經(jīng)顱多普勒超聲在重型顱腦創(chuàng)傷救治中的臨床應(yīng)用

李瑞豪 任海軍 侯博儒 楊文楨 王登峰 薛鑫 盧維新

重型顱腦損傷（severe traumatic brain injury，sTBI）是世界范圍內(nèi)致殘、致死率較高的疾病，在美國(guó)和歐洲有超過(guò)1300萬(wàn)患者的殘疾與TBI有關(guān)，同時(shí)也是45歲以下青年男性極易致殘的主要原因[1,2]。TBI嚴(yán)重程度越高，其并發(fā)腦疝的幾率就越大，最終導(dǎo)致患者的預(yù)后效果差、病死率高[3]。以體格檢查、影像學(xué)檢查為主的傳統(tǒng)TBI監(jiān)測(cè)手段并不能迅速有效地診斷、監(jiān)測(cè)TBI的病理生理過(guò)程，對(duì)患者的臨床救治作用有限。經(jīng)顱多普勒超聲（transcranial Doppler ultrasound，TCD）具有迅速、無(wú)創(chuàng)、安全、可重復(fù)的優(yōu)點(diǎn)，可提供許多影像技術(shù)檢測(cè)不到的血流動(dòng)力學(xué)資料，能對(duì)患者進(jìn)行連續(xù)、長(zhǎng)期的觀(guān)察，使得TCD在TBI患者的臨床管理中發(fā)揮巨大作用，如：早期預(yù)警、指導(dǎo)治療方案以及改善患者臨床預(yù)后等[4]。本文將圍繞TCD在sTBI救治中的臨床應(yīng)用綜述如下，以期提高對(duì)TBI患者的診治水平。

一、TCD的原理

1982年，挪威科學(xué)家Aaslid根據(jù)多普勒效應(yīng)研發(fā)了第一臺(tái)經(jīng)顱多普勒儀，20世紀(jì)80年代末，TCD被神經(jīng)病學(xué)及超聲學(xué)專(zhuān)家華揚(yáng)、黃一寧教授引進(jìn)中國(guó)[5]。TCD利用超聲波來(lái)探測(cè)顱內(nèi)血管的多普勒信號(hào)，根據(jù)探查的深度、探頭的位置、血管與聲束夾角、血流的方向等，從而確定血管的類(lèi)型并獲取多普勒血流參數(shù)，并通過(guò)快速傅立葉轉(zhuǎn)換系統(tǒng) （fast fourier transform，F(xiàn)FT）轉(zhuǎn)換成TCD監(jiān)視器上表示各個(gè)紅細(xì)胞的速度分布的頻譜。進(jìn)而通過(guò)分析該頻譜獲得特定的腦血流動(dòng)力學(xué)信息，包括峰值收縮速度（systolic peak velocity，Vs）、舒張末期速度 （end of diastolic velocity，Vd）、阻 力指 數(shù) （resistant index，RI）、搏動(dòng)指數(shù)（pulsatility index，PI）、收縮期血流速度與舒張末期血流速度的比值（S/D值）和平均最大速度（mean velocity，Vmean），最后根據(jù)患者腦血流速度、血管自身調(diào)節(jié)功能、血流方向、遠(yuǎn)端血管阻力的變化情況，從而達(dá)到評(píng)估出顱內(nèi)壓、識(shí)別腦血管狀態(tài)及診斷腦死亡的目的[6]。

在臨床工作中，TCD在TBI患者發(fā)病后的頻譜演變?nèi)缦拢海?）當(dāng)出現(xiàn)腦外傷后，惡性高顱內(nèi)壓導(dǎo)致腦血流速度下降，PI增高時(shí)，TCD呈現(xiàn)低血流-高PI頻譜；（2）當(dāng)顱內(nèi)壓比舒張壓高，比收縮壓低時(shí)，舒張期可見(jiàn)部分腦血流背離探頭，此時(shí)呈現(xiàn)出雙向“震蕩波”頻譜；（3）當(dāng)顱內(nèi)壓與收縮壓持平時(shí)，或高于收縮壓，則呈現(xiàn)收縮早期 “釘子波”；（4）腦內(nèi)無(wú)血流信號(hào)[7]。

二、TCD在TBI患者救治中的應(yīng)用

TCD可無(wú)創(chuàng)傷地穿透顱骨，其操作簡(jiǎn)便、重復(fù)性好，可以對(duì)患者進(jìn)行連續(xù)、長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)觀(guān)察，在評(píng)價(jià)TBI診治方面有著重要的意義，其在TBI患者救治中的作用如下。

