高压氧在脑复苏中的应用专家共识
心脏骤停(cardiac arrest,CA)是导致死亡的主要原因,CA 后的神经功能损害给社会带来了沉重负担。目前全球 CA 的发生率约为 20 ~ 140 例 /10 万人,CA 后的脑损伤是影响患者病死率和致残率的主要因素。目前针对 CA 后脑复苏的药物和方法很多,但效果均不理想。高压氧(hyperbaric oxygen, HBO)治疗是指在高于一个大气压的环境下吸纯氧的治疗方法。应用高压氧成功抢救 CA 后昏迷的患者迄今已有五十余年的历史,高压氧在脑复苏中的应用日渐增多,并取得了一定进展。(文章转载于中华急诊医学杂志 2019 年 6 月第 28 卷第 6 期 Chin J Emerg Med, June 2019, Vol. 28, No. 6)。
1.心肺复苏后脑损伤的病理生理
CA 及其之后的心肺复苏,可以认为是复苏后全身性的缺血 - 再灌注过程。人体发生强烈的应激反应,导致相应的多组织器官功能障碍而出现心脏骤停后综合征(PCAS)。PCAS 常常与引起CA的疾病或损伤产生叠加效应,显著增加患者的病死率。其中 CA 后脑损伤尤为突出。CA 后脑损伤的发生机制非常复杂,包括钙超载、兴奋性氨基酸损伤、氧自由基损伤、细胞内酸中毒及细胞死亡信号传导通路的激活等,这些在心肺复苏后数小时到数天内激活并发挥作用。
2. 高压氧治疗复苏后脑损伤的基本原理及基础研究
高压氧治疗复苏后脑损伤主要基于以下原理:①高压氧可以增加血氧含量,在 2.5 个绝对压(ATA)环境下吸纯氧,动脉血氧分压从呼吸常压空气的 13 kPa 升高至 235 kPa,通过物理溶解向全身组织供氧比例明显增加,能够快速被组织细胞利用,可能阻止PCAS 患者的脑缺血缺氧损伤;②高压氧可以降低颅内压,在 2.0 ATA 环境下吸纯氧,脑血流量下降约 21%,颅内压降低约 36%,但脑组织氧分压从常压下的 4 kPa 升高至 31 kPa,从而打破 PCAS 患者脑水肿与脑缺氧的恶性循环;③高压氧可以明显提高血氧弥散率和有效扩散距离。在组织中,氧以毛细血管为中心向周围不断弥散,在高气压环境下,氧在组织中的弥散速率和有效半径均成倍增加,对挽救濒死细胞具有关键意义;④ 高压氧环境下的适度氧化应激可动员炎症保护性机制,研究发现,高压氧预处理可以通过抑制环氧合酶COX-2 信号通路来减轻脑缺血 - 再灌注后的炎症反应;⑤高压氧还可以改善脑代谢,保护线粒体功能,减少神经细胞 caspase-3 的分泌,降低血脑屏障通透性及促进侧支循环建立。早在 20 世纪 60 年代,即有许多学者致力于高压氧在脑损伤治疗方面的基础研究。2003 年,Rosenthal 等比较 beagles 犬在高压氧组(2.7 ATA)及常压氧组(1 ATA)CA 后脑神经功能改变,结果显示高压氧组神经功能缺损评分明显改善(P=0.028),组织病理学检查显示高压氧组动物脑神经元凋亡显著减少,且脑氧提取比较常压组明显升高,该项研究首次报道了高压氧对实验性 CA 后全脑缺血模型具有神经保护作用。Van Meter 等采用猪心肺复苏模型,比较常压氧(1 ATA)、标准治疗压力高压氧(1.9 ATA)、高压力高压氧(4 ATA)状态下猪 ROSC 的改变,结果表明 4 ATA 高压氧组 ROSC 比率显著增加(P<0.001),且高压氧组的动物脑组织 ADP 核糖聚合酶密度明显高于常压氧组(P=0.04)。采用中暑后复苏大鼠模型,发现高压氧可有效减少中暑引起的动脉低血压、缺氧、肿瘤坏死因子 -α 产生,显著延长大鼠生存时间、降低大鼠皮质神经元的损伤,以上研究均提示高压氧在 CA 后的脑复苏有积极作用。
3.高压氧在脑复苏中的临床应用证据背景
高压氧在 CA 后应用的临床报道多为病例报告或病例系列报告。早在 1962 年,荷兰的 Koch 首次使用高压氧技术成功救治脑复苏患者。该患者因十二指肠溃疡出血、休克,进行次全胃切除术中出现心脏停搏,经开胸心内按压等治疗 3 min 心脏复跳。因时有抽搐发作,颈项强直和出现病理反射,于停搏后 6 h 行高压氧治疗 (3 ATA,2 h),出舱时患者意识恢复,反射趋于正常。术后第 2 天记忆恢复。随后,国内外许多学者致力于高压氧在脑复苏中的应用研究。1963 年,“Lancet”杂志发表了 Hutchison 等应用高压氧治疗新生儿窒息的报道。