床旁经颅多普勒在重症脑血管病监护中的应用

米东华，杨中华，杨波，王拥军，刘丽萍

神经重症监护室（neurointensive care unite，NICU）的患者发生神经功能障碍的风险很高。但是NICU的患者由于多合并意识障碍等并发症，仅靠单纯的临床查体和化验检查很难对患者做出综合评价，因此借助外界检测设备对患者进行神经功能评价就起到了非常重要的作用。经颅多普勒（transcranial Doppler，TCD）检测设备体积小，可以在神经重症病房对患者进行床旁重复检测。TCD在NICU最为广泛的应用就是对蛛网膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）患者进行血管舒张收缩功能的评价。TCD还能用于缺血性卒中后脑血流动力学的评估。另外通过TCD血流频谱和血流速度的分析，可以从其他角度反映颅内压的变化，协助临床医师调整脑灌注压治疗方案。本综述从不同疾病角度分别阐述TCD在重症脑血管病监护中的应用价值。

1 急性脑损伤后的病理生理改变

在急性脑损伤的最初几个小时内，首先发生的是神经元的细胞毒性水肿，随之而来的是线粒体功能障碍，如果损伤不能及时纠正和恢复，缺血瀑布反应就会被引发，出现神经元摄取氧能力下降，而缺氧会导致脑血流自主调节功能丧失，脑血流量下降，从而出现神经元电活动的障碍，同时炎症因子被驱化聚集在损伤组织周围，进一步引起神经元功能的障碍，导致皮层脑电活动的去极化[1]。

大脑组织虽然只占人体总重量的2%，但是却消耗了人体总能量的1/4和总氧量的1/5。葡萄糖是神经元主要的能量物质，脑内组织蓄能低，所以脑组织葡萄糖含量高度依赖血糖含量。实验数据证明，在脑组织发生缺血或者低血流状态，脑组织葡萄糖利用率反而增高，但是由于血流减少导致葡萄糖输送量的减少，所以脑内小胶质细胞丙酮酸盐转化增多，导致终产物乳酸增多。内源性乳酸可以作为替代葡萄糖的供能产物[2]。

系统血压降低可以引发脑血管扩张从而维持脑血流量恒定，防止脑低灌注的发生[3]。在脑组织损伤患者中，脑血管反应性遭到破坏，所以平均动脉压或者脑灌注压的下降可以引起脑血流的下降以及继发缺血发生[4]。

下面列举了首都医科大学附属北京天坛医院NICU治疗的一例动脉瘤性SAH的患者TCD监测结果：该患者住院期间发生动脉瘤再破裂出血，脑疝形成，出现呼吸循环衰竭，对患者进行脑血流监测时发现其脑血流的变化随外周血压的搏动而搏动，说明患者脑血管反应性遭到严重破坏（图1）。

图1 蛛网膜下腔出血患者动脉瘤再破裂TCD监测结果

2 经颅多普勒在动脉瘤性蛛网膜下腔出血中的应用

症状性血管痉挛（vasospasm，VSP）是动脉瘤性SAH常见的并发症。目前的医疗技术以全脑血管造影作为诊断血管痉挛的金标准，统计显示70%的此类患者都会出现脑血管痉挛，30%的患者会出现临床缺血症状[5]。脑血管痉挛一般出血第3天开始出现，高峰在第6～10天，可以延续到第3周[6]。研究显示，如果血管痉挛持续到第20天左右，患者死亡率可以高达20%[7]。症状性血管痉挛可以导致脑血管的局限性收缩，从而导致脑血流下降，如果下降到失代偿阶段，就会出现迟发性脑缺血（delayed cerebral ischemia，DCI）。在临床应用中迟发性脑缺血常常和症状性血管痉挛相等同。但是随着研究的深入，发现迟发性脑缺血的病因尚不明确，症状性血管痉挛可能是其原因之一[8]。

神经影像学检查，尤其是全脑血管造影是目前诊断VSP的金标准，但是因其有创，不能进行连续监测。TCD使用简单，对患者无创，而且检查费用低廉，成为动态监测VSP的理想工具。TCD监测血流速度的敏感性高，所以不仅可以确诊，而且可以在临床发生之前就可以诊断，所以为进一步治疗VSP争取了时间。