1.評(píng)估顱內(nèi)壓：TCD可評(píng)估TBI患者顱內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)異常狀態(tài)的變化，并能間接評(píng)估其顱內(nèi)壓的變化[8]。通常使用TCD測(cè)量患者大腦中動(dòng)脈的 Vs、Vd、Vmean、PI 和 RI， 其中Vmean=1/3Vs+2/3Vd；PI=（Vs-Vd）/Vmean。TCD 在 TBI患者顱內(nèi)壓升高及腦灌注壓降低時(shí)血流頻譜可以出現(xiàn)特異性的變化，其典型頻譜改變?yōu)閂d降低，PI增加。相關(guān)研究表明PI可以作為評(píng)價(jià)腦小動(dòng)脈阻力狀況的重要指標(biāo)，其與顱內(nèi)壓存在線(xiàn)性或指數(shù)關(guān)系，可以反映TBI后顱內(nèi)壓情況，相關(guān)系數(shù)為0.938（P＜0.0001），顱內(nèi)壓=（10.93×PI）-1.28[9]。在成人 TBI患者中，PI與顱內(nèi)壓成正相關(guān)，即有時(shí)可代替有創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)，但是在兒童TBI患者中，還沒(méi)有研究能表明PI與顱內(nèi)壓有明確的關(guān)系[10]。

2.評(píng)估遠(yuǎn)期預(yù)后：TCD可用于評(píng)估TBI患者的遠(yuǎn)期預(yù)后，但所利用的TCD血流參數(shù)及閾值尚不統(tǒng)一。相關(guān)研究表明，TBI患者早期大腦中動(dòng)脈（middle cerebral artery，MCA）的 Vmean＜28 cm/s時(shí)，死亡率達(dá)到80%[11]。而另一項(xiàng)回顧性研究表明，PI與患者預(yù)后存在明確的相關(guān)性，其結(jié)論為：sTBI患者受傷24 h內(nèi)，PI≤1.0，預(yù)示 71%的患者預(yù)后良好；PI≥1.56，預(yù)示 83%的患者受傷后6個(gè)月預(yù)后不良[12]。 關(guān)于兒童中、重度顱腦損傷的研究表明，早期MCA的 Vd＜25 cm/s和 PI＞1.31，提示預(yù)后不良[13]。預(yù)后良好的患者PI平均值為1.0，預(yù)后不良患者PI平均值為1.6，且PI與有創(chuàng)顱內(nèi)壓、腦灌注壓（cerebral perfusion pressure，CPP）有顯著的相關(guān)性[14]。TCD在評(píng)估 TBI患者預(yù)后仍處于臨床探索階段，設(shè)立恰當(dāng)?shù)哪X血流參數(shù)及相關(guān)閾值顯得尤為重要，因此這還需要不斷地探索和研究。

3.診斷腦死亡：TCD可作為診斷腦死亡的候選標(biāo)準(zhǔn)。由于腦死亡是一個(gè)復(fù)雜的臨床現(xiàn)象，其涉及到醫(yī)學(xué)、社會(huì)學(xué)諸多因素，而且TCD存在假陽(yáng)性或假陰性結(jié)果，因此尚不能單獨(dú)依靠TCD來(lái)診斷腦死亡[15]。腦死亡TCD診斷標(biāo)準(zhǔn)中，成人腦死亡頻譜表現(xiàn)為無(wú)腦血流信號(hào)、“震蕩波”、“尖小收縮波”[16]。其中，震蕩波常出現(xiàn)于開(kāi)放性腦損傷伴急性顱內(nèi)壓增高所導(dǎo)致的腦死亡患者中，整個(gè)過(guò)程中患者病情波動(dòng)大，相反，相同的頻譜則不一定會(huì)在慢性顱內(nèi)壓增高的患者身上出現(xiàn)。典型的震蕩波頻譜形態(tài)為交替出現(xiàn)的正向的收縮期波形和反向舒張期波形，但反向的舒張期血流頻譜具有多形性，既會(huì)出現(xiàn)整個(gè)舒張期早期反向但中期正向的頻譜，又會(huì)出現(xiàn)整個(gè)舒張期都反向的形態(tài)。釘子波是一種尖小的收縮早期波，整個(gè)舒張期無(wú)血流信號(hào)，見(jiàn)于各種原因所致的腦死亡患者，其被認(rèn)為是腦死亡的較晚期改變。因此TCD作為一種方便、迅捷、實(shí)時(shí)、無(wú)創(chuàng)的輔助檢查方式，可以用來(lái)診斷臨床腦死亡，是診斷腦死亡“金標(biāo)準(zhǔn)”的一個(gè)很好的候選者[17]。

4.診斷外傷性蛛網(wǎng)膜下腔出血引起的腦血管痙攣：TCD可用于動(dòng)態(tài)檢測(cè)血管痙攣的病程及評(píng)價(jià)治療效果。腦血管痙攣（cerebral vaso-spasm，CVS）是外傷性蛛網(wǎng)膜下腔出血（traumatic subarachnoid hemorrhage，t-SAH）的繼發(fā)性損傷，可引起腦細(xì)胞及腦組織缺氧、缺血、腦梗死的發(fā)生并導(dǎo)致患者預(yù)后不良，因此早期發(fā)現(xiàn)CVS尤為重要。TCD在診斷中的目標(biāo)血管通常為兩種：雙側(cè)MCA（前循環(huán)的主要判定血管）與基底動(dòng)脈（后循環(huán)的主要判定血管）。正常MCA血流速度為30～80 cm/s，一般CVS的診斷標(biāo)準(zhǔn)為血流速度超過(guò)120 cm/s。TCD可通過(guò)血流速度間接診斷CVS，特異性較高而敏感性相對(duì)較低，因此有學(xué)者提出將TCD診斷CVS的標(biāo)準(zhǔn)從120 cm/s降低到80 cm/s，若懷疑存在CVS，整個(gè)治療期間均持續(xù)動(dòng)態(tài)行TCD檢查。但TCD對(duì)CVS的檢測(cè)結(jié)果受諸多因素影響，如腦室引流、受操作者的手法、血管的條件等，這些因素均有可能導(dǎo)致結(jié)果判定不準(zhǔn)確，因此TCD結(jié)果只能作為參考，腦死亡的判定仍需以其他確認(rèn)的試驗(yàn)為準(zhǔn)[18]。

