腦氧代謝指標在繼發(fā)性腦損傷中的研究進展-浙江醫(yī)學版

1、腦氧代謝指標在繼發(fā)性腦損傷中的研究進展馬駿 顧志偉 陳鍔峰 周君 錢輝 駱明 摘要：繼發(fā)性腦缺血缺氧被認為是影響顱腦損傷預后的一個非常關鍵的因素。繼發(fā)性腦缺血、缺氧可加重腦損傷，并導致神經(jīng)元及膠質(zhì)細胞壞死和凋亡，其病理變化過程較腦血管梗死后的缺血、缺氧更為復雜。近年來，腦氧代謝率、腦血流、頸內(nèi)靜脈血氧飽和度、微透析技術、腦組織氧分壓、放射影像學檢查等腦氧代謝指標監(jiān)測技術對于腦缺血的判定研究已有較大進展，對腦血流及腦組織代謝進行復合監(jiān)測，可為臨床提供早期腦缺血證據(jù)，指導治療，從而改善預后。關鍵詞：繼發(fā)性腦損傷；腦缺血；腦氧代謝指標；腦氧代謝率；腦血流Progressions of cerebra

2、l oxygen metabolism monitoring in secondary brain injuryMa Jun,Gu Zhiwei, Chen Efeng ,Zhou Jun ,Qian Hui,Luo Ming Neurology Deoartment ,CHINA MEDICINE UNIVERSITY Shaoxing Hospital , shaoxing 312000,ChinaCorresponding author: Ma Jun , Email: magofar Abstract: Secondary cerebral ischemia and hypoxia i

3、s a critical factor in the prognosis of brain injury. They can aggravate brain damage, leading to apoptosis and necrosis of neurons and glial cells with much more complex pathological changes than cerebral infarction. In recent years, great advances have been made in cerebral oxygen metabolism monit

4、oring technologies such as cerebral metabolic rate of oxygen, cerebral blood flow, oxygen saturation of jugular vein, microdialysis, brain tissue oxygen pressure and radiological examination. Multimodality monitoring of cerebral blood flow and brain tissue metabolism can provide evidence of early ce

5、rebral ischemia, direct clinical treatment, and improve prognosis.Keywords: secondary brain injury; cerebral ischemia; cerebral oxygen metabolism; cerebral metabolic rate of oxygen; cerebral blood flow紹興市科技局項目（2013D10026）作者單位：312030 中國醫(yī)科大學紹興醫(yī)院(紹興市中心醫(yī)院)神經(jīng)科通信作者：馬駿 E-mail:magofar顱腦外傷和高血壓腦出血后引起的繼發(fā)性腦損害多為

6、損傷后引起的機體應激反應及一系列代謝紊亂所致，目前認為造成腦組織繼發(fā)性損害最重要的原因是腦組織的氧代謝異常。Stiefel等【1】發(fā)現(xiàn)即使顱內(nèi)壓(ICP)及腦灌注壓(CPP)正常的重型顱腦損傷患者腦組織缺氧仍時常發(fā)生。在對顱腦外傷死亡患者的尸檢結果也表明，腦組織缺血、缺氧的發(fā)生率可高達90以上。近年來，對顱腦外傷病人腦氧代謝物的復合監(jiān)測已成為診斷及治療繼發(fā)性腦缺血、缺氧的突破點，充分利用腦組織氧代謝的監(jiān)測手段，連續(xù)監(jiān)測腦組織氧代謝的變化規(guī)律，對顱腦損傷情況作出及時、準確判定，有助于指導治療及評估預后【2】。目前，對顱腦外傷后腦組織氧代謝指標的監(jiān)測方法較多，但對高血壓腦出血患者腦組織氧代謝的研究

