醫用臭氧治療燒傷膿毒癥相關性腦病的臨床研究

李曉亮 李琰光 葉向陽 李延倉 肖宏濤 張 建 趙孝開 田社民 馮 可 婁季鶴 呂 濤 夏成德

鄭州市第一人民醫院，河南 鄭州450004

膿毒癥是重癥監護病房患者主要死亡原因，膿毒癥性腦病是膿毒癥重要并發癥之一，發病率高達70%，可直接導致宿主突然免疫和獲得性免疫大量激活，顯著增加臨床病死率［1-2］。研究表明膿毒癥可通過調節機體炎癥細胞因子分泌及受體表達影響患者機體免疫反應，從而決定膿毒癥的發展和結局［3-5］。因此，找到有效的調節機體細胞因子分泌的治療方法，對改善膿毒癥性腦病最終臨床結果及預后具有重要意義。臭氧具有雙向調節機體機體免疫系統功能、抑制炎癥細胞因子分泌及受體表達的特性。臭氧治療燒傷膿毒癥性腦病少有報道，治療效果及機制尚不清楚。

本研究選擇90 例燒傷并發膿毒性腦病患者為研究對象，觀察其血清炎性因子IL-6、TNF-α 及其腦部血流灌注變化，初步探討其作用機制及臨床療效。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性收集2015-08－2019-05 鄭州市第一人民醫院燒傷重癥監護室接診的燒傷并發膿毒性腦病患者90 例，隨機分為對照組（醒腦靜治療）和治療組（醒腦靜基礎上加用臭氧自體血回輸治療）。2組一般資料比較無顯著性差異（P＞0.05），具有可比性。見表1。入組患者家屬均知情同意并簽署同意書。本研究經鄭州市第一人民醫院臨床倫理委員會批準。

表1 2組一般資料比較Table 1 Comparison of general conditions between the two groups

所有患者符合膿毒癥的臨床診斷標準，年齡20～55 歲。《燒傷后膿毒性腦病發生機制與診治對策》診斷標準：（1）白細胞總數＞12.0×109個/L 或白細胞總數＜4.0×109個/L，且中性粒細胞比例＞0.80，幼稚粒細胞＞0.10；（2）心率＞120 次/min；（3）體溫＞39 ℃或＜35.5 ℃，持續3 d 以上；（4）燒傷后具備下列臨床癥狀之一：譫妄、煩躁或者情緒抑郁、腹脹、腹瀉或合并消化道出血、少尿甚至無尿、燒傷創面嚴重感染；（5）呼吸頻率＞28 次/min，患者存在高度可疑感染或發現細菌學證據；（6）在燒傷并發膿毒癥的基礎上出現不同程度意識或認知障礙，并排除顱內直接感染性疾病、創傷、藥物中毒以及各種代謝原因所致的腦功能障礙（腎性、肝性、肺性腦病等）。

排除標準：（1）臭氧過敏者；（2）妊娠、老年和哺乳期的燒傷患者；（3）院前已經存在影響血清白細胞介素水平的其他疾病（如艾滋病、肝炎、腫瘤、自身免疫性疾病、急性感染等）；（4）院前已經存在嚴重心肝腎功能不全、血小板及出凝血功能明顯異常者；（5）化學燒傷引起的急性中毒腦病、顱內原發性病變。

剔除標準：（1）入組后10 d內死亡或自動出院者；（2）合并嚴重并發癥者，如肺水腫、心、肝、腎衰竭等。

1.2 治療方法

1.2.1 臨床治療：對照組：所有患者在燒傷重癥監護病房（BICU）監護治療（抗休克、鎮靜、鎮痛治療等）。持續監測患者有創血壓、血氧飽和度及中心靜脈壓；記錄每小時尿量及24 h出入量；每日測定血常規、血生化、血氣分析等；抗生素應用、營養支持及臟器保護。合并吸入性損傷患者及時行氣管插管或氣管切開。深度燒傷創面（深Ⅱ度、Ⅲ度）分期切痂行自體皮植皮治療。確診膿毒癥性腦病患者應用醒腦靜（規格10 mL，大理藥業股份有限公司，國藥準字Z53021639）20 mL加入100 g/L葡萄糖注射液靜滴，1次/d，連續應用7 d為1個療程。

