2022颅内高压的病理生理机制与无创颅内压监测(全文)

2022颅内高压的病理生理机制与无创颅内压监测（全文）摘要颅内压(ICP)监测在许多神经系统疾病的治疗中至关重要。然而，由于现有ICP监测技术手段的侵入性、高成本和专业性，许多可能受益于ICP监测的患者未能接受ICP监测。因此，大量的研究和探索用于开发新的无创ICP监测技术以改善可能患有ICP疾病的患者的整体临床护理。本文试图总结ICP的一般病理生理学以及讨论ICP监测的重要性和研究现状，并描述已提出的许多非侵入性ICP监测方法。这些无创法可分为四大类:血流动力学、耳、眼和电生理。详细讨论了每一类相关技术优缺点和报告的准确性。本综述的重点将放在基于经颅多普勒超声。目前为止，可用的无创监测手段缺乏准确性、可靠性及稳定性，使得在临床广泛开展受限，或需要额外的独立验证。然而，有几种方法似乎很有前景，通过额外的研究和临床验证，最终可能会进入临床实践。简介简单、准确、无创的ICP监测被描述为神经重症监护的神圣追求之一。在创伤性脑损伤(TBI)、中风、颅内出血、颅内感染、脑积水、脑肿瘤以及其他神经疾病的情况下，ICP升高可作为一种并发症出现。ICP升高的直接结果是脑灌注压(CPP)降低，这会导致脑缺血或脑疝，可能导致残疾和死亡率增加。识别和治疗ICP升高对于在神经重症监护病房中正确治疗患者至关重要，对于改善长期预后也至关重要。ICP升高与死亡率增加有关，并且神经系统预后差，而ICP监测患者已显示可改善闭合性颅脑损伤患者的结局。然而，当前ICP测量的金标准涉及由神经外科专家进行的侵入性手术，并带来许多风险，包括出血、感染和探头移位。因此，并非所有可从ICP监测中获益的患者都能接ICP监测，例如在无法进行或禁止进行侵入性监测的情况下，或在确定其潜在风险大于益处时。准确、无创的评估ICP方法将是非常有价值的，在过去的几十年里，人们付出了很多努力来探索这项任务。目前，医生可以依赖可能提示ICP病理的一些定性特征。这些特征包括缺失或压缩的基底池，在计算机断层扫描(CT)扫描中看到的中线移位和脑内出血，这与ICP增加有关。这些标志仅在头部创伤的背景下进行研究，其在其他情况下的适用性值得怀疑。此外，即使在有限的头部创伤范围内，这些技术的预测价值仍不清楚。虽然区分正常ICP和高ICP的可靠定性标记物将是有用的，但更有价值的将是用于测量个体患者ICP的定量方法，特别是在连续监测将是有益的情况下。这些方法可广泛分为血流动力学、耳、眼和电生理方法。本综述的主要重点将是描述使用经颅多普勒(TCD)超声评估ICP的努力，这是一种采用脑血流速度测量的流体动力学方法。本综述还将包括对更广泛的侵入性和非侵入性ICP测量方法的简要回顾，以及对ICP病理生理学总结。颅内压的病理生理学从最基本的意义上说，ICP就是颅骨内的压力，它是通过脑脊液的压力来反映的。最常见的是，提到ICP时，指的是均值或静态ICP。然而，需要记住的是，ICP信号是一种由心动周期驱动的脉冲信号，通常由三个特征峰（P1、P2和P3，如图1所示）定义，它们可在验证ICP信号采集时用作基本检查。在单个脉冲内发生的压力变化，通常称为ICP脉冲或波压，与平均ICP压力相比，受到的研究相对较少，因此，除非另有说明，否则参考应假定ICP指的是平均ICP。通常，理想情况下，该平均压力应保持在相当窄的范围内，成人约为7至15mmHg，儿童为3至6mmHg，足月婴儿为1.5至6mmHg。已发布的指南建议治疗神经重症监护室中考虑TBI和其他形式的急性脑损伤的患者ICP<20−25mmHg。允许ICP在这些范围之外持续存在可能会产生可怕的后果。要了解维持ICP所涉及的微妙平衡，可考虑颅内空间包含三种主要成分:脑脊液(CSF)、血液供应(由向大脑供血的动脉和静脉网络组成)和实质组织。这些部件被封装在一个有效的刚性颅骨内，可视为一个封闭系统。因此，压力和体积是相关的:任何一种成分的体积变化都会导致ICP的相应变化。单个颅内成分的体积与ICP之间的这种关系被称为Monro-Kellie假说。对这一系统的任何重大干扰都有可能损害持续保持这种平衡的机制。多项研究探索了ICP与体积之间的关系，称为颅内弹性曲线。他们发现，在生理学相关的范围内，弹性曲线可以用指数函数很好地描述:其中P是压力，P1是压力归一化系数，E1是恒定弹性系数，V是颅内容积。这种关系如图所示。最初，一种颅内成分的体积扩张可以通过其他成分的体积变化来缓冲，特别是在TBI病和中风的情况下(图2中的A区)然而，随着缓冲容量的耗尽，ICP开始以加速的速度快速增(图2中的区域C)。颅内弹性P/V可作为颅内空间当前缓冲能力的指标。虽然升高的ICP通常表明缓冲能力已经耗尽到一定程度，但是正常的ICP并不一定意味着缓冲还没有受到损害，如在图2的区域B中的情况。由于大脑容量通常是固定的，因此导致ICP的两个最重要因素是脑血流量以及脑脊液产生、吸收或流出之间的平衡。如果这两种成分中的任何一种的体积增加，例如颅内出血或无法有效吸收或排出脑脊液，而另一种成分没有代偿性减少，那么由此产生的净体积膨胀将导致ICP增加并最终导致颅内高压(ICH)。