經(jīng)顱多普勒超聲評(píng)價(jià)腦血管反應(yīng)性和腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)

佟旭，曹亦賓

1982年挪威學(xué)者Rune Aaslid等將經(jīng)顱多普勒超聲（transcranial Doppler，TCD）應(yīng)用于臨床，后因其無(wú)創(chuàng)、廉價(jià)、可靠、方便等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于腦血管疾病[1-3]。隨著TCD技術(shù)的發(fā)展，從最初用于蛛網(wǎng)膜下腔出血后腦血管痙攣的監(jiān)測(cè)、腦動(dòng)脈狹窄的診斷，到近幾年廣泛用于腦血管反應(yīng)性（cerebral vasoreactivity，CVR）和腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)（cerebral autoregulation，CA）的評(píng)價(jià)，TCD顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，得到臨床醫(yī)師的肯定，有著廣泛的發(fā)展前景。本文主要就TCD評(píng)價(jià)CVR和CA的臨床應(yīng)用價(jià)值做一全面綜述。

1 經(jīng)顱多普勒超聲在腦血管反應(yīng)性方面的應(yīng)用

CVR是指在生理或病理因素作用下，腦血管隨著動(dòng)脈血二氧化碳分壓（PaCO2）的變化而發(fā)生收縮或舒張的能力。當(dāng)PaCO2增高時(shí)，腦血管舒張，腦血流速增快；相反，當(dāng)PaCO2降低時(shí)，腦血管收縮，腦血流速減慢。由于大腦中動(dòng)脈（middle cerebral artery，MCA）的解剖走行、管徑相對(duì)恒定，檢出率和重復(fù)率較其他顱內(nèi)動(dòng)脈高，因此TCD常以MCA作為檢測(cè)血管來(lái)評(píng)價(jià)CVR功能。常用的檢測(cè)方法包括：屏氣試驗(yàn)、CO2吸入法、乙酰唑胺激發(fā)試驗(yàn)，它們均基于腦血管在高碳酸血癥時(shí)反應(yīng)性擴(kuò)張的機(jī)制，這3種方法獲得的CVR功能信息有良好的一致性[4-5]。乙酰唑胺法可用于不能完成屏氣試驗(yàn)的患者，且不受患者呼吸功能的影響，較屏氣試驗(yàn)和CO2吸入法更加客觀地反映CVR的功能狀態(tài)，但是，乙酰唑胺擴(kuò)血管作用機(jī)制復(fù)雜，擴(kuò)血管時(shí)間更持久，可能導(dǎo)致相關(guān)的并發(fā)癥出現(xiàn)[6]，在臨床的應(yīng)用相對(duì)受限。對(duì)于屏氣試驗(yàn)或CO2吸入前后誘發(fā)PaCO2改變導(dǎo)致的CVR功能的變化，通常采用的計(jì)算公式是：CVR=△V/V×100%，其中△V是PaCO2改變時(shí)引起的被檢測(cè)血管血流速度的變化值，V是基礎(chǔ)血流速度值[7]。上述公式雖然可評(píng)價(jià)CVR功能，但存在較為嚴(yán)重的缺陷，即沒有考慮刺激因子的強(qiáng)度（CO2改變的程度）。若受試者通氣效果欠佳，或肺換氣功能不良，PaCO2改變并不明顯，直接影響MCA血流速度的變化和CVR功能測(cè)值的準(zhǔn)確性[7]。因此，有研究將屏氣時(shí)間納入上述公式以獲得相對(duì)客觀的評(píng)價(jià)CVR功能指標(biāo)，即屏氣指數(shù)（breath-holding index，BHI）=［△V/V基線×100%］/屏氣時(shí)間（s）[5，7]。另外，在評(píng)價(jià)PaCO2對(duì)CVR功能的作用時(shí)，應(yīng)將動(dòng)脈血壓和血氧濃度控制在相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，以排除其對(duì)腦血流速度和CVR的影響。