治療組：在對照組治療方案的基礎上，加用醫用臭氧自體血回輸治療腦功能障礙。醫用臭氧自體血回輸治療方法：在250 mL 輸血真空袋（蘇州萊氏輸血器材有限公司）內預先加入25 mL 輸血用枸櫞酸鈉注射液抗凝，用19 號靜脈穿刺針穿刺貴要靜脈或肘正中靜脈抽血，或從深靜脈置管中抽取自體血100 mL。同時用2 支50 mL 注射器連接德國赫爾曼臭氧發生器，抽取并置臭氧濃度（35 μg/mL），將兩支50 mL 的臭氧依次注入含約100 mL 血液的真空袋內，真空袋做圓周運動使臭氧與血液充分混合，5 min內自動回輸給患者，全部治療時間10～15 min，連續應用7 d。整個操作過程應密切觀察病人生命體征，嚴格無菌原則，同時觀察患者是否呼吸困難、心率增快、血壓下降等不良反應，若出現不良反應及時處理或終止治療。

1.2.2 觀察指標：采用經顱多普勒超聲儀（Dop P型，德國DWL 公司）床旁測量患者雙側大腦中動脈治療前1 d、治療第7天的平均血流速度（VmMCA，取測量值高的一側結果并記錄）、收縮期血流速度（VsMCA）、舒張期血流速度（VdMCA）、搏動指數（PI）、腦血流指數（CBFi，CBFi=10×MAP/1.47PI）、平均動脈壓（MAP）值。

1.2.3 血清IL-1、IL-6、TNF-α、S100β檢測方法：在治療前、治療后第1天、第3天、第7天于空腹狀態下抽取一側肘靜脈血3 mL，3 000 r/min 離心（離心半徑10 cm）15 min，分離上層血清，采用酶聯免疫吸附測定法（ELISA），以Zenith 340RT型全自動酶標分析儀檢測。

1.3 評價指標（1）GCS 評分：①痊愈：0 分；②顯效：＜3分；③有效：3～4分；④無效：5～9分；治療總有效率=（痊愈+顯效+有效）/總例數×100%。比較2組治療前及治療后第7 天APACHE-Ⅱ評分、GCS 評分。（2）比較2組治療前、治療后第7天經顱多普勒血流變化值，包括VmMCA、PI、CBFi、P（CO2）、MAP 值。（3）比較2 組第1、3、7 天血清IL-1、IL-6、TNF-α、S100β水平。

1.4 統計學方法采用SPSS 18.0 統計軟件進行數據處理。計數資料以率（%）表示，采用χ2檢驗；計量資料均符合正態分布，以均數±標準差（x±s）表示，APACHE-Ⅱ評分、GCS 評分、VmMCA、PI、CBFi、P（CO2）、MAP、血清IL-1、IL-6、TNF-α、S100β 水平比較采用重復測量數據LSD-t檢驗。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2組臨床療效比較治療組總有效率顯著優于對照組（χ2=8.154 0，P=0.042 9）。見表2。

表2 2組臨床療效比較 ［n（%）］Table 2 Comparison of effective rate of clinical treatment between two groups ［n（%）］

2.2 2組治療前及治療后第7 天APACHE-Ⅱ評分、GCS 評分比較治療前2 組APACHE-Ⅱ評分、GCS評分比較無顯著性意義（P＞0.05）；治療后2 組APACHE-Ⅱ評分、GCS 評分均顯著改善，且治療組APACHE-Ⅱ評分低于對照組，GCS 評分高于對照組（P＜0.05）。見表3。

表3 2組治療前后APACHE-Ⅱ評分、GCS評分比較 （分，x±s）Table 3 Comparison of APACHE-Ⅱscore and GCS score between the two groups before and after treatment （scores，x±s）

2.3 2組治療前、治療7 d后經顱多普勒血流變化值比較2 組治療前VsMCA、VdMCA、VmMCA、PI、CBFi、MAP 比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；治療7 d后2 組VsMCA、VdMCA、VmMCA、CBFi、MAP 均上升，PI 下降，且治療組VsMCA、VdMCA、VmMCA、CBFi、MAP 均高于對照組（P＜0.05），而PI 低于對照組（P＜0.05）。見表4、圖1。

