重型顱腦損傷患者監(jiān)測技術(shù)

吳海濤，余 杰

遵義醫(yī)科大學附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，貴州 遵義 563000

重型顱腦損傷(severe traumatic brain injury，sTBI)是神經(jīng)外科常見的危急重癥，具有病情急、死殘率高、預(yù)后差等特點，因此早期監(jiān)測顱內(nèi)異常情況的發(fā)生是治療這類危重疾病的前提和基礎(chǔ)。目前對sTBI患者的監(jiān)護主要是利用先進的監(jiān)測儀器、生命支持設(shè)備及相關(guān)分析技術(shù)，對其進行集中管理和實時監(jiān)測，在有害的生理事件對大腦造成不可逆損傷之前偵測它們的發(fā)生，完成“腦保護”的職責，并為其提供規(guī)范有效的生命支持，最大限度地提高生存率。近年來，隨著實時監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，sTBI患者神經(jīng)功能修復情況及治愈率取得明顯提高，住院時間也顯著縮短[1]。本文結(jié)合臨床實踐及相關(guān)研究，對近年來sTBI患者監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用進行闡述。

1 常規(guī)監(jiān)測

早期由于醫(yī)療水平發(fā)展受限，在臨床工作中對患者的監(jiān)測基本靠瞅、意識基本靠吼。隨著醫(yī)療水平的提高，sTBI患者一般經(jīng)急診或手術(shù)治療后進入重癥監(jiān)護室，為了更好地監(jiān)測患者生命體征，對其進行血壓、血糖、尿量、格拉斯哥昏迷評分(Glasgow coma scale，GCS)、心電監(jiān)護及血氣分析等常規(guī)監(jiān)測，對于某些特殊患者，若經(jīng)積極治療后血液循環(huán)還不穩(wěn)定，則需進行血流動力學監(jiān)測。在早期的臨床工作中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)這些監(jiān)測結(jié)果對補液支持治療及判斷內(nèi)環(huán)境紊亂情況具有重大意義。但是，這些常規(guī)監(jiān)測對于病情隨時惡化的危重癥患者來說遠遠不夠，并不能實時、有效地發(fā)現(xiàn)患者的病理生理變化過程。為了能連續(xù)、動態(tài)地了解患者病情，更有效地實施干預(yù)治療，改善患者的臨床轉(zhuǎn)歸，離不開其他特異性的監(jiān)測方法。

2 顱內(nèi)壓(intracranial pressure，ICP)監(jiān)測

對于腦損傷患者，臨床常關(guān)心的指標是ICP和灌注壓(cerebral perfusion pressure，CPP)。sTBI患者常因腦組織的原發(fā)或繼發(fā)性受損導致顱內(nèi)高壓癥狀，繼而引起腦組織代謝及腦灌注惡化、甚至引發(fā)腦疝及死亡[2]，因此ICP監(jiān)測對sTBI患者來說至關(guān)重要。ICP監(jiān)測分為有創(chuàng)性與無創(chuàng)性，目前腦室型監(jiān)測是臨床ICP監(jiān)測的金標準，對sTBI患者的治療全過程具有指導意義[3]。隨著醫(yī)療水平的發(fā)展及腦脊液管理共識的推廣，ICP探頭植入引起的并發(fā)癥問題已逐步得到解決。盡管有創(chuàng)ICP監(jiān)測已成為主流，但仍有很多學者在積極探索無創(chuàng)性測壓的優(yōu)勢，以期達到更好的監(jiān)測效果。張哲等[4]認為，無創(chuàng)ICP監(jiān)測的實質(zhì)是通過觀察ICP變化引起的顱內(nèi)異常情況的間接表現(xiàn)，在避免有創(chuàng)ICP監(jiān)測風險的同時還可補充其不足之處，對于急重癥或凝血功能障礙相關(guān)疾病的判斷更優(yōu)于有創(chuàng)性測壓。雖然無創(chuàng)性測壓有很多優(yōu)點，但準確性較低且無法進行持續(xù)性監(jiān)測，暫時還無法完全替代有創(chuàng)性測壓[3]。目前對于ICP監(jiān)測是否有利于sTBI患者的預(yù)后管理仍存在爭議，有報道指出，ICP監(jiān)測能有效降低患者的致殘率及病死率，對指導臨床用藥具有重大意義[5-9]。而Bennet等[10]對3 082例兒童顱腦損傷患者進行ICP監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測組與對照組的功能生存率并無顯著差異。CPP是平均動脈壓與ICP的差值，通過監(jiān)測CPP，可以間接反映腦內(nèi)代謝是否有異常。針對創(chuàng)傷患者繼發(fā)腦損傷，行床旁持續(xù)CPP監(jiān)測，確定一個最佳CPP值可確保腦灌注處于70～100mmHg的最適范圍內(nèi)、有效消除潛在的繼發(fā)性腦損傷發(fā)生[11]。由于個體化治療的多種不可控因素，目前還沒有統(tǒng)一標準的最佳CPP閾值，也沒有系統(tǒng)性的研究能證實其在臨床應(yīng)用中的價值?？傊琁CP實時監(jiān)測能及時反映sTBI患者腦血流供應(yīng)狀況，有效指導階梯性診療操作及評估預(yù)后，目前無創(chuàng)性測壓仍是最有前景的監(jiān)測方法，是未來進一步研究的方向。

