脑氧代谢指标在继发性脑损伤中的研究进展-浙江医学版

1、脑氧代谢指标在继发性脑损伤中的研究进展马骏 顾志伟 陈锷峰 周君 钱辉 骆明 摘要：继发性脑缺血缺氧被认为是影响颅脑损伤预后的一个非常关键的因素。继发性脑缺血、缺氧可加重脑损伤，并导致神经元及胶质细胞坏死和凋亡，其病理变化过程较脑血管梗死后的缺血、缺氧更为复杂。近年来，脑氧代谢率、脑血流、颈内静脉血氧饱和度、微透析技术、脑组织氧分压、放射影像学检查等脑氧代谢指标监测技术对于脑缺血的判定研究已有较大进展，对脑血流及脑组织代谢进行复合监测，可为临床提供早期脑缺血证据，指导治疗，从而改善预后。关键词：继发性脑损伤；脑缺血；脑氧代谢指标；脑氧代谢率；脑血流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颅脑外伤和高血压脑出血后引起的继发性脑损害多为损伤后引起的机体应激反应及一系列代谢紊乱所致，目前认为造成脑组织继发性损害最重要的原因是脑组织的氧代谢异常。Stiefel等【1】发现即使颅内压(ICP

6、)及脑灌注压(CPP)正常的重型颅脑损伤患者脑组织缺氧仍时常发生。在对颅脑外伤死亡患者的尸检结果也表明，脑组织缺血、缺氧的发生率可高达90以上。近年来，对颅脑外伤病人脑氧代谢物的复合监测已成为诊断及治疗继发性脑缺血、缺氧的突破点，充分利用脑组织氧代谢的监测手段，连续监测脑组织氧代谢的变化规律，对颅脑损伤情况作出及时、准确判定，有助于指导治疗及评估预后【2】。目前，对颅脑外伤后脑组织氧代谢指标的监测方法较多，但对高血压脑出血患者脑组织氧代谢的研究仍未涉及。下面先对常用于临床的颈静脉血氧饱和度(Sjv02)、脑氧代谢率(CMR02)、局部脑组织氧分压(PbtO2)等监测指标的研究进展进行综述。1、

7、Sjv02SjvO2监测是临床上最早也是较常采用的脑组织氧代谢监测方法之一。流经颈内静脉球部的血液大部分来源于脑，仅37的血流来自于脑外的颅骨、脑膜和内耳等(经岩上窦和岩下窦回流)。因此，利用颈内静脉逆向插管，导管末端置于颈内静脉球部采取的混合脑静脉血进行血氧分析，主要反映出整个大脑半球脑组织氧代谢的状况。根据方法不同SjvO2监测可分为持续和间断监测两种，持续监测则是在颈内静脉球部置入光纤探头来进行连续监测，间断监测则是通过颈内静脉逆向穿刺，导管末端置于颈内静脉球部反复间断采血分析。目前国外研究普遍认为Sjv02的正常值约为60【3】。Sjv02<50提示氧合不良、脑组织对氧的摄取增加

8、，此时脑血流灌注降低或脑组织代谢耗氧及脑灌注增加(如发热、癫痫等)，机体的供氧不能满足脑组织代谢的需求，大脑半球存在缺血、缺氧性损伤的危险；Sjv02>75时提示脑过度灌注、脑组织对氧的摄取量减少，此时可能存在脑充血或脑组织代谢降低(如昏迷、脑死亡等)。Sjv02持续<50或>75，均提示患者预后不良【4】。刘振林等【5】对36例重型颅脑损伤患者进行研究的结果表明：Sjv02降低比Sjv02正常预后差，而Sjv02增高患者的预后比Sjv02降低患者的预后更差，表明伤后早期Sjv02异常提示患者预后不良，尤其是Sjv02异常增高者预后更差，认为Sjv02能监测大脑半球氧代谢状况