表4 2組治療前后經顱多普勒血流變化比較 （x±s）Table 4 Comparison of transcranial Doppler blood flow changes between the two groups before and after treatment （x±s）

圖1 燒傷膿毒癥患者臭氧自體血治療前后腦膜中動脈超聲多普勒血流變化 A：治療前患者左側腦膜中動脈狹窄血流圖；B：治療7 d患者左側腦膜中動脈血流緩解圖；C：治療前患者右側腦膜中動脈狹窄血流圖；D：治療7 d患者右側腦膜中動脈血流緩解圖Figure 1 Middle meningeal artery blood flow changes before and after ozone autohemotherapy in burn patients with sepsis. A：Blood flow chart of the left middle meningeal artery stenosis of the patient before treatment； B：Blood flow relief chart of the left middle meningeal artery stenosis 7 days after treatment； C：Blood flow chart of the right middle meningeal artery stenosis of the patient before treatment；D：After treatment of 7 days patient's right middle meningeal artery blood flow relief map

2.4 2 組不同時間點血清炎癥指標比較治療后第3、7 天較治療前血清炎癥指標（IL-1、IL-6、TNF-α）降低，治療組下降程度優于對照組（P＜0.05）；血清S100β 下降較緩慢，直到第7 天，二者差異才有統計學意義（P＜0.05）。見圖2。

圖2 2 組不同時間點血清炎癥指標比較 A：2 組患者不同時間點血清IL-1 比較；B：2 組患者不同時間點血清IL-6 比較；C：2組患者不同時間點血清TNF-α比較；D：2組患者不同時間點血清S100β比較Figure 2 Comparison of serum inflammatory indexes in two groups at different times

2.5 安全性分析2 組均未發生嚴重不良反應，治療組發生惡心3例，對照組發生心率增快2例，惡心2例，均對癥治療后好轉，2 組不良反應發生率分別為6.52%（3/46）和9.09%（4/44），差異無統計學意義（P＞0.05）。

3 討論

隨著對燒傷膿毒癥的深入研究，認為其發病可能與炎癥、感染、凝血、神經-內分泌-免疫反應等密切相關。而膿毒癥相關性腦部的發病機制中血腦屏障功能障礙、神經遞質分泌紊亂、神經細胞過度凋亡、氧化應激、炎癥因子及補體激活等，均與機體免疫功能障礙有直接或間接的關系［6-8］。細胞因子等免疫指標和腦部血流灌注變化可直接反映機體感染及免疫狀態變化程度，展示病情進展，幫助判斷患者預后。醫用臭氧對機體免疫系統的具有雙向作用，低濃度臭氧（10～30 μg/mL）可以刺激機體免疫系統，高濃度臭氧（40～80 μg/mL）抑制機體免疫系統，中濃度臭氧（20～40 μg/mL）可以調節免疫細胞數量、平衡免疫系統［9-11］。

本研究顯示，臭氧自體血回輸治療組總有效率顯著高于單獨醒腦靜治療的對照組（P＜0.05），臭氧自體血回輸治療組的APACHE-Ⅱ評分明顯降低、GCS 評分明顯升高，尤其是治療7 d 后，提示臭氧自體血回輸可以降低腦脊液中內源性致熱源、抑制缺血再灌注誘導的腦細胞損傷，使患者神經細胞血清損傷標志物水平得到顯著控制，最終保護腦細胞［12-14］。

腦部微循環障礙導致腦部血流減少，在膿毒癥相關性腦病發生中發揮重要作用。經顱多普勒超聲是用于評估腦血流動力學的可靠、可重復、可床旁檢查方法，安全便捷。PI是反映腦血管阻力的指標，血管的阻力越大，搏動指數越大，腦病組織得到的有效循環血量越少。大多數膿毒癥患者PI 值升高，而PI值升高提示腦血管阻力增加，因此推測大部分膿毒癥患者存在腦微循環受損情況。本研究表明，對照組較醫用臭氧治療組腦部PI 更高、VmMCA 和CBFi更低、MAP低，說明膿毒癥腦病患者同時存在的血管阻力增加和腦部血管灌注壓過低，導致腦血流量的急劇減少，與相關研究結果一致［15-17］，提示臭氧自體血回輸可以通過增加紅細胞流變性，增高腦組織供氧，清除腦血管自由基，改善腦部血流灌注。

