第三节 颅脑损伤的高压氧治疗

高压氧治疗(Hyperbaric Oxygenation Therapy)是颅脑损伤的一种日益重要的康复治疗手段。 尽管脑重只有身体的2%,但它接受心输出量大约15%的血液供应,氧耗量占整个机体的20%。如果完全中断血流和供氧10~15秒,就可耗尽所有的氧,几秒钟就可出现意识障碍和脑电图异常。实验研究和临床实践表明,高压氧治疗脑外伤造成的脑缺氧、脑水肿、颅内高压等效果显著。

一、基本概念

高压氧医学是研究机体在高气压的特殊环境下吸入高气压氧时,组织器官所产生的各种反应的机制、性质以及对机体的各种生理功能和病理变化的影响,从而阐明高压氧治疗疾病的适应证以及为制定最佳的治疗方案提供理论依据。高压氧以其独特的治疗机制,不仅对颅脑损伤的康复具有显著的作用,而且对临床各科的急慢性缺血、缺氧性疾病和由此而引起的继发性疾病均能起到有效的治疗作用,它几乎与临床各个学科都有联系。

(一) 气压和高气压

在纬度45℃的海平面上,温度为0℃时,每1克分子气体所占体积为22.4L,其分子数为6.02204×1023(Avogadro常数),可测出所承受的气压为760mmHg /cm2,被定为标准大气压,即1个大气压(常压),单位是帕(Pascal Pa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)。在标准状态下,任何气体,每22.4L中的分子数超过Avogadro常数或温度升高,以致分子碰撞的频率增高且力度加大时,则气压升高,称为高气压(Hyperbaric)。

(二) 分压和高分压氧

混合气体中各成分气体的压力值称为分压(Partial pressure P)。Px=混合气体总压力×某气体的容积百分比。一种混合气体的总压力等于各成分气体分压之和,P = P1+P2+……+Pn。例如:空气中氮(N2)分压PN2=760×78%=592.8mmHg。氧(O2)PO2=760×21%=159.6mmHg。二氧化碳(CO2)PCO2=760×1%=7.6mmHg。高分压氧:混合气体中,如氧气的分压高于常压下空气中的氧分压,称为高分压氧。

(三) 附加压和绝对压

附加于常压之上的压值称为附加压(Additional pressure),又称为表压(Gauge pressure)。高气压就是常压与附加压之和。常压与表压之和称为绝对大气压(Atmosphere Absolute ATA)。常压=1个大气压=760 mmHg=100kPa= 0.1 MPa=1 ATA。

(四)高压氧和高压氧治疗

机体在超过1个大气压的高压环境中必须呼吸与环境压力相等的高压气体,以平衡机体内外的压力,呼吸与环境等压的纯氧称为高压氧(hyperbaric oxygenation HBO)。不能认为压力高于常压的氧气就叫高压氧。为了达到高气压环境必须有一个耐高压而密闭的载人压力容器设备,这一特殊的将患者安置在高气压环境中进行吸氧的医疗设备称为高压氧舱(hyperbaric oxygen chamber)。这种在超过1个大气压的高压氧舱中,呼吸气体中的氧的分压大于一个大气压的治疗方法,称为高压氧治疗(hyperbaric oxygenation therapy)。高压氧舱分为两种:一种是用纯氧加压的单人或双人纯氧舱;一种是多人舱,可同时容纳多名患者治疗,用压缩空气加压,待稳压时戴面罩吸氧,舱内设有先进的医疗监护系统。

二、治疗原理

1.提高血氧分压,增加血氧含量,增加血氧弥散距离 在0.2 MPa氧下,动脉血氧分压从常压下的13.3 kPa增加到186.7 kPa;脑组织的氧分压从常压下的4.5 kPa增加到32.5 kPa~60kPa;脑脊液的氧分压从常压下的4.3 kPa增加到64kPa;脑灰质氧的有效弥散半径由30μm增加到100μm。因此,高压氧下血液内的氧量明显增加,各组织的氧储量也大大增加,血氧弥散和脑组织内氧的有效弥散距离均增加,从而改善病灶区域脑细胞的缺氧状态,解除细胞的低氧水肿程度,促进脑细胞功能的恢复,纠正脑缺氧。

2.促进脑血管收缩,减少脑血流量,减轻脑水肿,降低颅内压 在0.2MPa氧下,脑血流量减少21%,颅内压下降36%;在0.3MPa氧下,脑血流量减少25%,颅内压下降40%。研究证实,高压氧既有迅速减轻脑水肿、降低颅内压的作用,又有提高脑氧利用率的作用,从而打断脑缺氧与脑水肿的恶性循环。

3.促进侧支循环的生成 高压氧能加速胶原蛋白的合成、胶原蛋白的积聚和强度的提高,促进血管成纤维细胞的活动和分裂及胶原纤维的形成,促进新血管的生成,加速侧支循环的建立,保护病灶周围“缺血半暗区”内的神经细胞。在0.2MPa氧下,葡萄糖代谢率高,能量生成恢复,促进脑组织的修复。

4.促进醒觉 高压氧下颈动脉系统血管收缩,血流量减少,但椎动脉血流量反而增加,因此,网状激活系统和脑干部位的血流量和氧分压相对增加,刺激上行网状系统的兴奋性,有利于昏迷患者的觉醒和生命活动的维持。

5.增加血-脑屏障的通透性、增高脑脊液的氧分压 高压氧能提高血-脑屏障的通透性,这种通透性增高是可逆的,故可利用高压氧促进已进入血液中的化学药物通过血-脑屏障,可使脑部感染等疾病得到有效的化学治疗。研究发现,脑脊液的氧分压通常反映动脉血氧分压,高压氧下脑组织和脑脊液的氧分压均增高,可用于解除或减轻脑缺氧状态,恢复或改善脑功能。

6.辅助作用 因为厌氧菌缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶,不能进行有氧代谢以获得能量,要在无氧或氧分压较低的环境下才能生长,故高压氧对厌氧菌有特异性杀灭作用。高压氧加速过氧化氢和过氧化物的快速生成,增强了白细胞的杀菌能力,同时也加强了机体对微生物的防御能力。高压氧通过增强某些药物如磺胺异恶唑、甲氧苄氨嘧啶等抗菌药物的药效,达到抗微生物的作用。

三、治疗指征

1.各种原因造成的严重脑缺氧,无绝对禁忌证者,应在积极治疗病因的同时及早进行高压氧治疗。

2.各种原因引起的急性脑水肿,在使用脱水剂或手术减压的同时,如无脑疝、脑挫裂伤或脑干损伤、病情稳定者,排除了颅内出血或脑脊液漏后可考虑高压氧治疗。

3.各种颅内血肿术后或确认无活动性出血、病情稳定者。

4.遗有明显的颅神经损害及其他神经系统指征者。

5.脑缺氧后遗有明显的脑功能障碍及神经系统体征者。

四、治疗禁忌证

脑外伤患者如合并有以下高压氧治疗禁忌证,不考虑高压氧治疗或经处理后慎重治疗。

1.合并绝对禁忌证 未经处理的气胸、纵隔气肿;活动性内出血及出血性疾病;氧中毒史;结核性空洞并咯血。

2.合并相对禁忌证 重症上呼吸道感染;重度肺气肿、肺大疱、支气管扩张症;重度鼻窦炎;高碳酸血症;II度以上心脏传导阻滞;脑血管瘤、畸形;未经处理的恶性肿瘤;视网膜脱离;病态窦房结综合征;心动过缓<50次/min;化脓性中耳炎(鼓膜未穿孔者);咽鼓管阻塞;血压过高者。

(薛 磊 范建中)