TCD可以检测到Willis环附近的颅内大动脉，但是对于VSP的诊断，却不是每条颅底动脉均适用。研究显示，TCD对于大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）和基底动脉（basilar artery，BA）的VSP有很好的敏感度和特异度。平均血流速度（mean flow velocity，MFV）是TCD测定的一个核心指标，受到多种因素的影响，包括年龄、性别、妊娠状态、动脉血二氧化碳分压值、平均动脉血压以及红细胞压积的影响[9]。一项包含26项研究的系统性回顾分析显示MCA的MFV在120 cm/s以上的时候，诊断VSP的特异度为99%，敏感度为67%[10]。目前多项临床研究得到的一致性结论为：如果MFV＜120 cm/s一般不考虑血管痉挛的存在，如MFV＞200 cm/s则可以较为肯定存在血管痉挛。在诊断VSP中还常常使用Lindegaard指数来鉴别全脑充血状态和血管痉挛。其计算方式为：Lindegaard指数=大脑中动脉的平均血流速度/颈内动脉颅外段的平均血流速度[11]。Lindegaard指数正常值在1.1～2.3之间，一般不会超过3。三高治疗一度是治疗SAH患者血管痉挛的经典治疗手段，使用三高治疗可以导致全脑充血状态的出现，这时候MFV是增快的，所以用Lindegaard指数可以与VSP进行鉴别[12]。但是随着三高治疗临床效果遭到质疑，这种脑充血状态已经很少见了。

对于诊断后循环血管痉挛，引用了改良的血管痉挛指数（lindergard，LR）这个概念。计算方法为：基底动脉MFV/左侧或者右侧椎动脉颅外段MFV。改良LR正常值在2～2.49之间。如果BA的MFV＞85 m/s联合改良LR值＞3，可以诊断BA的VSP，其敏感度在92%，特异度在97%[13]。如果BA的MFV＞95 m/s，其特异度可以达到100%[14]。

TCD对于诊断大脑前动脉（anterior cerebral artery，ACA）和大脑后动脉（posterior cerebral artery，PCA）的VSP效果欠佳。一项小型队列研究发现，对于ACA，MFV≥120 cm/s；对于PCA，MFV≥90 cm/s，其诊断VSP的特异度不到50%，而敏感度也仅在60%左右，不适用于指导临床评价[15]。

虽然TCD可以非常敏锐地发现脑底血管网大动脉血流速度的变化，但是TCD诊断得到的血管痉挛对于SAH预后的影响却有待商榷。有研究提出，迟发性脑缺血、造影显示的血管痉挛、症状性血管痉挛和TCD发现的血管痉挛是4个概念[16]。这项包括580例SAH患者的队列研究显示，45%的患者出现了TCD发现的血管痉挛，16%的患者出现了症状性血管痉挛，21%的患者出现了DCI，31%的患者出现了造影显示的血管痉挛。而且只有84%的DCI患者出现了造影显示的血管痉挛。DCI可以预测患者的不良预后，而不是血管痉挛。这说明DCI的发病机制不完全是血管痉挛，灌注损伤、低灌注状态或者血脑屏障破坏等均可能会造成DCI的发生。总之，TCD可以敏锐地发现MCA和BA的血管痉挛，但是这种血管痉挛对于预后的影响有待进一步确定。

下面列举了一例在天坛医院NICU治疗的SAH患者通过TCD监测显示血管痉挛从无到有再到无的全过程，患者临床症状也随着血管痉挛程度的缓解而逐渐好转（图2）。

3 经颅多普勒在急性缺血性卒中患者的应用

静脉重组组织型纤溶酶原激活物（recombinant tissue plasminogen activator，rt-PA）溶栓治疗是急性缺血性卒中有效的治疗方式之一。TCD的简便易行可以实时监测静脉溶栓前、中、后患者脑血流的变化。脑缺血溶栓血流（thrombolysis in brain ischemia，TIBI）分级是目前比较公认的以TCD血流速度判断脑血流恢复状态的评分系统[17]。TIBI分级与卒中严重程度、死亡率和以美国国立卫生研究院卒中量表（national institutes of health stroke scale，NIHSS）和改良Rankin评分高度相关。TCD对于诊断颈内动脉（internal carotid artery，ICA）和MCA闭塞有较高的敏感度和特异度。另外，在观察MCA闭塞患者静脉溶栓效果中，TCD的TIBI分级系统也是很好的预测指标[18]。

