中华急诊医学杂志  2016, Vol. 25 Issue (12): 1223-1225
脑血流自动调节功能与最佳脑灌注压
施小燕, 李珉     
310009 杭州, 浙江大学医学院附属第二医院脑重症医学科
Autoregulation of the cerebral blood flow and the optimal cerebral perfusion pressure
Shi Xiaoyan, Li Min     
Neurointensive Care Unit, the Second Affiliated Hospital of Zhejiang University, Hangzhou 310009, China

正常人脑的血流量占全身的15%~20%,消耗25%的氧。而脑组织自身无能量储备,需要稳定且持续的脑血流供应,维持结构和功能。脑血管本身具有自动调节功能(cerebral auto regulation,CAR),并通过复杂的代谢性、化学性、神经源性及血管压力系统自身进行调节,以保证稳定的脑血流量[1]。当脑外伤(traumatic brain injury, TBI)或卒中等病理状态下,脑血管自动调节功能的完整性受到影响,导致脑缺血或过度充血。损害性脑灌注伴随的细胞氧供不足和代谢障碍, 是导致中枢神经疾病恶化的重要病理生理因素[2]。因此脑外伤及卒中后,予以严密神经监测及治疗,防止继发性缺血性损害。

持续颅内压(intracranial pressure,ICP)监测能反映颅内占位效应,对继发脑损害和脑疝进行预警,已成为神经监测的基石。大量证据支持ICP监测能改善预后[3],虽然大型随机对照试验未能证实, TBI患者从ICP监测和治疗中获益[4]。但大型观察研究[5]和回顾性分析[6]均认为,监测并控制ICP的患者相比未控制者有较好的预后,并支持20 mmHg (1 mmHg=0.133 Kpa)作为ICP上限。一些研究提示尽管ICP>20 mmHg,但认真积极地脑灌注压(cerebral perfusion pressure,CPP)管理也能获得较好预后[7];进一步提出了CPP导向的TBI治疗。这一治疗的理论基础是,维持足够的脑血流量满足损伤脑的需求,以避免继发性脑损害。研究发现CPP低于50 mmHg出现缺血信号,而>60 mmHg则可避免[8]。Rosner等[9]发现CPP>70 mmHg可改善预后,但后继研究认为CPP>70 mmHg未能获益,而且相关研究显示维持CPP>70 mmHg,则ARDS风险升高5倍[10]。指南[11]所推荐脑外伤CPP值50~70 mmHg范围过大, 不同患者有不同的灌注压阈值,寻找最佳CPP成为平衡CPP高低水平的重要目标。而床旁的脑血管自动调节功能评估,则有助于个体化CPP导向治疗[12]

基于动物对照实验的静态脑血管自动调节模型,将脑血流自动调节简化为,CPP处于自动调节阈值上限和下限之间时,脑血流(cerebral blood flow, CBF)是充足的。该模型证实脑血管具有维持稳定CBF内在能力,但存在明显不足:不能随时反映自动调节范围和动态变化。临床实际中,需要动态监测并评估CPP和CBF变化及相关性。目前技术下CBF和CPP可持续监测,监测时可以通过颈动脉临时压迫释放等刺激方法,快速暂时降低CPP以评估动态自动调节。CA完整患者CPP下降时,脑阻力血管进行性扩张,CBF迅速增加。CA不完整患者CPP下降时,血管舒张程度极小,CBF变化不明显。由于诱导CPP改变需频繁床旁操作,且对患者潜在有害,其临床应用受限。尽管CPP和CBF长时间的持续动态测量,也可以获得近乎全部的自动调节曲线;但以上两个参数持续监测并非方便易行的。临床实践中应不断寻找更易方便监测的替代参数,以利持续评估。

由于CPP来自于动脉压(artery blood pressure, ABP)和ICP之间的压力梯度,大部分CPP的动态波动依赖ABP的自主变化。所以在研究和临床中,应用ABP替代CPP。缓慢的ABP自主性波动作用于CBF的效应,能通过时域分配(简单相关方法)或频域分析(传递函数分析)进行评估,ABP和CBF慢性波动改变的时域相关性评估,采用的时间平均值通常是10 s,以减少心搏和呼吸的影响,一个相关性评估(泊松相关系数)需要30个样本[13]。ABP和CBF之间正相关提示自动调节损害。然而负相关或零相关提示自动调节功能保存。已证实基于动态调节的相关性指数,通常和静态自动调节值相一致[14]

