TCD兩種參數(shù)預(yù)估去骨瓣減壓術(shù)后顱內(nèi)壓的準確度分析

鄭龍龍 楊彥龍 楊陽 常濤 李玉騫 李立宏

(1第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西 西安 710038; 2解放軍第451醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西 西安 710054)

TCD兩種參數(shù)預(yù)估去骨瓣減壓術(shù)后顱內(nèi)壓的準確度分析

鄭龍龍1楊彥龍1楊陽2常濤1李玉騫1李立宏1*

(1第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西 西安 710038;2解放軍第451醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西 西安 710054)

目的對比評價經(jīng)顱多普勒超聲(TCD)中基于搏動指數(shù)(PI)評估顱內(nèi)壓(nICP_PI)和基于舒張期腦血流流速(FVd)評估顱內(nèi)壓(nICP_FVd)兩種參數(shù)的準確度。方法回顧性分析44例行去骨瓣減壓術(shù)患者的一般臨床資料及TCD相關(guān)參數(shù)(55條記錄)。結(jié)果把每一條TCD記錄作為一個獨立事件，nICP_FVd顯示了與有創(chuàng)顱內(nèi)壓(ICP)更好的相關(guān)性與評估能力：r=0.61，P<0.05；偏倚為-2.20 mmHg，95%預(yù)測置信區(qū)間(CI)= (-23.1 mmHg, 18.7 mmHg)；曲線下面積(AUC)=0.73，P<0.05。而nICP_PI則與有創(chuàng)ICP無明顯相關(guān)性：r=0.1，P>0.05；偏倚為2.10 mmHg，95% CI= (-16.0 mmHg, 20.1 mmHg)；AUC=0.53，P>0.05。結(jié)論去骨瓣減壓術(shù)后基于TCD的參數(shù)nICP_FVd與參數(shù)nICP_PI相比較，前者能更準確地評估患者顱內(nèi)壓變化，具有更為可靠的參考價值。

顱內(nèi)壓; 經(jīng)顱多普勒超聲; 去骨瓣減壓術(shù)

有創(chuàng)顱內(nèi)壓(intracranial pressure, ICP)監(jiān)測對于潛在致死性顱內(nèi)高壓風險的神經(jīng)危重癥，尤其是在去骨瓣減壓術(shù)(decompressive craniectomy, DC)后的監(jiān)測和治療有著至關(guān)重要的作用。有創(chuàng)ICP在臨床應(yīng)用上主要包括腦實質(zhì)型ICP、腦室型ICP和硬膜外ICP三種，均需要將ICP探頭放置在顱內(nèi)相應(yīng)位置，耗材費用和監(jiān)測費用較為昂貴。由于其侵襲性和高花費的特性，故在臨床應(yīng)用時常受到一定的限制。近年來，關(guān)于無創(chuàng)性顱內(nèi)壓評估(noninvasive ICP, nICP)的研究層出不窮，以經(jīng)顱多普勒超聲檢查(transcranial doppler ultrasonography, TCD)為代表，但對于去骨瓣減壓術(shù)后nICP的相關(guān)研究仍然較為缺乏，國內(nèi)僅何兵孝等[1]較早地開展了相關(guān)的初步研究。Danilo Cardim等[2]總結(jié)分析了1985年至2015年間37篇相關(guān)研究文獻，歸納出了基于搏動指數(shù)(pulsatility index, PI)、基于無創(chuàng)評估腦灌注壓(noninvasive cerebral perfusion pressure, nCPP)和基于舒張期腦血流流速(diastolic flow velocity, FVd)的nICP_FVd方法為代表；基于數(shù)學模型三大類TCD相關(guān)無創(chuàng)性顱內(nèi)壓評估方法。本研究通過回顧性分析去骨瓣減壓術(shù)后單側(cè)或雙側(cè)TCD相關(guān)參數(shù)，對比評價nICP_PI和nICP_FVd兩種TCD衍生的無創(chuàng)顱內(nèi)壓參數(shù)的評估準確度，為TCD在神經(jīng)危重癥領(lǐng)域，尤其是去骨瓣減壓術(shù)后的應(yīng)用提供更多的理論依據(jù)。

