麻黄碱与去氧肾上腺素对脑肿瘤手术患者麻醉中脑灌注和微循环的影响:一项使用磁共振成像技术的随机临床试验

2021
11/24

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古麻今醉
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肿瘤等颅内占位性病变患者麻醉管理的关键是维持脑灌注压。

背景

   肿瘤等颅内占位性病变患者麻醉管理的关键是维持脑灌注压。去氧肾上腺素是一种纯α-肾上腺素能激动剂,麻黄碱是一种间接作用的α-和β-肾上腺素能激动剂,二者主要通过α-肾上腺素能受体调节血管平滑肌细胞张力,常用于纠正神经外科手术中麻醉相关性低血压和维持脑灌注压。然而,在某些情况下,平均动脉压(MAP)与微循环血流量的相关性差,由于毛细血管流动紊乱,MAP的增加可减少微循环灌注并减少氧供。微循环是氧交换的主要部位,脑氧交换既依赖于宏观的血液供应(由脑血流定量),也依赖于毛细血管中血液的微观分布(由毛细血管传输时间异质性定量)。在使用去氧肾上腺素时,大脑特定区域的毛细血管传输时间异质性比使用麻黄碱时更大。本研究进一步假设,毛细血管传输时间异质性的增加可能限制氧摄取,导致组织氧张力降低。本研究通过测量脑血流量和毛细血管传输时间异质性,比较了麻黄碱与去氧肾上腺素对脑肿瘤患者麻醉过程中脑灌注和脑微循环的影响,研究结果发表于2021年8月的Anesthesiology杂志。

方法  

   本研究是一项前瞻性、单中心、平行组、双盲、随机对照试验,招募了233例18~75岁患者。

   纳入标准:幕上肿瘤最小尺寸为3cm(MRI任何平面测量的最大直径)的择期开颅手术患者。

   排除标准:①对研究药物过敏或不耐受;②ASA IV~VI;③怀孕(妊娠尿检阳性)或哺乳;④肾功能衰竭(GFR< 60 ml/min1.73m2);⑤拒绝签署知情同意书。

   实验流程:患者随机分配,按照1:1连续静脉泵注射方式输注麻黄碱(2 mg/ml)或去氧肾上腺素(0.1 mg/ml)。药物以30ml/h初始速度泵注,通过调节泵入速度维持平均动脉压(MAP)60mmHg以上或基础MAP升高20%以上并保持血压稳定,期间行MRI、ICP和脑灌注压检查(图1)。 

图1  实验流程图

    每位患者均接受MRI检查,以绘制大脑解剖结构图并研究两种药物引起的血流动力学变化。T1加权和T2-FLAIR显示了脑肿瘤患者脑部解剖结构(图2)。

图2  MRI下脑解剖结构变化      

   主要观察指标:肿瘤周围区域和肿瘤对侧脑组织毛细血管传输时间异质性。

   次要观察指标:双侧大脑半球脑血流量、脑血容量、血流平均转运时间、脑组织氧分压、氧摄取率和血氧饱和度。 

结果  
   233 例接受筛查的患者中有24例参加了该研究(图3)。      

图3  通过研究标准患者共计24人

 

图4  去氧肾上腺素组和麻黄碱组MAP随时间的变化

  

表1  去氧肾上腺素组和麻黄碱组治疗前后MAP和心率差异 

表2  去氧肾上腺素组和麻黄碱组治疗前后Pao2Paco2差异

表3  去氧肾上腺素组和麻黄碱组治疗前后脑血氧饱和度差异

 

表4  去氧肾上腺素组和麻黄碱组麻醉药物的使用、颅内压和脑灌注压差异

   使用去氧肾上腺素和麻黄碱均可使MAP增加,但无组间差异(P = 0.176);使用麻黄碱时心率增加,使用去氧肾上腺素时心率降低,且组间差异显著(21 [15 ~ 27] ;P < 0.0001)(表1)。治疗前两组Paco2(P = 0.087)、Pao2(P = 0.457)差异无统计学意义(表2);治疗后两组局部脑氧饱和度均下降,但无组间差异(P = 0.438)(表3);BIS无组间差异(P = 0.422);两组患者丙泊酚和瑞芬太尼用量无组间差异(P = 0.971和P = 0.173),两组患者颅内压(P = 0.591)、脑灌注压(P = 0.385)无组间差异。          

图5  去氧肾上腺素组和麻黄碱组治疗期间肿瘤周围组织与肿瘤对侧脑组织灌注和脑微循环MRI参数和氧合变化

 

图6  去氧肾上腺素组和麻黄碱组治疗期间肿瘤周围和肿瘤对侧脑组织毛细血管传输时间异质性和脑血流量变化

 

