中重型颅脑损伤患者脑血管反应性的动态监测 [复制链接]

医院EICU董裕康译

近来脑血管反应性已成为成人严重创伤性脑损伤(TBI)患者重要的监测生理参数，并得到了多模式监测(MMM)共识声明的支持。考虑到TBI术后患者脑血管反应的异质性，与临床结果的相关性，以及相对缺乏适合针对功能障碍的治疗方法，因此需要特定的针对性治疗。这种个体化的治疗需具备在床旁持续的脑血管反应性监测的能力，实时获取和显示患者特定生理指标以及具备自动调节治疗的可行性。

在颅脑损伤中连续脑血管反应性监测可便以脑灌注压(CPP)和颅内压(ICP)为目标持续个体化自动调节的监测，尽管这种个体化目标已被证明与改善预后相关，但使用这些目标的益处需要在前瞻性干预性随机对照试验中得到证实。虽然这些试验目前集中于生理学操作和改善预后，对异常自我调节的生物学基础的理解可能会促进恢复自我调节效率的治疗方案的改善。这些认识可能来自于TBI中涉及大脑自我调节的分子和遗传机制的研究。这些说明了在中重度TBI治疗朝着个体化和精准化治疗迈出了重要的一步。

脑自动调节定义

定义

脑自动调节是指即使全身平均动脉压（MAP）或CPP发生变化，脑血管系统仍能保持相对恒定的脑血流量(CBF)水平的能力。大脑自动调节的概念最早是由Fog在猫的CBF调控评估中提出的，以及Lassen通过对人类在不同CO2和MAP调控下的CBF的观察研究而提出。两者都描述了在不同的MAP水平下，脑血管自动调节CBF到恒定水平的稳态。值得注意的是，鉴于当时的技术限制，这种描述没有使用基于慢波血管生成波动的持续更新评估，而慢波血管生成波动现在正成为持续评估的主要方法。自Fog和Lassen以来，动物实验模型和人类的各种研究已经描述了脑自动调节的概念，并概述了不同的评估方法。图1显示了在与TBI相关的健康和各种疾病状态期间，我们对脑自动调节的概念理解以及CBF和MAP之间的关系。

图1大脑自动调节曲线的图表表示和选定病理的结果。(A)显示CPP和CBF关系的经典“拉森”曲线(黑线)。灰线为长期高血压患者队列中的自动调节曲线。LLA和ULA向右移动。此外，与完整的脑自动调节相比，平台可能会降低。(2)与经典的“Lassen”自动调节曲线(黑线)相比，重型颅脑损伤合并泛发性脑水肿患者的自动调节曲线可能呈灰色曲线。LLA向右移动，ULA向左移动，从而产生较小的平台。此外，不同部位的坡度可能更陡，平台向下移动，表明绝对灌注状态较低。(C)与经典的“拉森”曲线(黑线)相比，完全受损的大脑自动调节可以用一条陡峭的(灰色)线表示。不存在自动调节平台，CBF被动跟随CPP的变化。CBF，脑血流量；CPP，脑灌注压；LLA，自动调节下限；TBI，创伤性脑损伤；ULA，自动调节上限

脑血流控制的经典理论

一般说来，脑动脉床可分为传导和调节动脉/小动脉。小的毛细血管前小动脉被认为是参与大脑自我调节的关键血管，直径可达几百微米，是主动血管收缩和舒张的主要部位，通常发生在0.05-0.hz的慢波血管生成频率范围内。参与控制脑血管张力和血管调节能力的机制已在其他各种刊物中详细介绍。表1提供了涉及人体CBF控制的各种理论机制的说明。通常CBF控制的经典机制有四种：肌源性、内皮性、神经源性和代谢性。肌源性机制是基于血流缓慢变化引起剪切应力和血管平滑肌伸展导致平滑肌张力的反射性改变，从而控制血管直径，从而控制CBF。这一理论依赖于平滑肌拉伸受体和钙基肌纤维膜的改变导致平滑肌功能的变化。其内皮机制是围绕着作用于脑血管内皮的剪切应力，导致血管介质表达的改变，包括一氧化氮合酶(nitricoxidesynthase,NOS)和内皮素(endothelin,ET)等因素。这些介质导致脑血管张力改变，从而导致CBF的改变。神经机制包括血管运动控制的直接神经传入，由各种神经递质介导，如肾上腺素能/去甲肾上腺素能、多巴胺能、5-羟色胺能和胆碱能传导。据推测，通过血管神经的各种突触，例如直接交感神经和副交感神经输入，可以迅速调节血管张力，以响应驱动压力的缓慢变化，从而控制脑血流量。最后，代谢机制表明，与CBF匹配的局部代谢物浓度的变化会导致平滑肌成比例的反应。然而代谢变化的时间框架是脑血管张力的唯一调节器，与血管对驱动压力变化的快速反应不一致。图2提供了经典和新兴的CBF主要控制机制图示。除了CBF控制的经典“机械”理论外，新出现的文献表明其他过程在受损血管反应性发展中的作用。最近，炎症细胞因子、血脑屏障(BBB)功能障碍的介质、自主神经系统、和皮层扩散抑制(CSD)的作用都被认为是TBI后血管反应性受损的潜在因素。

