Bagaimana Terapi Hipotermia Bekerja

Apakah Anda menggunakan jeli oatmeal di antara telinga Anda sebagai instrumen penyelidikan yang disempurnakan atau sebagai ruang penyimpanan untuk kutipan Monty Python, Anda mungkin tahu bahwa itu bekerja paling baik bila disuplai dengan darah yang kaya oksigen. Tubuh Anda, bagaimanapun, dibangun dari sel ke atas untuk bernapas dan membakar oksigen , dan itu berfungsi ganda untuk neuron [sumber: Meek ]. Ketika pasokan penting ini terputus, serangkaian peristiwa yang mempengaruhi segala sesuatu mulai dari jaringan Anda hingga sel-sel Anda mulai bergerak, yang konsekuensinya dapat berkisar dari kecacatan hingga kematian.

Selama 70 tahun terakhir, penelitian medis telah mengungkapkan bagaimana pendinginan dan resusitasi dapat berjalan beriringan, bagaimana dingin yang mengancam jiwa dapat digunakan untuk menyelamatkan nyawa dan untuk menunda siklus kehancuran ini.

Selama hipotermia terapeutik (TH) , juga dikenal sebagai hipotermia yang diinduksi secara medis atau manajemen suhu yang ditargetkan , dokter menurunkan permintaan oksigen di otak dengan mengurangi suhu tubuh pasien ke tingkat hipotermia sedang, sehingga menurunkan kemungkinan kerusakan sel [sumber: Deckard dan Ebright ; Gibson dan Andrews ]. Setiap 1,8 derajat Fahrenheit (1 derajat Celcius) penurunan suhu tubuh berarti penurunan 6-10 persen dalam metabolisme otak dan kebutuhan oksigen [sumber: Adler at al. ; Deckard dan Ebright ].

Prosedur khas memerlukan penurunan suhu inti melewati normotermia rendah (96,8-98,6 F, atau 36-37 C) ke kisaran target 89,6-93,2 F (32-34 C) [sumber: Deckard dan Ebright ; Gibson dan Andrews ]. Itu mungkin tidak terdengar terlalu dingin, tetapi kita berbicara tentang suhu inti, di mana hanya beberapa derajat yang memisahkan sedikit rasa dingin dari masalah jantung dan sistem saraf, kerusakan organ dan kemungkinan kematian [sumber: Davis ].

Dengan kata lain, jangan coba ini di rumah.

Melalui pemantauan dan kontrol suhu yang cermat, dokter dapat menerapkan TH pada kasus-kasus yang memerlukan intervensi atau pencegahan. Intervensi melibatkan pembatasan kerusakan akibat insiden baru-baru ini, yang membuat otak kehilangan aliran darah dan oksigen. Dua intervensi TH yang paling umum melibatkan pasien henti jantung yang tidak bangun setelah sirkulasi kembali dan bayi baru lahir yang menderita ensefalopati iskemik neonatal , penyakit akibat kekurangan oksigen yang dapat menyebabkan kematian, keterbelakangan mental, palsi serebral dan/atau epilepsi, antara lain efek neurologis [sumber: Andrews; Deckard dan Ebright ; Lai dan Yang ; Leary; Panduan Merck]. Sebagai tindakan pencegahan, TH memperpanjang waktu operasi dan melindungi otak selama operasi jantung terbuka [sumber: Texas Heart Institute ].

Selama beberapa dekade terakhir, para peneliti telah mulai mengeksplorasi penggunaan TH dalam mengobati jenis tertentu dari stroke, serangan jantung, masalah pernapasan dan cedera pada otak dan sumsum tulang belakang. Kemungkinan penggunaan dalam mengobati cedera ginjal akut dan mengelola kanker berada pada tahap awal [sumber: Encyclopedia Britannica ; Leary].

1. Sejarah Singkat Zaman Es Medis
2. Kode Sangat, Sangat Biru
3. Rantai Kematian
4. Anda Harus Menaruh Es di atasnya
5. Dinginkan hingga Sempurna

Penggunaan terapi hipotermia (TH) untuk meningkatkan hasil pada pasien cedera otak traumatis dimulai pada tahun 1945, kira-kira tahun yang sama ketika Captain America terjebak dalam animasi gantung es [sumber: Gibson dan Andrews ].

