高渗盐水和甘露醇对开颅手术家兔脑皮质微循环的影响

王铮+涂青梅+田刚+马祎祎

【摘要】 目的：比较高渗盐水和甘露醇对开颅手术家兔脑皮质微循环的影响。方法：选取30只家兔麻醉后机械通气，行开颅手术。采用随机数字表法分为高渗盐水组（HTS组）和甘露醇组（MTL组），每组15只。HTS组术中静脉输注3.2%的高渗盐水渗透治疗，MTL组术中静脉输注20%的甘露醇渗透治疗，应用旁流暗视野成像技术（SDF）评估脑皮质微循环，记录相应时间点的血流动力学数据；记录SDF成像同时，获取血液样本进行实验室分析。结果：渗透治疗前，两组家兔脑皮质微循环参数比较，差异无统计学意义（P>0.05）；渗透治疗后，MTL组的微循环参数PPV、PSVD、PVD和MFI均低于HTS组（P<0.05）。结论：在家兔开颅手术中，HTS较MTL能更好地确保皮质脑微循环灌注。

【关键词】 高渗盐水； 甘露醇； 脑皮质微循环； 开颅手术

【Abstract】 Objective：To compare the effects of hypertonic saline and Mannitol on cerebral cortical microcirculation in rabbit craniotomy model.Method：A total of 30 rabbits（weight 2.0-3.0 kg） were anesthetized and ventilated mechanically，then subjected to a craniotomy，divided into HTS group and MTL group according to the random number table method，15 rabbits in each group.HTS group was intravenous infused 3.2% hypertonic saline，MTL group was intravenous infused 20% Mannitol.Evaluated cortical cerebral microcirculation by sidestream dark-field （SDF） imaging，recorded the hemodynamics data at homologous time，and analysed blood samples in laboratory at the same time.Result：Before the osmotherapy，the cortical cerebral microcirculation of two groups were no significant difference（P>0.05）.After osmotherapy，the proportion of perfused vessels，perfused small vessel density，perfused vessel density，and microvascular flow index of MTL group were lower than those of HTS group（P<0.05）.Conclusion：Compared with MTL group，HTS can guard cortical cerebral microcirculation better in rabbit craniotomy model.

【Key words】 Hypertonic saline； Mannitol； Cortical cerebral microcirculation； Craniotomy

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.20.009

神經外科手术中经常使用高渗溶液，目的是改善手术条件，预防脑疝形成和神经功能恶化[1-2]。有学者研究评估甘露醇（Mannitol，MTL）和高渗盐水（hypertonic saline，HTS）对非颅内高压患者的影响，但结果不一[3-6]。一项最新的荟萃分析比较了神经外科手术中HTS 和MTL的应用效果，结果显示HTS和MTL的应用可明显增加术中脑组织松弛和颅内压控制的满意度[4]。

HTS和MTL之间也存在一些生化和生理性差异。HTS能够增加有效循环血量，而MTL则通过利尿减少了循环血量[7-8]；HTS可提高心输出量和区域血流量，增加脑脊液吸收，也有利于免疫调节[9]；在脑组织氧合和脑血流动力学方面，HTS作用被认为优于MTL[10]。然而，MTL可提高微血管脑血流量，降低血液粘滞度，改善血液流变学，减少脑脊液生成，促进自由基清除，抑制细胞凋亡[11]。本项研究比较HTS和MTL对开颅手术家兔脑皮质微循环的影响，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组 选取健康普通家兔30只，体重1.8～2.0 kg，由湖北医药学院实验动物中心提供，采用随机数字表法分为高渗盐水组（HTS组）和甘露醇组（MTL组），每组15只。HTS组术中静脉输注3.2%的高渗盐水渗透治疗，MTL组术中静脉输注20%的甘露醇渗透治疗。

1.2 动物模型制作 两组家兔均被肌肉注射氯胺酮麻醉（40 mg/kg）。仰卧位置于手术台上，连接心电图电极，套管针插入耳缘静脉（G24）和中央耳动脉（G22）连续监测血压，行动脉血气分析。持续输注晶体液[（Ringer液：10 mL/（kg·h）]，必要时输注去甲肾上腺素维持平均动脉压在50 mm Hg以上。血流动力学稳定后，在第三、四气管环之间行气管切开，置入外径（OD）为2.5 mm的气管套管。听诊确定位置正确后，使用麻醉机行压力控制通气（通气参数为：Ppeak 14 cm H2O；RR 40次/min）。使用异氟烷（浓度为0.6%～1%）维持平衡麻醉，持续静脉输注芬太尼[（0.4 μg/（kg·min）]和肌松剂哌库溴铵[（0.6 mg/（kg·h）。家兔改俯卧位，头部右侧颞枕部去毛，切开皮肤和颅骨骨膜，双极电凝止血，颅骨上钻孔（3 mm），并使用蚊氏钳扩大孔的直径，咬骨钳打开颅窗，松质骨出血使用骨蜡止血。显微手术剪打开硬脑膜，避免损伤脑组织表面。颅窗尺寸约12 mm×8 mm，颅窗底部保留完整蛛网膜。endprint

