sekundär skada är tillsatsen cerebral skada som kännetecknas av en obalans i postresuscitation CDO2 och användning, som slutligen kulminerar i neuronal död. Det börjar omedelbart efter återkomst av spontan cirkulation (ROSC). Strukturer som är särskilt mottagliga inkluderar hippocampi, talami, hjärnbark, corpus striatum och cerebellar vermi (Fig. 2), på grund av mycket metaboliskt aktiv vävnad. Bortsett från hypotermi finns det begränsade studier som undersöker fysiologiska variabler som förvärrar sekundär skada. Tabell 1 sammanfattar mekanismerna för sekundär skada.
mikrocirkulation och reperfusionsskada
efter ROSC leder mikrocirkulationsstörningar till ytterligare neurondysfunktion. Det cerebrovaskulära endotelet spelar en avgörande roll för att upprätthålla blod-hjärnbarriärintegritet, reglering av mikrocirkulatoriskt blodflöde och frisättning av autoantikoagulantmediatorer . Endotelfunktioner äventyras och biomarkörer för cerebrovaskulär endotelskada är associerade med negativa resultat i HIBI .
efter ROSC orsakar reperfusionsskada neuronal dysfunktion trots återställande av CDO2 . En initial period av cerebral hyperemi följs av hypoperfusion, vilket resulterar i ett” no-reflow ” – tillstånd som förvärrar sekundär skada. Mekanismer som är inblandade i no-reflow-tillståndet inkluderar nedsatt vasomotorisk reglering, minskad kväveoxidproduktion och resulterande vasokonstriktion . Extravasation av intravaskulärt vatten genom en porös blod-hjärnbarriär med perivaskulärt ödem leder till ökad intravaskulär viskositet och cerebrovaskulär resistans . Andra mekanismer som är inblandade i reperfusionsskada inkluderar fri radikal frisättning, glutamatproduktion och intracellulär Ca2+ ackumulering .
endotel autoantikoagulant dysfunktion orsakar diffus mikrotrombi i cerebrovaskulaturen . Samtidig nedsatt vasodilation orsakar ökat cerebrovaskulärt motstånd och minskar CBF . Interventionsstudier visar att heparin och vävnadsplasminogenaktivator förbättrar mikrocirkulationsflödet . Dessa resultat har dock inte översatts till förbättrade resultat när de utvärderas prospektivt . Slutligen föreslås intravenös prostacyklin för att främja endotelfunktionen genom vasodilaterande och trombocytaggregationshämmande effekter , men kliniska studier är ännu inte tillgängliga. Tabell 2 sammanfattar mekanismer som är involverade i reperfusionsskada.
Hemoglobin
Hemoglobin är en viktig determinant för arteriell syrehalt. I djurstudier av traumatisk hjärnskada förvärrar samtidig anemi sekundär skada från apoptos . Men fysiologiska fördelar med förbättrad CDO2 från transfusion måste balanseras av risker förknippade med exogena röda blodkroppar. Även om hemoglobin < 70 g / L är den accepterade transfusionströskeln för icke-blödande patienter med kritisk vård , är det fortfarande oklart om en liberal tröskel är lämplig för patienter med hjärnskada, som är mottagliga för sekundär skada från anemi .
bevis på anemi för att bidra till sekundär skada i HIBI är begränsad till observationsstudier. Nakao et al. genomfört en retrospektiv studie av 137 patienter med bevittnat CA och fastställt att högre antagning hemoglobin var en oberoende prediktor för en 28-dagars gynnsam neurologisk utfall (eller 1,26, 95% CI 1,00–1,58) . Dessa resultat bekräftades av Wang et al., som visade en förening med negativt resultat och lägre upptagningshemoglobin . Nyligen, Johnson et al. genomfört en multicenterobservationsstudie av 598 patienter och fann att positivt resultat patienter hade signifikant högre hemoglobin (126 g/L mot 106 g/L, p < 0,001), ett konstaterande som kvarstod efter justering .
