Используете ли вы овсяное желе между ушами в качестве точно настроенного инструмента исследования или в качестве места для хранения цитат Монти Пайтона, вы, вероятно, знаете, что оно работает лучше всего, когда его обильно снабжают богатой кислородом кровью. Ваше тело, в конце концов, построено из клеток вверх для дыхания и сжигания кислорода, и это удваивается для нейронов. Когда это жизненно важное снабжение прекращается, запускается каскад событий, затрагивающих все, от тканей до клеток, последствия которых могут варьироваться от инвалидности до смерти.
За последние 70 лет медицинские исследования показали, как охлаждение и реанимация могут идти рука об руку, как в противном случае опасный для жизни холод можно использовать для спасения жизней и замедления этого цикла разрушения.
Во времятерапевтической гипотермии (TH), также известной какмедикаментозная гипотермияилицелевое регулирование температуры, врачи снижают потребность мозга в кислороде, снижая температуру тела пациента до умеренного гипотермического уровня, тем самым снижая вероятность повреждения клеток. Каждые 1,8 градуса по Фаренгейту (1 градус Цельсия) снижения температуры тела приводят к примерно 6-10-процентному снижению церебрального метаболизма и потребности в кислороде.
Обычные процедуры предполагают снижение внутренней температуры посленизкой нормотермии (96,8-98,6 F или 36-37 C) до целевого диапазона 89,6-93,2 F (32-34 C).). Это может звучать не очень холодно, но мы говорим о внутренней температуре, где всего несколько градусов отделяют легкий озноб от проблем с сердцем и нервной системой, повреждения органов и возможной смерти.
Другими словами, не пытайтесь повторить это дома.
Благодаря тщательному наблюдению и контролю температуры врачи могут применять ТГ в случаях, требующих либо вмешательства, либо профилактики. Вмешательство включает в себя сокращение ущерба от недавнего инцидента, лишившего мозг кровотока и кислорода. К двум наиболее распространенным вмешательствам при ТН относятся пациенты с остановкой сердца, которые не просыпаются после восстановления кровообращения, и новорожденные, страдающиенеонатальной ишемической энцефалопатией, заболеванием, возникающим в результате кислородного голодания, которое может привести к смерти, умственной отсталости., церебральный паралич и/или эпилепсия, среди других неврологических эффектов. В качестве превентивной меры TH продлевает время операции и защищает мозг во время операций на открытом сердце.
За последние несколько десятилетий исследователи начали изучать возможности использования ТГ для лечения определенных видов инсульта, сердечного приступа, респираторных заболеваний и травм головного и спинного мозга. Возможное применение при лечении острой почечной недостаточности и лечении рака находится на ранних стадиях.
Краткая история медицинского ледникового периода
Использование терапевтической гипотермии (TH) для улучшения исходов у пациентов с черепно-мозговой травмой началось в 1945 году, примерно в том же году, когда Капитан Америка попал в ледяную анабиоз.
Совпадение?
К 1950-м годам хирурги на открытом сердце использовали ТГ в качестве профилактической прелюдии к операции на открытом сердце. Хотя более современные методы позволяют проводить некоторые операции на сердце на все еще бьющемся органе, исторически такие процедуры требовали остановки сердца, по крайней мере, ненадолго. Исследователи поняли, что гипотермия может помочь защитить серое вещество пациента от последствий вызванного этим недостатка кровотока (ишемия) и кислорода (аноксия). Без TH у хирургов обычно есть менее пяти минут, чтобы восстановить кровоток, прежде чем начнется повреждение головного мозга.
Методы охлаждения тела являются одной из двух основных технологий, которые делают возможными операции на открытом сердце. Другой -аппарат искусственного кровообращения(также известный какаппарат искусственного кровообращения), который берет на себя функции оксигенации, удаления углекислого газа и перекачки крови, в то время как сердце и легкие неактивны.
Как мы более подробно обсудим ниже, TH также используется с конца 1950-х годов для ограничения повреждения центральной нервной системы у пациентов с остановкой сердца, которые не приходят в сознание послевозвращения спонтанная циркуляция (ROSC)Несмотря на такие преимущества, предполагаемая связь TH с побочными эффектами, такими как пневмония, кровотечение и сердечные аритмии, оставила его на обочине с медицинской точки зрения до 1990-х годов, когда экспериментальные исследования, наконец, растопили лед, продемонстрировав, что этот метод может уменьшить нейроны. повреждение и защита от церебральной ишемии.