7、仍未涉及。下面先對常用于臨床的頸靜脈血氧飽和度(Sjv02)、腦氧代謝率(CMR02)、局部腦組織氧分壓(PbtO2)等監(jiān)測指標的研究進展進行綜述。1、Sjv02SjvO2監(jiān)測是臨床上最早也是較常采用的腦組織氧代謝監(jiān)測方法之一。流經(jīng)頸內(nèi)靜脈球部的血液大部分來源于腦，僅37的血流來自于腦外的顱骨、腦膜和內(nèi)耳等(經(jīng)巖上竇和巖下竇回流)。因此，利用頸內(nèi)靜脈逆向插管，導管末端置于頸內(nèi)靜脈球部采取的混合腦靜脈血進行血氧分析，主要反映出整個大腦半球腦組織氧代謝的狀況。根據(jù)方法不同SjvO2監(jiān)測可分為持續(xù)和間斷監(jiān)測兩種，持續(xù)監(jiān)測則是在頸內(nèi)靜脈球部置入光纖探頭來進行連續(xù)監(jiān)測，間斷監(jiān)測則是通過頸內(nèi)靜脈逆向穿刺，

8、導管末端置于頸內(nèi)靜脈球部反復間斷采血分析。目前國外研究普遍認為Sjv02的正常值約為60【3】。Sjv02<50提示氧合不良、腦組織對氧的攝取增加，此時腦血流灌注降低或腦組織代謝耗氧及腦灌注增加(如發(fā)熱、癲癇等)，機體的供氧不能滿足腦組織代謝的需求，大腦半球存在缺血、缺氧性損傷的危險；Sjv02>75時提示腦過度灌注、腦組織對氧的攝取量減少，此時可能存在腦充血或腦組織代謝降低(如昏迷、腦死亡等)。Sjv02持續(xù)<50或>75，均提示患者預后不良【4】。劉振林等【5】對36例重型顱腦損傷患者進行研究的結果表明：Sjv02降低比Sjv02正常預后差，而Sjv02增高患者的預

9、后比Sjv02降低患者的預后更差，表明傷后早期Sjv02異常提示患者預后不良，尤其是Sjv02異常增高者預后更差，認為Sjv02能監(jiān)測大腦半球氧代謝狀況，且對指導患者治療及判斷預后具有重要意義。然而，Sjv02的應用也有一定局限性與不足，如Sjv02監(jiān)測的導管探頭易移動、光敏度弱、存在自發(fā)波、探頭需要多次重復校準、能連續(xù)監(jiān)測的時間短、易混入顱外靜脈回流的靜脈血等，從而影響到測定結果的可靠性；再且Sjv02的變化不能反映局灶性腦組織缺血缺氧情況，只能反映全腦的氧合程度。因此，應用Sjv02作為一種監(jiān)測指標對顱腦損傷患者氧代謝的診斷仍然存在爭議【6】。由于Sjv02監(jiān)測需要進行頸內(nèi)靜脈逆向穿刺置管

10、于頸內(nèi)靜脈球部，可引起的并發(fā)癥有頸內(nèi)動脈、頸部神經(jīng)損傷、血腫或(和)血栓形成等，導管留置期間有引起感染的可能，臨床應予注意。2 、CMRO2CMRO2是指腦組織在單位時間內(nèi)所消耗氧的量。根據(jù)Fick公式：CMRO2=AJD02×CBF100，單位是ml(100g·min)。CMRO2表達為頸內(nèi)動脈一頸內(nèi)靜脈血氧含量差(AJD02)與腦血流量(CBF)的乘積。AJD02與腦組織對氧的攝取量(cerebral extraction of oxygen，CEO2)密切相關。AJD02=血紅蛋白(Hb)× 134×CEO2+0003×(Pja02一P

11、jv02)；CEO2 =SjaO2Sjv02。由于全身動脈血的血氧飽和度(Sa02)和血氧分壓(PaO2)是完全相同的，臨床上常用橈動脈或股動脈的Sa02和Pa O2來代表頸內(nèi)動脈血氧飽和度(Sja02)和頸內(nèi)動脈血氧分壓(Pja02)。根據(jù)公式，只要測出頸內(nèi)靜脈的血氧飽和度(Sjv02)和頸內(nèi)靜脈血氧分壓(Pjv02)，再結合Hb含量和橈動脈或股動脈血的Sa02和PaO2值就可以計算出AJDO2。正常情況下，AJD02和平均的局部CBF相對恒定，AJD02約為6.5vol (ml氧100ml血)，CBF約為50ml(100g·min)。因此，正常人CMR02也相當恒定，正常值約為3

