多模态监测在神经重症患者的应用进展

多模态监测在重症神经领域

的应用进展——Neuromultimodalmonitoring——德阳市人民医院NCU江帆由外伤、缺血或出血引起的严重急性脑损伤(ABI)，由于与高发病率和高死亡率相关，仍然是全球医疗保健领域的一个重大问题。准确评估继发性脑损伤的严重程度对于为这类患者量身定制适当的治疗方案至关重要。重症监护室（ICU）中的多模态监护（MMM）变得越来越复杂如何选择和解释最合适的神经监测模式组合，以优化患者的治疗效果，仍然是一项挑战1

脑脊液流体力学CerebrospinalFluidHydrodynamics人脑的迷宫结构不仅受细胞相互作用的支配，还受决定流体动力学、压力梯度和新陈代谢交换的物理原理的支配。其中，脑脊液（CSF）物理学在维持颅内平衡方面发挥着核心作用，并与我们在神经重症监护室中旨在监测和调节的参数密切相关。脉络丛主要功能是产生脑脊液。通过主动分泌、过滤和重吸收过程的组合，脉络丛可以保持CSF的成分和容量，这对缓冲大脑、提供营养和清除废物至关重要。大脑总容积为1400毫升，CSF约为150毫升。CSF的生成速度约为0.35mL/分钟（500mL/d）。脑脊液的物理学原理蒙罗-凯利学说CSF充当负责颅内顺应性的主要缓冲液脑脊液可移位至脊髓池和颅神经鞘一旦颅内顺应性用尽，颅内压呈指数增长调节体积增长的主要因素是脑脊液，其次是血液100-120ml的任何体积变化都能保持正常脑脊液流体力学瑞典的Ekstedt等人首次使用恒压输注方法更好地研究了CSF的流体力学他们观察到CSF压力-流量呈直线关系在每个心动周期中，动脉搏动都会产生压力波，这些压力波在实质中传播并影响CSF的运动打击（收缩期）波弹性（潮汐）波二尖瓣波动脉低血压每降低50mmHg，脑脊液流出阻力就会降低约17%。此外，高碳酸血症会增加脑脊液流出的阻力（约18%；27-48mmHg）CBF和灌注安杰洛·莫索探索大脑血液循环动力学的先驱之一，为现代神经生理学研究奠定了基础。莫索的细致研究证明了大脑活动与血流变化之间的关系，提出了神经血管耦合的概念。根据Poiseuille定律，通过圆柱管的流量（Q）与半径（r）和压力梯度（ΔP）的四次方成正比，与流体的长度（L）和粘度（η）成反比。血管半径的微小变化如何对血流产生深远影响，强调了血管张力调节对维持充足脑灌注的重要性大脑的自动调节机制通过动脉血管的血管扩张和血管收缩来调节血管阻力，从而在全身血压波动的情况下仍能确保恒定的血流量CBF的自动调节脑自动调节曲线Thelassencurve自动调节确保在一定范围内（约50-150mmHg）的灌注压力变化下，脑血流量(CBF)几乎恒定不变在健康大脑中，超过150mmHg时会造成内皮损伤，导致血管反应能力受损，并引起充血、水肿和颅内高压低于50mmHg时，CBF将直接与灌注压力成正比关系，并有动脉塌陷和缺血的风险CBF的自动调节/0000-0002-7458-0648脑血管自动调节（CA）经典地表现为三相曲线脑血管自动调节的四相曲线，在LLA和ULA1之间有一个相对狭窄的高原（绿色区域）。

在ULA1和ULA2之间，从最小的动脉血管开始，CA逐渐失效，并向较大的动脉血管发展（蓝色区域），直到所有动脉血管都无法抵抗CPP的增加，血流完全变成压力被动型（右侧红色区域）。

