目的:亚低温治疗已经广泛地用于创伤性颅脑损伤(traumatic brain injury,TBI)的救治,但是亚低温治疗目标如何确定仍然存在争议。本研究假设以降低代谢率作为亚低温治疗目标优于以固定的体温作为目标,能够改善患者的代谢状况,特别是脑代谢环境,产生神经保护作用。基于随机对照试验方法检验该假设,并结合代谢组学研究探讨不同亚低温策略中代谢变化的机制。方法:重症TBI患者(格拉斯哥昏迷评分3-8分)被随机分入以代谢率为目标的亚低温治疗组(研究组):将50-60%的静息代谢率作为亚低温治疗目标,或者以体温为目标的亚低温治疗组(对照组):将体温32-35°C作为亚低温治疗目标。纳入标准:1)符合重症颅脑损伤诊断标准,2)格拉斯哥昏迷评分3-8分,损伤严重程度评分≥16分,3)年龄:14-65岁,颅脑损伤后不超过12小时或颅脑手术后不超过6小时;排除标准:1)妊娠或哺乳期患者,2)既往患有严重的心血管疾病(NYHA心功分级≥3级)或肝肾严重损伤或衰竭等,合并严重的多发伤或低体温(<35°C),4)年龄<14岁或>65岁可能存在特殊的代谢模式,5)休克未得到纠正,6)未签署知情同意书。临床效果评价的主要结局为病死率。在研究组和对照组中再各建立一个代谢组研究亚组,在入院基线和亚低温治疗过程的第1、3和7天采集脑代谢池和体循环代谢池的血样,采用质子核磁共振代谢组技术对代谢网络扰动进行探索。结果:2013年12月至2014年12月,共纳入88例重症TBI患者进行分析研究,研究组和对照组分别纳入44例患者(年龄中位数42岁,男性69.32%,格拉斯哥昏迷评分6.17±1.02)。研究组病死率显著低于对照组(15.91%vs.34.09%,P=0.049)。8例研究组和6例对照组的患者进入代谢组分析,结果显示在研究组治疗的第7天脑代谢模式与体循环代谢模式呈现显著的不同。最后,通过质子核磁共振代谢组技术鉴定出了优化代谢的亚低温组中具有脑神经保护作用潜力的一组代谢产物。结论:将代谢率降低到50-60%作为亚低温治疗的目标可以显著降低重症TBI患者的病死率。代谢组研究显示这种治疗策略具有神经保护作用。