12、233ml(100g·min)。在CMR02相對恒定的情況下，如果CBF減少，腦組織可以通過增加氧的攝取率來代償氧供的不足，表現(xiàn)為AJD02增加，但如果CBF下降到一定程度而失代償后，則出現(xiàn)腦缺氧。一般認為CBF少于18ml100g則會發(fā)生腦缺氧【7】。由于腦組織的能量儲備十分有限，當腦組織缺氧發(fā)生后，三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸(PCr)在數(shù)分鐘內(nèi)會迅速耗竭，腦細胞代謝轉為無氧代謝，腦細胞乳酸生成增加。腦氧代謝率可反映出腦組織對氧的利用與供給是否正常，顱腦損傷后腦組織氧代謝率下降說明腦組織有缺血缺氧的存在，其結果將導致腦細胞的進一步損害。Soustiel等【8】研究一組顱腦損傷患

13、者行開顱減壓術后CBF和CMRO2的變化情況發(fā)現(xiàn)，良好的預后與維持正常的CMRO2有顯著相關，而與正常CBF無明顯相關，CMR02越低病死率越高。Martin等【9】通過對CBF和TCD的研究發(fā)現(xiàn)重型顱腦外傷患者存在三個不同的時期：如表1。表1重型顱腦外傷的循環(huán)分期時相傷后天數(shù)CBFAVDO2CMRO2低灌注期小于24h減少正常減少充血期13d相對增加減少減少痙攣期315d減少增加減少由于CMRO2包含了CBF對Sja02的影響因素，因此較上述單個指標更準確地反映腦組織的氧代謝情況。3、 Pbt02Pbt02指氧從毛細血管克服彌散阻力到達線粒體這一彌散通路上物理性溶解的氧的壓力，其高低直接與腦

14、組織細胞水平的氧利用有關。細胞水平的氧利用由局部組織氧供給與氧消耗之間的平衡關系決定。動脈血氧含量和腦血流量決定了氧供，腦組織代謝狀況包括線粒體功能決定氧耗。Pbt02監(jiān)測主要是通過插入腦組織中的傳感器來直接測量PbtO2。Pbt02監(jiān)測是目前腦氧監(jiān)測最直接、最可靠的方法之一，可直接獲得腦組織氧合與代謝指標，能早期反映腦組織的病理生理變化，這對掌握腦組織的機能狀態(tài)及指導治療具有重要的臨床意義，是一種臨床應用前景廣闊的監(jiān)測方法，被一些學者認為是評價療效的金標準【10】。一般認為，Pbt02的正常值為266532kPa， <0665kPa為重度缺氧，06651197kPa為中度缺氧，1331

15、995kPa為輕度缺氧；維持腦皮質(zhì)功能的Pbt02須>0665kPa。連續(xù)監(jiān)測Pbt02對防治腦組織的繼發(fā)性損傷有重要作用【11】。Narotam等【12】研究發(fā)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測顱腦損傷患者的Pbt02，并根據(jù)監(jiān)測結果指導治療可有效降低患者的死亡率及傷殘率，且療效優(yōu)于傳統(tǒng)根據(jù)ICPCPP治療標準指導的治療結果。Figaji等【13】研究26例兒童重型顱腦損傷病人預后與持續(xù)監(jiān)測Pbt02的關系，結果發(fā)現(xiàn)：Pbt02低于1331995kPa者的持續(xù)時間及每6h的Pbt02最低值與不良預后有明顯相關；多因素Logistic回歸分析表明：低Pbt02與不良預后有獨立相關性。在預后差的病人中，80有一過