對象與方法

一、病例納入標準及排除標準

①創(chuàng)傷性顱腦損傷(traumatic brain injury, TBI)患者，病變部位均在幕上；②所有患者入院后行單側(cè)或者雙側(cè)血腫或挫傷組織清除加去骨瓣減壓術(shù)；③無其他重要臟器的合并損傷，無嚴重心血管疾患；④超聲不能穿透顳窗的患者除外。

二、臨床資料

本研究收集了2016年1月至2016年12月入住第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院神經(jīng)外科重癥監(jiān)護室符合標準的44例TBI患者的臨床資料，其中男34例，女10例，平均年齡(40.5±11.0)歲，年齡最大68歲，最小19歲。硬膜下血腫合并腦挫裂傷29例，腦內(nèi)血腫合并腦挫裂傷11例，腦內(nèi)血腫4 例；車禍致傷28例，墜落傷11例，鈍器傷5例。GCS評分 3～9分，平均6.7分。所有患者入院后均行頭顱CT明確診斷。收集的臨床資料包括：平均動脈壓(mean arterial pressure, MAP)、ICP、以及TCD相關(guān)參數(shù)，共計55條記錄。

三、研究方法

1.手術(shù)方式：所有入選患者入院后均急診行血腫或挫傷組織清除加去骨瓣減壓術(shù)，術(shù)中于手術(shù)部位旁腦實質(zhì)內(nèi)放置顱內(nèi)壓監(jiān)護微型傳感器探頭。

2.ICP測量：應(yīng)用美國強生醫(yī)療器材有限公司研制的CODMAN顱內(nèi)壓監(jiān)護儀與其配套的探頭。通過探頭前面金屬鈦盒內(nèi)壓力電信號換能器采集到的顱內(nèi)壓力信號，并將壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，最終由顯示器顯示準確數(shù)值。

3.TCD檢查：應(yīng)用三星MySono U6型便攜式多普勒腦血流診斷儀，探頭型號5-1，頻率為1.8～2.0 MHz，MCA的探測深度為12～16 cm，選擇TCD檢查條件。檢測單側(cè)或者雙側(cè)大腦中動脈(middle cerebral artery, MCA)，記錄收縮期流度(systolic flow velocity, FVs)、舒張期流度(diastolic flow velocity, FVd)、平均血流速度(mean velocity, FVm)以及搏動指數(shù)(pulsatility index, PI)，同時記錄即時ICP值。

4.nICP_PI：PI描述了由于腦血管阻力變化導致的TCD波形在形態(tài)學上的定性和定量變化，它等于FVs與FVd之差除以FVm?；赑I的nICP參數(shù)(nICP_PI)主要源自于當ICP增加時，可見PI增加。但PI增加并非只見于ICP增加時，比如，腦灌注壓(cerebral perfusion pressure, CPP)降低(可能由于ICP增加或者動脈血壓降低所致)、低碳酸血癥以及動脈血壓波動增加等也均可引起PI增加。nICP_PI的計算公式來源于Budohoski等對292例TBI患者的PI與ICP進行的線性回歸分析：nICP= 4.47×PI+12.68 mmHg。

5.nICP_FVd：TCD是監(jiān)測腦血流的一種非定量方法，腦血流的變化可以通過腦血流流速(FV)無創(chuàng)地、連續(xù)地監(jiān)測?；谶@個概念，一些研究已經(jīng)證明了TCD波形的特殊形態(tài)反映了由于CPP降低導致的腦灌注不足[3-4]。在這些研究中，可以觀察到FVd降低，而FVs則保持相對不變。這些特征可以被用作評估腦灌注失調(diào)或者評估nCPP的變化?；趯CA的流速波形分析，Czosnyka等[4]提出，F(xiàn)Vd可以被用作評估nCPP，而nICP則可通過MAP與nCPP之差算得(nICP=MAP-nCPP)。nCPP的計算公式為：nCPP=MAP×FVd/FVm+14 mmHg。其中14 mmHg為零點補償系數(shù)。