存在补偿机制以通过挤出CSF或静脉血来适应适度的容量扩张，但一旦这些缓冲机制已用尽，ICP将迅速上升，直到它变得与脑小动脉内的压力相当。在此压力下，称为临界关闭压力(CrCP)，小动脉将开始塌陷，流向大脑的血液停止。脑血流量(CBF)本身由输入压力以平均动脉血压(MAP)、ICP和脑血管阻力(CVR)的形式根据以下关系确定：ICP增加的情况下，通常会运行一系列机制以试图维持CBF；然而，在某些情况下，这些机制会导致失控的反馈回路，从而导致颅高压和脑缺血。首先，在ICP升高的情况下，远端脑小动脉发生血管扩张，以降低CVR，试图抵消ICP升高对CBF的影响。如果这还不足以控制CBF，那么动脉血压也会升高。这两种机制都具有增加血流量的作用，从而进一步增加ICP，直至脑血流完全停止。这种情况是继发性缺血性脑损伤可能在原发性损伤后数小时或数天内发生的主要方式之一，并强调了ICP监测在神经重症监护环境中的重要性。尽管由于自动调节，血流在一定范围的ICP内保持相对恒定，但波的形态发生了变化。ICP改变可由多种不同条件引起，取决于多种生理因素，包括自动调节、血管顺应性和平均动脉压(MAP)。这些不同成分之间的复杂相关性会使依赖于对这些潜在因素的非侵入性ICP估计方法复杂化。例如，据报告，头部受伤患者的自动调节功能受损。理想情况下，ICP测量的一般方法不应依赖于病理类型，并且应能够解释患者之间血流动力学变量的正常变异性。有创颅内压监测方法有两种主要的侵入性ICP监测方法被认为是金标:脑室外引流(EVD)或脑实质内探针。然而，两种方法都有出血或感染的风险。腰椎穿刺术(LP)也可用于测量ICP，在无梗阻的情况下，LP开口压力已显示与脑室压力密切对应。然而，它是侵入性的、痛苦的，并且与其他侵入性方法不同，只能提供ICP瞬时数据，这对于随时间变化的疾病状态ICP可能是有问题的。此外，对于在脊柱和颅内空间之间表现出压力差的患者，LP技术可能是危险的，因为存在脑疝风险。因此，LP不再推荐用在神经重症监护环境中诊断ICH，而更常用于脑积水和特发性颅高压的诊断。美国国家标准协会(ANSI)/医疗仪器进步协会(AAMI)概述了有关侵入性ICP测量准确度的指南，并规定0-20mmHg范围内的ICP应保持2毫米汞柱的精度，而ICP>20mmHg误差不应超过10%。脑室外引流脑室外引流(EVD)是一种侵入性ICP监测系统，通过放置在侧脑室内的导管经孔引流脑脊液。EVD连接到用于压力测量的压力传感器，也连接到在必要时排出CSF的系统。EVD目前被视为ICP监测的金标准，部分原因是它们在放置后可持续重新校准以防止测量偏倚，以及进行CSF引流具有额外的临床价值。EVD被视为一个相对较小的手术，造成的风险最小；然而，可能发生许多并发症，即出血性和感染性并发症。一项纳入1970年后发表研究的meta分析发现，1790例手术中，5.7%的病例导致出血并发症，其中0.61%的病例导致出血。另一项研究发现，在188例EVD患者中，41%术后出现出血，但这些患者中大多数(40例)被认为是重度、点状或微量出血，在其余较大出血中，仅一例需要进一步检查。脑实质探针有三种类型的微型ICP监测器:光纤、应变仪和气动传感器。已发现这些实质内探针与EVDs一样准确，但与EVD不同，它们在放置后无法重新校准，这可能是零偏移造成的，而EVD可以随时重新校准。一项meta分析中发现，该缺点非常有限，在临床上是可以接受的。然而，一些工作已经观察到由两个ICP传感器同时测量的平均ICP评分存在显著差异，这两个ICP传感器放置在非常接近的位置，因此不受颅内压梯度的影响。这些差异可能是由于基线压力误差(BPE)引起的，基线压力误差以基线压力的自发移动或偏移为标志。一项研究观察到BPE的严重程度可能会错误地影响16名患者中的9名患者的治疗，尽管BPE的风险和患病率目前未知，需要进一步研究。放置实质内探针也涉及手术，因此对EVD构成类似风险；然而，人们认为这些放置的探针比侧脑室穿刺的EVD的侵入性更小，因此产生严重并发症的风险可能更低。无创颅内压监测方法非侵入性ICP监测很有吸引力，因为侵入性方法可能引起的并发症虽然相对罕见，但可避免。此外，适当的技术可能会取代对目前侵入性测量技术一些更麻烦的要求，例如高成本和对执行该手术的神经外科专业知识的需求。理想情况下，无创ICP评估技术应准确、可靠、与病理学无关，能够对异质患者群体进行研究，使用现成的设备，并对系统差异(如操作员经验)具有稳定性。在更详细地讨论潜在的非侵入ICP监测方法之前，值得一提的是，非侵入性ICP并不一定要取代侵入性ICP监测，尤其是在EVD因其额外的治疗价值而被推荐的情况下。相反，非侵入性ICP估计技术可能在院前分流和筛选高危患者以进行潜在侵入性监测等情况下有用，应在此背景下进行评估，而不是作为侵入性监测的潜在替代品。AAMI表示，非侵入性技术相对于侵入性测量，ICP在0-20mmHg时2mmHg测量误差和ICP>20mmHg时10%测量误差，相对于侵入性ICP测量的误差是可接受的。