trots regressionsjustering kan antagningsanemi vara föremål för stark kvarvarande eller obestämd förvirring. Det är oklart om inträdeshemoglobin fångar storleken på effekten som anemi har på sekundär skada. Wormsbecker et al. redogjorde för detta genom att undersöka förhållandet mellan medelhemoglobin över 7 dagar och neurologiskt resultat. De fann att patienter med ett gynnsamt resultat hade signifikant högre 7-dagars medelhemoglobin (115 g/L mot 107 g/L, p = 0,05) . Vidare visade multivariabel regression att lägre 7-dagars medelhemoglobin var associerat med negativt resultat (eller 0,75 per 10 g/L förändring i hemoglobin, 95% CI 0,57–0,97) . Viktigt, Ameloot et al. etablerat en koppling mellan hemoglobin och ett mått på syresättning i hjärnan i en observationsstudie av 82 patienter. De fann en linjär association mellan hemoglobin och hjärnans regionala mättnad av syre (rSO2) med hjälp av nära infraröd spektroskopi , med hemoglobin <100 g/L identifieras som en cutoff för lägre rSO2 . Dessutom visade de att Genomsnittlig hemoglobinkoncentration <123 g/L var associerad med sämre neurologiskt resultat, särskilt hos patienter med rSO2 < 62,5% (eller 2,88, 95% CI 1,02–8,16) . Ytterligare forskning krävs för att upprätta en koppling mellan anemi med samtidig hjärnhypoxi och undersöka effekten av transfusionströsklar på resultatet i HIBI.
koldioxid
partiellt tryck av arteriell koldioxid (PaCO2) modulerar cerebrovaskulär resistans och CBF via dess effekter på vaskulär glatt muskulatur . Specifikt inducerar hypokapni (PaCO2 < 35 mmHg) cerebrovaskulär vasokonstriktion och minskar CBF med cirka 2% till 3% för varje 1 mmHg PaCO2 . Kliniskt minskar hypokapni intrakraniellt tryck (ICP) genom att minska cerebrovaskulär volym . Emellertid kan ihållande hypokapni minska CBF, öka cerebral syreutvinning och inducera ischemi . Omvänt är hyperkapni (PaCO2 > 45 mmHg) en cerebrovaskulär vasodilator som orsakar hyperemi, förvärrar ICP och minskar CBF . Hyperkapnia är också förknippat med excitotoxicitet och ökat cerebralt syrebehov . Viktigt är att PaCO2 vaskulär reaktivitet bevaras efter HIBI, vilket gör reglering av PaCO2 kliniskt signifikant och en avgörande determinant för CDO2 . Den optimala PaCO2 hos enskilda patienter är inte känd men utgör en unik möjlighet för avancerad neurofysiologisk övervakning med transkraniell Doppler-ultraljud för att utvärdera CBF, ICP och cerebrovaskulär resistens med varierande PaCO2-nivåer i HIBI.
störningar i PaCO2 i HIBI har utvärderats i observationsstudier av HIBI. Roberts et al. genomfört en retrospektiv studie av 193 patienter och undersökte effekterna av hypokapni och hyperkapni jämfört med normokapni (PaCO2 35-45 mmHg) på resultatet. De visade ett samband mellan negativt neurologiskt resultat och både hypokapni (eller 2,43, 95% CI 1,04–5,65) och hyperkapni (eller 2,20, 95% CI 1,03–4,71) . Exponering av hypokapni och hyperkapni inträffade 36% respektive 42% av tiden efter CA , vilket gjorde exponeringen av CO2-fluktuationer signifikant. Författarna följde den studien med en analys av ett prospektivt register över patienter med HIBI och fann en signifikant samband mellan normokapni och bra neurologiskt resultat (eller 4,44, 95% CI 1,33–14,85) . Schneider et al. genomförde en stor multicenterdatabasstudie av 16 542 patienter med HIBI och undersökte effekterna av hypokapni i HIBI, och de visade en signifikant samband mellan sjukhusdödlighet och hypokapni (eller 1,12, 95% CI 1,00–1,24) jämfört med normokapni . Med tanke på den sunda biologiska plausibiliteten och tillgängliga kliniska data garanterar reglering av PaCO2 ytterligare systematisk studie för att bestämma den exakta optimala terapeutiska strategin efter HIBI. Kritiska kopplingar till intrakraniella fysiologiska parametrar som hänför sig till ICP, CBF och hjärnsyresättning och fluktuationer i PaCO2 är logiska framtida mål inom detta område.