表5  去氧肾上腺素组和麻黄碱组MRI导出参数1

表6  去氧肾上腺素组和麻黄碱组MRI导出参数2

   肿瘤对侧脑组织:去氧肾上腺素组毛细血管传输时间异质性大于麻黄碱组(-0.6 [-0.9 ~ 0.2];P = 0.004),麻黄碱组血流平均转运时间小于去氧肾上腺素组(-0.5 [-0.9 ~ -0.1] ;P = 0.009),麻黄碱组脑血流量增加明显大于去氧肾上腺素组(0.3 [0.06 ~ 0.54];P = 0.018),麻黄碱组脑组织氧分压显著增加(0.34 [0.09 ~ 0.59];P = 0.001),麻黄碱组氧摄取率降低(-0.20 [-0.33 ~ -0.07];P = 0.005),以上差异均有统计学意义;去氧肾上腺素组和麻黄碱组的脑血容量均增加,但无组间差异(0.09 [-0.08 ~ 0.26];P = 0.271)(表5;表6)。  
   肿瘤周围区域:去氧肾上腺素组毛细血管传输时间异质性大于麻黄碱组(-0.4 [-0.9 ~ 0.1] s;P = 0.130),去氧肾上腺素和麻黄碱组的脑血容量增加(0.14 [-0.03 ~ 0.32];P = 0.107),两组血流平均传输时间均减少(-0.2 [-0.7 ~ 0.2] ;P = 0.240);以上差异均无统计学意义;麻黄碱组脑血流量大于去氧肾上腺素组(0.3 [0.06 ~ 0.54];P = 0.018),麻黄碱组脑组织氧分压增加(0.33 [0.09 ~ 0.57];P = 0.010);麻黄碱组氧摄取率降低(-0.17 [-0.29 ~ −0.05]; P = 0.007),以上差异均有统计学意义(表5;表6)。  
结论  

   麻黄碱有利于改善双侧大脑半球的脑血流量、脑组织氧合以及维持脑组织微循环血流动力学稳定。研究结果表明,麻黄碱在改善大脑宏观、微观灌注和氧合方面优于去氧肾上腺素。

麻海新知的述评  

   这项双盲随机临床试验研究发现去氧肾上腺素治疗期间对侧脑区毛细血管通过时间的异质性升高,但在麻黄碱治疗期间降低,而两组均可达到相似的MAP。麻醉过程中,为维持一定的动脉血压,在脑血流量和氧供充足的情况下可使用血管加压药。但此治疗方案受到了本研究结果的挑战。该研究发现,去氧肾上腺素引起的脑血流量增加与对侧脑区微循环流模式的紊乱有关,导致组织氧合恶化。临床相关剂量的去氧肾上腺素可加剧由含氧血液通过毛细血管“分流”引起的微循环血流紊乱。利用生物物理模型从MRI数据估计测量的毛细血管流动模式对脑组织氧张力的影响,数据表明,与麻黄碱治疗相比,去氧肾上腺素治疗导致脑组织的氧合较差。该研究中,去氧肾上腺素引起的氧摄取量最小下降(8和15%)也支持此观点:在低脑血流量和脑病理并存的情况下,去氧肾上腺素治疗可能不能充分提高脑氧输送。在这种情况下,进一步增加脑灌注压和脑血流量以增强氧输送,可导致毛细血管运输时间异质性增加和组织氧合反常降低,形成恶性循环。因此,尽管达到了临床相关的MAP指标,但使用去氧肾上腺素可能会通过干扰微循环流量而导致组织缺氧的风险。

   在本研究中,麻黄碱治疗后脑血流量增加,同时瘤周和对侧区域脑血容量增加和平均运输时间减少。虽然麻黄碱治疗时两区域脑血容量增加较多,但两区域组间差异无统计学意义。在健康的大脑中,完整的血脑屏障通常阻止外源性肾上腺素能因子与肾上腺素能受体结合,对脑血流量和氧代谢影响较小。而脑肿瘤患者表现为血脑屏障通透性增加,升压药可以直接进入大脑,并与嵌入大脑毛细血管基底膜的收缩周细胞结合。脑微血管表达α-肾上腺素能受体,并与血管加压药结合,可增加毛细血管传输时间异质性。去氧肾上腺素导致肿瘤对侧脑组织的微循环紊乱(毛细血管传输时间异质性大),尽管使用去氧肾上腺素达到了临床相关的MAP指标,但使用去氧肾上腺素可能会通过干扰微循环流量而导致组织缺氧的风险。麻黄碱有利于改善双侧大脑半球的脑血流量、脑组织氧合以及维持脑组织微循环血流动力学稳定。总的来说,该研究结果表明,与纯α-肾上腺素激动剂去氧肾上腺素相比,麻黄碱,一种α-肾上腺素和β-肾上腺素联合激动剂,在改善大脑宏观和微观灌注和氧合方面优于去氧肾上腺素。  
   该研究的主要局限性是样本量小;筛查的患者大部分未纳入研究,肿瘤病理分布不均匀和肿瘤异质性可能影响了最终结果;其他的限制是患者的年龄可能会影响测量的流量参数,氧代谢参数不是直接测量的,而是从流量参数推断出来的。总的来说,该研究结果的通用性有限,因为其他升压药物可能与毛细血管运输时间异质性、平均运输时间、脑血流量和脑血容量的不同影响相关。  
编译 徐业好;评述 查燕萍  


原文:  Koch KU, Mikkelsen IK, Espelund US,  et al  . Cerebral Macro- and Microcirculation during Ephedrine versus Phenylephrine Treatment in Anesthetized Brain Tumor Patients: A     Randomized Clinical Trial Using Magnetic Resonance Imaging.  Anesthesiology. 2021 Aug  2.  doi: 10.1097/ALN.0000000000003877. 
 (仅供医学专业人士参考)
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关键词:
肾上腺素,时间,患者,研究,毛细血管

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