Kebetulan?

Pada 1950-an, ahli bedah jantung terbuka menggunakan TH sebagai awal pencegahan untuk operasi jantung terbuka. Meskipun teknik yang lebih baru memungkinkan beberapa operasi jantung dilakukan pada organ yang masih berdetak, secara historis prosedur seperti itu memerlukan penghentian jantung, setidaknya sebentar. Para peneliti menyadari bahwa hipotermia dapat membantu melindungi materi abu-abu pasien dari konsekuensi akibat kurangnya aliran darah ( iskemia ) dan oksigen ( anoxia ) [sumber: Nolan et al. ; Institut Jantung Texas ]. Tanpa TH, ahli bedah biasanya memiliki waktu kurang dari lima menit untuk memulihkan aliran darah sebelum kerusakan otak mulai terjadi [sumber: Murphy ].

Teknik pendinginan tubuh adalah salah satu dari dua teknologi utama yang memungkinkan operasi jantung terbuka. Yang lainnya adalah mesin bypass cardiopulmonary (alias mesin jantung-paru ), yang mengambil alih oksigenasi, pembuangan karbon dioksida dan tugas pemompaan darah saat jantung dan paru-paru tidak aktif [sumber: NHLBI ; Institut Jantung Texas ].

Seperti yang akan kita bahas secara lebih rinci di bawah ini, TH juga telah terlihat digunakan sejak akhir 1950-an dalam membatasi kerusakan pada sistem saraf pusat pasien serangan jantung yang tidak sadar kembali setelah kembalinya sirkulasi spontan (ROSC) [sumber: Deckard dan terang ; Gibson dan Andrews ]. Meskipun manfaat seperti itu, hubungan TH yang dirasakan dengan efek samping seperti pneumonia, perdarahan, dan aritmia jantung membuatnya dikesampingkan secara medis hingga tahun 1990-an, ketika studi eksperimental akhirnya memecahkan kebekuan dengan menunjukkan bahwa teknik tersebut dapat mengurangi kerusakan saraf dan menjaga dari iskemia serebral [sumber: Gibson dan Andrew ].

Setelah itu, penelitian masih bergerak pada kecepatan yang agak glasial sampai publikasi dua studi jantung utama di The New England Journal of Medicine pada tahun 2002. Yang disebut studi HACA (hipotermia setelah serangan jantung) dan studi Bernard keduanya menunjukkan hasil yang sangat meningkat pada pasien jantung. dirawat dengan hipotermia [sumber: Deckard dan Ebright ; Winslow ]. Subyek penelitian menderita baik takikardia ventrikel , detak jantung cepat yang dipicu oleh aktivitas listrik yang tidak biasa di ruang bawah jantung (ventrikel), atau fibrilasi ventrikel , aritmia jantung umum di mana otot-otot ventrikel bergetar sembarangan alih-alih melakukan kontraksi terkoordinasi [sumber: Deckard dan Ebright ].

Pada tahun 2005, American Heart Association (AHA) menambahkan hipotermia terapeutik ke pedoman resusitasi kardiopulmoner (CPR) [sumber: Deckard dan Ebright ; Winslow ]. Pada tahun 2010, mereka memperluas standar ini untuk memasukkan serangan jantung di rumah dan pasien yang tidak mampu mengikuti perintah verbal setelah ROSC [sumber: Deckard dan Ebright ].

Penggunaan dan penelitian terus berkembang, tetapi pada intinya, TH menyediakan sarana vital untuk melestarikan otak di tengah dua guncangan paling keras yang dapat dideritanya: hilangnya aliran darah secara tiba-tiba dan kembalinya secara tiba-tiba.

