颅脑外伤（TBI）在全身外伤中的发生率占第2位，残死率占第1位。纳入全国47家医院的TBI资料库的初步统计结果显示，在急性TBI患者中，重型TBI患者的病死率为27.23%，死亡＋植物生存＋重残率为53.17%。近年来，虽然各种医学监测和治疗技术都有较大发展，但TBI的治疗效果并无显著改善。

TBI治疗的主要目的是减少继发性损伤，尤其是挽救缺血半暗带的脑组织。损伤后组织缺血、缺氧是继发性脑损伤的主要病理生理机制之一。多项研究表明，患者在入院救治前缺氧将严重影响救治效果和后期的神经功能状态。因此，增加患者的氧供，有效改善脑组织的能量代谢状态应该具有一定的保护作用。常压高氧治疗（NBO）是指在一个标准大气压下，将吸入氧浓度（FiO2）为40%～%的氧气给予患者的吸氧方式。相对于高压氧治疗，它具有设备要求简单、非侵袭性、可早期用于治疗等优点。尤其在战场救治、灾区抢险、野外救援等方面具有较大的应用前景。近年来，国内外学者在相关领域进行了动物实验和临床研究，然而结果却不尽相同。本文将对NBO的作用机制和不良反应进行综述，希望能够得出一些指导性的结论。

一、NBO的作用机制

1．增加脑细胞的氧气供应

在TBI后脑内发生组织损伤、内环境紊乱、炎性反应等变化，为修复组织、恢复内环境稳态势必比正常需要更多的能量供应。脑组织耗氧量较大，正常状态时由单位容积血液摄取的氧量已经很多，损伤缺氧后，进一步提高对单位容积血液中氧摄取率的空间很小。同时，损伤后血管破裂、收缩等使得脑血流量减少；加之，组织肿胀致使血管内的O2扩散到细胞内线粒体的距离加大，影响氧的有效利用。以上种种因素造成脑内氧的供需严重失衡。

在常压下，当FiO2从21%增加到%时，1L血液中的氧含量从ml（结合氧为ml，溶解氧为3ml）增加到ml（结合氧为ml，溶解氧为14ml），提高了约7.1%。血液中O2浓度的增加有利于其顺浓度梯度向组织内扩散。多项研究表明，NBO治疗可以显著提高局部脑组织氧分压（PbtO2），有效地提高脑组织的氧供。Rockswold等的一项前瞻性临床研究证明，NBO组较正常对照组PbtO2增加了(86±12)mmHg，显著提高了患者的有氧代谢水平，改善了预后。

然而，NBO能否提高血氧含量并最终提高PbtO2尚有疑问。氧气在血液中以与血红蛋白结合和溶于血浆两种方式进行运输。在正常生理条件下，水平面高度的大气已使血红蛋白接近饱和，而提高FiO2只能增加少量溶解在血浆中的O2。加之，FiO2增加将会导致血管收缩、心输出量下降等生理变化，因此，NBO并不一定会增加PbtO2。Sahoo等的临床研究解决了这一疑问，该研究分别将氧气为40%、60%、%的FiO2给予重型TBI患者，发现对损伤侧和未损伤侧的脑血流速度均没有影响，并且提高了损伤侧的PbtO2。此外，还可以在吸入气体中加入少量CO2来对抗高血氧的血管收缩作用。

2．改善线粒体功能

线粒体功能障碍是继发性脑损伤的主要原因之一。线粒体损伤导致氧化应激和能量产生不足，进而引起脑细胞凋亡坏死。目前，临床上对TBI患者所采取的治疗措施，如增加氧供、低温、功能锻炼、抗氧化剂等，都是以改善线粒体功能为目的。NBO能够有效提高PbtO2，这不但能增加线粒体周围的氧浓度，便于有氧氧化提取反应所需的原料，而且还可以增强线粒体内的氧化还原酶的活性，使有氧代谢增加。近年来，微透析技术被广泛用于脑组织代谢状态的研究，它可以连续动态的监测脑组织内物质的浓度变化。国外研究使用该技术证明NBO可以使损伤后脑内的乳酸减少，乳酸或丙酮酸比值下降，有氧代谢状态得到改善。但治疗必须在损伤后几小时内实施才能对神经系统的结构和功能产生保护作用，过久则神经细胞已产生不可逆的损伤。

3．降低颅内压

尽管已有研究显示，TBI后降低颅内压并不能改善患者的长期预后，但它仍是目前临床上TBI治疗的中心环节。NBO使脑内有氧代谢增加，加速ATP的生成，减少由于能量不足而产生的细胞毒性脑水肿。同时，血氧浓度的增加有收缩脑血管的作用。这两种途径均会减少颅内容物的体积、降低颅内压。Rockswold等和Tolias等的研究表明，NBO的早期应用可以显著减低TBI患者的颅内压力。但是，也有研究发现NBO虽然能够升高PbtO2，但是对颅内压并没有显著影响，PbtO2与颅内压之间并不存在相关性。

4．其他

NBO治疗的病理生理机制可能还包括减轻炎性反应、防止术区感染、保护血脑屏障、促进新生毛细血管生长、维持全身生理稳态等。众所周知，TBI本身的病理生理变化就非常复杂，而上述多种治疗机制之间又存在交互影响，因此，NBO能否对TBI患者产生治疗效果，是否对短期临床表现和长期预后均有益处，至今尚无定论。另外，在看到NBO神经保护作用的同时，也必须认识到其可能带来的危害。