在最大程度维持血管收缩期间（蓝色区域），CPP-CBF关系呈斜坡状，但有所减弱。这一错综复杂的机制是由肌源性、化学性、神经元和新陈代谢反应的交响乐编排而成的，这些反应动态地允许脑动脉血管扩张和收缩。CBF的自动调节压力反应性指数（PRx）压力反应性指数（PRx）是一种先进的神经监测参数，对于了解脑部自动调节至关重要，尤其是在创伤性脑损伤和其他神经重症护理情况下。PRx为正值，说明脑血管压力反应受损PRx为负值，即动脉压与颅内压呈负相关，说明脑血管压力反应正常PRx的效用在于它能连续实时地评估脑血管对生理和病理刺激的反应。它在指导创伤性脑损伤患者的治疗策略（如优化CPP）方面尤为重要。研究表明PRx与创伤性脑损伤的预后之间存在相关性，PRx值越高，预后越差。这种相关性表明PRx可作为预后工具和患者个体化管理指南。NeurosurgFocus25(10):E2,2008CriticalCareResearchandPracticeVolume2017,ArticleID6097265压力反应性指数（PRx）A点：PRx值上升至>0.5；B点：6h后出现枕骨大孔疝，ABP下降；从PRx值反常上升至正值---CPP下降至50mmHg以下2

侵入性神经监测工具InvasiveNeuromonitoringTools神经多模态监测ICP监测和波形分析脑室外引流管（EVD）是神经重症监护中管理ICP和脑积水的重要工具ICP与脑顺应性ICP监测和波形分析EVD还可通过ICP波形(ICPwf)分析提供有关CSF流体力学的重要信息ICPwf对于神经重症患者的详细评估和管理至关重要，这些波形通常被称为伦德伯格波Lundberg颅内压C波B波A波可能在正常生理情况下出现，并且很可能与心脏和呼吸周期有关，颅内压(ICP)可能升高至25mmHg可能是由于脑灌注受损而发生，提示颅内顺应性受损。B波以每分钟0.5至2波的频率出现，ICP从基线增加20mmHg至30mmHg也叫平台波，是ICP快速增加到50mmHg到80mmHg，通常持续5到20分钟。A波反映严重耗尽的颅内顺应性NeurocriticalCarep.1172-1200.October2021,Vol.27,No.5ICP监测和波形分析SYNAPSE-ICU研究表明，对急性脑损伤患者进行连续ICP监测可提高治疗警惕性、降低死亡率并改善神经功能预后脑外伤基金会指南建议：2000年，正常ICP为20-25mmHg2007年，改为≤20mmHg2016年，改进为ICP≤22mmHg这表明死亡率和良好的治疗效果得到了提高脑氧监测脑组织氧分压（PbtO2）监测对于治疗创伤性脑损伤和中风等脑供氧受到威胁的患者尤为重要可提供局部、实时的脑氧合状态信息vanSantbrink,Henk;Maas,AndrewI.R.;Avezaat,CeesJ.J.(1996).

ContinuousMonitoringofPartialPressureofBrainTissueOxygeninPatientswithSevereHeadInjury.Neurosurgery,38(1),21–31.在临床中：正常PbtO2范围为20-40mmHgPbtO2

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15-20mmHg应考虑其提示脑缺血，低于10mmHg则考虑严重缺血。脑氧监测CritCareMed.2017;45:1907-1914随机临床试验BOOST-2研究进一步评估了PbtO2导向疗法与单纯ICP监测相比较，联合脑氧和ICP的多模态监测靶向治疗具有死亡率更低，预后更好的趋势脑氧监测颈静脉血氧饱和度（SjvO2）通过测量从大脑排出的静脉血中的氧饱和度，为了解全大脑氧合状态提供了至关重要的见解Anesthesiology.2018;128:401-415SjvO2值在55%-75%之间，低于55%的值表明潜在的脑缺血或缺氧这种监测在TBI、蛛网膜下腔出血(SAH)或严重缺血患者中尤其重要TDF与局部脑血流热弥散血流测定(thermaldiffusionflowmetry，TDF)

TDF在神经危重症救治中提供了一种独特的方法来评估局部脑血流量（rCBF）尤其是对TBI或脑血管疾病患者至关重要正常rCBF值范围为20-30mL/100g/min，偏离该范围可指示病理状况rCBF降低可能是缺血的信号，而过高的值可能表示充血JaegerM,SchuhmannMU,SoehleM,NagelC,MeixensbergerJ.Continuousmonitoringofcerebrovascularautoregulationaftersubarachnoidhemorrhagebybraintissueoxygenpressurereactivityanditsrelationtodelayedcerebralinfarction.Stroke2007;38:981-986脑微透析（CMD）IntensiveCareMed.

