Cushing reflex
Cushingsreflex (även kallad vasopressorresponsen , Cushing -effekten , Cushing-reaktionen , Cushing-fenomenet , Cushing-responsen eller Cushings lag ) är ett fysiologiskt nervsystemsvar på ökat intrakraniellt tryck (ICP) som resulterar i Cushings triad av förhöjt blodtryck, oregelbunden andning och bradykardi . Det ses vanligtvis i de terminala stadierna av akut huvudskada och kan indikera förestående hjärnbråck . Det kan också ses efter intravenös administrering av epinefrin och liknande läkemedel. Det beskrevs först i detalj av den amerikanske neurokirurgen Harvey Cushing 1901.
Definition
Cushing-reflexen uppträder klassiskt som en ökning av systoliskt tryck och pulstryck , minskning av hjärtfrekvensen ( bradykardi ) och oregelbunden andning. Det orsakas av ökat tryck inuti skallen. Dessa symtom kan tyda på otillräckligt blodflöde till hjärnan ( ischemi ) samt kompression av arterioler .
Som svar på stigande intrakraniellt tryck (ICP), ändras andningscyklerna i regelbundenhet och hastighet. Olika mönster indikerar en annan plats i hjärnan där skadan inträffade. Ökningen av ventilationen visas som en ökning av hastigheten snarare än djupet av ventilationen, så Cushing-reflexen är ofta förknippad med långsam, oregelbunden andning. Som ett resultat av den nu defekta regleringen av hjärtfrekvens och blodtryck är det fysiologiska svaret minskat blodflöde perifert, vilket kan uppträda som Mayer-vågor . Dessa är helt enkelt patologiska vågor som ses i HR-teckningar (dvs artärlinjer, elektrokardiograf ( EKG , etc.), som återspeglar minskat intravaskulärt blodflöde. Detta minskade flöde orsakar ofta en reflexiv HTN eller hypertoni (ökning av blodtrycket ) trots det faktiska minskning av intravaskulär volym.
Differentialdiagnos
Närhelst en Cushing-reflex inträffar finns det en hög sannolikhet för dödsfall på sekunder till minuter. Som ett resultat indikerar en Cushing-reflex ett behov av omedelbar vård. Eftersom dess närvaro är en bra detektor för hög ICP, är den ofta användbar inom det medicinska området, särskilt under operation. Under varje neurokirurgi som utförs på hjärnan finns det alltid en sannolikhet att förhöjt intrakraniellt tryck kan uppstå. Ett tidigt erkännande av detta är avgörande för patientens välbefinnande. Även om direkt mätning av ICP är möjlig är det inte alltid korrekt. Tidigare har läkare och sjuksköterskor förlitat sig på hemodynamiska förändringar eller bradykardi, den sena fasen av reflexen, för att identifiera ICP-ökningen. När det inledande skedet av Cushing-reflexen (bradykardi kombinerat med högt blodtryck) upptäcktes, erbjöd den ett mycket mer tillförlitligt och snabbare varningstecken för hög ICP. Det visade sig att hypertoni och bradykardi inträffade 93 % av fallen när cerebralt perfusionstryck (CPP) sjönk under 15 mmHg på grund av förhöjt ICP. Dessutom är Cushing-reflexen känd för att uppstå endast från akuta långvariga höjningar i ICP. Således kan den användas som ett verktyg av läkare för att skilja akuta och kroniska ökningar av ICP.