16、性或更低的Pbt02 (<266kPa)，近13的病兒有一過性低氧(Pbt02<133kPa)。Pbt02監(jiān)測可更直接地反映腦組織供需氧是否平衡，且其測量值無明顯漂移，不需像Sjv02監(jiān)測那樣需要經(jīng)常校正，敏感性較SjvO2監(jiān)測高。Smith等【14】認為當Pbt02為0持續(xù)超過30min時可診斷為腦死亡，建議把Pbt02監(jiān)測作為床邊輔助監(jiān)測來斷定腦死亡。Pbt02監(jiān)測具有安全、準確、微創(chuàng)等特點，且適宜于臨床長期、動態(tài)的監(jiān)測，極有助于了解腦代謝以及顱腦疾病的病理生理。但Pbt02監(jiān)測也有它一些局限性，如它直接測定的范圍小，只能反映局部腦組織的氧代謝狀況，另外其監(jiān)測所得數(shù)值不是很可靠

17、，容易受諸多因素影響，以及它的有創(chuàng)性等【15 16】。近年來，由于對插入腦組織中傳感器的技術研究發(fā)展，監(jiān)測設備除能監(jiān)測Pbt02外，還可同時監(jiān)測腦組織二氧化碳分壓(PtiC02)和腦組織pH值(pHbt)等。Clausen等【17】的研究發(fā)現(xiàn)，在保證Pa02穩(wěn)定的基礎上，傷后6h內(nèi)入院患者，預后不良者的PbtC02明顯高于預后良好者。最近的一項前瞻性隨機研究發(fā)現(xiàn)與顱內(nèi)壓指導的治療相比，PbtO2指導的治療明顯提高了中重度顱腦外傷患者的3和6個月的預后【18】。4、聯(lián)合檢測雖然，腦氧代謝監(jiān)測對于腦功能變化的觀察具有極其重要的意義，可為患者腦損傷情況的正確評估提供良好信息，但目前臨床上常用的這幾種

18、腦氧監(jiān)測方法也有諸多不足。如：有的監(jiān)測方法僅能監(jiān)測局部腦組織氧合狀態(tài)而有的僅能監(jiān)測整個大腦半球腦組織氧合狀態(tài)，有的測量值易受其它因素影響而出現(xiàn)誤差，有的尚缺乏標準值，有的則為有創(chuàng)性等。因此，腦氧監(jiān)測在臨床上的應用還有待更多的研究。目前，不少學者采用聯(lián)合監(jiān)測方法以提高對腦組織氧代謝的監(jiān)測。Hlatky等【19】對57例重型顱腦損傷病人進行PbtO2與微透析探針進行聯(lián)合監(jiān)測，監(jiān)測PbtO2下降到<133kPa時，每個透析樣本的葡萄糖、丙酮酸、乳酸、谷氨酸的濃度變化。結果表明：在PbtO2下降到133 kPa以下時乳酸濃度顯著升高；而丙酮酸濃度容易變化，部分病人在PbtO2下降到133kPa以

19、下時濃度升高；只有在PbtO2下降到非常低的水平時谷氨酸濃度才明顯升高；葡萄糖濃度隨著PbtO2變化而變化。由此可見：雖然PbtO2變化能反映出早期腦組織存在缺血、缺氧現(xiàn)象，結合微透析技術更能體現(xiàn)出低氧分壓引起的腦組織代謝變化信息，這可能更有助于對重型顱腦損傷患者的治療。 Helbok等認為聯(lián)合監(jiān)測能夠早期預示動脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血患者的病理生理變化，這些也為早期腦損傷的預防性治療提供了依據(jù)【20】。但是所得數(shù)據(jù)如何整合等問題依然沒有解決。盡管聯(lián)合監(jiān)測前景廣闊，但是當務之急是急需證明其改善患者預后的能力，但是目前仍然缺乏I類證據(jù)的支持【21】。5、我們開展的工作 我國高血壓腦出血患者占全部中風