Meskipun kita sering memperlakukan kematian seolah-olah itu adalah peristiwa tunggal, momen dalam waktu yang memisahkan keberadaan manusia dari Apa yang Terjadi Setelahnya, sebenarnya itu adalah medan kompleks yang ditandai dengan tonggak-tonggak samar. Mungkin itu sebabnya kematian memiliki begitu banyak definisi, mulai dari kematian klinis -- saat detak jantung, pernapasan, dan sirkulasi berhenti -- hingga kematian biologis yang terjadi beberapa saat kemudian, saat sel-sel otak mulai mati lemas dan kita bergerak melampaui kemampuan dokter untuk menyadarkan.

Negeri twilit di antara dua perbatasan itu bukanlah negeri yang bersahabat. Bahkan, itu di bawah nasihat perjalanan abadi, dan dengan alasan yang bagus. Ambil serangan jantung . Ketika itu terjadi di luar rumah sakit, itu membunuh 94 persen dari waktu, memeras sekitar 250.000 kematian Amerika setiap tahun [sumber: Deckard dan Ebright ]. Mereka yang cukup beruntung untuk bertahan hidup menghadapi prospek suram lainnya: risiko signifikan mengembangkan masalah neurologis yang lahir tidak hanya dari iskemia tetapi juga reperfusi , aliran darah kembali tiba-tiba setelah resusitasi [sumber: Adler at al. ; Deckard dan Ebright]. Cedera tersebut menambah masalah biokimia, struktural dan fungsional yang terjadi sebelum dan selama penangkapan. Jadi, jauh dari sekadar mempengaruhi jantung, henti jantung dapat menyebabkan rantai penghancuran sel yang menimpa banyak organ, kematian sel terprogram ( apoptosis ) di neuron dan, mungkin, kematian tubuh [sumber: Adler at al. ; Deckard dan Ebright ].

Untungnya, banyak dari proses yang merusak ini rentan terhadap suhu rendah [sumber: Adler at al. ; Deckard dan Ebright ]. Dengan mendinginkan pasien jantung dengan tanda-tanda potensi masalah neurologis setelah ROSC, komunitas medis telah meningkatkan kemungkinan hasil neurologis positif dari 20 persen menjadi mendekati 75 persen, dengan beberapa pasien melaporkan kembali normal sepenuhnya [sumber: Deckard dan Ebright ; Winslow ]. Kami telah pergi dari dunia di mana 6-10 menit tanpa denyut nadi berarti kematian otak yang tak terhindarkan ke dunia di mana waktu itu dapat diperpanjang hingga 20 menit [sumber: Winslow ]. Pendekatan eksperimental yang lebih radikal menjanjikan perpanjangan jendela resusitasi lebih lama lagi (lihat bilah sisi).

Resusitasi . Itu kata yang penting. Karena, dingin atau tidak, paten tanpa denyut nadi, pernapasan, atau sirkulasi mati dengan cara yang akan memicu sebagian besar perintah Jangan Resusitasi.

Jadi apa yang terjadi di sini? Bagaimana beberapa derajat penurunan suhu tubuh mengukur kesenjangan antara buruk dan jauh, jauh lebih buruk? Untuk memahami itu, kita perlu melihat apa yang terjadi ketika jantung Anda mati.

Setelah Dipikirkan Kedua, Siapa yang Membutuhkan Darah?

Baru-baru ini, ahli bedah telah mulai bereksperimen dengan prosedur hipotermia yang lebih radikal yang melibatkan pasien ruang gawat darurat dengan luka tembak traumatis, yang selanjutnya mendorong kembali garis yang memisahkan hidup dan mati. Teknik ini melibatkan penggantian darah korban dengan air garam beku, menyebabkan kematian klinis (tidak ada aktivitas jantung atau otak) selama beberapa jam. Pendekatan ini memberi waktu yang cukup bagi ahli bedah untuk memperbaiki kerusakan parah yang jika tidak terbukti tidak mungkin diperbaiki [sumber: Murphy ].

Organ kita mengalami cedera yang signifikan tidak hanya ketika aliran darah yang memasok oksigen dibatasi, tetapi juga ketika tiba-tiba kembali. Mengurangi efek neurologis dari cedera iskemia-reperfusi ini (alias sindrom henti jantung pasca-jantung ) adalah salah satu aplikasi utama terapi hipotermia [sumber: Delfin].

