| 【摘要】 目的 : 研究吸入不同浓度异氟醚麻醉下健康志愿者全脑血流量（ cerebral blood flow, CBF ）和局部脑血流（ Regional cerebral blood flow, rCBF ）灌注的变化特征。 方法 : 选择 9 名志愿者，每位志愿者随机在清醒、吸入 0.5 MAC 和 1.0MAC 异氟醚后三种状态下采用 SPECT 仪进行扫描，比较三者 CBF 和 rCBF 灌注的变化。 结果 : CBF 计数在清醒时平均为 132.8±36.4 ，吸入 0.5MAC 异氟醚麻醉后 CBF 计数为 129.6±38.5 ，吸入 1.0MAC 异氟醚后为 130.3±30.2 ，三组间比较差异无统计学意义；各脑区 rCBF 计数也均无差异。 结论 : 保持 P ET CO 2 和 MAP 不变时，吸入异氟醚麻醉不影响全脑及局部脑区血流量的分布。
【关键词】 异氟烷；局部血流量；体层摄影术 , 发射型计算机 , 单光子
吸入麻醉药的作用机理仍不清楚，找到其在中枢的敏感部位是揭示其作用机理的关键。以前的研究结果大多是建立在实验动物基础上的，直接以人为实验对象进行活体研究尚不多见。最近 PET （ Positron emission tomography, PET ）研究发现，吸入麻醉药可抑制人脑葡萄糖代谢水平，且抑制的程度与吸入麻醉药的浓度呈正相关 [1-4] 。但这种抑制是因为吸入麻醉药本身对神经元活动的抑制引起，还是因为吸入麻醉药降低了局部脑血流分布尚不清楚，此前在这方面的研究结果也存在诸多矛盾之处 [5-9] 。研究吸入麻醉药对人脑血流量分布的影响，对揭示全身麻醉的机理具有很重要的价值。本实验应用单光子发射式计算机断层成像（ Single photon emission computed tomography, SPECT ）技术，探讨异氟醚麻醉对健康志愿者脑内血流量分布的影响。
对象和方法
实验设计 经学校伦理委员会许可，选取 9 名志愿者，男 5 人，女 4 人。平均年龄 28 ± 4 岁，不吸烟，右利手，健康状况良好， ASA Ⅰ 级，既往无神经系统疾患，无手术麻醉史，无过敏史，无服特殊药史，签署知情同意书。实验前 48h 戒酒， 8h 禁食，扫描前 1h 避免剧烈活动。每位志愿者分别在清醒状态下，吸入 0.5 MAC 和 1.0MAC 异氟醚后进行 SPECT 扫描（先后顺序随机排列），测定 CBF 和 rCBF ，以清醒状态下的数据作为对照，每次扫描须间隔一周。
实验准备 将志愿者置于一个隔音良好，光线黯淡的小房间内，平卧，实验前 1h 先口服过氯酸钾 400mg, ，开放一条静脉通道用于注射 99m Tc- 双半胱乙酯（ ECD 配体药盒由广东希埃公司提供，标记 99m Tc-ECD 放射化学纯度 >95% ）。志愿者戴眼罩，耳塞 30min 以尽可能减小视觉和听觉刺激。
麻醉方法 连接 PHILIPS Intellivue MP860 监护仪监测心电图、无创血压、脉搏血氧饱和度（ SaO 2 ）、呼吸频率（ RR ）、脑电双频谱指数（ BIS ）及心前区听诊。应用 Drager Julian 麻醉机及标准的 Dreger 挥发罐，半紧闭，麻醉诱导前用面罩吸入纯氧气 3 min ，流量 2L /min 。麻醉期间不插管，紧闭面罩保持自主呼吸，用 PHILIPS M 1026A 麻醉气体监测仪监测呼气末二氧化碳分压（ P ET CO 2 ）、呼气末异氟醚浓度。维持 P ET CO 2 和平均动脉压（ MAP ）相对稳定，如 P ET CO 2 、 MAP 改变超过基础值的 5 ％即给予人为干预（如辅助呼吸，使用血管活性药物等）。麻醉过程要求缓慢，从小浓度递增以保证志愿者易于接受异氟醚的气味，使诱导过程平稳顺利。每隔约 10-15 min 递增 0.1 ％（呼气末）的异氟醚浓度，在每一个浓度异氟醚呼气末浓度保持稳定至少 3min ，然后才递增到下一个较高的浓度，采用这种方式诱导，所有志愿者都能很好地配合。达到预定的呼气末异氟醚浓度（ 0.5MAC 、 1.0MAC ）后再维持至少 15min ，使脑内麻醉气体分压保持稳定后经预先建立的静脉通道 “ 弹丸 ” 注射 925MBq 99m Tc-ECD 。在随后的 10 min 内继续保持呼气末麻醉药浓度稳定，使呼气末中异氟醚浓度波动小于 0.1 ％。在 10min 的分布期结束后停止麻醉使志愿者苏醒，并在 30 ± 10min 内将志愿者送进 SPECT 扫描室开始采集图像，采集图像时受试者平卧于检查床上，头部保持固定位置不动，扫描时间为 27min 。扫描后获得的数据反映的是分布期结束时的脑血流分布。在清醒状态下实验时志愿者也同样要求禁食，实验期间戴眼罩耳塞，在安静状况下平卧、闭眼，与在麻醉状态下实验时相同。