hjärnödem
efter HIBI är hjärnödem en erkänd komplikation som orsakar sekundär skada. På grund av en fast Total intrakraniell volym kan en ökning av parenkymal bulk från hjärnödem i HIBI orsaka intrakraniell hypertoni med resulterande minskningar av cerebralt perfusionstryck, CBF och CDO2 . Denna onda cykel av hjärnödem utfällning ökad ICP orsakar transtentorial herniation och hjärndöd.
ursprunget till hjärnödem uppstår som ett resultat av antingen vasogena eller cytotoxiska mekanismer. I de tidiga stadierna kommer vasogent ödem från vätskeskift från det intravaskulära till det cerebrala interstitiella utrymmet. Nyckeln till denna process är aquaporin-4 ett membranprotein som transporterar vatten över cellmembran i centrala nervsystemet. Aquaporin – 4-proteiner finns i perivaskulär astrocytisk endfeet, processer och ependyma . Aquaporin – 4 perivaskulär pool identifieras som det dominerande klustret som är involverat i patofysiologin av hjärnödem efter HIBI, med ökat aquaporin-4-uttryck som uppträder inom 48 h efter starten av cerebral ischemi . Intressant, Nakayama et al. visade att 7,5% hypertonisk saltlösning dämpade hjärnödem i en vildtyp musmodell av HIBI men hade ingen effekt i en aquaporin-4-knockout-modell, vilket demonstrerade vikten av aquaporin-4 i patofysiologin av hjärnödem och belyser dess terapeutiska potential . Hypertonisk saltlösning återställer också blod-hjärnbarriärintegritet medierad av aquaporin-4 i hippocampi, cerebellum, cortex och basala ganglier . Dessutom, Nakayama et al. etablerat att uppnå serum osmolalitet > 350 mOsm/L med kontinuerlig infusion av conivaptan, en V1-och V2-antagonist, dämpat hjärnödem , vilket visar att effekten av aquaporin-4 för att minska hjärnödem sker genom osmotiska gradienter, i motsats till ett specifikt intravenöst osmotiskt medel i sig (t ex 7,5% hypertonisk saltlösning).
alternativt kommer cytotoxiskt ödem från cellulär metabolisk Kris och intracellulär energiutarmning. Minskat adenosintrifosfat (Fig. 1) leder till energiberoende jonkanalfel och intracellulär natrium-och vattenretention. Rungta et al. fastställt att Na + Cl-receptorn SLC26A11 är en kritisk modulator för intracellulär transport av klorid och efterföljande cerebralt ödem efter ischemi . Författarna visade att blockaden av denna receptor dämpade cytotoxiskt hjärnödem efter HIBI. Rollen av Na + Cl-receptorantagonism efter HIBI är ännu inte klarlagd men representerar ett framtida terapeutiskt mål.
dessutom är sulfonylurea-receptorer också inblandade i patofysiologin för hjärnödem efter ischemi. Glyburid, en sulfonylurea-receptorhämmare, dämpar malignt hjärnödem efter akut hjärninfarkt i mitten . Dessa fynd bekräftas av djurstudier som visar sulfonylurea receptorantagonism minskar hjärnödem efter neuronal ischemi .
Cerebral autoregulering
hjärnan har en medfödd förmåga att reglera blodflödet för att matcha metaboliska krav. Detta fenomen, benämnt cerebral autoregulering, tillåter cerebrovaskulaturen att genomgå vasokonstriktion och vasodilatation över ett intervall av medelartärtryck (MAP) för att upprätthålla stabil CBF . Cerebral autoregulering mildrar effekterna av hypoperfusion (ischemi) och hyperperfusion .