Det har också rapporterats att närvaron av en Cushing-reflex på grund av en ICP-ökning kan göra det möjligt för en att dra slutsatsen att ischemi har inträffat i den bakre kraniala fossa . Slutligen kan Cushing-reflexen vara ett av många sätt att identifiera om en patient har stött bort ett transplanterat organ . Bortsett från det medfödda autoimmuna svaret har ischemi i kranialregionen upptäckts med ett transplanterat organ som avvisas . Som sådan kan närvaron av en Cushing-reflex på grund av ICP indikera att ischemi kan uppstå på grund av avstötning av främmande organ. [ citat behövs ]
Som först postulerades av Harvey Cushing är förhöjt intrakraniellt tryck den primära orsaken till Cushing-reflexen. Vidare tillåter fortsatt måttlig ökning av kranialtrycket att Cushing-reflexen uppstår. Däremot tillåter snabba och dramatiska tryckstegringar inte att mekanismen för reflexen äger rum tillräckligt. Förhöjt intrakraniellt tryck kan vara resultatet av många olika hjärnskada, inklusive: subaraknoidala blödningar , ischemi, meningit, trauma , inklusive hjärnskakning , hypoxi , tumörer och stroke . I en studie bekräftades det att förhöjd ICP på grund av subaraknoidal blödning orsakar mekanisk förvrängning av hjärnstammen, särskilt märgen. På grund av mekanismen för Cushing-reflexen följs hjärnstammens distorsion snabbt av det sympatiska nervsystemets överaktivitet. Dessutom, under typiska neurokirurgiska ingrepp på patienter, särskilt de som involverar neuroendoskopiska tekniker, har frekvent tvättning av ventriklarna varit kända för att orsaka högt intrakraniellt tryck. Cushing-reflexen kan också bero på låg CPP, särskilt under 15 mmHg. CPP faller normalt mellan 70-90 mmHg hos en vuxen människa och 60-90 mmHg hos barn. [ citat behövs ]
Hjärnplatåvågförändringar är också förknippade med Cushing-reflexen. Dessa vågor kännetecknas av akuta ökningar av ICP och åtföljs av en minskning av det cerebrala perfusionstrycket. Det har visat sig att om en Cushing-reflex inträffar kan förändringar i hjärnplatåvågorna raderas på grund av att hög ICP försvinner.
Mekanism
Cushing-reflexen är komplex och till synes paradoxal. Reflexen börjar när någon händelse orsakar ökat intrakraniellt tryck (ICP). Eftersom cerebrospinalvätska är belägen i ett område omgivet av skallen, ökar ökad ICP följaktligen trycket i själva vätskan. Trycket i den cerebrala ryggmärgsvätskan stiger så småningom till den grad att det möter och gradvis överstiger medelartärblodtrycket ( MAP) . När ICP överskrider MAP, arterioler som finns i hjärnans storhjärna komprimerade. Kompression resulterar sedan i minskad blodtillförsel till hjärnan, ett tillstånd som kallas cerebral ischemi .
Under ökningen av ICP aktiveras både det sympatiska nervsystemet och det parasympatiska nervsystemet . I det första steget av reflexen är stimuleringen av det sympatiska nervsystemet mycket större än den parasympatiska stimuleringen. Det sympatiska svaret aktiverar alfa-1 adrenerga receptorer , vilket orsakar sammandragning av kroppens artärer . Denna förträngning höjer blodflödets totala motstånd och höjer blodtrycket till höga nivåer, vilket är känt som hypertoni . Kroppens inducerade hypertoni är ett försök att återställa blodflödet till den ischemiska hjärnan. Den sympatiska stimuleringen ökar också frekvensen av hjärtsammandragningar och hjärtminutvolym . Ökad hjärtfrekvens är också känd som takykardi . Detta i kombination med högt blodtryck är det första steget av Cushing-reflexen. [ citat behövs ]
Samtidigt upptäcker baroreceptorer i aortabågen ökningen av blodtrycket och utlöser ett parasympatiskt svar via vagusnerven . Detta inducerar bradykardi, eller minskad hjärtfrekvens, och betecknar det andra steget av reflexen. Bradykardi kan också orsakas av ökad ICP på grund av direkt mekanisk distorsion av vagusnerven och efterföljande parasympatisk respons. [ Citat behövs ] Dessutom tros denna reflexiva ökning av parasympatisk aktivitet bidra till bildandet av Cushing-sår i magen, på grund av okontrollerad aktivering av parietalcellerna . Blodtrycket kan förväntas förbli högre än trycket från den förhöjda ryggmärgsvätskan för att fortsätta att låta blodet flöda till hjärnan. Trycket stiger till en punkt där det övervinner det motståndskraftiga trycket från den komprimerade artären, och blod släpps igenom, vilket ger syre till det hypoxiska området i hjärnan. Om blodtrycksökningen inte är tillräcklig för att kompensera för kompressionen på artären uppstår infarkt .
Förhöjd ICP, takykardi eller någon annan endogen stimulans kan resultera i förvrängning och/eller ökat tryck på hjärnstammen . Eftersom hjärnstammen kontrollerar ofrivillig andning, resulterar förändringar i dess homeostas ofta i oregelbundna andningsmönster och/eller apné . Detta är det tredje och sista steget av reflexen.