四、統(tǒng)計學處理

2.一致性評價：應(yīng)用MedCalc軟件，對不同nICP參數(shù)與ICP方法進行一致性評價，繪制Bland-Altman圖，并計算各自預(yù)測值的95%置信區(qū)間(CI)與偏倚(bias)。置信區(qū)間代表在0.05的顯著性水平上，nICP值能預(yù)估ICP值的偏倚的范圍。

3.預(yù)測能力評價：應(yīng)用SPSS 23.0軟件，對于與ICP相關(guān)性有統(tǒng)計學差異的nICP評估，繪制受試者工作特征曲線(receiver operating characteristics curve, ROC)，通過計算曲線下面積(area under the curve, AUC)來評價nICP評估方法預(yù)測ICP增高的能力(≥20 mmHg)。AUC>0.7表示預(yù)測能力中等，AUC>0.8表示預(yù)測能力較強。

結(jié) 果

一、結(jié)果概述

將55條TCD記錄分別當作獨立事件，本研究中不同nICP參數(shù)的統(tǒng)計學對比結(jié)果見表1。包括了Pearson相關(guān)系數(shù)，Bland-Altman分析(95%預(yù)測置信度和偏倚)以及AUC(以20 mmHg為預(yù)測閾值，繪制nICP參數(shù)ROC曲線所得曲線下面積)。

二、相關(guān)性分析

nICP_PI與ICP無相關(guān)性(r=0.1，P>0.05，圖1)；而nICP_FVd則顯示了與ICP中度的但是顯著的相關(guān)性(r=0.61，P<0.05，圖2)。

三、Bland-Altman分析

nICP_PI和nICP_FVd均顯示了比較接近0的偏倚，但是兩者的95%預(yù)測置信區(qū)間均較大(圖3、4)。

四、ROC曲線

nICP_PI的AUC為0.53 (P>0.05)，而nICP_FVd的AUC為0.73 (P<0.05，圖5)，顯示了中等的預(yù)測ICP≥20 mmHg能力。

圖1 線性回歸和Pearson相關(guān)系數(shù) (nICP_ PI)

Fig 1 Linear regressions and Pearson's correlation coefficient with P values for nICP_PI

圖2 線性回歸和Pearson相關(guān)系數(shù) (nICP_FVd)

Fig 2 Linear regressions and Pearson's correlation coefficient with nICP_FVd

圖3 Bland-Altman圖 (nICP_PI)

Fig 3 Bland-Altman plot showing bias and 95% CI for prediction of ICP for nICP_PI

圖4 Bland-Altman圖

Fig 4 Bland-Altman plot showing bias and 95% CI for prediction of ICP for nICP_FVd