尽管鉴于无创测量提供的显著优势，这些标准似乎相当严格，但它们反映了ICP测量不准确对患者管理的潜在严重后果。然而，在神经重症监护中，无创ICP监测的潜在整合是一个多样化和多层面的空间，如前所述，并不一定意在取代有创监测。因此，无创ICP监测的准确度标准可能需要类似地反映潜在适应症的多样性，并且随着研究状况的不断发展，应适当权衡风险/效益。随着该领域的成熟，将需要在神经重症监护社区内开展更多工作，以便就无创监测特定适应症的适当准确度标准达成共识。目前，在没有侵入性测量的情况下，某些CTMR特征的存在，例如脑室、脑沟和基底池的消失以及中线显著移位，被认为是颅内高压的迹象。然而，目前尚不清楚这些特征在评估颅内高压时的准确性或可靠性。正在寻找一种准确、稳健、廉价、易于使用和便携的无创ICP估计方法，并且可以分为我们在本综述中关注的几个一般类别：血流动力学、耳、眼和电生理学。此外，以下描述的方法通常属于两组之一:试图估计ICP值的定量方法和试图区分ICP标记物的定性方法(例如，正常与高)。因为区分这两组方法的界限在某些情况下明显模糊(当类别用数字定义时，定量值必然意味着分类，分类通常隐含地依赖于定量估计)，这种区别很大程度上是由每种方法的作者/研究人员确定的预期用途之一。尽管如此，重要的是要牢记这种区别，因为性能指标以及准确性和精确度的标准都会根据建议而有很大差异。为了帮助清楚地区分这两种方法并便于比较，将采用以下术语：试图确定ICP定量值的方法称为估计方法，仅尝试识别ICP标签的方法称为分类方法。表1列出了这些区别，其中包括对每种方法的一般特征的广泛总结。由于大多数方法可用于分类或估计，因此此处的分类仅反映了文献中最常见的用途。仅作为分类的方法被如此表示。1还提供了根据作者对当前研究的评估对每种方法当前有用性的主观排名。表2中提供了每个排名的定义。对于已经证明了必要的准确度、精确度、证据标准和使用可行性以实现在临床护理环境中广泛采用的方法，理论上可能存在4或5更高排名的方法，作者认为，目前提出的无创ICP监测方法都没有达到这种水平的功效。本综述主要关注成人的无创ICP监测，但其也致力于儿童监测。流体力学方法经颅多普勒经颅多普勒(TCD)超声检查最早由Aaslid等人描述，是一种测量脑血流速度(CBFV)的工具，通常见于大脑中动脉。Hassler等人早些时候就注意到了其在非侵入性ICP监测中的潜在用途，他们观察到，随着ICP增加，TCD波形在波形形态上发生了特征性变化。已经观察到这些高阻力曲线影响流动模式，并表现出舒张期流速的进展，该进展根据CPP从低到零转变为反向。自那时起，TCD因其在无创ICP监测中的潜在用途而备受关注。作为本次审查的主要重点，基于TCD的方法将在后一节中详细介绍。尽管我们会注意到一些例外情况，但属于这一类别的大多数方法都是估计方法。双深度眼动脉多普勒超声Ragauska等人开发的双深度眼动脉多普勒超声(TDTD)技术通过同时测量眼动脉(OA)的颅内和颅外段中的流速，同时以一系列步骤向眼球周围的组织施加外部压力来工作。OA的颅内段受颅内腔室(换言之，ICP)内压力的影响，而颅外段受外部施加压力的影响。该方法的基本原理是，当外部施加的压力等于ICP时，则从每个管段中的流速测量中提取的测量特征应等于某个预定义公差内的测量特征。探索这种方法效用的大多数研究已将其应用于估计ICP。对57例重症肌无力患者进行了初步研究，通过腰椎穿刺，发现与零没有统计学差异的偏差，误差的标准差为2.19毫米汞柱，表明精度很高。其他几篇论文似乎证实了在各种条件下的偏差可以忽略不计。另一篇论文通过在一组需要腰椎穿刺的患者(85例在TDTD登记，92例ONSD登记)中比较TDTD技术与视神经鞘直径(ONSD)法(如下所述)的分类效果，研究了该技术的分类效果，并得出结论:TDTD法在检ICP升高方面具有更好的诊断可靠性。一项针对ICP估计的独立临床验证研究确定，在24例ICP正常至中度升高的患者中，TDTD技术与侵入性测量的腰椎CSF压力相当一致，但得出以下结论-10.5毫米汞柱至+11.0毫米汞柱的相对较宽的Bland-Altman95%一致性限值不足以支持将该设备单独用作国际比较方案的衡量。此外，超过25%(57人中有15人)符合研究标准的受试者被排除在外，因为无法对双眼OA的两个节段进行声穿透。TDTD法由于其相对较高的报告准确度和该方法完全自动化的事实而大有前途，允许在约10分钟内进行无创ICP估计。然而，该技术的局限性在于无法进行连续测量，仅限于只需要少量测量的情况。对于患有某些神经疾病(例如TBI病或中风)的患者而言，对眼睛结构施加压力的需要也可能是临床医生犹豫的一个点，并且该技术需要专门的装备。动态磁共振成像该方法使用相位对比磁共振(MR)成像来测量经颅血液和CSF的体积流速。如果体积和压力之间的关系已知，则可以确定ICP。许多研究发现，对于生理相关的ICP范围，这种关系可以用等(1)给出的指数函数很好地近似。根据体积微分得到所谓的弹性指数，这是绝对ICP的线性函数:该导数是根据心动周期中自然发生的颅内容积和压力变化估算的，并且这种关系已在人类和动物研究中得到证实。