9、，且对指导患者治疗及判断预后具有重要意义。然而，Sjv02的应用也有一定局限性与不足，如Sjv02监测的导管探头易移动、光敏度弱、存在自发波、探头需要多次重复校准、能连续监测的时间短、易混入颅外静脉回流的静脉血等，从而影响到测定结果的可靠性；再且Sjv02的变化不能反映局灶性脑组织缺血缺氧情况，只能反映全脑的氧合程度。因此，应用Sjv02作为一种监测指标对颅脑损伤患者氧代谢的诊断仍然存在争议【6】。由于Sjv02监测需要进行颈内静脉逆向穿刺置管于颈内静脉球部，可引起的并发症有颈内动脉、颈部神经损伤、血肿或(和)血栓形成等，导管留置期间有引起感染的可能，临床应予注意。2 、CMRO2CMRO2是

10、指脑组织在单位时间内所消耗氧的量。根据Fick公式：CMRO2=AJD02×CBF100，单位是ml(100g·min)。CMRO2表达为颈内动脉一颈内静脉血氧含量差(AJD02)与脑血流量(CBF)的乘积。AJD02与脑组织对氧的摄取量(cerebral extraction of oxygen，CEO2)密切相关。AJD02=血红蛋白(Hb)× 134×CEO2+0003×(Pja02一P jv02)；CEO2 =SjaO2Sjv02。由于全身动脉血的血氧饱和度(Sa02)和血氧分压(PaO2)是完全相同的，临床上常用桡动脉或股动脉的Sa0

11、2和Pa O2来代表颈内动脉血氧饱和度(Sja02)和颈内动脉血氧分压(Pja02)。根据公式，只要测出颈内静脉的血氧饱和度(Sjv02)和颈内静脉血氧分压(Pjv02)，再结合Hb含量和桡动脉或股动脉血的Sa02和PaO2值就可以计算出AJDO2。正常情况下，AJD02和平均的局部CBF相对恒定，AJD02约为6.5vol (ml氧100ml血)，CBF约为50ml(100g·min)。因此，正常人CMR02也相当恒定，正常值约为3233ml(100g·min)。在CMR02相对恒定的情况下，如果CBF减少，脑组织可以通过增加氧的摄取率来代偿氧供的不足，表现为AJD02增

12、加，但如果CBF下降到一定程度而失代偿后，则出现脑缺氧。一般认为CBF少于18ml100g则会发生脑缺氧【7】。由于脑组织的能量储备十分有限，当脑组织缺氧发生后，三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸(PCr)在数分钟内会迅速耗竭，脑细胞代谢转为无氧代谢，脑细胞乳酸生成增加。脑氧代谢率可反映出脑组织对氧的利用与供给是否正常，颅脑损伤后脑组织氧代谢率下降说明脑组织有缺血缺氧的存在，其结果将导致脑细胞的进一步损害。Soustiel等【8】研究一组颅脑损伤患者行开颅减压术后CBF和CMRO2的变化情况发现，良好的预后与维持正常的CMRO2有显著相关，而与正常CBF无明显相关，CMR02越低病死率越高。Mar

13、tin等【9】通过对CBF和TCD的研究发现重型颅脑外伤患者存在三个不同的时期：如表1。表1重型颅脑外伤的循环分期时相伤后天数CBFAVDO2CMRO2低灌注期小于24h减少正常减少充血期13d相对增加减少减少痉挛期315d减少增加减少由于CMRO2包含了CBF对Sja02的影响因素，因此较上述单个指标更准确地反映脑组织的氧代谢情况。3、 Pbt02Pbt02指氧从毛细血管克服弥散阻力到达线粒体这一弥散通路上物理性溶解的氧的压力，其高低直接与脑组织细胞水平的氧利用有关。细胞水平的氧利用由局部组织氧供给与氧消耗之间的平衡关系决定。动脉血氧含量和脑血流量决定了氧供，脑组织代谢状况包括线粒体功能决定