圖5 受試者工作特征曲線(nICP_FVd)及其曲線下面積

圖5 Receiver operating characteristic curve showing AUC for nICP_FVd

討 論

在本研究中，nICP_FVd方法顯示了與ICP中度的相關(guān)性和中等的預(yù)測ICP≥20 mmHg能力。而nICP_PI則沒有顯示出與ICP任何的相關(guān)性和預(yù)測能力，這與Bellner等[5]之前的研究是相矛盾的，他們的研究顯示PI與ICP之間具有很強的相關(guān)性。但本研究結(jié)果與Figaji等[6]的研究結(jié)果是相一致的，他們的研究顯示PI不是無創(chuàng)性預(yù)測ICP的可靠指標；同時Danilo Cardim等[7]的研究結(jié)果也證明了這一點?？紤]到輸入因素的影響，不同nICP參數(shù)之間準確度的差異可以用其理論基礎(chǔ)解釋。對于nICP_PI，如前文所述，CPP降低(比如ICP增高階段)會特異地引起舒張期流速降低(收縮期流速保持穩(wěn)定)，這些變化將導致PI的增高，因此有研究指出PI反比于CPP[3,8]。對于nICP_FVd，由于其源于對nCPP的評估，因此主要受nCPP計算公式的影響，當過度通氣時，腦血管收縮，F(xiàn)Vd/FVm減小，nCPP減小，nICP_FVd增大[4]；同時動脈血壓的波動也會引起其值的波動。盡管所有的衍生參數(shù)都反映了腦血管參數(shù)的變化，都引起腦血流流速的變化，每一種衍生參數(shù)都受不同因素的調(diào)節(jié)。

我們分析，由于PI的影響因素太多，如前文所述，PI增加并非只見于ICP增加時，比如，腦灌注壓(CPP)降低(可能由于ICP增加或者動脈血壓降低所致)、低碳酸血癥以及動脈血壓波動增加等也均可引起PI增加。因此導致了nICP_PI未顯示出與ICP的相關(guān)性。但Danilo Cardim等[7]的研究結(jié)果又證明了在同一位患者的監(jiān)測時間窗內(nèi)，隨著ICP的增高(幅度大于7 mmHg)，nICP_PI顯示了與ICP最好的相關(guān)性(r=0.61)。這也證明了TCD在監(jiān)測腦血流動力學變化上具有獨特優(yōu)勢。在某些特定事件中，由于腦充血導致的ICP偶發(fā)的增高或者由于顱內(nèi)高壓導致的CPP的降低，都可以被TCD中流速的降低所鑒別。當ICP增高時，CPP相應(yīng)的降低，TCD顯示特征性的高阻流速波形。隨著ICP不斷增高，將首先導致舒張期腦血流的減少以至消失，再進展至孤立的收縮期流速波形—“釘子波”，最終進展至振蕩流速波形，這也就意味著腦血流循環(huán)停止的開始[3,9]。因此盡管本研究中的基于TCD的nICP參數(shù)沒有顯示出與ICP很強的相關(guān)性，但是TCD可以實時、動態(tài)地監(jiān)測腦血流動力學。在ICP監(jiān)測不能常規(guī)應(yīng)用，或者ICP監(jiān)測結(jié)果不可靠時，TCD可以作為臨床主要的評估方法。

本研究分析了不同nICP參數(shù)預(yù)測ICP的偏倚及其95%預(yù)測置信區(qū)間，但是問題在于可供臨床實際評估ICP所能容許的偏倚的最大范圍是多少？我們在評價nICP參數(shù)時，同樣應(yīng)該考慮有創(chuàng)ICP方法相互之間的一致性。在臨床實踐中，腦室型ICP與腦實質(zhì)型ICP同為ICP監(jiān)測的主要方法，同時硬膜外型ICP也經(jīng)常使用。一項評價腦室型ICP和腦實質(zhì)型ICP一致性的研究[10]顯示偏倚為-1.2 mmHg，95%預(yù)測置信區(qū)間為(-7.9 mmHg, 5.5 mmHg)(標準差為3.4 mmHg)。而另一項評價硬膜外ICP和腦實質(zhì)型ICP一致性的研究[11]則顯示偏倚為4.3 mmHg，95%預(yù)測置信區(qū)間為(-12.4 mmHg, 21.0 mmHg)(標準差為8.5 mmHg)。盡管理想狀態(tài)是nICP與ICP高度一致，但必須強調(diào)的是每種nICP參數(shù)都受限于特定的干擾，比如信號衰減等，必然會影響其測量準確度。與此同時，考慮到關(guān)于有創(chuàng)性ICP方法的研究結(jié)果，本研究中應(yīng)用的nICP方法相比于臨床中仍在應(yīng)用的硬膜外型ICP方法，顯示了較好的偏倚(-2.2 mmHg、2.1 mmHg)，類似的95%預(yù)測置信區(qū)間(-23.1 mmHg, 18.7 mmHg)、(-16.0 mmHg, 20.1 mmHg)(表1)。正如前文所述，基于TCD的nICP參數(shù)，盡管在預(yù)測絕對ICP值時存在本質(zhì)上的限制，其在腦外傷或者腦出血等行去骨瓣減壓術(shù)后發(fā)生的顱內(nèi)高壓的診斷或者預(yù)測上仍然是臨床實踐中一種潛在的主要評估手段，尤其在顱高壓早期，可以檢測到由于ICP變化所引起的腦血流動力學紊亂。