此外，发现弹性系数显示相对较小的可变性。目前，动态MRI主要用于ICH的分类，但该技术也可生成预测的ICP测量值。Alperin等人使用五名患者的时间序列MR图像并通过心室内导管侵入性测量ICP，以得出弹性系数常数，然后使用该常数成功区分了八名健康受试者和四名ICP慢性升高患者。他们的结论是，在对更大样本量进行进一步研究之前，该方法可能提供足够的灵敏度来区分正常和升高的ICP。Glick等人的另一项研究在一项涉及26例症状性脑积水患者的研究中检查了这种由MR成像得出的ICP估计技术的有效性，发现由MR得出的ICP是ICP分辨率升高的强有力预测因子，无需手术干预。Muehlmann等人的另一项研究发现，在脑积水儿童中，MR衍生的ICP与脑室-腹腔分流压力设置呈正相关。然而，Marshall等人研究了脑血流量、CSF流量和心率的个体间和个体内可变性，以及这些参数对颅内容积变化和弹性指数的MR衍生测量可靠性的影响。在三名健康受试者中，他们发现测量的可重复性中等至较差，表现出对心率差异的特殊敏感性，需要谨慎选择代表性图像切片和代表性血管。这一发现与许多方法中观察到的一个共同缺点相一致，这些方法依赖于对血流动力学变量(在本例中为ICP和弹性指数)之间关系的假设。因为各种血流动力学输入(例如心率、自动恢复、血管顺应性、ABP等)之间的关系)可能是高度复杂的，假定的变量之间的简单关系可能不是在所有情况下都成立，尤其是在各种不同的病理条件下。这种方法带来的进一步问题是，昂贵、麻烦，而且不适合连续监测。近红外光谱近红外光谱(NIRS)是一种通过测量血液中氧合血红蛋白局部浓度的变化来估计连续脑血流量变化的方法。Weerakkody等人研究了由血管源性ICP波诱发的ICP和NIRS变量之间的同步性。在TBI患者的CSF输注期间。他们发现氧合的变化与血管源性ICP慢波相关；然而，NIRS技术检测ICP变化或正常与升高ICP状态间差异的灵敏度仍不确定。目前对这种方法的研究仍然是初步的，鉴于研究更多地侧重于检测变化而不是量化变化，目前提出的方法似乎更多地着眼于分类，而不是估计。此外，该技术受到NIRS设备可用性的限制，而且获取所需的患者参数非常耗时，在大约50%的记录中无法可靠完成。耳听觉系统通过耳蜗导水管、前庭导水管和听神经周围的空间直接与颅内CSF通信，因此可以提供另一种无创ICP估计方法，因为ICP的变化会影响颅内压。在本节中，我们描述了文献中详述的一些方法，这些方法利用这种关系来无创估计ICP。鼓膜置换鼓膜置换(TMD)技术主要通过耳蜗导水管利用蛛网膜下腔和内耳之间的联系，从而将ICP的变化传播到耳蜗的外淋巴。外淋巴压力的变化导致内耳听小骨的运动，导致鼓膜移位。这种位移的测量TMD技术的基础。鼓室计可用于检测鼓膜移位引起的耳道容积变化，因此可作为ICP的间接测量方法。尽管早期研究表明TMD技术可用于估计ICP，大多数后续工作都评估了该方法检测变化或区分不ICP组的能力，因此在本次审查的背景下，我们通常将其视为一种分类方法。许多研究表明，TMD技术可提供有用的ICP无创测量。Samuel等报道，TMD技术可预测ICP变化，敏感性为93%，特异性为100%。然而，Shimbles等人的一项研究评估了包括135例脑积水患者、13例良性颅内高压患者和77名健康志愿者在内的几组患者的TMD技术，并得出结论认为该技术不能用于提供可靠的ICP测量。作者发现，该技术甚至不能应用于患者人群中近三分之二的病例和近30%的健康对照者。技术失败是由于鼓室测压失败或缺乏耳蜗导水管通畅，发现失败的可能性受年龄影响，已知年龄与耳蜗导水管通畅率降低相关。他们还发现不同研究组之间没有显著差异，对于同时采集侵入性ICP测量值的分组，他们报告其回归分析的预测极限比ICP的正常范围宽一个数量级，因此不适合作为ICP的替代物。许多其他研究也发现了与TMD技术相关的阴性结果。Walsted等人发现，TMD技术无法检测到因诱导脑血流量减少而引起的ICP降低。Ayache等人确定，在未能检测到研究组之间的显著差异后，TMD技术对于评估梅尼埃病患者(20名梅尼埃患者，9名健康对照者)的周围淋巴压力是无用的。耳声发射耳声发射(OAEs)是内耳对高声做出反应而产生的声音，可通过多种技术诱发。研究显示，这些OAEs的特性对ICP的变化很敏感[74–78].耳蜗内产生的OAEs通过中耳传输到外耳道，在外耳道可使用低噪声麦克风测量它们[79].与其他非侵入性耳ICP技术相比，其优势在于:由于通过中耳的两个通道(一个在向前方向，一个在相反方向)降低，因此测得的效应幅度通常更大。此外，用于测量OAEs的设备相对便携且易于使用。低频失真积OAEs(DPOAE)尤其会受到体位或海拔变化引起的ICP变化的影响[74–76].只有一项研究将DPOAE测量值与侵入性测量的ICP值进行了比较。本研究收集了18例患者的数据，按以下方式分组:ICP变化:小(<4mmHg)，中(5-11mmHg)和大(≥15mmHg)[80].他们发现了信号仅在大组中出现了DPOAE测量值的显著变化。