20、病人的21%48%，死亡率和致殘率居各類卒中首位，高血壓腦出血的病理生理機制尚未完全闡明，病情的監(jiān)測和治療上也未有突破性的進展，但關于腦出血后的繼發(fā)性腦損害大致都提到以下幾點：血腫的占位效應；腦血流量的下降；腦水腫進展；血腫分泌的毒性物質(zhì)和激活炎癥反應；血腦屏障破壞；以上因素相互作用，共同導致了腦組織的氧及能量代謝障礙，對患者的功能和生命造成威脅。但上述的多種腦組織氧代謝監(jiān)測都是應用于顱腦外傷患者，目前查國內(nèi)外文獻尚未見高血壓腦出血患者的腦氧代謝監(jiān)測研究，為此我們想通過選擇我科收治的GCS評分5-8分的高血壓腦出血，進行頸內(nèi)靜脈導管采血監(jiān)測靜脈血氣，同時穿刺橈/股動脈留置導管監(jiān)測動脈血氣，每6

21、8h或顱腦體征發(fā)生較大變化時分別采血送檢。通過頸內(nèi)靜脈血氣和橈/股動脈血氣，計算頸內(nèi)靜脈氧飽和度 (Sjv02)、腦氧攝取(CE02)和計算動脈一頸內(nèi)靜脈血氧含量差(AJD02)。為觀察與預后的關系，將病例分為死亡組和存活組，觀察期限為病人死亡或出院為止。經(jīng)過統(tǒng)計學的分析，我們認為：在GCS58分的高血壓腦出血患者早期腦糖氧代謝變化可反映出患者發(fā)病初期整體腦組織機能狀況，監(jiān)測患者腦氧及能量代謝指標比單純的腦血流量、腦灌注壓等腦血流動力學指標更能掌握患者的病情變化；我們發(fā)現(xiàn)有以下危險閾值與死亡密切相關:SjvO2<52%,AVDO2>83%，在隨后進行的前瞻性研究中也得到證實；若能對

22、此及時進行干預，如加強供氧，早期氣管切開，改善血供,亞低溫治療或及早行微創(chuàng)血腫清除術等【22 23】，可以阻止病情惡性發(fā)展，改善預后?？傊X組織氧代謝監(jiān)測對重型顱腦損傷患者和高血壓腦出血患者而言，是一種安全的并且具有臨床實用性的新興方法，能對顱腦損傷或高血壓腦出血后患者的繼發(fā)性腦損害，如是否存在早期腦缺血缺氧、供氧自動調(diào)節(jié)機能及腦的能量代謝狀態(tài)進行連續(xù)的監(jiān)測，為臨床救治措施的選擇提供指導，從而使預后得到改善。但作為一門新興的技術，也有許多問題尚待進一步探討。同時，我們也應充分認識到腦組織氧代謝監(jiān)測作為一種監(jiān)測手段并不能完全滿足對患者救治的需要。Maas等【24】認為：控制顱內(nèi)壓增高、維持正常

23、的腦灌注壓及正常的腦氧代謝狀態(tài)是顱腦損傷救治的三個重點，臨床上同時對這三個方面的監(jiān)測是非常必要的。Wartenberg等【25】認為，應用經(jīng)顱多普勒、神經(jīng)影像、腦血流監(jiān)測、顱內(nèi)壓監(jiān)測、腦灌注壓監(jiān)測、腦組織氧分壓監(jiān)測、微量透析技術以及誘發(fā)電位等多種新技術來聯(lián)合監(jiān)測神經(jīng)損傷患者，可提高對患者腦代謝、腦組織結構、腦灌注及腦氧代謝等狀況的綜合評估，能及早發(fā)現(xiàn)并阻止神經(jīng)損傷，為顱腦損傷患者的救助提供更準確的診斷和良好的治療方案【26】。參考文獻1 Stiefel MF，Spiotta AReduced mortality rate in patients with severe traumatic br

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