3 腦代謝監(jiān)測

大腦具有極高的代謝率，耗氧量約占全身的20%，因此，大腦需要持續(xù)穩(wěn)定的血流灌注才能滿足代謝需求。sTBI患者常因腦缺血低氧而導致一系列生物化學反應(yīng)異常。腦代謝監(jiān)測的目的就是盡早發(fā)現(xiàn)這些異常情況，防止因治療不及時導致病情惡化及繼發(fā)性腦損傷。

3.1經(jīng)頸靜脈血氧飽和度(jugular venous oxygen saturation，SjvO2) SjvO2是一種通過測量大腦氧耗與氧供從而間接監(jiān)測全腦氧流量的方法，也是廣泛應(yīng)用的連續(xù)腦氧合監(jiān)測方法。其監(jiān)測原理是經(jīng)頸內(nèi)靜脈逆向穿刺置管至頸靜脈竇，經(jīng)B超定位后，連續(xù)監(jiān)測頸靜脈竇氧飽和度，間接評估腦氧供與氧耗的動態(tài)平衡，反映腦氧合與腦代謝的關(guān)系。多篇文獻報道[12-15]，sTBI傷后早期腦組織低氧，SjvO2明顯下降，傷后48h腦組織嚴重低氧，腦細胞代謝率下降，引起SjvO2異常增高，患者預(yù)后不良。綜合分析，SjvO2與患者的預(yù)后顯著相關(guān)，但相關(guān)研究對引起預(yù)后不良率的閾值尚不明確。根據(jù)《腦外傷基金會指南》建議[16]，SjvO2>50%能有效減輕繼發(fā)性腦損害，降低患者的病死率。SjvO2被認為是監(jiān)測全腦血流量與大腦新陳代謝關(guān)系的金標準[17]，其應(yīng)用價值已得到廣大研究學者及臨床醫(yī)師的認可，可在發(fā)生繼發(fā)性缺血低氧之前實施干預(yù)治療，避免病情進一步惡化，但由于這是一種侵入性操作，經(jīng)頸靜脈插管容易引起感染、血腫甚至是血栓等并發(fā)癥，到目前為止，還沒有將SjvO2監(jiān)測作為常規(guī)方法用于神經(jīng)重癥患者及兒童的臨床治療。SjvO2作為反映腦組織氧代謝狀況的一項參數(shù)，還可與其他監(jiān)測方法相結(jié)合，對腦組織實施局部及整體代謝狀況的全面監(jiān)測，為臨床治療提供更有效的參考價值。