1.3 实验过程 在整个实验过程中记录平均动脉压（MAP）、心率和直肠温度，使用加热板保持直肠温度在38.5～39.5 ℃。止血后维持15 min的稳定，在此期间使用37 ℃无菌生理盐水多次冲洗伤口，记录血流动力学数据，实验室检测动脉血标本，SDF探头置于脑组织表面，保存初始SDF成像。初始SDF成像后，输液泵静脉输注3.75 mL/kg的3.2%的高渗盐水（HTS组）或20%甘露醇（MTL组）溶液，输注时间15 min以上，输注完毕20 min后，记录第二次SDF成像和血流动力学数据，实验室检测动脉血标本。最后注入过量硫喷妥钠（30 mg/kg）处死动物。

1.4 微循环参数计算 （1）小血管密度（SVD）和总血管密度（TVD）：图像内各自血管总长度除以图像总面积。小血管是指直径≤25 μm的血管。（2）评估计算微血管流指数（MFI）：0表示没有血流，1表示间歇流，2表示持续缓流（慢），3表示连续流（正常），4表示高动力性流（快速）。没有血流是指整个图像始终没有血流；间歇流是指至少50%的记录时间里无血流；持续缓流是指血流连续但缓慢；连续流是指快速血流持续整个记录时间[12]。（3）灌注血管比例（PPV）：所有可见血管的百分比，这些可见血管至少有缓流。灌注小血管密度（PSVD）和灌注血管密度（PVD）是由SVD和TVD乘以各自的灌注血管比例而获得。

1.5 统计学处理 采用SPSS 11.0软件进行统计学分析，计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验；计数资料以率（%）表示，比较采用 字2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组家兔一般情况比较 MTL组心率高于HTS组，差异有统计学意义（P<0.05），两组家兔其他统计学变量或初始血流动力学以及实验室数据比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。

2.2 两组家兔微循环参数比较 渗透治疗前，两组家兔微循环参数比较，差异无统计学意义（P>0.05）；渗透治疗后，MTL组的微循环参数PPV、PSVD、PVD和MFI低于HTS组，差异均有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.3 两组家兔渗透治疗前后血流动力学数据及实验室指标比较 渗透治疗后，HTS组血钠水平高于渗透治疗前，也高于MTL组治疗后血钠水平，差异均有统计学意义（P<0.05）。与HTS组比较，MTL组乳酸水平升高，PaCO2水平降低，但差异均无统计学意义（P>0.05），见表3。

3 讨论

有动物研究结果显示，在大脑无损伤区域，HTS和MTL的应用可提高血清渗透压，同时降低颅内压和减轻脑水肿[13-14]。高渗溶液提高渗透压的效力取决于其通过完整血脑屏障的能力，即渗透性。HTS（反射系数RC=1）很难透过血脑屏障，但MTL（RC=0.9）则可以[4，15]。因此，与MTL相比，HTS可引起脑组织内液体向血管内更多转移。

利尿效应是MTL对大脑的重要作用之一[4，7，16]。MTL所致的利尿效应起效快，输注10 min后即可达到最强效应，且MTL已被证实短期内能够降低心脏病发生率[17]。MTL的强利尿效应可能会导致血容量减少。Rozet等[3]学者观察到，患者在接受大脑减积手术过程中输注MTL，血清乳酸水平会明显升高。相比之下，HTS被认为主要是通过扩容改善局部血流[13，18-19]，利尿效应较弱[3-4，16]。虽然笔者观察到，在乳酸水平或其他微循环参数，两组间比较差异无统计学意义（P>0.05），但是，血容量减少或利尿引起的脑灌注的减少，可能会导致较低的灌注血管比例。不足之处是由于技术原因，笔者未监测尿液或心输出量以及脑血流量。对接受神经外科手术的患者而言，HTS被认为能够更有效地松弛脑组织和控制颅内压[7，14]。这些作用可解释笔者观察到的微循环差异。

旁流暗视野（sidestream dark-field，SDF）成像是一种基于频闪观测仪LED技术的显像模式，被用于临床微循环的观察。SDF技术也被用于动物和人类的研究中，在各种临床条件下研究微循环的变化。目前的研究尚未使用SDF成像对MTL或HTS引起的皮质脑微循环的变化进行评估。而对脓毒血症引起的大脑微循环的变化的描述则使用了该项技术[20]。在创伤导致的脑炎症反应模型中，较低的PVD值与较低脑氧张力有关。通过SDF成像技术，笔者观察到微循环的改变，证实了HTS比MTL更加能够改善大脑皮质微循环。两组间的差异主要是由于HTS组有更高的灌注血管比例。

笔者研究有如下几个局限性：（1）每组样本量较少，而较高的样本量可能会导致组间更大的差异，减少假阳性结果的风险。（2）尽管笔者试图避免局部脑损伤，减少操作的步骤，给予温盐水溶液以避免组织干燥，但手术或麻醉可能对所观察到的结果产生影响。（3）仅仅观察了软膜血管和额叶皮质，而这些区域不能够代表更深层次的大脑结构。（4）尽管在血流量调节方面家兔与人类大脑可能存在未知的相似性，然而尚不清楚本结果是否可以安全地推断至人类。如若获批一项人类研究，如在择期行颅骨切开术的脑部肿瘤患者，才能确定相似的效应是否发生。

综上所述，在家兔开颅手术中与MTL比较，HTS能够更好地确保皮质脑微循环灌注。

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