表1 nICP與ICP的比較

Tab 1 Comparisons of noninvasive ICP and invasive ICP

ParameternPearson'scorrelation95%CIforprediction(mmHg)Bias(mmHg)AUC nICP_PI550.10(-23.1,18.7)-2.20±10.670.53 nICP_FVd550.61a(-16.0,20.1)2.10±9.220.73b

aP<0.05,vsinvasive ICP;bP<0.05,vsAUC=0.5.

本研究主要的限制因素在于：①由于TCD是短時程的監(jiān)測方法，因此不能行長時程持續(xù)的nICP評估，這與神經(jīng)重癥日常管理(翻身拍背吸痰等)所致的體位變換和因病情需要轉(zhuǎn)運患者行影像學檢查所致的監(jiān)測中止是密不可分的。②由于計算MAP采用的是心臟水平的動脈血壓，來代替大腦水平的動脈血壓，這必然會影響依賴動脈血壓波形分析的nICP參數(shù)的準確度，采用心臟水平的動脈血壓會導致對CPP的過高評估，同樣也會導致對nICP_FVd等參數(shù)中nCPP的過高估計。③腦血管阻力的變化(比如PaCO2的變化引起的)也會影響nCPP的評估，就如Czosnyka等[4]所觀察到的，盡管PaCO2增加會導致CPP的降低(由于MAP的降低)，但計算得到的nPP則顯示了輕微的增加(主要由于腦血管擴張導致的FVd/FVm增加)，在這種情況下，nICP_FVd方法會低估nICP。④本研究沒有將基于數(shù)學模型的nICP參數(shù)納入比較，主要是因為僅僅依靠文獻中的描述來復制非常復雜的數(shù)學算法和模型是不可能的。

因此，在下一步的研究中，我們應(yīng)該嘗試克服這些限制因素，將nICP參數(shù)等準確度最大可能提升；同時擴大研究范圍，分析研究不同臨床條件下nICP參數(shù)的監(jiān)測表現(xiàn)，為去骨瓣減壓術(shù)后患者的監(jiān)測和治療提供更為可靠的依據(jù)。

1何兵孝, 曹寶萍, 李俠, 等. 去骨瓣減壓術(shù)后經(jīng)顱多普勒參數(shù)與顱內(nèi)壓相關(guān)性研究 [J]. 中華神經(jīng)外科疾病研究雜志, 2011, 10(6): 540-542.

2CARDIM D, ROBBA C, BOHDANOWICZ M, et al. Non-invasive monitoring of intracranial pressure using transcranial doppler ultrasonography: is it possible? [J]. Neurocrit Care, 2016, 25(3):473-491.

3CHAN K H, MILLER J D, DEARDEN N M, et al. The effect of changes in cerebral perfusion pressure upon middle cerebral artery blood flow velocity and jugular bulb venous oxygen saturation after severe brain injury [J]. J Neurosurg, 1992, 77(1): 55-61.

4CZOSNYKA M, MATTA B F, SMIELEWSKI P, et al. Cerebral perfusion pressure in head-injured patients: a noninvasive assessment using transcranial Doppler ultrasonography [J]. J Neurosurg, 1998, 88(5): 802-808.