3.2腦組織氧分壓(pressure of brain tissue oxygen，PbtO2) PbtO2是一種新興的局部腦組織氧合監(jiān)測技術(shù)，其監(jiān)測原理是在腦組織中置入單個或多參數(shù)電子傳感器，可實時、動態(tài)地監(jiān)測氧分壓、腦溫及pH值等直接獲得大腦氧化和代謝的指標，提供早期監(jiān)測腦缺血低氧的可靠證據(jù)[18]，因其具有微創(chuàng)、安全、準確的特點，在ICU中已廣泛應(yīng)用。有研究表明[19]，PbtO2與神經(jīng)損傷的預(yù)后有一定關(guān)系，是sTBI轉(zhuǎn)歸的獨立因子。張秋生等[20]對211例sTBI患者進行持續(xù)PbtO2監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)PbtO2的升高與預(yù)后良好率呈明顯正相關(guān)。近年來，PbtO2聯(lián)合ICP監(jiān)測技術(shù)逐漸成熟，有學者將其用于sTBI患者的預(yù)后研究[21]，發(fā)現(xiàn)與單純的ICP監(jiān)測相比，PbtO2結(jié)合ICP引導治療能減少腦組織低氧，其病死率更低，預(yù)后更好。近幾年研究表明，通過監(jiān)測PbtO2并使之維持在正常生理范圍，有助于提高患者的治愈率及改善預(yù)后[22]。總之，PbtO2作為一種新興的技術(shù)已被廣泛用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的監(jiān)測中，可提供損傷部位病理生理及損傷程度的連續(xù)定量數(shù)據(jù)，有助于優(yōu)化創(chuàng)傷的監(jiān)測管理。但目前來看，沒有一種監(jiān)測方法是完美的，單一的監(jiān)測方法無法全面反映腦創(chuàng)傷的復雜病理生理變化，通過PbtO2監(jiān)測所獲得的信息還需結(jié)合其他監(jiān)測手段加以綜合分析，才能更準確而全面地反映患者的問題，但目前各種監(jiān)測方法的聯(lián)合監(jiān)測機制還不明確，有待進一步研究。

3.3近紅外光譜(near infrared reflectance spectroscopy，NIRS) NIRS是一種新興的無創(chuàng)性腦血氧監(jiān)測方法，可全面、實時、連續(xù)反映腦氧代謝情況，可避免因低氧或缺血引起的繼發(fā)性腦損傷。其工作原理是紅外光線能穿透頭皮、顱骨及大腦被波長700～900nm附近的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白結(jié)合并被吸收，由于兩者對紅外光的吸收程度不同，可通過探測器測得不同的吸收光譜，根據(jù)比爾-蘭伯特定律來計算出局部腦組織氧飽和度(regional oxygen saturation，rSO2)及氧供與氧耗之間的動態(tài)平衡關(guān)系[23]。吳敏等[24]研究發(fā)現(xiàn)，運用NIRS床旁連續(xù)監(jiān)測rSO2有助于快速診斷顱內(nèi)出血或腦血管自動調(diào)節(jié)障礙，這對制定診療方案及預(yù)后評估來說尤為重要。盧維新等[25]研究發(fā)現(xiàn)，rSO2<60%與患者的病死率、顱內(nèi)高壓發(fā)生有關(guān)，且數(shù)值越低預(yù)后越差。雖然目前對NIRS監(jiān)測rSO2的正常范圍或缺血低氧的臨界閾值還沒有統(tǒng)一的標準，但是通過NIRS監(jiān)測rSO2被普遍認為是揭示腦缺血低氧、預(yù)防繼發(fā)性腦損傷的有效方法?？偟膩碚f，NIRS對sTBI患者的床旁監(jiān)測腦氧合和腦血流量具有很好的發(fā)展前景，但是其監(jiān)測技術(shù)仍有待改進，如設(shè)備不同導致參數(shù)間的差異、顱骨厚度等的影響，如何調(diào)整不同設(shè)備之間參數(shù)的差異及確定血氧飽和度標準的閾值是下一步研究需要解決的問題。

3.4腦微量透析技術(shù)(microdialysis，MD) MD是一種將透析與灌流取樣技術(shù)結(jié)合起來并逐漸完善的活體組織取樣新技術(shù)，通過連續(xù)取樣與實時定量分析，可早于影像學及全身表現(xiàn)出現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)異常情況[26]。其主要監(jiān)測指標有葡萄糖、乳酸、丙酮酸、谷氨酸、甘油等。葡萄糖是能量代謝的主要指標，其數(shù)值<0.2mmol/L提示腦缺血低氧。有研究發(fā)現(xiàn)[27]，乳酸和丙酮酸的比值(lactate pyruvate ratio，LPR)是一個比單獨乳酸更敏感的代謝障礙指標，能更準確地反映腦損傷程度及判斷預(yù)后，當LPR>40時，預(yù)示腦組織出現(xiàn)代謝紊亂，需進行臨床干預(yù)治療。谷氨酸是一種興奮性氨基酸，可間接反映腦缺血低氧狀態(tài)，Chamoun等[28]報道指出，胞外谷氨酸水平越高，GCS越低，患者預(yù)后越差。甘油是細胞膜磷脂的降解產(chǎn)物，任何導致細胞死亡或結(jié)構(gòu)破壞的因素都可引起甘油水平的升高，Belli等[29]研究發(fā)現(xiàn)甘油>100μmol/L與發(fā)生ICP增高的風險顯著相關(guān)。MD作為一種有創(chuàng)性操作，常引起出血及感染等并發(fā)癥，加上其成本較高、對操作者的技術(shù)要求高及其有限的空間分辨率等缺點目前還沒有廣泛用于臨床。盡管如此，MD技術(shù)在監(jiān)測大腦功能方面的優(yōu)勢是無法替代的，已經(jīng)發(fā)展為神經(jīng)重癥監(jiān)護室中一種成熟的床旁監(jiān)測工具，可以揭示大腦獨特的化學信息，未來聯(lián)合其他技術(shù)有望成為顱腦損傷管理的主流監(jiān)測方法。