14、氧耗。Pbt02监测主要是通过插入脑组织中的传感器来直接测量PbtO2。Pbt02监测是目前脑氧监测最直接、最可靠的方法之一，可直接获得脑组织氧合与代谢指标，能早期反映脑组织的病理生理变化，这对掌握脑组织的机能状态及指导治疗具有重要的临床意义，是一种临床应用前景广阔的监测方法，被一些学者认为是评价疗效的金标准【10】。一般认为，Pbt02的正常值为266532kPa， <0665kPa为重度缺氧，06651197kPa为中度缺氧，1331995kPa为轻度缺氧；维持脑皮质功能的Pbt02须>0665kPa。连续监测Pbt02对防治脑组织的继发性损伤有重要作用【11】。Narotam

15、等【12】研究发现持续监测颅脑损伤患者的Pbt02，并根据监测结果指导治疗可有效降低患者的死亡率及伤残率，且疗效优于传统根据ICPCPP治疗标准指导的治疗结果。Figaji等【13】研究26例儿童重型颅脑损伤病人预后与持续监测Pbt02的关系，结果发现：Pbt02低于1331995kPa者的持续时间及每6h的Pbt02最低值与不良预后有明显相关；多因素Logistic回归分析表明：低Pbt02与不良预后有独立相关性。在预后差的病人中，80有一过性或更低的Pbt02 (<266kPa)，近13的病儿有一过性低氧(Pbt02<133kPa)。Pbt02监测可更直接地反映脑组织供需氧是否

16、平衡，且其测量值无明显漂移，不需像Sjv02监测那样需要经常校正，敏感性较SjvO2监测高。Smith等【14】认为当Pbt02为0持续超过30min时可诊断为脑死亡，建议把Pbt02监测作为床边辅助监测来断定脑死亡。Pbt02监测具有安全、准确、微创等特点，且适宜于临床长期、动态的监测，极有助于了解脑代谢以及颅脑疾病的病理生理。但Pbt02监测也有它一些局限性，如它直接测定的范围小，只能反映局部脑组织的氧代谢状况，另外其监测所得数值不是很可靠，容易受诸多因素影响，以及它的有创性等【15 16】。近年来，由于对插入脑组织中传感器的技术研究发展，监测设备除能监测Pbt02外，还可同时监测脑组织二

17、氧化碳分压(PtiC02)和脑组织pH值(pHbt)等。Clausen等【17】的研究发现，在保证Pa02稳定的基础上，伤后6h内入院患者，预后不良者的PbtC02明显高于预后良好者。最近的一项前瞻性随机研究发现与颅内压指导的治疗相比，PbtO2指导的治疗明显提高了中重度颅脑外伤患者的3和6个月的预后【18】。4、联合检测虽然，脑氧代谢监测对于脑功能变化的观察具有极其重要的意义，可为患者脑损伤情况的正确评估提供良好信息，但目前临床上常用的这几种脑氧监测方法也有诸多不足。如：有的监测方法仅能监测局部脑组织氧合状态而有的仅能监测整个大脑半球脑组织氧合状态，有的测量值易受其它因素影响而出现误差，有的

18、尚缺乏标准值，有的则为有创性等。因此，脑氧监测在临床上的应用还有待更多的研究。目前，不少学者采用联合监测方法以提高对脑组织氧代谢的监测。Hlatky等【19】对57例重型颅脑损伤病人进行PbtO2与微透析探针进行联合监测，监测PbtO2下降到<133kPa时，每个透析样本的葡萄糖、丙酮酸、乳酸、谷氨酸的浓度变化。结果表明：在PbtO2下降到133 kPa以下时乳酸浓度显著升高；而丙酮酸浓度容易变化，部分病人在PbtO2下降到133kPa以下时浓度升高；只有在PbtO2下降到非常低的水平时谷氨酸浓度才明显升高；葡萄糖浓度随着PbtO2变化而变化。由此可见：虽然PbtO2变化能反映出早期脑组