5.評(píng)價(jià)腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)功能及腦灌注量：正常人腦的血流量占全身的15%～20%，大約消耗25%的氧。然而腦組織自身并沒(méi)有能量?jī)?chǔ)備，需要穩(wěn)定且持續(xù)的腦血流供應(yīng)來(lái)維持其結(jié)構(gòu)和功能[19]。腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能是腦血管系統(tǒng)一種內(nèi)在的能力，當(dāng)平均動(dòng)脈血壓波動(dòng)于60～160 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）時(shí)，其通過(guò)復(fù)雜的代謝性、神經(jīng)元性、化學(xué)性及血管壓力系統(tǒng)自身進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而維持腦內(nèi)血流量相對(duì)恒定[20]。TBI的病理過(guò)程中低血壓、缺氧或者高碳酸血癥等引起的繼發(fā)性腦損傷對(duì)腦血流量影響較大，也是影響TBI患者的主要預(yù)后因子[21,22]。在TBI的病理狀態(tài)下，患者腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的完整性會(huì)受到破壞，導(dǎo)致腦缺血或者過(guò)度充血，損害性腦灌注伴隨的細(xì)胞氧供不足和代謝障礙，是導(dǎo)致中樞神經(jīng)疾病惡化的重要病理生理因素[23]。TCD可通過(guò)監(jiān)測(cè)腦血流速度在動(dòng)脈血壓波動(dòng)前后的變化，從而評(píng)估腦血管動(dòng)態(tài)的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能[24]。當(dāng)患者喪失腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)功能時(shí)，腦血流與動(dòng)脈血壓會(huì)呈直線(xiàn)正相關(guān)，此患者的病死率以及長(zhǎng)期植物生存狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)有明顯的提升，并且實(shí)際腦灌注量的維持水平與預(yù)后有明確的關(guān)系[25]。相關(guān)回顧性研究表明，在死于TBI的患者中，其實(shí)際CPP長(zhǎng)期高于最適腦灌注5 mmHg；相反在6個(gè)月后嚴(yán)重神經(jīng)功能障礙的TBI患者，其實(shí)際CPP長(zhǎng)期低于最佳腦灌注5 mmHg；然而，在預(yù)后良好的TBI患者中，他們的實(shí)際CPP始終維持在最適腦灌注±5 mmHg[26]。不同患者有不同的CPP閾值，因此尋找最優(yōu)的CPP成為T(mén)BI患者個(gè)體化、精準(zhǔn)化治療的重要目標(biāo)。TCD因其快捷、無(wú)創(chuàng)、可動(dòng)態(tài)評(píng)估、可重復(fù)等優(yōu)點(diǎn)在評(píng)估腦血管自動(dòng)調(diào)節(jié)功能及腦灌注量這兩方面中起到重要的作用。

三、展望

隨著TCD的不斷發(fā)展及廣泛應(yīng)用，其在TBI中監(jiān)測(cè)顱壓、判定CVS程度、測(cè)量腦灌注量等作用愈發(fā)重要，但目前存在的主要問(wèn)題是不同的操作者或不同程度的TBI患者會(huì)對(duì)TCD的檢查結(jié)果產(chǎn)生影響。為了使臨床能夠更好的使用TCD，必須能夠證明源自于TCD推算出的數(shù)據(jù)與真實(shí)結(jié)果差距甚小，因此未來(lái)的研究重點(diǎn)應(yīng)建立能夠準(zhǔn)確描述上述測(cè)量數(shù)據(jù)的相關(guān)函數(shù)式。相信未來(lái)通過(guò)不斷的研究與改進(jìn)，TCD可以達(dá)到有效監(jiān)測(cè)TBI患者生理及病理變化的目的。

綜上所述，TCD摒棄了傳統(tǒng)腦血流圖和腦血管造影的缺陷，可無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)地測(cè)量大腦大動(dòng)脈的血流狀態(tài)，提供腦血流動(dòng)力學(xué)信息，從而為T(mén)BI的臨床診治工作發(fā)揮作用。隨著科技不斷進(jìn)步及TCD相關(guān)研究的不斷完善，TCD將對(duì)顱腦損傷患者治療效果的提高和預(yù)后的改善發(fā)揮更重要的臨床意義。