identifieringen av individualiserade MAP-mål efter HIBI med hjälp av cerebral autoreguleringsövervakning är ett attraktivt koncept som har fått betydande intresse. Initialt, Nishizawa et al. visade ett linjärt förhållande mellan MAP och CBF (som indexeras av jugulär venös oximetri) , vilket tyder på Fullständig dysfunktionell cerebral autoregulering efter HIBI. Därefter, Sundgreen et al. konstruerade cerebrala autoreguleringskurvor för patienter med HIBI genom att utföra stegvisa ökningar i MAP Med noradrenalin och samtidigt uppskatta CBF med mellersta hjärnartärhastighet på basis av transkraniell Doppler-ultraljud . Av de 18 patienter som studerats av Sundgreen et al., cerebral autoregulering var frånvarande hos 8 och närvarande hos 10 patienter. Hos fem av tio patienter med bevarad cerebral autoregulering skiftades den nedre gränsen för autoregulering med en median karta 114 mmHg (intervall 80-120 mmHg) . Denna sentinelstudie visade den heterogena karaktären av cerebral autoregulering hos patienter med HIBI och föreslog att den nedre gränsen för autoregulering kan vara signifikant högre än traditionella MAP-mål efter HIBI.
nyligen har övervakning med nära infraröd spektroskopi fått betydande intresse som en icke-invasiv metod för optimal map-identifiering och bedömning av cerebral autoregulering efter HIBI. Nära infraröd spektroskopi mäter rSO2 i de yttersta 2 cm av frontalloben, representerar tillståndet för syresatt hemoglobin i mikrovaskulaturen och approximerar CBF . Därför kontinuerligt integrera fluktuationer mellan MAP och rSO2, en Pearsons produkt-moment korrelationskoefficient genereras. Denna korrelationskoefficient (COx) varierar mellan -1 och +1. Positiva COx-värden, där det finns en positiv och linjär korrelation mellan MAP och rSO2, indikerar dysfunktionell autoregulering . Nära noll och negativa COx-värden indikerar intakt autoregulering (dvs rso2 förblir relativt konstant trots varierande karta). Den optimala kartan identifieras som kartan med det lägsta värdet av COx, som visas i Fig. 3. Lee et al. visade att COx identifierade den nedre gränsen för autoregulering i en svinmodell av pediatrisk HIBI . Nyligen, Ameloot et al. retroaktivt beräknad COx med MAP och rSO2 för att indikera att autoregulering var intakt hos 33 av 51 personer med HIBI. Därefter, Pham et al. visade att COx var signifikant högre hos icke-överlevande av HIBI än hos överlevande . Även om högre COx var associerad med icke-överlevande, fanns det ingen koppling mellan rSO2 och dödlighet. Nyligen visade vårt forskargrupp möjligheten att övervaka COx i realtid och identifiera optimal karta prospektivt hos 20 patienter efter CA . Ämnen spenderade ungefär 50% av tiden utanför ett 5 mmHg-intervall från den optimala kartan, och, viktigare, den optimala kartan identifierades konsekvent i 19 av 20 ämnen. Begreppet individualiserat perfusionstryck framträder som ett attraktivt terapeutiskt mål och förbättrat kliniskt resultat är associerat om den faktiska kartan bibehålls i närheten av den identifierade optimala kartan. Det är absolut nödvändigt att känna igen nackdelarna med att rikta sig väsentligt högerförskjuten optimal karta, särskilt hos patienter med nedsatt vänsterkammarfunktion efter CA. Ökad efterbelastning på en dekompenserad vänster ventrikel kan dramatiskt minska slagvolymen och hjärtutgången, vilket placerar den skadade hjärnan med ökad risk för ischemi. Därför bör ökade MAP-mål i HIBI vägas mot samtidig myokardfunktion. Betydande arbete återstår att ytterligare avgränsa om individualiserade perfusionsmål minskar hjärnhypoxi och sekundär skada och är förknippade med förbättrat neurologiskt resultat.