После этого исследования по-прежнему продвигались несколько медленными темпами, пока в 2002 году в The New England Journal of Medicine не были опубликованы два ключевых кардиологических исследования. улучшение результатов у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями, получавших гипотермию. Субъекты исследования страдали отжелудочковой тахикардии, учащенного сердцебиения, вызванного необычными электрическими импульсами в нижних отделах сердца (желудочках), илифибрилляции желудочков, распространенная сердечная аритмия, при которой мышцы желудочков беспорядочно дрожат вместо координированного сокращения.
В 2005 году Американская кардиологическая ассоциация (AHA) добавила терапевтическую гипотермию в свои рекомендации по сердечно-легочной реанимации (СЛР). В 2010 году они расширили эти стандарты, включив в них случаи остановки сердца в стационаре и пациентов, неспособных выполнять словесные команды после ROSC.
Использование и исследования продолжают расширяться, но по своей сути TH обеспечивает жизненно важные средства для сохранения мозга в условиях двух самых тяжелых потрясений, которые он может испытать: внезапной потери кровотока и его столь же внезапного восстановления.
Очень, очень синий код
Хотя мы часто относимся к смерти, как если бы это было единичным событием, моментом времени, отделяющим человеческое существование от того, что будет после, на самом деле это сложный ландшафт, отмеченный смутными вехами. Возможно, поэтому у смерти так много определений, отклинической смерти- когда прекращается сердцебиение, дыхание и кровообращение - добиологической смерти, которая наступает через некоторое время, когда клетки мозга начинают задыхаться, и мы уже не в силах врачей реанимировать.
Сумеречная страна между этими двумя границами не является дружественной. На самом деле, это постоянное предупреждение о поездках, и на то есть веские причины. Возьмите остановку сердца. Когда это происходит за пределами больницы, это убивает 94 процента времени, ежегодно унося жизни примерно 250 000 американцев. Те, кому посчастливится выжить, сталкиваются с другой мрачной перспективой: значительным риском развития неврологических проблем, вызванных не только ишемией, но иреперфузией, внезапным восстановлением кровотока после реанимации. Эти травмы усугубляют биохимические, структурные и функциональные проблемы, возникающие до и во время ареста. Таким образом, остановка сердца не только поражает сердце, но и может повлечь за собой цепочку разрушения клеток, поражающую несколько органов, запрограммированную гибель клеток (апоптоз) в нейронах и, возможно, смерть организма.
К счастью, многие из этих разрушительных процессов чувствительны к низким температурам. Охлаждая кардиологических пациентов с признаками потенциальных неврологических проблем после ROSC, медицинское сообщество улучшило шансы на положительный неврологический исход с 20 процентов до почти 75 процентов, при этом некоторые пациенты сообщают о полном возвращении к нормальной жизни. Мы ушли от мира, в котором 6-10 минут без пульса означали неизбежную смерть мозга, к миру, в котором это время может быть растянуто до 20 минут. Более радикальные экспериментальные подходы обещают продлить окно реанимации еще дольше (см. врезку).
Реанимация. Это важное слово. Потому что, охлажденные они или нет, пациенты без пульса, дыхания или кровообращения мертвы, что приведет к срабатыванию большинства приказов «Не реанимировать».
Так что здесь происходит? Как несколько градусов пониженной температуры тела измеряют разрыв между плохим и намного, намного хуже? Чтобы понять это, нам нужно увидеть, что происходит, когда ваше сердце отключается.
Если подумать, кому нужна кровь?
Недавно хирурги начали экспериментировать с более радикальной гипотермической процедурой с участием пациентов отделения неотложной помощи с огнестрельными травматическими ранениями, которая еще больше отодвигает грань, разделяющую жизнь и смерть. Этот метод включает замену крови жертвы ледяной соленой водой, что вызывает клиническую смерть (отсутствие активности сердца или мозга) на несколько часов. Этот подход дает хирургам достаточно времени, чтобы устранить катастрофические повреждения, которые иначе исправить было бы невозможно.
Цепь смерти
Наши органы испытывают серьезные повреждения не только тогда, когда сокращается кислородоснабжающий кровоток, но и когда он внезапно возобновляется. Смягчение неврологических последствий этогоишемически-реперфузионного повреждения(он жесиндром после остановки сердца) является одним из основных применений терапевтической гипотермии.
Когда поток крови и кислорода к мозгу прекращается, начинается каскад биохимических событий, которые могут продолжать разрушать клетки мозга в течение нескольких часов или дней после восстановления кровообращения. Один из наиболее важных аспектов этого процесса касаетсямитохондрий, жизненно важных органелл в форме колбасы, которые питают наши клетки.