4 神經(jīng)電生理監(jiān)測

眾所周知，影像學檢查可顯示腦組織正常或異常結(jié)構(gòu)，而神經(jīng)電生理檢查可反映大腦皮質(zhì)各個區(qū)域的腦電活動狀態(tài)，監(jiān)測腦組織功能。目前以腦電圖(electroencephalogram，EGG)、體感誘發(fā)電位(somatosensory evoked potential，SEP)應(yīng)用較為廣泛。EGG是利用電子技術(shù)將腦組織有節(jié)律自發(fā)生物電活動放大，通過電極記錄成腦電波圖形，可實時、動態(tài)地反映大腦功能。當患者無反應(yīng)時，EGG記錄無明顯變化；當患者有反應(yīng)時，則會出現(xiàn)節(jié)律波和慢波，根據(jù)Young 分級，分為正常、輕度、中度、重度異常[30]。EGG監(jiān)測可實時反映sTBI患者腦功能損害程度、監(jiān)測癲癇異常放電、評估昏迷及腦死亡[31]。GCS是昏迷嚴重程度常用的方法，多項研究表明，在sTBI預(yù)后方面，腦電波譜分析在一定程度上補充了GCS甚至優(yōu)于其評估價值，δ波直接與患者昏迷程度相關(guān)[32]。顱腦損傷后普遍表現(xiàn)為α波頻率降低，θ頻率增高。Wang等[33]研究了腦損傷患者的EGG反映性和相對α變異性，發(fā)現(xiàn)兩者均是sTBI患者預(yù)后不良的獨立預(yù)測因子，有助于早期評估sTBI的預(yù)后。SEP是通過刺激傳導神經(jīng)、器官或通路從而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)引導出的電位。楊林麗等[34]對79例sTBI患者的神經(jīng)電生理監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，預(yù)后不良組體感誘發(fā)電位陽性率顯著高于預(yù)后良好組,差異有統(tǒng)計學意義，有助于評估預(yù)后，指導臨床醫(yī)師在發(fā)現(xiàn)異常情況時及時調(diào)整診療方案?？傊?，神經(jīng)電生理監(jiān)測作為一種簡便、快速的腦功能評價手段，有助于評估患者的預(yù)后，為臨床提供更精確的診斷信息，應(yīng)在基層醫(yī)院大力推廣。

5 腦血流量監(jiān)測

經(jīng)顱多普勒超聲(transcranial doppler，TCD)是利用多普勒效應(yīng)來檢查顱內(nèi)主要動脈的血流動力學及血流參數(shù)的一種檢查方法[35]。作為一種無創(chuàng)、便捷、實時動態(tài)評估腦血流的方法被廣泛用于ICU。張震宇等[36]對65例腦損傷患兒進行TCD檢查發(fā)現(xiàn)，腦灌注改善的患兒存活率明顯高于未改善的患兒，提示TCD檢查能夠較準確評估腦功能、意識狀態(tài)，對腦功能受損患兒的治療及預(yù)后具有指導意義。有報道指出，TCD監(jiān)測腦血流量，能很好地顯示血管痙攣，為蛛網(wǎng)膜下腔出血患者的治療提供參考依據(jù)，明顯提高治愈率[37]。近年來經(jīng)顱彩色多普勒超聲逐漸走進臨床醫(yī)師的視線，它能更好地顯示W(wǎng)illis環(huán)、更有效地顯示蛛網(wǎng)膜下腔出血期間發(fā)生的血管痙攣[38]，提高TCD的預(yù)測能力。雖然現(xiàn)有的證據(jù)表明TCD對腦損傷患者的有效監(jiān)測，但仍有許多的局限性，特別是對無癥狀性和癥狀性血管痙攣的區(qū)分。將TCD聯(lián)合其他監(jiān)測方法進行多模態(tài)監(jiān)測，對顱內(nèi)血流異常情況進行全面評估是下一步研究的方向。