SPECT 扫描 采用 GE 公司生产的双探头 SPECT （ Millennium MG ）及配套计算机系统进行脑显像，结合脑专用超高分辨率扇形准直器，矩阵 128 ｘ 128 ，双探头旋转 180 0 ， 1.5 0 / 帧，共 120 帧， 每帧采集 20s c ，共采集 27min 。原始数据经计算机 重建后可获得全脑的三维动态图象。无论是在麻醉或是清醒状态下实验都采用相同的扫描程序，保持同一志愿者 3 次扫描时注药量、采集条件、重建参数等保持一致，以确保其可比性。
图象处理 采用目测和勾画感兴趣区（ ROI ）的方法对图象进行半定量分析。于 OM 断层上划出 8 个断面，每一断面勾画出全脑及脑内局部 ROI ，并提取每个 ROI 计数率。
统计分析 所得数据以 ` x ± s 表示。应用 SPSS8.0 软件包进行随机区组方差分析， P <0.05 认为差异有统计学意义。
结 果
志愿者的一般情况比较无显著性差异。
与清醒时比较，吸入麻醉 0.5MAC 和 1.0MAC 异氟醚后 BIS 值降低，差异有统计学意义（ P <0.05 ）。 0.5MAC 与 1.0MAC 之间比较， BIS 也有统计学差异（ P <0.01 ）。其他各项指标均无统计学差异，见表 1 。
清醒时全脑内 CBF 计数平均为 132.8±36.4 ，吸入 0.5MAC 异氟醚麻醉后 CBF 计数平均为 129.6±38.5 ，吸入 1.0MAC 异氟醚后 CBF 计数为 130.3±30.2 ，三者间差异无统计学意义。
将清醒时、吸入 0.5MAC 和 1.0MAC 异氟醚麻醉后各脑区 rCBF 的计数值进行比较，三者间差异均无统计学意义，见图 1 。
图 1 不同状态下全脑及 rCBF 计数值的变化 (n=9, ` x ± s )
讨 论
单光子发射式计算机断层成像是使用核素 99 Tc m 的标记物注入人体，人体各器官对标记物摄取量的不同，放出 β 粒子，当退回到基态时发射的 γ 光子不同，探测器测出不同的 γ 光子而进行结构功能成像，是当前较为成熟的一种核素成像技术，临床上在脑功能、心功能、肿瘤诊断，骨转移的诊断上具有十分重要的作用，其用于麻醉机理的研究尚不多见。
定量测定局部脑血流（ rCBF ）是评价脑血流灌注的重要指标。 99 Tc m -ECD 是一种非极性脂溶性药物，脑组织摄取量与局部脑血流量呈正比，注射后脑皮质迅速达到高峰，且洗脱慢，可在脑组织内维持一种恒定分布。因此，通过 SPECT 断层显像，可准确地分析 rCBF 的变化。
吸入麻醉药的作用机理仍不清楚，其在中枢的作用部位仍有争议。 Alkire 等研究发现，吸入麻醉药可抑制人脑内部分脑区葡萄糖代谢水平，如丘脑，扣带回等，且抑制的程度与吸入麻醉药的浓度呈正相关 [3,4] 。本课题组研究也证实，地氟醚显著降低丘脑、枕叶和舌回内 rCMRglu [10] ，而丘脑、楔叶和扣带回似乎对异氟醚更为敏感，但这种降低究竟是因为吸入麻醉药本身抑制了神经元的兴奋性，还是因为吸入麻醉药降低了局部脑血流分布尚不清楚。关于吸入麻醉药对脑血流的影响，以前在这方面的研究结果有诸多矛盾之处，有人认为，麻醉药对脑血管系统可能产生直接的作用，尤其是吸入麻醉药会导致脑血管扩张，从而引起脑血流与代谢之间的失衡。据报道，七氟醚增加顶叶和额叶皮层 rCBF ，而笑气则增加脑内大部分灰质区域的 rCBF [5,6] 。但也有报道认为吸入七氟醚麻醉会降低全脑 CBF20 ％～ 28 ％，而静脉麻醉药丙泊酚对全脑及脑区 rCBF 的抑制比吸入麻醉药更为显著，降低全脑及脑区 rCBF 30 ％～ 47 ％，复合 70% 笑气均可部分对抗二者 rCBF 的降低 [7-9] 。小剂量异丙酚影响双侧顶叶和左侧前额皮层 rCBF ，较大剂量异丙酚影响丘脑后结节、脑桥被盖、小脑皮层及额叶基底区 [11,12] 。
本实验以 99 Tc m 标记的 ECD 作为放射性核素示踪剂进行 SPECT 扫描，研究吸入麻醉药异氟醚对人脑内 rCBF 的影响。结果表明，吸入 0.5 MAC 和 1.0 MAC 异氟醚后 BIS 值下降，组间比较差异有统计学意义，但麻醉下全脑 CBF 及各脑区 rCBF 与清醒时相比均无明显变化。此前有研究认为吸入七氟醚后 rCBF 增加，分析可能与实验期间同时伴有 P ET CO 2 增高有关，而另有研究认为七氟醚麻醉降低全脑 CBF ，则似乎与七氟醚麻醉期间血压显著降低有关。在本实验期间人为保持 P ET CO 2 和 MAP 不变，全脑 CBF 及各脑区 rCBF 无显著变化说明异氟醚麻醉本身并不影响脑内血流量的分布。结合此前关于异氟醚对 rCMRglu 的影响的研究结果，也说明异氟醚降低丘脑、楔叶和扣带回内 rCMRglu 是因为异氟醚抑制了这些脑区内神经元的兴奋性，而与脑内血流量的分布无关。提示丘脑、楔叶和扣带回可能是异氟醚在脑内作用的主要靶区。
参考文献
1 Huang SC, Phelps ME, Hoffman EJ, et al. Noninvasive determination of local cerebral metabolic rate of glucose in man. Am J Physiol 1980;238:E69-82.