图2 蛛网膜下腔出血患者TCD监测血管痉挛变化情况

近两年，缺血性卒中急性期血管再通治疗的相关研究成为国内外的研究热点，2015年先后在NEJM上发表了5项支架机械取栓治疗急性缺血性卒中的随机对照研究[19-23]，这些结果成功改写了国际和国内卒中急性期血管内治疗指南。TCD可以实时观测血管再通手术患者血管再通的情况，是否发生再次狭窄或者闭塞以及高灌注综合征（cerebral hyperperfusion syndrome，CHS）的发生。S Bouri等[24]提出，诊断颈动脉内膜切除术（carotid endarterectomy，CEA）后CHS需要满足下列条件：①发生在CEA后30 d内；②有脑高灌注存在的证据：TCD、单光子发射计算机体层摄影或计算机断层扫描（computed tomography，CT）／磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）支持，或者收缩压＞180 mmHg；③出现临床症状，如新发头痛、癫痫、偏瘫、格拉斯哥昏迷评分（Glasgow coma scale，GCS）＜15分，或者存在影像学证据；④没有新发脑缺血、术后颈动脉闭塞、代谢或者药物性因素参与的证据。

TCD以其方便快捷、廉价、操作简单等优势，已在临床广泛用于预测CEA或颈动脉支架置入术（carotid artery stenting，CAS）术后CHS的发生情况。TCD可通过测量脑血流速度预测脑血流量。Anna Kablak-Ziembieka等[25]采用TCD观察了210例患者，预测CAS后患者脑再灌注损伤的情况。入组患者平均颈动脉狭窄程度为（86.7±8.4）%，其中67例患者存在对侧ICA闭塞或接近闭塞。在CAS前和CAS后24 h采用TCD评价术侧和对侧大脑中动脉的收缩期峰值流速，利用同一侧MCA在CAS后与CAS前的PSV比值计算收缩期峰值流速比，结果显示，脑再灌注损伤的独立危险因素为CAS术侧及对侧收缩期峰值流速比均＞2.4；CAS术后对侧MCA PSV增高以及对侧ICA闭塞。Tomonori Iwata等[26]对接受CAS治疗的患者进行TCD监测发现，MCA平均流速可以作为预测CHS的指标。还有研究者采用TCD监测184例接受CEA治疗患者术前、术中和术后的脑动脉平均流速后得出结论：在常规采用TCD监测患者术中脑血流的基础上，增加术后早期脑血流监测，对准确预测术后CHS发生非常有益[27]。对急性血管开通治疗后采用TCD的方法进行连续脑血流监测，目前研究很少，对于及早发现高灌注或再灌注损伤的临床价值有待认证。

4 经颅多普勒与脑出血颅内压的关系

颅内压（intracranial pressure，ICP）监测一般在急性脑外伤患者中应用较为广泛，一般认为ICP＞20 mmHg为预测急性脑外伤不良预后的危险因素。在自发性脑出血患者中，ICP一般很少使用，但是目前指南推荐在GCS评分＜8分，小脑幕切迹疝或者脑室出血或者脑积水时，应当考虑ICP监测和治疗[28]。目前微创脑室监测设备一直是监测ICP的金标准，但是由于TCD的无创性，研究证实TCD相关参数的变化与ICP的变化有相关性。在TCD频谱上，颅内压增高表现为搏动指数（pulsatility index，PI）增高，MFV和舒张期峰值流速降低，舒张末期血流速度接近于零[29]。MCA的PI指数与ICP有正相关，相关系数为0.938。研究推导出ICP与PI的函数关系为线性关系，公式为ICP=（11.1×PI）-1.43，此公式适用于ICP在±4.2 mmHg之内的范围。用此公式计算ICP＞20 mmHg，也具有很高的敏感度和特异度[30]。

虽然TCD可以无创连续评估ICP，避免有创检查的并发症，但是目前研究者们建立了不同TCD血流参数与ICP间的定量数学模型，包括ICP与全部TCD血流参数的方程式、ICP与Vm、PI的方程式、ICP与平均动脉血压（mean arterial blood pressure，MABP）、PI的方程式和ICP与PI方程式等，宗旨都是为了评估TCD与ICP的关系，但是很遗憾均处在临床研究阶段，都不能得到广泛接受和临床应用。所以目前使用TCD进行ICP的监测是为了监测ICP的变化，而不是从TCD的血流参数推导出ICP的绝对值。

虽然有创检查如全脑血管造影、微创脑室监测仍然是确定VSP或者ICP的金标准，但是由于TCD的简便、可重复性高、无创，越来越多的证据支持TCD监测可以帮助判断预后和辅助治疗措施的制定，使得其成为床旁监测重症患者脑血流的理想工具。今后可能需要严格设计的多中心、前瞻性研究来继续肯定TCD在神经重症监护中的地位。

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