CVR與卒中的發(fā)生密切相關(guān)。CVR可以識(shí)別有卒中高風(fēng)險(xiǎn)的頸動(dòng)脈狹窄或閉塞的患者。頸動(dòng)脈閉塞且側(cè)支循環(huán)不好、CVR受損的患者，同側(cè)卒中的年發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)為32.7%，而CVR正常且側(cè)支循環(huán)開放好的頸動(dòng)脈閉塞患者，其風(fēng)險(xiǎn)為0[8]。另外，在無(wú)癥狀頸動(dòng)脈狹窄＞70%的患者中，CVR正?；颊叩耐瑐?cè)年卒中風(fēng)險(xiǎn)為4.1%，而CVR受損患者的風(fēng)險(xiǎn)為13.9%[9]。CVR受損或消失是卒中的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[10-11]，CVR受損的無(wú)癥狀頸動(dòng)脈狹窄患者和藥物治療無(wú)效的CVR受損引起的復(fù)發(fā)卒中及短暫性腦缺血發(fā)作患者可考慮頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)（carotid endarterectomy，CEA）、支架植入術(shù)（carotid angioplasty and stenting，CAS）或顱內(nèi)外血管旁路移植術(shù)治療，CVR有助于制訂更全面的頸動(dòng)脈狹窄的手術(shù)適應(yīng)證[12-13]。另外，有研究證明：長(zhǎng)期高血壓[14]、腦白質(zhì)損害[15]、認(rèn)知功能減退[16]和睡眠呼吸暫停[17]者的CVR降低。

頸動(dòng)脈彩超無(wú)法檢測(cè)CVR，而計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）或磁共振（magnetic resonance，MR）灌注成像、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（single photon emission computed tomography，SPECT）、正電子發(fā)射斷層掃描（positron emission tomography，PET）等檢查雖可實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)檢查，但價(jià)格昂貴。TCD有安全、經(jīng)濟(jì)、可床旁檢查等優(yōu)勢(shì)，利用TCD檢測(cè)CVR功能對(duì)于卒中的早期診斷、早期干預(yù)、早期預(yù)防具有重要的臨床價(jià)值，應(yīng)用前景廣泛。

2 經(jīng)顱多普勒在腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)方面的應(yīng)用

CA是指當(dāng)血壓在一定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，腦血管能通過舒張或收縮的變化來(lái)維持腦血流量相對(duì)恒定的能力。具有正常的CA功能對(duì)于機(jī)體是至關(guān)重要的。在健康成年人，當(dāng)平均動(dòng)脈壓波動(dòng)于60～160 mmHg時(shí)，CA可以正常發(fā)揮作用。但是，當(dāng)發(fā)生卒中、腦動(dòng)脈狹窄、蛛網(wǎng)膜下腔出血等嚴(yán)重的腦損傷時(shí)會(huì)使CA功能下降，使腦組織耐受損傷的能力下降，影響疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸[18-21]。臨床通過改變血壓后測(cè)量腦血流的變化以反映CA的方式有很多，如體位改變、大腿束帶、下肢負(fù)壓、冷加壓試驗(yàn)、握拳動(dòng)作、Valsalva動(dòng)作和藥物干預(yù)等[22]。TCD是在生理和病理情況下測(cè)定腦血流速度和CA功能的有效工具，無(wú)論對(duì)卒中風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)后進(jìn)行評(píng)估還是某些自主神經(jīng)系統(tǒng)疾病的輔助診斷方面，均發(fā)揮了重要作用。

2.1 腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)評(píng)估卒中風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)后 嚴(yán)重頸動(dòng)脈狹窄患者的CA功能下降提示腦側(cè)支循環(huán)和局部腦血流灌注差，可能引起卒中風(fēng)險(xiǎn)增加。2003年，Reinhard等[23]對(duì)101例頸動(dòng)脈狹窄或閉塞患者進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，若患者存在健全的前、后交通動(dòng)脈（屬于一級(jí)側(cè)支血管），則CA功能受損最?。蝗羝榆浤X膜側(cè)支建立或眼動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)開放（屬于二級(jí)側(cè)支血管），則CA功能中度受損；若缺乏一、二級(jí)側(cè)支血管，則CA嚴(yán)重受損。此后，2004年他們對(duì)CEA或頸動(dòng)脈血管成形+CAS后腦血流變化的隨訪觀察結(jié)果顯示，58例頸動(dòng)脈狹窄患者手術(shù)后CA功能均有不同程度恢復(fù)，且兩種術(shù)式之間無(wú)明顯差異[24]。另外，CA功能下降可能是卒中預(yù)后不良的預(yù)測(cè)因子。Dohmen等對(duì)15例MCA梗死患者的研究發(fā)現(xiàn)，梗死灶周圍區(qū)域CA功能減退的患者發(fā)生惡性腦水腫的概率明顯高于CA功能正常者[25]。2012年一項(xiàng)針對(duì)45例MCA梗死患者的研究表明：急性卒中的同側(cè)CA功能受損與梗死面積增加有關(guān)，卒中發(fā)生后1 d內(nèi)CA功能受損加重和雙側(cè)CA功能受損與4個(gè)月臨床不良預(yù)后有關(guān)[26]。此外，在蛛網(wǎng)膜下腔出血、血管痙攣、遲發(fā)性腦缺血等病理情況下，CA也具有重要的預(yù)測(cè)價(jià)值。Lang等[27]利用相位移動(dòng)法對(duì)蛛網(wǎng)膜下腔出血患者的CA功能進(jìn)行觀察，結(jié)果顯示：發(fā)病后6 d內(nèi)若相位移動(dòng)＜30°則提示預(yù)后不良，而且CA功能下降與腦低灌注和血管痙攣顯著相關(guān)。2014年新近一項(xiàng)針對(duì)68例自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血的患者研究發(fā)現(xiàn)：動(dòng)態(tài)CA功能受損出現(xiàn)于蛛網(wǎng)膜下腔出血的早期，CA功能評(píng)價(jià)結(jié)合臨床表現(xiàn)和影像學(xué)檢查能夠提高蛛網(wǎng)膜下腔出血患者的血管痙攣和遲發(fā)性腦缺血等并發(fā)癥的檢出率[21]。