2 Phelps ME, Huang SC, Hoffman EJ, et al. Tomographic measurement of local cerebral glucose metabolic rate in humans with (F-18)2-duoro-2-deoxy-D- glucose: Validation of method. Ann Neurol 1979;6:371-88.
3 Alkire MT. Quantitative EEG correlations with brain glucose metabolic rate during anesthesia in volunteers. Anesthesiology, 1998,89:323-333.
4 Alkire MT, Haier RJ, Fallon JH. Toward a unified theory of narcosiss: brain imaging evidence for thalamocortical switch as the neurophysiologic basis of anesthetic-induced unconsciousness. Conscious Cogn, 2000,9:370-386.
5 Kolbitsch C, Lorenz IH, Hormann C, Kremser C, et al. Sevoflurane and nitrous oxide increase regional cerebral blood flow (rCBF) and regional cerebral blood volume (rCBV) in a drug-specific manner in human volunteers. Magn Reson Imaging. 2001; 19(10): 1253-1260.
6 Lorenz IH, Kolbitsch C, Hormann C, et al. The influence of nitrous oxide and remifentanil on cerebral hemodynamics in conscious human volunteers. Neuroimage. 2002;17(2): 1056-1064.
7 Kaisti KK, Langsjo JW, Aalto S, Oikonen V, Sipila H, Teras M, Hinkka S, Metsahonkala L, Scheinin H. Effects of sevoflurane, propofol ,and adjunct nitrous oxide on regional cerebral blood flow, oxygen consumption, and blood volume in humans. Anesthesiology. 2003;99(3): 603-613.
8 Kaisti KK, Metsahonkala L, Teras M, et al. Effects of surgical levels of propofol and sevoflurane anesthesia on cerebral blood in healthy subjects studied with positron emission tomography. Anesthesiology,2002;96(6):1358-1370.
9 Ogawa K, Uema T, Motohashi N, Nishikawa M, et al. Neural mechanism of propofol anesthesia in severe depression: a positron emission tomographic study. Anesthesiology. 2003; 98(5): 1101-1111.
10 于代华 , 徐礼鲜 , 柴伟等 , 应用 PET 评估地氟醚麻醉对人脑葡萄糖代谢率的影响 . 中国临床康复 ,2004,8(32):7204-7206.
11 Bonhome V,Fiset P, Meuret P, et al. Propofol anesthesia and cerebral blood flow changes elicited by vibrotacile stimulation: a positron emission tomography study. J Neurophysiol, 2001; 85(3): 1299-1308.
12 Fiset P, Paus T, Daloze T, et al. Brain mechanisms of propofl-induced loss of consciousness in humans: a positron emission tomographic study. J Nerrosci, 1999; 19(13): 5506-5513. |