鉴于大多数研究都检查了健康受试者，仅观察了检测组间的相对变化或差异，因此该方法已被归类为一种分类方法。这种技术的显著局限性似乎是受试者之间预测的ICP值存在较大的可变性(超过正常的预期受试者间可变性),且该方法不能应用于感音神经性或传导性听力损失患者。然而，该方法似乎确实具有良好的对象内可靠性，这可能使其成为定期监测基线ICP已使用另一种方法测量的患者的相对ICP变化的良好方法。眼自发性静脉搏动自发性静脉搏动(SVP)是视盘上可见的视网膜静脉直径的细微变化。这些搏动可由神经眼科医师使用检眼镜或类似的手持透镜进行视觉评估。SVP是当视网膜静脉穿过筛板时，由眼内压(IOP)和CSF压力之间的差异引起的压力梯度变化的结果。ICP升高会影响此压力梯度，预计一旦ICP升高至某一阈值以上，SVP应停止。因此，有人认为SVP只能在ICP正常时出现。鉴于评估的二元性，该方法的主要功能是分类。WongandWhite对106例接受腰椎穿刺的患者进行检查的研究报告，基于SVP的存在，对正常ICP的敏感性为94%，但值得注意的是，发现ICP高的患者可能确实有SVPs。此外，10%的普通人群中似乎没有SVP，因此它们的缺乏也不一定表明存在颅内高压。此外，由于需要专家进行手动目视检查，SVP不适合作为连续ICP监测的方法，而且SVP通常在坐位进行评估，这可能会导ICP低于更典型的仰卧位测量值，这使得该方法更加复杂。视神经鞘直径视神经周围并以视神经鞘为界的蛛网膜下腔充满脑脊液，脑脊液与颅内脑脊液相邻。因此，ICP增加应传播至视神经周围的CSF，导致视神经鞘扩张。与颅内高压相关的视神经鞘直径(ONSD)增加已在许多研究中报告。大多数研究都将ONSD方法作为国际比较方案国家分类的一种手段。ONSD的无创测量可以使用眼部超声进行。Geeraerts等人的一项研究。检查了31名需要ICP监测的TBI患者以及31名健康对照受试者，并报告了用眼部超声测量的ONSD得出的AUCROC为0.96。在5mm附近发现了一个最佳截止点。Kimberly等人检查了38名接受侵入性ICP监测的患者，发ONSD值与ICP之间存在显著相关性，且AUCROC为0.93。他们发现，对于鉴别高ICP(定义为ICP>20cmH2O)而言，常用的ONSD截止值>5.0mm在敏感性(88%)和特异性(93%)之间取得了最佳平衡。使用ONSD截止可以达到100%的灵敏度>4.5mm，但代价是特异性为63%。Soldatos等人的另一项研究涉及50名TBI病患者和26名对照者，严重脑损伤患者的ONSD测量值与侵入性ICP值之间存在显著相关性，这是通过Marshall和格拉斯哥昏迷量表测定的。他们报告了使用ONSD预测ICP升高（ICP>20mmHg）的最佳截止值为5.7mm（74.1%灵敏度；100%特异性）。Rajajee等人的一项研究。涉及一组异质性的65名患有各种颅内损伤的患者。确定了>4.8mm的最佳ONSD截止值，导致96%的敏感性和94%的特异性。这项研究包含最大的样本，作者还努力获取视神经鞘的清晰边界，避免被先前描述的线性低回声伪影污染。他们还强调了控制系统差异，并提出了他们对ONSD和ICP进行的可能是迄今为止最可靠的研究的案例。此外，他们评论说ONSD和ICP之间的关系预计不是线性的，因为研究表明可能存在最大神经鞘直径，从而导致更多的渐近关系。他们假设文献中所见的差异可能是由于低回声伪影和观察者间的可变性造成的，作者特别强调要控制这些因素。高分辨率MRI也被用于测量视神经鞘。Geeraerts等人描述了一种使用MRI测量ONSD的非侵入性方法。对38名同时接受MRI和有创IC监测的患者进行的回顾性分析发现，通过MRI测量的ONSD与ICP之间存在显着的正相关。在本研究中，最佳截止值为5.8mm（灵敏90%；特异性92%；AUCROC94%)用于检测ICP>20mmHg。然而，这项研究也说明了使用MRI有关的主要限制，包括访问有限和特定的禁忌症。尽管取得了一些有希望的结果，但该方法存在病理、年龄等原因导致的视神经大小可变性的重大问题。以及它对操作员经验的依赖。此外，最佳截止值变化很大，据报道在4.8mm至5.9mm之间。虽然这可能看起来是紧密聚集的，但理解该范围截止值的影响很重要。即使在不同研究人群中使用略微不同的界限值，也会导致显著不同的敏感性和特异性。例如，在Rajajee等人的研究中，他们发现使用Geeraerts等人报告的5.9mm截止值会遗漏81%的使用其研究人群的高ICP测量值。此外，一项研究调查了20名SAH患者经EVD测得的ONSD与ICP之间的关系，但未发现任何可检测的关系。此外，在其中10例患者中，在对照CSF引流后相当快速的ICP变化期间监测了ONSD变化。只有两例患者双眼的ICP和ONSD曲线一致，而四例患者单眼一致，其余患者无一致，因此作者得出结论，ONSD测量不能用于准确估计SAH患者的ICP。虽然这种方法相对容易，设备可用，成本低，时间分辨率高，但不适合连续监测，需要定期对有风险的患者重复进行。充其量，ONSD方法可能只是对侵入性监测的补充，而不能取代它。