Ketika aliran darah dan oksigen ke otak berhenti, serangkaian peristiwa biokimia dimulai, yang dapat terus menghancurkan sel-sel otak selama berjam-jam atau berhari-hari setelah sirkulasi dipulihkan [sumber: Delfin]. Salah satu aspek terpenting dari proses ini menyangkut mitokondria , organel vital berbentuk sosis yang memberi daya pada sel-sel kita.

Tanpa oksigen, proses energi normal mitokondria gagal, dan sel beralih ke respirasi anaerob. Hal ini menyebabkan asam laktat menumpuk, mekanisme penting untuk mematikan dan kalsium menumpuk di dalam sel. Kekenyangan kalsium yang dihasilkan mendorong pelepasan neurotransmitter glutamat , yang menggairahkan sel-sel otak, memicu panggilan yang lebih mendesak untuk oksigen yang tidak ada dan memicu seluruh bahan kimia berbahaya, termasuk radikal bebas yang sangat reaktif [sumber: Deckard dan Ebright ; Delfin; Panduan Merck ].

Sementara itu, dinding sel kehilangan integritas dan membiarkan zat berbahaya tambahan, termasuk lebih banyak kalsium, serta natrium, yang menyebabkan peradangan ( edema ). Mengatasinya, mitokondria mati dan rusak, melepaskan racun dan bahan kimia lain yang dapat memicu apoptosis. Jika sel kemudian menendang ember, ia melepaskan glutamat dan racun ke sekitarnya, menarik neuron terdekat. Sistem kekebalan mengirimkan neutrofil dan makrofag untuk menyapu sel-sel mati, memulai reaksi berantai dengan memproduksi radikal bebas yang lebih merusak sel, memperdalam respons inflamasi, memperburuk pembengkakan otak dan menyebabkan cedera neurologis lebih lanjut. Sementara itu, kombinasi iskemia, pembengkakan dan tekanan menyebabkan sawar darah-otak pelindung tumbuh lebih permeabel [sumber:Deckard dan Ebright ; Gibson dan Andrews ].

Itu berita buruknya. Berita yang lebih buruk adalah bahwa ketika sirkulasi dilanjutkan, itu akan semakin merusak jaringan dan sel yang sudah melemah ini. Membran sel yang bocor dan penghalang darah-otak yang tidak stabil berarti edema serebral lebih lanjut karena sel darah putih yang baru dikirim berkumpul di otak dan, diprovokasi oleh jaringan yang rusak, melepaskan segerombolan faktor inflamasi dan radikal bebas. Sementara itu, pembekuan darah dan pembentukan gumpalan mikro dapat menghalangi aliran darah, menyebabkan iskemia lokal. Aktivitas kejang selanjutnya dapat mempengaruhi perjalanan komplikasi tersebut [sumber: Delfin].

Ini, tentu saja, gambaran yang sangat disederhanakan, tetapi ini mengungkapkan mekanisme berbahaya yang membantu untuk mematikan hipotermia terapeutik.

Beralih ke O2

Beberapa miliar tahun yang lalu, beberapa organisme leluhur yang berani mulai menemukan cara untuk memanfaatkan racun berbahaya yang menumpuk di atmosfer. Toksin, yang dikenal sebagai oksigen, sepadan dengan usaha, karena membakar bahan bakar empat hingga lima kali lebih efisien daripada respirasi anaerob [sumber: Hsia et al. ]. Meskipun sel-sel kita mempertahankan jalur yang memungkinkan respirasi anaerobik, untuk waktu yang singkat dan dengan biaya yang mahal, manusia adalah aerob obligat , yang membutuhkan oksigen untuk hidup.

Di bagian sebelumnya, kami menggambarkan kerusuhan dan penjarahan biokimiawi yang menyapu sel-sel otak Anda ketika oksigen kurang, dan cedera lebih lanjut yang terakumulasi setelah aliran darah kembali. Kami juga mengidentifikasi galeri pembuat onar: mitokondria yang kelaparan, elektrolit yang berkeliaran , enzim yang merusak, kematian sel terprogram, rangsangan neuron yang tidak terkendali, peradangan yang tidak diinginkan, dan pembekuan yang tidak tepat waktu.