2.2 腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能評(píng)價(jià)自主神經(jīng)功能障礙多系統(tǒng)萎縮（multiple system atrophy，MSA）可分為以帕金森樣癥狀為主，且對(duì)多巴胺反應(yīng)欠佳的MSA-P型以及以小腦性共濟(jì)失調(diào)為主要表現(xiàn)的MSA-C型。無(wú)論是P型還是C型，均可以合并自主神經(jīng)功能障礙和直立性低血壓。Asahina等[28]對(duì)7例MSA患者和9例正常對(duì)照者通過TCD監(jiān)測(cè)進(jìn)行直立傾斜試驗(yàn)并通過近紅外光譜分析法對(duì)MSA患者的腦血流動(dòng)力學(xué)進(jìn)行評(píng)估，在直立傾斜位置時(shí)兩組的平均動(dòng)脈壓均出現(xiàn)下降，但MSA患者下降幅度約為正常對(duì)照者的2倍，MSA患者心率上升明顯低于正常對(duì)照者。有趣的是，雖然MSA患者的腦灌注壓在直立傾斜試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)下降，但由于腦血管阻力的下降未導(dǎo)致嚴(yán)重血流速度的下降，故MSA患者的腦氧合作用沒有嚴(yán)重下降。提示MSA患者在直立性低血壓時(shí)可以出現(xiàn)額外的腦血管舒張作用。

焦慮癥與自主神經(jīng)功能障礙有一定關(guān)系。Zhang等[29]及郭珍妮等[30]對(duì)焦慮癥患者進(jìn)行主動(dòng)臥立位試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)焦慮癥患者和正常對(duì)照者有明顯不同，從臥位快速變?yōu)榱⑽粫r(shí)焦慮癥患者腦血流速度下降更明顯，考慮這可能與焦慮癥患者CA受損有關(guān)，在體位改變時(shí)不能有效地保證腦血流灌注。

暈厥患者的直立性低血壓可能與受損的CA能力有關(guān)[31]。這種可能性最初由Grubb等[32]提出，他們報(bào)道了先兆暈厥前會(huì)出現(xiàn)舒張壓和腦血流速度降低、搏動(dòng)指數(shù)和阻力指數(shù)值升高，并總結(jié)為“血管舒縮能力失調(diào)”會(huì)導(dǎo)致直立位血管迷走反應(yīng)。后來(lái)，Dan等[33]對(duì)15例參與者進(jìn)行70°被動(dòng)傾斜試驗(yàn)，通過TCD對(duì)腦血流動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，并實(shí)時(shí)記錄腦血流速度和體循環(huán)動(dòng)脈血壓，結(jié)果顯示：先兆暈厥的患者腦血流速度的下降比動(dòng)脈血壓的降低提前28 s出現(xiàn)，提示腦灌注不足并非繼發(fā)于動(dòng)脈血壓的突然下降，不排除CA功能的改變?cè)斐闪搜苊宰呱窠?jīng)反應(yīng)事件的發(fā)生。國(guó)內(nèi)Zhang等[34]對(duì)參與者在直立位進(jìn)行下肢加壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)CA功能受損可以導(dǎo)致體位性低血壓繼而發(fā)生暈厥。

近年來(lái)，關(guān)于CA的研究越來(lái)越受到人們的重視。迄今為止，利用TCD技術(shù)和血壓監(jiān)護(hù)手段，研究者已經(jīng)建立了完善的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)評(píng)價(jià)CA。以上多項(xiàng)研究證實(shí)CA功能減退與卒中和自主神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)，有助于指導(dǎo)臨床決策。

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【點(diǎn)睛】

本文主要闡述經(jīng)顱多普勒超聲在腦血管反應(yīng)性和腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)的臨床應(yīng)用，旨在擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。