6 多模態(tài)監(jiān)測

重型顱腦損傷監(jiān)護的目標是在有害的生理事件對大腦造成不可逆損傷之前檢測到它們，即常說的腦保護。上述監(jiān)測方法都有各自的局限性，不能全面反映顱腦的變化，在這種情況下，多模態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)運而生，它能整合、顯示、記錄從單個患者采集的多種不同來源的生理數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機分析各個生理參數(shù)信號之間的聯(lián)系，計算出個體化的定向參數(shù)，通過對臨床事件的“預(yù)測”指導干預(yù)治療。這些參數(shù)主要包括ICP、灌注壓、腦血流、腦組織氧合、腦代謝及神經(jīng)電活動等。顱腦損傷患者的血流自動調(diào)節(jié)功能常受損，如何判斷腦損傷后的血流量、血壓是否能提供合適的腦灌注成為臨床工作的難點。有研究發(fā)現(xiàn)，運用分析軟件監(jiān)測腦損傷患者的平均血流指數(shù)即可解決這個難題。多模態(tài)監(jiān)測設(shè)備上呈現(xiàn)的波形變化則可反映腦血流自動調(diào)節(jié)狀態(tài)及患者的預(yù)后情況。多模態(tài)分析還可定位最佳CPP值，將ICP波動范圍與壓力反應(yīng)指數(shù)分別在X軸和Y軸上表示出來，經(jīng)綜合分析生成一條U形曲線，曲線的最低點就是最佳CPP[39]，這種新方法突破了以往《腦外傷基金會指南》所建議的針對所有患者的最佳CPP值，這為針對不同患者的自身情況量身定做腦CPP治療的個體化方案提供了新的指導意義。運用多模態(tài)監(jiān)測儀還可通過計算無創(chuàng)ICP、無創(chuàng)腦CPP壓、臨界閉合壓等，在未啟用常規(guī)ICP監(jiān)測之前對顱腦壓力異常情況進行示警。

多模態(tài)監(jiān)測技術(shù)可對腦壓、腦血流、腦代謝及神經(jīng)功能等多方面監(jiān)測，將所測的參數(shù)通過計算機分析整合，多層面地評估繼發(fā)性腦損傷，為臨床醫(yī)師提供患者生理狀態(tài)的實時、連續(xù)、可靠的相關(guān)信息從而指導個體化治療，是現(xiàn)代顱腦損傷救治的理想模式，在重癥監(jiān)護方面的價值也得到了認可[40]。周曉芬等[41]對104例神經(jīng)重癥患者的臨床對照研究發(fā)現(xiàn)，試驗組的住院時間、并發(fā)癥發(fā)生率和預(yù)后不良發(fā)生率明顯低于對照組。但是大量的國內(nèi)外文獻顯示，目前所謂的多模態(tài)監(jiān)測，只是把各種監(jiān)測方法進行簡單的疊加，也還只是孤立地從各自層面來分析相關(guān)數(shù)據(jù)。首先，通過簡單整合不同監(jiān)測方法所得的數(shù)據(jù)對于不同疾病重癥患者來說能否提供最精準或最有價值的信息。其次，如何分病種選擇高效多模態(tài)監(jiān)測方式并減輕患者費用等，仍是急需解決的問題。

7 總結(jié)與展望

綜上所述，腦損傷患者的監(jiān)護方法多種多樣，發(fā)展迅速。近年來，多模態(tài)監(jiān)測技術(shù)是最新的研究熱點，其臨床應(yīng)用卻受到數(shù)據(jù)獲取、管理與協(xié)作等方面的限制。隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)學人工智能已經(jīng)在諸多疾病的診斷和治療中發(fā)揮著重要作用，但是人工智能在sTBI監(jiān)測技術(shù)方面的研究卻鮮見成功案例報道。人工智能可將經(jīng)驗數(shù)據(jù)或大數(shù)據(jù)進行匯總分析，轉(zhuǎn)換成各種疾病發(fā)展對應(yīng)模式，能否將人工智能與多模態(tài)監(jiān)測結(jié)合起來，研發(fā)出適用于多場景、多病種、多模塊的一體化智能監(jiān)測儀器，這為臨床工作者提供了一個新的研究方向，有望為腦損傷患者提供更精準的監(jiān)測和干預(yù)策略。

作者貢獻聲明：吳海濤：資料搜集、論文指導及修改；余杰：選題設(shè)計、文獻檢索、論文撰寫