Hipotermia terapeutik menumpulkan kekuatan semua faktor ini. Pertama dan terpenting, ini memperlambat laju metabolisme otak, sehingga mengurangi kebutuhan oksigen oleh sel-sel otak dan mencegah kehancuran mitokondria [sumber: Adler at al. ; Delfin; Gibson dan Andrews ; Winslow ]. Dengan menstabilkan pelepasan glutamat, ia juga mengerem eksitasi sel yang meningkatkan kerusakan [sumber: Adler et al. ; Deckard dan Ebright ; Delfin; Panduan Merck ]. TH juga menopang penghalang darah-otak dengan membuat pembuluh darah kecil yang disebut arteriol tidak terlalu bocor [sumber: Deckard dan Ebright ; Gibson dan Andrews ].

Ingat bagaimana kadar kalsium yang berlebihan umumnya merusak sel-sel otak dan memicu reaksi berantai yang makan sendiri? Hipotermia juga menenangkannya, sehingga menurunkan tingkat kerusakan mitokondria, kematian sel dan semua yang biasanya mengikuti, termasuk produksi radikal bebas yang merusak dan peradangan otak [sumber: Adler et al. ; Deckard dan Ebright ; Delfin; Gibson dan Andrews ; Panduan Merck ]. TH juga mengurangi respons peradangan dengan menekan pelepasan protein pensinyalan sel yang disebut sitokin , yang dapat berkontribusi pada pembekuan, kerusakan pembuluh darah, dan kematian sel [sumber: Adler at al. ; Delfin; Gibson dan Andrews ; Panduan Merck]. Akhirnya, penelitian telah menunjukkan bahwa hipotermia terapeutik mengurangi aktivitas kejang, faktor penting yang mengatur kemungkinan pemulihan neurologis positif [sumber: Gibson dan Andrews ].

Tapi jangan mengambil risiko kutub dulu. Ada alasan bagus mengapa tubuh kita mencoba mempertahankan suhu konstan. Lebih penting lagi, hipotermia terapeutik datang dengan sejumlah efek samping yang mungkin terjadi selama tahap pendinginan, pemeliharaan, dan penghangatan kembali. Ini bisa termasuk menggigil, masalah kardiovaskular, masalah koagulasi ringan, masalah dengan glukosa darah, ketidakseimbangan elektrolit dan, jarang, pneumonia [sumber: Deckard dan Ebright ; Gibson dan Andrews ]. Selama pemanasan, paten mungkin mengalami peningkatan tekanan intrakranial dan, kadang-kadang (dan agak ironisnya), hipertermia (peningkatan suhu tubuh) [sumber: Adler at al. ].

Akibatnya, TH memerlukan pemantauan yang cermat dari berbagai tanda vital selama prosedur dan pemulihan. Mari kita lihat lebih dekat prosedur sebenarnya dari hipotermia terapeutik untuk melihat bagaimana hasilnya.

Hipotermia terapeutik membutuhkan keseimbangan jam yang berdetak dengan batas seberapa cepat tubuh dapat didinginkan atau dihangatkan dengan aman. Selama prosedur, pasien dibawa ke suhu target dengan cepat, dijaga dalam kisaran yang diinginkan tanpa fluktuasi, dan dihangatkan kembali secara perlahan dan mantap. Tiga langkah ini menentukan tiga fase hipotermia terapeutik: induksi , pemeliharaan , dan penghangatan kembali . Meskipun durasi ideal hipotermia masih belum diketahui, prosedur standar berlangsung tidak lebih dari 24 jam [sumber: Adler at al. ; Deckard dan Ebright ].

Untuk mempersiapkan pasien untuk pendinginan, dokter meningkatkan sedasi dan waspada terhadap menggigil. Menggigil, upaya tubuh untuk mempertahankan suhu yang tepat, meningkatkan aktivitas metabolisme, meningkatkan konsumsi oksigen dan meningkatkan panas tubuh, sehingga dokter memblokirnya dengan lumpuh [sumber: Deckard dan Ebright ].