5BELLNER J, ROMNER B, REINSTRUP P, et al. Transcranial Doppler sonography pulsatility index (PI) reflects intracranial pressure (ICP) [J]. Surg Neurol, 2004, 62(1): 45-51.

6FIGAJI A A, ZWANE E, FIEGGEN A G, et al. Transcranial Doppler pulsatility index is not a reliable indicator of intracranial pressure in children with severe traumatic brain injury [J]. Surg Neurol, 2009, 72(4): 389-394.

7CARDIM D, ROBBA C, DONNELLY J, et al. Prospective study on noninvasive assessment of intracranial pressure in traumatic brain-injured patients: comparison of four methods [J]. J Neurotrauma, 2016, 33(8): 792-802.

8CZOSNYKA M, RICHARDS H K, WHITEHOUSE H E, et al. Relationship between transcranial Doppler-determined pulsatility index and cerebrovascular resistance: an experimental study [J]. J Neurosurg, 1996, 84(1): 79-84.

9CZOSNYKA M, BRADY K, REINHARD M, et al. Monitoring of cerebrovascular autoregulation: facts, myths, and missing links [J]. Neurocrit Care, 2009, 10(3): 373-386.

10KOSKINEN L O, OLIVECRONA M. Clinical experience with the intraparenchymal intracranial pressure monitoring Codman MicroSensor system [J]. Neurosurgery, 2005, 56(4): 693-698.

11EIDE P K, SORTEBERG W. Simultaneous measurements of intracranial pressure parameters in the epidural space and in brain parenchyma in patients with hydrocephalus [J]. J Neurosurg, 2010, 113(6): 1317-1325.

Twoparametersderivedfromtranscranialdopplerultrasonographyfornon-invasiveassessmentofintracranialpressureinpatientspostdecompressivecraniectomy:aretrospectivestudy

ZHENGLonglong1,YANGYanlong1,YANGYang2,CHANGTao1,LIYuqian1,LILihong1

1DepartmentofNeurosurgery,TangduHospital,FourthMilitaryMedicalUniversity,Xi'an710038;2DepartmentofNeurosurgery, 451stHospitalofChinesePeople'sLiberationArmy,Xi'an710054, China

ObjectiveThe relative accuracy of two assessment parameters for intracranial pressure by transcranial doppler ultrasonography (TCD) based on pulsatility index (nICP_PI) and diastolic flow velocity (nICP_FVd) were compared and analyzed.MethodsA total of 55 records of TCD and other clinical data from 44 patients post decompressive craniectomy were collected and analyzed by retrospectively analysis.ResultsConsidering every TCD recording as an independent event, nICP_FVd was generally showed to be the best estimator of measured intracranial pressure (ICP):r=0.61,P<0.05; Bias=-2.2 mmHg, 95% confidence interval (CI) = (-23.1 mmHg, 18.7 mmHg); area under the curve (AUC)=0.73,P<0.05, whereas nICP_PI did not show any relationship with measured ICP using any of the above statistical indicators:r=0.1,P>0.05; Bias=2.1 mmHg, 95% CI= (-16.0 mmHg, 20.1 mmHg); AUC=0.53,P>0.05.ConclusionThe parameter based on diastolic flow velocity (nICP_FVd) has been demonstrated to be the better estimator for measured ICP in patients post decompressive craniectomy in comparison to the parameter based on pulsatility index (nICP_PI), having more reliable reference value in clinical practices.

Intracranial pressure; Transcranial doppler ultrasonography; Decompressive craniectomy

1671-2897(2017)16-249-05

鄭龍龍，住院醫(yī)師，碩士研究生，E-mail: zhenglong--88@163.com

*通訊作者： 李立宏，副主任醫(yī)師，碩士生導師，E-mail: lihongli777@163.com

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A

2017-02-29；

2017-03-29)