由于CBF监测多是临时性的,其持续监测非常困难。因此临床上也在不断寻找其替代方法。CBF的改变,本质上引起脑血流容量的改变,相应引起ICP上升或下降。ICP的持续监测目前是临床常规进行的监测指标,容易实施并且是精确的。应用ICP替代CBF,评估与ABP动态变化之间关系,因此产生了一个的相关脑血流自动调节的新概念,即脑血管压力反应性(cerebrovascular pressure reactivity, CPR),其理论基础为脑血管自动调节能力完整患者,其ABP下降可引发颅内血管系统的扩张,以保证稳定的脑血流供应,相应颅内容量的增加,ICP随之上升。反之,脑血管自动调节能力损害患者,ABP下降诱发脑血容量的减少和ICP的下降。这种压力反应性可用应力反应指数(pressure reactivity index, PRx)客观描述,PRx是ABP和ICP之间低频波动的泊松相关系数,在神经外科患者中已被证实非常实用。

PRx是一种时域自动调节指数,评估30个连续的10 s片段的ABP和ICP平均值之间的相关系数获得。其值位于-1与+1之间,正值即正相关提示脑血流自动调节功能损害,负值提示脑血流自动调节功能完整。Czosnyka等[15]研究认为PRx>0.02提示脑血流自动调节功能完全损害;-0.02 < PRx>0.02提示脑血流自动调节功能部分损害;PRx < -0.02提示脑血流自动调节功能完整。

由于TBI是多种病理生理学机制共同进展性疾病,其脑血管自动调节功能损害也是多因素的。尽管动态自动调节功能损害原因不清,但是可作为一个强烈的预示因子。脑自动调节功能严重破坏者预后不良[16]。损害的脑自动调节功能似乎在蛛网膜下腔出血(subarachnoid haemorrhage, SAH)的病理生理中也起了重要作用[17]。近来发现脑血管自动调节功能破坏的SAH患者更可能发展为迟发型脑缺血[18],并且独立于脑血管痉挛的发生[19]

PRx可以床旁持续动态测量,能够反映脑血管自动调节能力的实时变化,是目前ICP监测患者最实用的动态评估脑血管反应性参数[20]。临床发现,PRx临界值>0不一定提示CPP低于自动调节功能低限。约60%患者相对不同水平的CPP,PRx经常表现为U型曲线[21-22],PRx最低值相应的CPP水平,保证脑血流最稳定。但PRx计算需要另外的软件技术提取床旁监测的持续波形数据。因此大多数PRx监测限于少数研究中心。Depreitere等[23]利用目前临床广泛应用的床旁监测设备,基于每分钟的监测数据计算PRx,能够评估危重TBI患者的几乎全程脑血流自动调节功能,由于严重的自动调节功能损害与更差的预后存在量效关系[24],临床上,能够调节最佳化通气,床头位置和利用药物作用等措施改善复杂的脑自动调节过程。但经治疗的PRx参数能否改善预后,尚未被前瞻性临床研究证实。目前脑血流自动调节功能参数PRx,可用于个体化最佳CPP的确定。

理想的最佳CPP (Optimal CPP)应是位于静态自动调节曲线的中点。临床实践中,持续测量动态自动调节功能,可以获得一系列PRx。如果以PRx和相应CPP进行二维构图(图 1),可以得到U型曲线,PRx最低点相应的CPP,是自动调节功能最强时的CPP。

图 1 PRx的U型曲线和最佳CPP关系[25]

图 1显示脑外伤患者动态自动调节功能被用于确定最佳CPP,持续监测ABP、ICP和CBF。时间趋势CPP未给予任何最佳CPP提示,PRx均值和相应CPP形成曲线,在70~95 mmHg之间,PRx处于最低值,提示自动调节功能良好。其余部分PRx比较高,提示自动调节功能损害。如果用抛物线函数拟合这些相关数据,最小的PRx值为-0.23, 相应85 mmHg是最佳CPP。最佳CPP能够持续计算[26],但是最佳CPP不能总是确定,仅55%监测时间获得最佳CPP。控制CPP靠近最佳CPP水平的患者,相比远离最佳CPP水平的患者,有更好的预后[27]

相关脑血流自动调节的状态PRx评估及个体化最佳CPP导向治疗可改善预后,已经被有关脑缺血、自发性脑出血、蛛网膜下腔出血以及脑外伤的几个小规模研究证实。进一步需大型前瞻性临床对照研究明确。未来监测技术发展,可能需要无创技术评估局部脑血流自动调节功能。

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