De centrala kemoreceptorernas roll i Cushing-reflexen är oklar. I de flesta normala trycksvar samverkar kemoreceptorerna och baroreceptorerna för att öka eller minska blodtrycket. I Cushing-reflexen är de centrala kemoreceptorerna sannolikt involverade i upptäckten av ischemi, vilket bidrar till den sympatiska ökningen och hypertoni i den första fasen av reflexen, och arbetar i opposition till baroreceptorerna, vilket bidrar till den kombinerade höga sympatiska och parasympatiska aktiveringen.
Fungera
Förhöjt intrakraniellt tryck kan i slutändan resultera i förskjutning eller krossning av hjärnvävnad , vilket är skadligt för patienters fysiologiska välbefinnande. Som ett resultat är Cushing-reflexen ett sista försök från kroppen för att upprätthålla homeostas i hjärnan . Det är allmänt accepterat att Cushing-reflexen fungerar som en baroreflex , eller homeostatisk mekanism för att upprätthålla blodtrycket, i kranialregionen. Specifikt kan reflexmekanismen upprätthålla normalt cerebralt blodflöde och tryck under stressiga situationer som ischemi eller subaraknoidala blödningar. En fallrapport av en patient som genomgick en spontan subaraknoidal blödning visade att Cushing-reflexen spelade en roll för att upprätthålla cerebralt perfusionstryck (CPP) och cerebralt blodflöde. Så småningom sjunker ICP till ett nivåområde där ett tillstånd av inducerad hypertoni i form av Cushing-reflexen inte längre krävs. Cushing-reflexen avbröts sedan och CPP bibehölls. Det har också visat sig att en ökning av medelartärtrycket på grund av hypertoni, karakteristisk för reflexen, kan orsaka normalisering av CPP. Denna effekt är skyddande, särskilt under ökat intrakraniellt tryck, vilket skapar en minskning av CPP. [ citat behövs ]
Cushings triad
Cushings triad är en klinisk triad som varierar definieras som att ha:
- Oregelbunden, minskad andning (orsakad av nedsatt hjärnstamfunktion)
- Bradykardi
- Systolisk hypertoni (ökande pulstryck)
Historia
Cushings reflex är uppkallad efter Harvey Williams Cushing (1869–1939), en amerikansk neurokirurg . Cushing började sin forskning i Bern , Schweiz och studerade utomlands med Emil Theodor Kocher . En månad in på sin resa fick Cushing ett formellt förslag från Emil Theodor Kocher om att börja testa hur kompression av hjärnan påverkade blodkärlen. Cushing tog också hjälp av Hugo Kronecker , en känd blodtrycksforskare. Med hjälp av Kroeneckers hjälp och resurser började Cushing sin forskning. Cushing lämnade Bern 1901 för att arbeta i Turin , Italien med Angelo Mosso , en tidigare elev till Kroenecker . Han fortsatte att arbeta med samma forskningsprojekt, samtidigt som han förbättrade sina metoder för att registrera sammanfallande blodtryck och ICP . I juni 1901 publicerade Cushing sin första artikel genom Johns Hopkins Hospital Bulletin med titeln "Beträffande en bestämd regleringsmekanism för det vasomotoriska centret som kontrollerar blodtrycket under cerebral kompression". Mellan 1901 och 1903 publicerade Cushing fem artiklar om sin forskning om vasopressorresponsen. Dessa papper publicerades på tyska och engelska , och en var författad av Emil Theodor Kocher .
Experimentell uppställning och resultat
Cushing började experimentera när han fick godkännande från Kocher. Hans experimentupplägg var en modifierad version av Leonard Hills modell för att på liknande sätt testa effekterna av hjärntryck på sinustryck, cerebrospinalvätsketryck, arteriellt och venöst blodtryck. Precis som Hill använde Cushing hundar för sina experiment. Till att börja med övervakade Cushing kalibern och färgen på kortikala kärl genom att passa in ett glasfönster i skallen på hunden. Intrakraniellt tryck höjdes genom att fylla en intrakraniell, mjuk gummipåse med kvicksilver. Cushing registrerade det intrakraniella trycket tillsammans med blodtrycket , pulsen och andningsfrekvensen samtidigt. Denna tredelade effekt kallas vanligtvis för Cushings triad . I senare experiment utförda av Mosso , inducerades intrakraniellt tryck genom att injicera fysiologisk koksaltlösning i det subarachnoidala utrymmet snarare än att öka kvicksilverhalten i en intrakraniell påse.