将 65 例重度窒息的新生儿置于2-4 ATA的高压氧环境下复苏,54%患儿存活且恢复良好,未观察到明显的氧中毒情况。国内亦是从上世纪 60 年代开始应用高压氧治疗 CA 后脑功能损伤。俞丽华等回顾性分析了 10 年内 CA 后高压氧治疗患者 52 例,其中大部分患者心脏停搏时间大于 9 min,结果 28% 患者意识恢复,24%患者智能恢复良好。周树荣等报道利用高压氧治疗心搏骤停后昏迷患者,68.2% 患者神志明显改善,63.6% 患者恢复工作能力。潘树义等比较早期 ( 发病 1 周内 ) 与晚期 ( 发病大于 1 周 ) 高压氧治疗在脑复苏中的效果,高压氧治疗后随访 6 个月,患者达到清醒、轻残,但可自理生活以上的状态定义为有效,二组高压氧治疗的有效率为45.3% 和 53%。以上研究均显示包含高压氧治疗的综合治疗对心肺复苏后的脑复苏有积极作用,但慢性疾病终末期所致心搏呼吸停止的患者以及神经功能评估预后极差的患者。文献报道临床使用的高压氧治疗压力一般为 2.0-3.0 ATA,考虑到压力增高,高压氧相关并发症风险增高,近年来多采用 2.0-2.5 ATA 的治疗压力。
4.脑复苏时高压氧治疗时机与疗程选择证据背景
目前认为高压氧对脑复苏各阶段均有一定的积极作用。现有证据认为在 ROSC 的基础上,越早开始高压氧治疗效果越好。尤其是在脑组织细胞产生不可逆性损害之前行高压氧治疗效果最好。Malek 等采用蒙古沙鼠双侧颈总动脉夹闭模型模拟 CA 后缺血性脑损伤,比较高压氧(2.5 ATA)、高压空气、常压氧在不同脑损伤时间介入治疗后对沙鼠海马 CA1 区神经元存活、脑温、沙鼠筑巢行为改变的影响,结果表明 :与对照组比较,在缺血性脑损伤 1 h 后高压氧治疗组海马 CA1 区神经元增加 54%(P<0.001),在3 h、6 h 后高压氧治疗组则增加约 41%(P<0.001),且高压氧治疗显著减少了 CA1 区 TUNEL- 阳性细胞(即凋亡细胞)数量 , 缺血性脑损伤后 1 h、3 h、6 h 后高压氧治疗组的细胞凋亡减少分别为 80%,62%,49%(P<0.001),均明显高于缺血对照组和常压氧治疗组。且高压氧治疗组显著改善沙鼠的脑行为改变、以及减少缺血所致的脑温增高。临床上许多学者认为 CA 后脑损害早期脑水肿的形成与发展常是最致命的因素,在脑水肿高峰形成前早期或超早期高压氧治疗有利于脑功能的恢复 [31, 33-35]。回顾性研究表明,CA 后 24 h 内高压氧治疗组的出院存活率、GCS 评分、出院后患者的神经功能分级等均较 CA 后 24 h 后高压氧治疗组有明显改善 [31, 35, 38]。但 CA 后患者早期生命体征尚不平稳,需在配备舱内机械通气、心电监护等完善的舱内急救设施及急救人员、以及充分风险告知情况下,实施早期高压氧治疗 [39]。亦有研究表明 CA 后早期(发病 1 周内)实施高压氧治疗较晚期(发病 1 周后)高压氧治疗患者,其治疗后 6 个月随访意识状态评定差异无统计学意义。即使 CA 后脑损伤较长时间的慢性认知障碍患者,高压氧治疗仍可能获益。2015 年 Hadanny 等一项回顾性研究表明:CA 后脑损伤长达 (2.6±0.6) 年的慢性认知障碍患者,高压氧治疗后其记忆力、注意力和执行功能分别显著提高了 12%,20%和 24%,且 SPECT 显像可见明显相关脑区脑活动增加。CA后高压氧治疗开始 2 ~ 3 d,可选择每日 1 ~ 2 次高压氧治疗,高压氧治疗常规方案中每次治疗吸氧时间为 60 ~ 90 min,随后为每日 1 次,持续约 30 次左右,高压氧治疗疗程施治一周内可对疗效和预后作出初步估判。对于严重中枢神经损害的患者可用大于40次的长疗程高压氧治疗,从而使部分去皮层状态患者获得可能的神经系统症状改善的机会。推荐意见高压氧治疗时机应选择患者心肺复苏自主循环恢复后尽早进行,但对血流动力学不稳定,仍需血管活性药物维持的复苏后早期患者应慎用高压氧治疗。早期复苏后患者需经高压氧科医师评估,充分告知舱内治疗风险并在配有完备的高压氧舱内急救设施及急救人员的前提下实施高压氧治疗。即使心肺复苏后较长时间的脑损伤,高压氧治疗患者亦可能受益。心肺复苏后高压氧治疗疗程可选择早期开始 2 ~ 3 日每日 1 ~ 2 次,每次吸氧时间为 60 ~ 90 min,随后为每日 1 次,持续约 30 次左右。对于严重中枢神经损害的患者可用大于40次的间断长疗程高压氧治疗。