19、织存在缺血、缺氧现象，结合微透析技术更能体现出低氧分压引起的脑组织代谢变化信息，这可能更有助于对重型颅脑损伤患者的治疗。 Helbok等认为联合监测能够早期预示动脉瘤性蛛网膜下腔出血患者的病理生理变化，这些也为早期脑损伤的预防性治疗提供了依据【20】。但是所得数据如何整合等问题依然没有解决。尽管联合监测前景广阔，但是当务之急是急需证明其改善患者预后的能力，但是目前仍然缺乏I类证据的支持【21】。5、我们开展的工作 我国高血压脑出血患者占全部中风病人的21%48%，死亡率和致残率居各类卒中首位，高血压脑出血的病理生理机制尚未完全阐明，病情的监测和治疗上也未有突破性的进展，但关于脑出血后的继发性脑

20、损害大致都提到以下几点：血肿的占位效应；脑血流量的下降；脑水肿进展；血肿分泌的毒性物质和激活炎症反应；血脑屏障破坏；以上因素相互作用，共同导致了脑组织的氧及能量代谢障碍，对患者的功能和生命造成威胁。但上述的多种脑组织氧代谢监测都是应用于颅脑外伤患者，目前查国内外文献尚未见高血压脑出血患者的脑氧代谢监测研究，为此我们想通过选择我科收治的GCS评分5-8分的高血压脑出血，进行颈内静脉导管采血监测静脉血气，同时穿刺桡/股动脉留置导管监测动脉血气，每68h或颅脑体征发生较大变化时分别采血送检。通过颈内静脉血气和桡/股动脉血气，计算颈内静脉氧饱和度 (Sjv02)、脑氧摄取(CE02)和计算动脉一颈内静

21、脉血氧含量差(AJD02)。为观察与预后的关系，将病例分为死亡组和存活组，观察期限为病人死亡或出院为止。经过统计学的分析，我们认为：在GCS58分的高血压脑出血患者早期脑糖氧代谢变化可反映出患者发病初期整体脑组织机能状况，监测患者脑氧及能量代谢指标比单纯的脑血流量、脑灌注压等脑血流动力学指标更能掌握患者的病情变化；我们发现有以下危险阈值与死亡密切相关:SjvO2<52%,AVDO2>83%，在随后进行的前瞻性研究中也得到证实；若能对此及时进行干预，如加强供氧，早期气管切开，改善血供,亚低温治疗或及早行微创血肿清除术等【22 23】，可以阻止病情恶性发展，改善预后。总之，脑组织氧代谢

22、监测对重型颅脑损伤患者和高血压脑出血患者而言，是一种安全的并且具有临床实用性的新兴方法，能对颅脑损伤或高血压脑出血后患者的继发性脑损害，如是否存在早期脑缺血缺氧、供氧自动调节机能及脑的能量代谢状态进行连续的监测，为临床救治措施的选择提供指导，从而使预后得到改善。但作为一门新兴的技术，也有许多问题尚待进一步探讨。同时，我们也应充分认识到脑组织氧代谢监测作为一种监测手段并不能完全满足对患者救治的需要。Maas等【24】认为：控制颅内压增高、维持正常的脑灌注压及正常的脑氧代谢状态是颅脑损伤救治的三个重点，临床上同时对这三个方面的监测是非常必要的。Wartenberg等【25】认为，应用经颅多普勒、神

23、经影像、脑血流监测、颅内压监测、脑灌注压监测、脑组织氧分压监测、微量透析技术以及诱发电位等多种新技术来联合监测神经损伤患者，可提高对患者脑代谢、脑组织结构、脑灌注及脑氧代谢等状况的综合评估，能及早发现并阻止神经损伤，为颅脑损伤患者的救助提供更准确的诊断和良好的治疗方案【26】。参考文献1 Stiefel MF，Spiotta AReduced mortality rate in patients with severe traumatic brain injury treated with brain tissue oxygen momtoringJJ Neurosurg，2005， 103(

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