目前認為IL-6、TNF-α 是燒傷膿毒癥感染常見的炎性物質，IL-1、IL-6升高可導致中性粒細胞聚集到炎癥損傷部位，分泌大量炎癥介質，促進炎癥瀑布形成，加重炎癥損傷，影響腦部神經細胞的修復。同時TNF-α 是炎癥反應的始動因子，當機體遭受嚴重感染時，機體TNF-α在損傷部位活化，導致機體局部炎癥損傷，刺激神經細胞損傷。S100β生理濃度下具有旁分泌/自分泌的營養作用，在腦損傷、腦腫瘤、顱內感染等情況下急劇升高，產生神經毒性，與其配體糖基化終產物受體結合，促進神經膠質細胞凋亡，并參與放大腦部炎癥反應，是腦神經損傷的敏感、特異性的生物標志物［18-20］。本研究顯示，燒傷膿毒癥性腦病患者經臭氧自體血回輸治療后3 d、7 d 較治療前血清炎癥指標（IL-1、IL-6、TNF-α、S100β）減低，治療組下降程度優于對照組（P＜0.05）。臭氧自體血回輸治療燒傷膿毒癥性腦病可能通過以下幾條途徑產生作用：（1）臭氧自體血液回輸通過臭氧作用于機體多種免疫細胞，誘導多種細胞因子的產生（如干擾素、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子、轉化生長因子等），通過這些細胞因子作用于其受體，從而調節機體的固有免疫反應和適應性應答。被激活的免疫細胞隨血液進入腦組織，在微環境內釋放出細胞因子，活化臨近細胞并逐漸增強免疫應答［21-24］。（2）臭氧可以激活腦部神經細胞免疫功能，其產生的H2O2可自由進入白細胞，活化特異性蛋白激酶和基因表達，上調血液內的抗氧化物含量，糾正炎癥以及抗氧化物抑制所引起的內源性氧化物過剩狀態。動物實驗表明，臭氧通過血液預處理可以降低促氧化活性，提高抗氧化水平，對于內毒素休克造成的氧化應激的肺臟起保護作用。而在小鼠腹腔內注射LPS可激活其腦部小膠質細胞，刺激宿主細胞Toll 樣受體的表達，引起全身炎癥反應，表現為TNF-α 及IL-1β 等促炎因子上調，繼而促使前列腺素、白細胞三烯、血小板活化因子和磷酸酯酶A2等介質的釋放，而這些介質通過損傷毛細血管及小血管內皮細胞引起滲漏，同時激活的巨噬細胞和中性粒細胞釋放的NO 引起血管舒張及血壓降低，導致腦內低灌注，最終引起膿毒癥相關性腦病［25-28］。（3）臭氧調整機體免疫系統活性，通過人體免疫系統高度自適應能力與中樞神經系統整合達到自身穩態平衡，免疫-大腦相互作用，激活腦部神經小膠質細胞，釋放大量促炎因子，導致神經細胞過度炎性反應［29-32］。醫用臭氧自體血療法通過降低機體外周血漿內促炎因子濃度，尤其是IL-1β、TNF-α，減輕外周炎性信號傳入大腦，且S100β 濃度降低，減少中樞神經系統中炎性細胞因子合成作用，從而減輕燒傷膿毒癥相關性腦病認知功能障礙損傷程度［32-35］。

醫用臭氧自體血回輸聯合醒腦靜治療可降低APACHE-Ⅱ評分、升高GCS 評分，改善患者精神癥狀，增加其腦部血流灌注，穩定各項生命體征，有效降低燒傷膿毒性腦病患者血清炎癥因子IL-1β、TNF-α、S100β水平，促進機體的整體康復，具有較可靠的臨床效果。本研究限于樣本數量，且為單中心取樣，對有關因素的分析可能不夠全面，因此有待多中心、大樣本、前瞻性、隨機對照研究進一步證實。