Без кислорода нормальные энергетические процессы митохондрий нарушаются, и клетки переходят на анаэробное дыхание. Это приводит к накоплению молочной кислоты, отключению основных механизмов и накоплению кальция внутри клетки. Возникающий в результате избыток кальция вызывает выброс нейромедиатораглутамата, который возбуждает клетки мозга, вызывая более настоятельную потребность в несуществующем кислороде и вызывая целый ряд вредных химических веществ, в том числе высокореактивныхсвободные радикалы
При этом клеточные стенки теряют целостность и пропускают внутрь дополнительные вредные вещества, в том числе больше кальция, а также натрия, который вызывает воспаление (отек). Побежденные, митохондрии умирают и разрушаются, высвобождая токсины и другие химические вещества, которые могут вызвать апоптоз. Если клетка затем умирает, она выбрасывает глутамат и токсины в окружающую среду, возбуждая близлежащие нейроны. Иммунная система направляет нейтрофилы и макрофаги на уничтожение мертвых клеток, запуская цепную реакцию, вырабатывая свободные радикалы, которые еще больше повреждают клетки, усиливая воспалительную реакцию, усугубляя отек головного мозга и вызывая дальнейшее неврологическое повреждение. Между тем, сочетание ишемии, отека и давления приводит к тому, что защитный гематоэнцефалический барьер становится более проницаемым.
Это плохие новости. Худшая новость заключается в том, что когда кровообращение возобновляется, оно еще больше повреждает эти уже ослабленные ткани и клетки. Прохудившиеся клеточные мембраны и дестабилизированный гематоэнцефалический барьер означают дальнейший отек мозга, поскольку вновь доставленные лейкоциты собираются в мозге и, провоцируемые поврежденными тканями, высвобождают множество воспалительных факторов и свободных радикалов. Между тем свертывание крови и образование микросгустков могут блокировать кровоток, вызывая локальную ишемию. Судорожная активность может дополнительно влиять на течение таких осложнений.
Это, конечно, сильно упрощенный обзор, но он раскрывает вредные механизмы, которые помогает отключить терапевтическая гипотермия.
Переход на O2
Несколько миллиардов лет назад некоторые отважные предки организмов начали искать способы использовать ядовитый яд, накапливающийся в атмосфере. Токсин, известный как кислород, стоил усилий, потому что он сжигал топливо в четыре-пять раз эффективнее, чем анаэробное дыхание. Хотя наши клетки сохраняют пути, которые делают возможным анаэробное дыхание, в течение коротких периодов времени и за определенную плату, люди являютсяоблигатными аэробами, которым для жизни необходимо потреблять кислород.
Вы должны положить немного льда на это
В предыдущем разделе мы описали биохимические беспорядки и грабежи, которые охватывают клетки вашего мозга при недостатке кислорода, а также дальнейшее повреждение, которое накапливается после восстановления кровотока. Мы также определили галерею нарушителей спокойствия: голодающие митохондрии, блуждающие электролиты, деструктивные ферменты, запрограммированная гибель клеток, неконтролируемая возбудимость нейронов, нежелательное воспаление и несвоевременное свертывание крови..
Терапевтическая гипотермия притупляет действие всех этих факторов. Прежде всего, он замедляет скорость церебрального метаболизма, тем самым снижая потребность клеток мозга в кислороде и предотвращая расплавление митохондрий. Стабилизируя высвобождение глутамата, он также тормозит возбуждение клеток, усиливающее повреждение. TH также укрепляет гематоэнцефалический барьер, делая мелкие кровеносные сосуды, называемыеартериолами, менее проницаемыми.
Помните, как скачкообразный уровень кальция обычно разрушал клетки мозга и запускал самоподдерживающуюся цепную реакцию? Гипотермия также успокаивает это, тем самым снижая скорость повреждения митохондрий, гибели клеток и всего, что обычно следует за этим, включая разрушительное производство свободных радикалов и воспаление мозга. ТГ также уменьшает воспалительную реакцию, подавляя высвобождение клеточных сигнальных белков, называемыхцитокинами, которые могут способствовать свертыванию крови, разрушению кровеносных сосудов и гибели клеток. Наконец, исследования показали, что терапевтическая гипотермия снижает судорожную активность, что является важным фактором, влияющим на шансы на положительное неврологическое восстановление.