二、NBO的不良反应

1．氧中毒

氧中毒是指当吸入氧分压过高的气体时间太长时，机体产生的一种病理生理变化。这一病变的生物化学基础便是活性氧（ROS）的形成。ROS增多是继发性脑损伤的又一原因。脑组织内的氧浓度增加，会进一步引起神经细胞内的ROS水平上升。ROS能够引起脂质过氧化、蛋白质氧化和DNA损伤。同时，ROS还会影响线粒体内的信号通路，通过激活细胞色素CD的释放导致凋亡细胞死亡。此外，ROS能够激活基质金属蛋白酶，引起血脑屏障损伤。Talley等用中度TBI大鼠模型证明NBO可使脑组织损伤的体积增大，该研究将此归因于增多的ROS和血管收缩造成的脑灌注不足。但是，ROS也能够使细胞内抗氧化酶（如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶）的活性或表达增加，来清除过多的ROS。因此，NBO是否会导致ROS增加，进而对神经细胞造成损害还存在争议。对于急性缺血性卒中目前比较公认的观点是NBO的益处显著高于ROS产生的潜在风险。而对于TBI还需更多的研究来衡量其利弊。

2．肺损伤

NBO的肺毒性是指其对肺泡上皮和毛细血管内皮的损伤，主要产生炎性反应细胞浸润、水肿、气体交换障碍，最终引起肺纤维化、肺动脉高压等病理生理变化，严重者可能有致命的危险。上文提到的ROS增加是产生肺损伤的原因之一。对高氧治疗的耐受性因人而异，与年龄、营养状态、是否有基础疾病、服用药物等相关，但可以确定的是它与FiO2和吸氧的时长有很好的相关性。因此，应该避免长时间%FiO2的吸氧方式。短期的高氧治疗并不会引起肺损伤，至今尚未发现TBI患者由于高氧治疗引发肺纤维化的临床报道。Demchenko等发现，NBO引起肺损伤一般需要较长时间，而且以炎性反应和肺泡毛细血管屏障破坏为主要病理表现，影响肺内气体交换；而高压氧导致肺损伤的时间较快，但炎性反应较轻。

另外，TBI的患者常常合并心、肺等多脏器损伤，应该在综合评价心肺功能的前提下选择治疗方案。尤其是对于患有慢性呼吸系统疾病的患者，患者的呼吸驱动已经从高CO2驱动转变为低O2驱动，升高的FiO2会使其呼吸减弱、病情恶化。

3．其他

Quintard等发现，NBO会增加重型TBI患者脑内谷氨酸盐的含量，引起脑兴奋性中毒，加重继发性损伤。TBI患者常伴发癫痫，而脑组织内氧浓度增加后造成的ROS和谷氨酸盐增加、γ-氨基丁酸减少，这有可能诱发癫痫发作。此外，眼部、心脏、消化道等脏器对高浓度的O2比较敏感，NBO能引起晶状体变性、心绞痛、恶心呕吐等症状。

4．不良反应的防范措施

为了避免氧中毒和肺损伤，就应该对NBO的FiO2值和治疗时长加以控制。同时，服用一些抗氧化药物，可以预防这些不良反应的发生。此外，一些有条件的医疗机构还可以对TBI患者进行脑组织氧监测或脑微透析检测。已有临床研究表明，以PbtO2为导向的TBI治疗与以颅内压为导向相比，病死率更低，而且损伤后半年的临床预后也更好。目前，常用的脑组织氧监测方法主要有：PbtO2监测、颈静脉血氧饱和度监测和近红外光谱脑氧饱和度监测技术。将PbtO2控制在20～25mmHg可能是一个相对安全的范围。脑微透析技术可对脑内局部的物质水平进行连续动态监测，其中与氧疗关系密切的有能量代谢物质（葡萄糖、乳酸、丙酮酸等）、ROS相关物质（尿酸、抗坏血酸、尿囊素等）和神经递质以及脑损伤标志物等。医生可以根据这些指标来指导治疗，维持脑内环境稳态。但是脑微透析技术目前在临床中应用较少，多应用于实验研究。

三、治疗方案的设想

NBO设备要求简单，通过面罩或气管插管便可实施，对于治疗环境无特殊要求，在TBI的早期院前急救和一些医医院有很高的应用价值。对于TBI患者至今尚未有一种共认的氧疗方案，这也是不同研究结果各异的原因之一。从现有的文献来看，NBO对于中、重型TBI的疗效较好，但对于轻型TBI可能没有益处。综合上述研究的结果，可以总结以下治疗原则：(1)治疗要早期进行。TBI患者越早接受治疗，其效果越好，最好在损伤后2h内给予治疗。因为时间过长，缺血半暗带处的脑组织已经坏死，治疗失去了意义。(2)治疗时长应控制在几小时，不宜过长或过短。过长可能会发生肺损伤，过短升高的PbtO2很快又恢复到较低水平，可能起不到治疗作用[39]。建议将治疗时间控制在4～8h/d，治疗天数可根据患者的病情状况进行调整。(3)FiO2不宜过高或在吸入气体中加入少量CO2，可以控制在60%～80%，一方面防止发生肺损伤，另一方面减少血氧过高引起的血管收缩作用。(4)将PbtO2控制在20～25mmHg，既能满足生理需求，又不会产生过多ROS。

综上所述，NBO具有操作简单、非侵袭性、可早期应用等优点，使其在TBI的救治中具有很大的应用前景。但目前对这一疗法的治疗方案和临床疗效尚存争议，尚需更多的研究来进一步验证。

《中华神经外科杂志》年第2期

丁慧鑫