此外，与超声相比，MRI可能提供更精确的测量，但它也有自己的一系列缺点。然而，至少有一项研究发现超声和MRI测量的ONSD值之间有很好的一致性。总体而言，ONSD方法可能对分类有用(高与低)，但尚未证明其对评估颅内高压程度或测量ICP有用。眼底检查在急性颅脑损伤的情况下，视乳头水肿可能是由ICP升高引起的，可以通过检眼镜进行识别，并根据Frisen量表进行定性评估，分为5类。由于视乳头水肿被视为ICP增加的征兆，因此认为眼底检查可用作早期筛查/怀疑ICP升高病例的分类方法。然而，分级量表并未广泛适用或被接受，其应用在很大程度上取决于检查者的专业知识以及需要良好的视盘可视化。此外，视盘肿胀可能缓慢发生，因此该方法不适用于可能出现ICP突然升高的情况。此外，视神经乳头水肿评估ICP变化的确切相关性仍不清楚，目前缺乏探索视神经乳头水肿与无效测量的ICP之间关系的研究。光学相干断层扫描光学相干断层扫描(OCT)是一种有效的“光学超声”成像技术，可用于测量视神经乳头水肿中视网膜神经纤维层(RNFL)的厚度。颅内高压可导致RNFL肿胀。已有一种专利方法使用OCT测量RNFL厚度，从而推断ICP值。然而，其在临床实践中的实际应用受到许多因素的限制:当视神经盘水肿严重时，OCT算法可能会失败，确RNFL厚度减小的原因(无论是由于水肿改善还是仅仅由于视神经萎缩)可能是不可能的，并且椎间盘水肿的速率通常非常缓慢。此外，关RNFL厚度和ICP之间确切关系的任何说法都没有足够的证据支持。Kupersmith等人建议，使用OCT识别视乳头周围视网膜色素上皮(RPE)的偏转和Bruch膜角度也可用于评估视乳头水肿。电生理学视觉诱发电位视觉诱发电位(VEP)是对某种视觉刺激的电反应的测量，通过将电极放置在枕皮层上方的后脑勺上来测量。两项早期研究表明，VEPN2波潜伏期与ICP之间存在相对较强的线性关系(R2≈0.7)。后续研究进一步审查了VEP与国际比较方案之间的关系及其估计国际比较方案的能力。Zhao等人还报告了闪光视觉诱发电位(FVEP)潜伏期与通过腰椎穿刺或大脑硬膜外测压法测量的侵入性ICP之间的强相关性，该研究涉及152名接受甘露醇注射的颅内病变患者。然而，仍需再次研究确定这些定性评估与ICP的相关性。鉴于OCTICP之间关系的研究水平有限，无论是分类还是估计，目前都不能将其视为合理的ICP监测方法。他们报告了13.2%的平均相对误差8mmHg的95%置信限。这些研究的一个局限性是排除了出现以下情况的患者:垂体肿瘤、缺氧、肝功能障碍、尿毒症、严重酸中毒和影响视力的疾病。其他研究也提示VEP改变与ICP升高之间存在相关性。一项研究调查了两家医院合并使用基于FVEP和TCD的ICP估计方法的设备的情况，结果显示该仪器还与ICP相关，同时克服了两种方法各自的一些缺点。VEP方法的其他局限性包括:由于这些病例中FVEP值的测量不准确，因此不适用于双额血肿、视网膜震荡或视神经挫伤患者。此外，VEP方法难以用于连续监测，需要高度的神经生理学专业知识。Andersson等人认为，受试者之间在潜伏期、振幅和波形方面存在高度可变性，这种可变性使FVEP成为无创ICP估计的不可靠方法。脑电描记法陈等人使用脑电图(EEG)功率谱分析无创估计ICP。他们记录了62名患有各种CNS疾病的患者的EEG信号，并进行了EEG功率谱分析。他们发现脑电图衍生的颅内压指数与通过腰椎穿刺测量ICP之间存在显着的负相关(r=-0.849;p<0.01)，但没有报告偏差和精度。虽然可能，但EEG难以用于长时间连续监测，在紧急护理环境中使用很麻烦，其作为无创ICP估计器的可靠性和准确性仍有待证明。基于TCD的方法使用搜索引擎PubMed进行了全面的文献搜索，目的是确定基于TCD的非侵入性ICP评估方法，这些方法已针对成人颅内压的侵入性测量进行了测试。使用了以下搜索标准:(intracranialpressure[Title/Abstract]ORICP[Title/Abstract]ORintracranialhypertension[Title/Abstract]ORcerebralperfusionpressure[Title/Abstract])AND(noninvasiveORnon-invasive)AND(flowvelocity[Title/Abstract]ORTCD[Title/Abstract]ORtranscranialdoppler).该搜索短语由三个块组成。第一个块旨在捕获测量ICP或ICP密切相关的量的论文，例如颅内高压或脑灌注压。第二个模块捕获了对无创ICP评估方法的要求，最后一个模块捕获了该方法基于TCD或脑血流测量的要求。大多数术语都是在“标题/摘要”字段中搜索的，以保持可管理的搜索结果总数。此外，只考虑用英语写的文章。2019年11月写作时，该搜索产生了249个结果，然后进行人工策划，以确定符合条件的出版物。本审查部分的范围仅限于描述利用大脑中动脉(MCA)TCD测量值无创估算ICP的出版物。合格出版物还必须包括成人非侵入性测量的ICP与同时记录的侵入性ICP测量值的比较。