temperatur
riktad temperaturhantering har historiskt varit fokus för betydande HIBI-forskning. Det är en grundpelare i hanteringen av HIBI genom att mildra sekundär skada efter CA . På cellulär nivå är de positiva effekterna av hypotermi väl dokumenterade. Cerebral metabolism reduceras med 5% till 10% per 1 msk C minskning av kärnkroppstemperaturen. Dessutom minskar den globala koldioxidproduktionen och syreförbrukningen proportionellt mot minskningar av kärnkroppstemperaturen . Genom att minska cerebral metabolism undviker hypotermi överdriven intracellulär anaerob metabolism, vilket leder till ökad laktatproduktion. Hypotermi förbättrar också cerebral glukosanvändning och tillåter tillgängliga cellulära energilager att användas för nödvändiga cellulära funktioner i linje med neuronal överlevnad . Ytterligare fördelar med hypotermi inkluderar förebyggande av apoptos genom att minska proapoptotiska mediatorer, såsom p53, tumörnekrosfaktor avsugningoch kaspasenzymer samtidigt öka uttrycket av antiapoptotiska proteiner såsom Bcl-2 . Hypotermi förhindrar också mitokondriell dysfunktion, en nyckelväg som är involverad i främjandet av apoptos genom frisättning av cytokrom C-oxidas i cellulär cytoplasma . Slutligen minskar hypotermi inflammatoriska mediatorer såsom interleukin-1-familjen av cytokiner såväl som kemotaxi av leukocyter i cerebral interstitiell vävnad , minskar excitotoxisk neurotransmittorfrisättning (glutamat och glycin) och minskar produktionen av fria radikaler efter HIBI . Ihållande hypotermi har också skadliga fysiologiska effekter som hänför sig till immunsuppression, hemokoncentration, koagulopati, arytmier, elektrolytstörningar och hemodynamisk instabilitet, som måste vägas mot de möjliga fördelarna . Vidare kan oavsiktlig hypotermi inträffa efter CA, vilket indikerar eventuell allvarlig skada på de viktigaste centra för termoregulering, inklusive hypotalamus .
hypertermi är associerad med många patofysiologiska följder som är potentiellt skadliga efter HIBI. Specifikt kan hypertermi öka blod-hjärnbarriärpermeabiliteten, vilket leder till förvärrat hjärnödem, ICP och cerebral ischemi. Dessutom ökar hypertermi glutamatproduktionen, vilket i sin tur orsakar intracellulär Ca2+ tillströmning, vilket leder till neuronal celldöd, anfall och ytterligare sekundär skada . Ökad cerebral metabolism, hyperemiskt blodflöde och ökad ICP är ytterligare nedströms konsekvenser av okontrollerad hypertermi i HIBI . Nyligen visade vi att hypertermi är förknippad med dysfunktionell autoregulering hos patienter med HIBI .
kliniska studier har etablerat en fast koppling mellan hypotermi och förbättrat resultat efter CA. Under 2002 visade två randomiserade kontrollerade studier markant förbättring av kliniska resultat hos patienter med CA efter ventrikelflimmer eller ventrikulär takykardi som behandlades med hypotermi jämfört med vårdstandard . En ihållande kritik av båda studierna var att vårdgrupperna upprätthöll kärnkroppstemperaturer >37 msk C, vilket utsatte patienter för de skadliga effekterna av hypertermi. Detta föranledde en tredje nyligen randomiserad kontrollerad studie som jämförde kärnkroppstemperaturreglering av 36 C (normotermi) mot 33 C (hypotermi) efter CA . Denna pragmatiska studie inkluderade patienter med HIBI med alla initiala hjärtrytmer och visade i slutändan inte en märkbar fördel med hypotermi kontra normotermi . Det är viktigt att det anges att upprätthållandet av normotermi vid 36 kcal C efter CA kräver aktiv kylning. De negativa effekterna av långvarig hypertermi och negativa resultat efter CA är väl etablerade , vilket förstärker vikten av aggressiv kärnkroppstemperaturkontroll hos patienter som följer CA. Det är möjligt att individualiserade temperaturmål finns inom patienter med HIBI, och oförmågan hos nuvarande studier att samtidigt övervaka cerebral metabolism, ICP och biomarkörer för neurondegenerering har begränsat vår förmåga att göra dessa patientspecifika skillnader.
