、瓣膜置换和心脏移植等手术时，脑组织保护方案也在与时俱进的更替。
Tanaka 等通过对1991 年1 月 - 2020 年12 月近端主动脉修复术的脑组织保护策略资料的整理，发现深低温心脏骤停(deep hypothermic cardiac arrest，DHCA) 联合RCP 术后效果满意，安全持续时间长达30 min，但当心脏停搏时间超过60 min 时，建议辅以其他措施进行脑组织保护。
Gergen 等在一个单中心研究中证明了灌注压低于25 mmHg 时，深低温联合RCP 是有效的脑组织保护措施。逆行动脉灌注在微创心脏手术中应用较多，最近的一项前瞻性队列研究表明在亚低温状态下3.5 h 内进行手术是安全的。Iannacone 等进行主动脉修复数据库资料研究，以期发现何种方式为最优选择，至今没有定论。
可以肯定的是，在主动脉弓手术中，短间隔RCP 联合DHCA 是一种安全有效的脑组织保护技术，可减少脑缺血时间并清除动脉循环中的颗粒和空气。与ACP 相比，在下半身灌注方面，RCP 优势明显。由此可见，RCP 是低温心脏骤停的一种有价值的辅助手段，但进一步研究发现注入上腔静脉的血液只有0.01% 能够到达脑组织毛细血管，该技术存在诸多局限性。
3. 结语和展望
虽然脑组织只占全身体质量的2%，但脑组织的血液需求量约占左心室排血量的20%，当血液供应不足时会造成脑组织一过性或不可逆转的损伤。近半个世纪来，临床工作者和研究者们对脑组织的保护进行了不断的探索。目前应用最广的有两类，一类是通过降低温度保护脑组织，另一类是利用自体或血液替代品进行顺行或逆行机械灌注保护脑组织，但无论选择何种方式都不能完全对脑组织进行保护。
5 ~ 15℃ 的深度低温不会损伤脑组织，相反还能保护神经功能，低于5℃ 时蛋白会变性，导致不可逆损伤。Kutcher 等提出了脑组织保护和复苏的急救治疗策略，指出现行急救治疗方案下，心脏骤停的患者很难存活，也许低温保存可以为抢救争取更多时间，并提出紧急保存于复苏的方法。一旦该方法可行，将极大地降低创伤性组织供血不足患者的死亡率。
同样的，利用顺行和(或) 逆行脑机械灌注可以在很大程度上保护脑组织活性和神经功能，尤其是顺行更接近于生理灌注。有学者认为RCP 治疗脑卒中后的脑动脉栓塞效果更佳，其不足之处是对脑组织毛细血管灌注不足0.01%。2019 年Vrselja 等研究表明对模型猪脑进行顺行脑组织灌注可能是保护和恢复脑组织细胞缺血后损伤的一种极具潜力的方法，该研究的局限性在于研究动物已经死亡，并未证明灌注后脑组织功能复苏。
2022 年的文献也有相似描述，一个团队对猪的多个器官进行了灌注保存，得到较好的器官保存结果，但不足之处依然是只在细胞分子层面进行了研究，未改变猪器官和组织功能无法复苏的事实。当前，部分学者的观点是通过降低组织温度和辅助机械灌注进行脑组织保护，也有研究者将这两种方式进行相加组合。
在许多文献中，研究验证了深低温停循环对组织器官的保护具有优势，且在低温停循环后，组织能量消耗显著降低，这对脑组织保护是有利的。同样，RCP 在脑卒中清除血栓中表现出其独特的优势，但即使有足够高的灌注压力，却只能将极少的液体灌流至脑组织微血管，这对恢复自主循环后小血管再通极为不利。
与RCP 相反，ACP 与生理灌注极为相似，减少了缺血再灌注的风险，且更符合人体循环模式，对小血管的灌注也表现出了独特优势。虽然没有研究表明哪种方式是最优的脑组织保护方法，但深低温停循环联合ACP 进行脑组织缺血治疗也许是不错的选择。未来，基于顺行机械灌注技术的脑组织保护或可解决因失血导致的脑组织缺血损伤问题。
来源：宋翔宇,贾志博,崔梦一,等.机械灌注技术在脑组织缺血保护中的应用及展望[J].解放军医学院学报,2024,45(01):96-99+105.
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