Но пока не делайте полярный шаг. Есть веские причины, по которым наши тела стараются поддерживать постоянную температуру. Более того, терапевтическая гипотермия имеет ряд побочных эффектов, которые могут возникнуть на стадиях охлаждения, поддержания и согревания. Они могут включать озноб, сердечно-сосудистые проблемы, легкие проблемы со свертываемостью крови, проблемы с глюкозой в крови, дисбаланс электролитов и, редко, пневмонию. Во время согревания у пациента может наблюдаться повышение внутричерепного давления и иногда (и несколько иронично) гипертермия (повышение температуры тела).
Следовательно, ТГ требует тщательного наблюдения за различными жизненно важными показателями как во время процедуры, так и во время восстановления. Давайте подробнее рассмотрим реальную процедуру терапевтической гипотермии, чтобы увидеть, как это происходит.
Охлаждение до совершенства
Терапевтическая гипотермия требует балансировки тикающих часов с ограничениями скорости безопасного охлаждения или нагревания тела. Во время процедуры пациента быстро доводят до целевой температуры, поддерживают в желаемом диапазоне без колебаний и медленно и неуклонно согревают. Эти три шага определяют три фазы терапевтической гипотермии:индукция,поддержаниеисогревание Хотя идеальная продолжительность гипотермии остается неизвестной, стандартная процедура длится не более 24 часов.
Чтобы подготовить пациента к охлаждению, врачи усиливают седацию и следят за ознобом. Дрожь, попытка тела поддерживать правильную температуру, увеличивает метаболическую активность, увеличивает потребление кислорода и повышает температуру тела, поэтому врачи блокируют ее паралитиком.
Во время процедуры врачи могут использовать одну из нескольких технологий охлаждения. На этапе охлаждения пакеты со льдом, помещенные вокруг подмышек, груди, паха и боковых сторон шеи, представляют собой недорогое решение, но могут вызвать нежелательные высокие и низкие температуры и требуют большого внимания. Более инвазивные варианты, такие как быстрое внутривенное вливание охлажденного физиологического раствора или охлаждающие катетеры, обеспечивают лучший контроль температуры, но сами по себе сопряжены с риском [источники: Deckard and Ebright; Гибсон и Эндрюс].
Если стадия индукции не проводится должным образом, у пациентов могут развиться аритмии, в том числе брадикардия (очень низкая частота сердечных сокращений), атриовентрикулярная блокада (отставание электрического сигнала между предсердиями и желудочками) и фибрилляция предсердий и желудочков.
Во время поддерживающей фазы охлаждение можно проводить неинвазивно, помещая пациента между специальными одеялами с холодной водой или холодным принудительным воздухом, или обертывая его туловище, спину и бедра прокладками с гидрогелевым покрытием, которые обеспечивают циркуляцию температуры. контролируемая вода. Врачи также могут продолжать охлаждение ядра с помощью катетера.
Эта фаза также сопряжена с риском возникновения аритмии, если ее не соблюдать должным образом. Проблема связана с электролитами (калием, магнием, кальцием и фосфатом), которые перемещаются в клетки и из них во время температурных сдвигов и создают вредный дисбаланс. Врачи решают эту проблему заменой электролитов и тщательным контролем на этапе поддерживающей терапии.
Во время согревания температура тела пациента резко повышается - от 0,27 до 0,90 F (от 0,15 до 0,50 C) в час. При использовании охлаждающих подушек врачи могут постепенно повышать температуру воды внутри до тех пор, пока температура тела не будет колебаться на низком уровне нормотермии в течение одного часа. В течение или вскоре после этого периода, в зависимости от используемых методов, врачи прекратят прием паралитических и седативных препаратов
На всех этапах персонал тщательно контролирует внутреннюю температуру тела, уровень жидкости и другие ключевые показатели. После этого восстановление требует тщательного ухода и ухода в отделении интенсивной терапии (ОИТ). Продолжительность варьируется, но ожидайте пребывания от четырех дней до недели.
Другими словами, терапевтическая гипотермия не проста и не дешева, но, если повезет, это будет один ледяной прием, за который вы будете благодарны.
Примечание автора: как работает терапевтическая гипотермия
Тема терапевтической гипотермии мне близка. Еще в начале 1960-х годов один из близких родственников был спасен от кровоизлияния в мозг благодаря тому, что специалисты местной исследовательской больницы «положили его на лед». Это были первые дни для такого лечения, и вмешательство запоздало. Действительно, врачи в то время давали пациенту очень низкие шансы на выживание, порядка 1 из 10 000. Благодаря терапевтической гипотермии он преодолел эти трудности и до сих пор с нами.