Normobarisk hyperoxi
den upplösta delen av syre i plasma är en mindre bidragsgivare till den totala syrehalten. Men i sjukdomstillstånd kan denna del ha en central roll för att säkerställa adekvat hemoglobinmättnad för CDO2 och övervinna diffusionsbarriärer för att återställa normal cellulär metabolism. Förstärkning av arteriellt syreinnehåll tippas som en avgörande modifierbar faktor för att optimera CDO2 efter HIBI, med normobarisk hyperoxi som föreslås för att uppnå detta mål.
vid ROSC uppstår reperfusionsskada som ett resultat av syrefri radikal produktion, vilket leder till intracellulär oxidation . Examples include superoxide (O2 −), hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl anion (OH−), and nitrite (NO2 −). Endogenous antioxidants balance the generation of free radicals and stabilize cellular function. Inadvertent normobaric hyperoxia in HIBI may tip this balance in favor of free radical production, cellular oxidation, and neuronal death . Även om en systematisk genomgång av djurstudier av HIBI antydde att ökad neurondysfunktion inträffar efter normobarisk hyperoxi, var det signifikant heterogenitet mellan studien med avseende på ventilationsstrategier, tidpunkt och dos av normobarisk hyperoxi, samtidig användning av hypotermi och de valda primära resultaten . Det finns också flera rapporterade biverkningar associerade med normobarisk hyperoxi, inklusive ökad vaskulär resistens (cerebral, myokardiell och systemisk), minskad CBF, kramper och ökad frisättning neuronal degeneration biomarkörer såsom neuronspecifikt enolas .
forskare i flera studier har utvärderat normobarisk hyperoxi i HIBI, med motstridiga resultat. Kuisma et al. genomfört en randomiserad studie av patienter som fick 21% eller 100% inspirerat syre efter ROSC . Gruppen som fick 21% inspirerat syre uppvisade lägre serumnivåer av neuronspecifikt enolas än den normobariska hyperoxigruppen som inte genomgick samtidig hypotermi. Kilgannon et al. förhörde Project IMPACT-databasen med mer än 400 000 patienter . De inkluderade patienter med icke-traumatisk CA och kardiopulmonell återupplivning inom 24 timmar före intensivvård. Deras mål var att undersöka sambandet mellan hyperoxi och dödlighet. Jämfört med försökspersonerna i normoxia-gruppen hade försökspersoner med normobarisk hyperoxi (partiellt tryck av arteriellt syre >300 mmHg) högre associerad dödlighet på sjukhus (eller 1, 8, 95% CI 1, 5-2, 2). Jämfört med normoxi var hypoxi (PaO2 < 60 mmHg) också associerad med ökad dödlighet på sjukhus (eller 1, 3, 95% CI 1, 1-1, 5). Spindelboeck et al. studerade normobarisk hyperoxi och hypoxemi under CA och fann att båda var associerade med ökad dödlighet , vilket tyder på att de skadliga effekterna av normobarisk hyperoxi kan förekomma i tidiga stadier av HIBI. Slutligen, Bellomo et al. genomfört en retrospektiv analys av patienter med CA och visade att normobarisk hyperoxi och hypoxemi var associerade med ökad dödlighet; men efter justering var detta förhållande inte längre signifikant . Viktigt är att betydande begränsningar i metodiken bör noteras, särskilt den retrospektiva karaktären hos dessa studier, begränsningen av att använda dödlighet som ett primärt resultat i en hjärnskadapopulation och det faktum att definitionen av normobarisk hyperoxi med en enda PaO2 > 300 mmHg inte fångar den verkliga biologiska exponeringen av patienter för normobarisk hyperoxi efter CA. Vidare användes inte hypotermi rutinmässigt i de ovan nämnda studierna.
ytterligare retrospektiva analyser som undersöker användningen av normobar hyperoxi med samtidig hypotermi har åtgärdat denna brist. Janz et al. visade en koppling mellan negativt neurologiskt resultat och normobarisk hyperoxiadministration . Dessa resultat kontrasteras av de som rapporterats av Ihle et al. och Lee et al., som misslyckades med att visa en koppling mellan normobarisk hyperoxi och negativt neurologiskt resultat med samtidig hypotermi . Därefter avslöjade en prospektiv studie en koppling mellan gynnsamt neurologiskt resultat och högre medelvärde PaO2 . Således kan samtidig hypotermi spela en roll för att modifiera de skadliga effekterna av normobarisk hyperoxi i HIBI.