2018Nov;44(11):1945-1948.doi:10.1007/s00134-017-5031-6CMD的主要适应症是TBI、SAH或大半球卒中患者，它有助于检测可能导致继发性脑损伤的代谢紊乱CMD的一个关键结果指标是乳酸盐/丙酮酸盐比率（LPR）正常的LPR通常低于25LPR升高表明厌氧代谢发生变化，通常是由于缺血或缺氧，并与脑损伤患者的不良预后有关。逆向透析是CMD的一种独特应用，通过微透析导管将物质给予脑实质，从而进行局部治疗干预或代谢研究逆向透析的一个具体应用是琥珀酸的局灶性灌注，琥珀酸是三羧酸循环中的关键中间体皮层电图和dEEG在重症监护室的神经重症监护中，皮层电图（ECoG）和深部电图（dEEG）在全面监测和治疗严重脑损伤患者和有神经并发症风险的患者（如癫痫发作或癫痫）方面发挥着关键作用ECoG和dEEG在神经重症监护病房的应用应该是互为补充ECoG主要用于对皮层电活动进行精确监测至关重要的情况dEEG涉及将电极插入脑组织，对于监测脑深部损伤患者或接受过皮质下结构手术的患者至关重要3

无创神经监测工具Non-invasiveNeuromonitoringToolsTCD与TCCDTCD的一个关键应用是计算Lindegaard比率，这是一个用于区分脑血管痉挛和充血的指标MCA中的Vm

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ICA中的Vm，＞3痉挛，＜3充血Lindegaard指数=98/45≈2.1Lindegaard指数=130/28≈4.6痉挛充血这种区别至关重要，尤其是在SAH后的患者中，因为它指导治疗决策和干预措施，以控制血管痉挛和预防缺血性并发症TCD与TCCDTCD还可以间接估计CBF从TCD超声波中获得的搏动指数（PI）是反映脑血管血流阻力的重要参数通过连续TCD监测可测定TBI病人的大脑自动调节功能是否完整搏动指数PI=（Vs-Vd）/Vm高阻力型频谱形态低阻力型频谱形态TCD与TCCD对脓毒症患者诊断前和诊断后24小时内PI进行评估的研究统计分析对脓毒症患者诊断前和诊断后24小时内平均流速进行评估的研究统计分析对脓毒症患者诊断前和诊断后24小时内收缩压血流速度进行评估的研究统计分析对脓毒症患者诊断前和诊断后24小时内舒张期血流速度进行评估的研究统计分析Kim等人从数千个单独的波形中创建了平均ICPwf。在ICU的非急性脑损伤中也观察到类似的脑血流动力学损伤TCD已被用于在典型的临床环境中评估脑循环在败血症早期，中位血流速度(Vm)和脉动指数(PI)增加，而脑自动调节(CA)保持不变。相反，脓毒症后期(严重脓毒症或脓毒性休克患者)发现Vm正常化、PI降低和CA受损。脓毒症患者的脑血流动力学受损。