Selama proses berlangsung, dokter dapat menggunakan salah satu dari beberapa teknologi pendinginan. Selama fase pendinginan, kompres es yang ditempatkan di sekitar ketiak, dada, selangkangan dan sisi leher menawarkan solusi yang murah, tetapi dapat menyebabkan suhu tinggi dan rendah yang tidak diinginkan dan memerlukan banyak perhatian [sumber: Adler at al. ; Deckard dan Ebright ; Gibson dan Andrews ]. Pilihan yang lebih invasif, seperti infus intravena cepat larutan garam dingin atau kateter pendingin, menawarkan kontrol suhu yang lebih baik tetapi membawa risiko sendiri[sumber: Deckard dan Ebright ; Gibson dan Andrews ].

Jika tahap induksi tidak ditangani dengan baik, pasien dapat mengembangkan aritmia, termasuk bradikardia (denyut jantung sangat lambat), blok atrioventrikular (tertinggalnya sinyal listrik antara atrium dan ventrikel), dan fibrilasi atrium dan ventrikel [sumber: Deckard dan Ebright ] .

Selama fase pemeliharaan, pendinginan dapat ditangani secara non-invasif, dengan menjepit pasien di antara selimut khusus air dingin atau udara dingin, atau membungkus belalai, punggung, dan paha mereka dengan bantalan berlapis hidrogel yang mengalirkan air yang dikontrol suhunya. Dokter mungkin juga melanjutkan pendinginan inti menggunakan kateter [sumber: Adler di al. ; Deckard dan Ebright ; Gibson dan Andrews ; Pusat Resusitasi ].

Fase ini juga berisiko aritmia jika tidak ditangani dengan benar. Masalahnya melibatkan elektrolit (kalium, magnesium, kalsium dan fosfat), yang bergerak masuk dan keluar dari sel selama perubahan suhu dan menciptakan ketidakseimbangan yang berbahaya. Dokter menangani masalah ini melalui penggantian elektrolit dan pemantauan yang cermat selama fase pemeliharaan [sumber: Deckard dan Ebright ; Delfin; Kupchik ].

Selama penghangatan ulang, suhu pasien dinaikkan secara bertahap -- sekitar 0,27 hingga 0,90 F (0,15 hingga 0,50 C) per jam [sumber: Adler at al. ; Deckard dan Ebright ]. Jika menggunakan bantalan pendingin, dokter secara bertahap dapat menaikkan suhu air di dalam sampai suhu tubuh melayang pada normotermia rendah selama satu jam. Selama atau segera setelah periode ini, tergantung pada metode yang digunakan, dokter akan menghentikan obat paralitik dan obat penenang [sumber: Adler at al. ]

Di semua fase, staf secara hati-hati memantau suhu tubuh inti, tingkat cairan, dan indikator kunci lainnya. Setelah itu, pemulihan membutuhkan perawatan ekstensif dan perawatan manajemen di unit perawatan intensif (ICU). Berapa lama bervariasi, tetapi perkirakan tinggal sekitar empat hari hingga seminggu [sumber: Delfin].

Dengan kata lain, hipotermia terapeutik tidak sederhana atau murah, tetapi, dengan keberuntungan, itu akan menjadi salah satu resepsi dingin yang Anda akan bersyukur telah menerima [sumber: Adler at al. ; Deckard dan Ebright ].

Catatan Penulis: Bagaimana Terapi Hipotermia Bekerja

Subyek terapi hipotermia adalah salah satu yang dekat dengan hati saya. Kembali pada awal 1960-an, seorang anggota keluarga dekat diselamatkan dari pendarahan otak dengan "didinginkan" oleh spesialis di rumah sakit penelitian lokal. Itu adalah hari-hari awal untuk perawatan seperti itu, dan intervensi terlambat datang. Memang, para dokter pada saat itu memberi pasien peluang yang sangat buruk, di urutan 1 dalam 10.000 melawan kelangsungan hidup. Berkat hipotermia terapeutik, dia mengalahkan peluang itu dan masih bersama kita hari ini.

Artikel Terkait

Lebih Banyak Tautan Hebat