在本节中，其他综述文件也被排除在外，因为它们的内容应该是已经包含的个别出版物的派生内容。文献检索的方法列表和结果总结如下。由于已使用TCD研究了大量无创ICP监测技术，因此这些方法将进一步细分为三大类:基于搏动指数(PI)的方法、基于CPP估计的方法和基于模型的方法。对于每一类，均以表格形式列出了每种方法的研究总结。对于每项研究，都根据作者对研究的评估分配了一个类别“可用性得分”。该分数旨在广泛表明该方法在每项特定研究的ICP分类和/或估计方面的表现。表中提供了对这些分数的一般解释。例如，分类可用性评分为1将表明在该特定研究中，该方法获得的准确度对于临床环境中的ICP分类实际上没有任何用处。我们强调，这些分数仅反映每项研究的结果，不应将其本身广泛应用于他们测试的方法：不应将一项研究的高分解释为该方法本身是强大的。这些评分以这种方式制成表格，只是为了提供一种方式来评估某一特定方法的结果的数量、质量和组成，而对该方法的更广泛评估应基于相对大量研究的准确性和一致性水平。最后一点，表中提供的定量示例3并不意味着严格的数字界限，而是帮助解释分数的粗略指南。此外，示例指标显然不包括所有可能的性能指标；相反，它们意在代表评估国际比较方案监测方法时使用的一些更常见和更容易解释的措施。提供的可用性评分旨在将研究的所有相关方面作为一个整体来考虑，其中包括但不一定仅限于此类指标。基于PI的方法与ICP波形一样，CBFV波形也是由心动周期驱动的脉动信号。单个脉冲如图3所示。Gosling搏动指数(PI)描述了CBFV波形的搏动，通常被解释为远端脑血管阻力(CVR)的量度。由于PI被归一化为平均速度，它的优点是对测量速度的变化不敏感，测量速度的变化会因血管大小和声波角度而显着变化。在数学上，其定义为收缩压和舒张压流速之差除以平均流速:尽管人们通常把它简单地解释为CVR的反映，但最近的假设推动了将PI视为各种血流动力学因素的更复杂函数的观点。例如，deRiva等人探索了两种临床情况——颅高压和低碳酸血症——其中CVR的变化相反但都导致PI增加。尤其是在ICP平台波期间（其中ICP突然增加到50mmHg以上并持续超过5分钟才恢复正常），血管舒张导致CVR降低，而在低碳酸血症期间，血管收缩导致CVR增加。然而，在这两种情况下，发现PI增加。针对这一观察结果，他们得出结论，PI最终是CPP、动脉压脉搏幅度、CVR、动脉顺应性和心率之间关系的产物，并且它是CPP与ICP相比更好的指标。尽管如此，模型还为特定条件下的ICP-PI关系提供了一些理论依据。在正常情况下，预PI会随ICP线性增加。然而，大脑自动调节强度、血管顺应性、平均动脉压和颅内动力学状态的改变具有特异性，对各种神经病理学状况的影响在某些情况下可以从根本上影响该关系的斜率、偏移、甚至线性度。因此，不应期望相同的关系应适用于所有患者在广泛的条件下，对使用PI作为ICP指标的实际可靠性产生怀疑。从根本上说，试图使用PI来估计ICP的方法试图通过使用线性回归来模拟两个变量之间的关系：其中a和b是必须从样本数据中估计的系数。大量研究试图估计回归系数的值并将他们的发现应用于无创ICP估计问题。表4提供了此类研究的摘要。尽管已发现PI与侵入性测量的ICP相关，对于5至40mmHg的ICP值，报告的准确度高达±4.2mmHg，但对现有研究的更广泛检查表明，在可能情况下，单独的PI可能会受到精度差的困扰，并且到目前为止，它不适合临床采用的不一致和变化程度。例如，Behrens等人使用腰椎输液人工改变一组10名特发性正常压力脑积水患者的ICP，发现给定特定PI的95%预测区间大得无法接受——大约为±25Hg——因此得出结论，仅凭PI不是评估ICP的准确方法。此外，Shen等人还检查了MCA内测量的峰值收缩期和舒张末期脑血流速度的技术人员间和技术人员内可变性，并确定虽然高水平的可再现性是可能的，但缺乏常规实践可显著降低测量的准确性和可再现性。根据目前的研究状况，PI本身似乎过于局限，无法广泛用于临床作为评估一系列神经系统疾病ICP的方法。然而，PI的极值可能有助于支持开始有创ICP监测的决定。基于PI的方法的一个自然扩展是研究是否可以通过在线性回归中包括额外的血流动力学变量来改善线性模型。作者在通过构建一个包括血细胞比容、平均ABP、心率和动脉CO2压力的多变量线性模型，对这一观点进行了研究，但他们得出结论，PI本身并不是ICP的足够强的预测因子，其预测可靠性在纳入额外的血流动力学变量后并未显著改善。他们将其归因于这样一个事实，即在这样一个受约束的模型中，受伤的大脑中有太多的动态变量不能被适当地考虑。基于CPP的方法基于CPP的无创ICP方法依赖于假设ICP可以计算为动脉血压(ABP)和脑灌注压之间的差值：在这些方法中，估计的是CPP，而不是ICP，并结合独立的ABP测量，可采用无创或微创方式进行测量，然后可以计算ICP。已提出了多种形式，可用于根据非侵入性测量信号估计CPP(CPPe),如下所示。表中提供了探索这些公式的研究总结5。