Denna forskning visade tydligt orsak och verkan mellan intrakraniellt tryck och cerebral kompression. Cushing noterade detta förhållande i sina efterföljande publikationer. Han noterade också att det måste finnas en specifik regleringsmekanism som ökade blodtrycket till en tillräckligt hög punkt så att det inte skapade anemiska tillstånd. Cushings publikationer innehåller hans observationer och ingen statistisk analys. Experimentets urvalsstorlek är inte heller känd.
Andra forskare
Flera anmärkningsvärda figurer inom det medicinska området, inklusive Ernst von Bergmann , Henri Duret , Friedrich Jolly och andra experimenterade med intrakraniellt tryck på samma sätt som Cushing. Några av dessa forskare publicerade liknande fynd om förhållandet mellan intrakraniellt tryck och arteriellt blodtryck innan Cushing hade börjat experimentera. Cushing studerade detta förhållande mer noggrant och gav en förbättrad förklaring av förhållandet.
Vissa kontroverser om plagiat omger en del av Cushings forskning. Bernhard Naunyn , en tysk patolog och samtida med Cushing, gjorde anmärkningar och hävdade att Cushing varken citerade honom i Cushings forskning eller utökade något av resultaten som han hade hittat i sina ursprungliga experiment.
Forskningsanvisningar
Även om många framsteg har gjorts sedan 1901 när Harvey Cushing först utökade kunskapen om vad som nu kallas Cushing-reflexen, finns det fortfarande många aspekter av forskningen som återstår att se. Den exakta patogenesen av sjukdomen förblir obestämd. Möjligheten att intrakraniellt tryck (ICP) kanske inte är den enda orsaken till Cushing-reflexen i sig kom från en förekomst av Cushing- blodtryckssvar som inträffade före ökad ICP. Viss forskning observerade symtom på Cushing-reflex, utan den vanliga ökade ICP och märganemi, vilket tyder på andra orsaker som fortfarande kräver forskning. Axial hjärnstamsdistorsion kan vara patogenesen av Cushing-reflex.
Arten av receptorer som medierar Cushing-svaret är också okänd. Viss forskning tyder på att det finns intrakraniella baroreceptorer för att utlösa specifik Cushing-baroreceptorreflex. Experiment av Schmidt och hans forskarkollegor visade att Cushing-reflexen styrs av det autonoma nervsystemet , eftersom dess fysiologiska förändring har att göra med balansen mellan det sympatiska nervsystemet och det parasympatiska nervsystemet . Men det specifika sambandet mellan det autonoma nervsystemets svar och Cushing-reflexen och dess symtom har ännu inte identifierats.
Det har fastställts att andningshastigheten påverkas av Cushing-reflexen, även om de andningsförändringar som induceras fortfarande är ett område som behöver mer forskning. Vissa forskare har rapporterat apné , medan andra har rapporterat ökade andningsfrekvenser. Andra forskare har funnit att ökningar i andningsfrekvens följer ICP-minskningar, medan andra säger att det är ett svar på ICP-ökning. Man måste också ta hänsyn till användningen av bedövningsmedel i tidiga experiment. Forskning utfördes initialt på djur eller patienter under anestesi . Den anestesi som använts i experiment har lett till andningsdepression, vilket kan ha påverkat resultaten. Tidiga experiment satte också djurförsök under artificiell ventilation, vilket endast tillåter begränsade slutsatser om andning i Cushing-reflexen. Användningen av anestetika föreslår idéer för framtida forskning, eftersom skapandet av Cushing-svaret har varit svårt att skapa under basala förhållanden eller utan anestesi.
Vissa forskare har också föreslagit en långsiktig effekt av Cushing-reflexen. Hittills har det bara observerats som en omedelbar akut reaktion, men det har funnits några bevis som tyder på att dess effekter kan förlängas, såsom en långvarig blodtryckshöjning . Ökad känslighet hos neurologiska svarssystem som leder till arteriell hypertoni är också möjlig, men har inte undersökts.
Även om Cushing-reflexen i första hand identifierades som en fysiologisk reaktion när blodflödet nästan har upphört, har dess aktivitet även setts i fosterlivet . Denna verksamhet har inte undersökts noggrant, så det finns ett behov av mer forskning inom detta område.
De underliggande mekanismerna för reflexen på cellnivå är ännu inte upptäckta, och kommer troligen att bli nästa forskningsområde om forskare och/eller läkare väljer att göra det. [ citat behövs ]