图2脑血流和脑自动调节控制的理论机制。(A)肌源性理论描述了与脑血流量相关的平滑肌舒展和反射性血管收缩。(B)内皮理论描述了CBF的切应力导致内皮介导的各种影响平滑肌张力的血管活性分子的释放。(C)神经递质学说描述了神经对小动脉血管紧张性的输入，这可能是由各种NTS介导的。(D)代谢理论描绘线粒体，强调氧化代谢对细胞功能的密切作用，新陈代谢受损可能导致血管张力改变。注：图中左上角对话框中列出了其他潜在的调解人。AD，腺苷；BBB，血屏障；CBF，脑血流量；CSD，皮质扩散性抑制；EN，内皮细胞；ET，内皮素；MT，线粒体；N，神经元；NO，NO；NT，神经递质；PG，前列腺素；Sm，平滑肌；TBI，创伤性脑损伤

TBI自动调节监测方法

已有几种方法用于定量评估脑外伤患者的脑血管自动调节功能。根据用于推导自动调节指标的生理信号，用于检测这些指标的监测技术，以及所推导的指标的时间和空间分辨率，以各种方式将这些方法进行分类。文献中的命名系统将自动调节测量分为(1)间歇性(基于成像的度量)和(2)足够稳定以连续应用的测量(ICP或近红外光谱(NIRS)。为了对不同的技术进行概述，我们将重点介绍目前在TBI成人中用于持续评估基于压力的自动调节能力的技术。

连续自动调节监测

脑自动调节/脑血管反应性的连续测量被认为是危重颅脑损伤患者进行脑监测的理想方法。存在各种简单的输入输出方法，包括基于频率和时间域的连续度量。然而，在TBI成人中最常描述和使用的方法包括基于时域的评估，即作为输出变量的脑血容量(CBV)或CBF中的自发慢波波动的连续测量的与作为输入变量(MAP或CPP)的血流的驱动压力之间的关系。0.0-0.Hz的慢波血管生成频率范围已被确定为与MAP变化相关的脑血管反应的频率范围。为了从原始信号评估脑血管反应性，遵循以下一般时域过程。首先，从床边监护仪以通常50Hz或更高的频率捕获CBV/CBF和MAP/CPP的连续替代测量。接下来，对这两个信号应用10s的平均滤波器，将其获取到0.1Hz，以控制与呼吸相关的较快慢频率的影响。接下来，使用通常基于每分钟30个连续(10秒平均)值的Pearson线性相关系数，导出脑血管反应性指数。在成年TBI最经典和最常用的是压力反应指数(PRx)，它是基于对ICP与MAP(驱动压力变化的替代物)慢波波动之间的高频移动时间序列的Pearson相关性进行分析而得出。大致上，PRx为正值提示被动性压力反应性，表示“受损”的自我调节，并描述驱动呀压力对CBV影响的被动转变。而PRx为负值或接近零则表示压力反应性良好，表示“完整”的自动调节。图3提供了从原始高频生理数据计算PRX的图示。此外，这些不断更新的方法已经能够在成人创伤性脑损伤中获得个体化的生理目标。

图3高频生理学的PRx计算的图示。首先,从床边监测ABP的原始信号和ICP都收集在专用的ICMt?软件(剑桥企业有限公司、英国剑桥,