脑血流的改变可能是炎症介质释放导致微血管内皮功能障碍的结果。

更好地了解脑血流动力学可改善脓毒症患者的临床治疗，从而改善临床预后。NIRS与脑氧饱和度测量近红外光谱分析（NIRS）NIRS的主要优点是无创、易于使用，而且无需患者镇静或转运即可进行实时监测。然而，其局限性包括对颅外污染（如头皮和颅骨血流）的敏感性、有限的穿透深度（限制了对皮质表面的评估）以及基于个体解剖和探针位置的读数变化。NIRS与脑氧饱和度测量时域和频域分析对于评估大脑自调节和血流动态至关重要NIRS并不仅仅只是脑氧饱和度近红外光谱衍生指标及其在神经重症监护中的临床应用近红外光谱仪得出的指数功能COx=correlationcoefficient(rSO2,MAP)COx：该指数由rSO2与MAP相关得出。它用于评估大脑的自动调节功能，正相关表示自动调节功能受损TOx=correlationcoefficient(TOI,MAP)TOx：与COx相似，TOx也是通过将TOI与MAP相关联来计算的。它提供了组织层面氧气供需平衡的信息HVx=correlationcoefficient(rTHb,MAP)HVx：HVx将近红外辐射计测量的rTHb与MAP相关联。它用于评估血压波动时脑血容量的变化。BFAx=correlationcoefficient(rCBFi,MAP)BFAx：BFAx将rCBFi与MAP相关联。正相关表明脑血流对压力更被动，表明自调节功能受损CMRO2=CBF×(动脉氧含量-静脉氧含量)估计CMRO2：虽然使用近红外光谱直接计算CMRO2很复杂，但近红外光谱数据与其他参数相结合，可以估计CMRO2。这提供了大脑新陈代谢状态的信息。BFAx：血流自调节指数；COx：脑氧合指数；CMRO2：脑氧代谢率；HVx：血红蛋白体积指数；MAP：平均动脉压；NIRS：近红外光谱学；O2：氧气；rCBFi：局部脑血流指数；rSO2：局部脑组织氧饱和度；rTHb:相对总组织血红蛋白浓度;TOI:组织氧合指数;TOx:组织氧合指数。视神经鞘直径(ONSD)Neurology®2019;92:299-301.doi:10.1212/WNL.0000000000006888ActaNeurolScand.

2016Jul;134(1):4-21.doi:10.1111/ane.12527视神经鞘直径(ONSD)TBI患者术后PI、ONSD和ICP之间的相关性主要发现包括ONSD和ICP之间存在明显的相关性，尤其是当ONSD≥5mm时。PI与ICP之间存在很强的相关性，尤其是在术后第6天和第7天。研究还评估了PI和ONSD在预测颅内高压方面的有效性，发现PI≥1.2mm和ONSD<5mm的组合提供了最准确的预测，曲线下面积(AUC)为0.943。这些结果凸显了PI和ONSD作为无创方法评估和预测TBI术后患者ICP升高的实用性。鼓膜移位(TMD)TMD测量是一种新兴的估算ICP的无创技术鼓膜压力(TMP)波形无创估计ICP波形4/28名患者（14%）的特定无创ICP信号可以令人满意地预测平均波幅(MWA)。在这4名患者中，超过50%的观察结果显示，原始MWA与估计MWA之间的差异小于1.0mmHg，超过20%的观察结果显示，原始MWA与估计MWA之间的差异小于0.5mmHg。PET正电子发射计算机断层显像（PET）是一种高度复杂的成像模式，通过提供大脑病理学的功能和代谢信息，在神经重症监护中发挥着关键作用示踪剂（如18F-氟脱氧葡萄糖）会被活跃的脑组织吸收其局限性包括成本高、可用性有限以及需要放射性示踪剂。此外，PET数据的解读需要复杂的分析技术和对大脑病理生理学的透彻理解。HRV分析心率变异是神经重症监护中的一种新兴工具，可为了解自主神经系统的功能提供宝贵的信息DOI:(10.1152/ajpregu.1998.275.4.R1287)Fig.1.Heartrateandbloodpressurevariability,powerspectraldensity,andtransferfunctionmagnitudeplotsfor3patientswithdifferentdegreesofneurologicalinjury.

A：GlasgowComaScale(GCS)score=15(normal)B：GCS=9(moderateinjury)C：GCS=3(braindeath)Notechangesiny-axisscalesamonggraphsandnear-zerolevelsforallvariablesduringbraindeathHRV分析Megjhani等人开展了一项研究，评估使用心率变异测量检测动脉瘤性SAH患者的神经性心源性损伤（NCI）。该研究纳入了326名连续入院的患者，其中56人（17.2%）出现了NCI，NCI的定义是室壁运动异常伴心室功能障碍或心肌肌钙蛋白I水平升高，但无冠状动脉功能不全的迹象。结果显示，NCI受试者的迷走神经活动减少，表现为低/高频率比值升高，这表明交感-迷走神经平衡发生了变化，趋向于交感神经活动。研究得出结论：心率变异测量与NCI显著相关，使用心率变异衍生特征的机器学习模型可以有效地对发生NCI的SAH患者进行分类。这表明，通过机器学习技术增强心率变异分析，可以成为早期检测SAH患者NCI的重要工具。4

MMM和机器学习MMMandMachineLearningMMM和机器学习在重症监护病房将MMM与机器学习相结合，是神