Aaslid等人提出了以下公式:其中V0是平均流速，V1是速度波形的第一谐波的振幅，ABP1是动脉压的第一谐波的振幅。该公式基于以下预期:在尝试近似考虑动脉压波形的脉冲幅度变化后，平均流量与流量脉动幅度之比应与CPP大致成比例相关。该关系假设依从性和ICP脉动性对CPP的影响可以忽略不计，作者采用的方法是，该公式及其基本假设是一个有待实证检验的假设。基于TCD波形中观察到的特定观察模式提出的另一个公式是:其中下标m和d表示平均值和舒张，其中14mmHg常数项表示,用最大似然法确定的校准参数。该公式通常也无法补偿血管阻力的变化，因此依赖于这些影响很小，这一假设可能并不总是成立，例如在过度换气期间。爱德华等提出了一个结合流速和动脉压的相位值的公式：其中CVR和Ca分别表示无创性脑血管阻力和动脉顺应性，而HR是心率。该公式来自脑血管床的电路模型，该模型将脑血管阻力和脑血管顺应性分别视为并联的电阻和电容元件。根据对232例回顾性TBI病例数据库的分析，通过拟合公式得出常系数。这些方法用于估计CPP的报告准确度在12至48.9mmHg之间变化，用于无创ICP估计的报告准确度在12至59.6mmHg之间变化，用基于CrCP的方法得到最好的准确性可能需要更多的研究，但目前，这些方法似乎未达到临床广泛采用所需的准确度水平。此处给出的所有公式都依赖于对各种血流动力学成分的影响大小的简化假设，因此，在预期输入或输出的极值、存在脑异常或病理状况或未知心率等构成变量的影响的所有情况下，不一定应预期这些公式成立。这种对基本假设的依赖对于基于简单公式的方法来说是一个中心挑战，比如这里介绍的那些，它们的使用应该限于它们已被经验验证的特定条件。基于模型的方法在本文中，基于模型的方法实际上是任何使用比简单的线性模型和公式更复杂的模型的方法，如前几节所述。这一类方法也是最广泛的一类，可以分为两类方法:基于理论的方法和基于数据的方法。基于理论的方法通常涉及基于一些初始状态、边界条件、模型参数和可观察到的测量值设计来模拟颅内状态的一些数学模型。这些颅内流体动力学的血液动力学和流体动力学模型基于物理原理，并且具有不完全依赖于收集大量训练数据的优点；然而，它们可能非常复杂，在缺乏大量经验验证的情况下，它们的有用性并不明显。基于数据的方法更为常见，其依赖于大量如实表示目标患者群体的训练数据，以适当地拟合模型参数。这些方法本质上更像是“黑箱”，这是一个优势，因为它们不需要对控制颅内动力学的复杂基础物理进行详细和准确的理论理解。原则上，相关关系可以通过模型来学习；然而，这些类型的方法的缺点是，由于潜在生理学的复杂性质和个体受试者之间的变化，所得到的模型的有效性严重依赖于具有大量适当的训练数据。这是一个重要问题，因为由于ICP测量的侵入性以及难以获得一致的高质量数据，ICP数据本身就有限。为了保持两个世界的最佳状态，一些方法试图将基于理论和基于数据的模型结合起来。表6提供了对基于模型的方法的研究总结。由于ICP、动脉压和脑血流动力学之间有些复杂的相互作用，大量的方法已经尝试结合动脉压测量，这可以提供补充信息来帮助测量ICP。这些方法在技术上不是无创性的，因为它们需要放置桡动脉导管来监测ABP。然而，这种手术通常已经作为标准护理的一部分在神经内科病房中进行，与通过桡动脉导管监测ABP相关的风险有被认为比侵入性ICP监测的风险低得多。施密特等人在早期的一个基于数据的方法中探索了这种方法的潜在效用，其中使用系统识别程序根据ABP和CBFV测量值估计ICP。他们报告了治疗前和治疗后4.0±1.8毫米汞柱的偏差，在11个重症监护样本中预测和测量ICP，患者配备硬膜外ICP监护装置。一项包括17名严重头部损伤患者的随访研究，采用了侵入性测量ICP，研究还发现该方法能够预测动态变化。在ICP中，基线报告的偏差为8.3±5.4mmHg，平台波顶部报告的偏差为7.9±4.3mmHg。然而，对由TBI患者组成的更大的研究组进行的随访工作得出结论，虽然该方法可以以中等精度估计ICP，但相对较宽的预测间隔(高达17mmHg)意味着这种方法单独使用对于广泛的临床应用来说仍然是不够的。已经做了大量的额外工作来探索改进这种黑盒方法的方法。研究发现，包括以多种不同方式进行的患者特异性校准，可用于提高ICP估计的准确度。这一结果表明，在基于数据的模型中纳入患者特定数据可提高准确度，这似乎并不奇怪，但其实用性有限，因为无创估计ICP的常见目标之一是在不需要患者特定校准的情况下进行。另一种方法试图将对大脑自动调节(SCA)状态的估计动态纳入模型。使用该程序，作者发现与不包括SCA信息相比，ICP估计模型的偏差显著降低，从7.6mmHg降至6.9mmHg。为了解决估计国际比较方案的复杂性，对于异质患者群体，Schmidt等人使用模糊模式分类方法将患者参数空间内的已识别聚类映射到多种局部估计器。然而，他们得出结论，没有一个模型显示出比线性黑盒模型具有统计学意义的改进。另一种方法放宽了ABP、ICP和CBFV之间线性关系的假设，代之以采用非线性核回归方法，这使得测试数据集的偏差从6.7mmhg显著降低到6.0mmHg。Hu等人提出了一个用于非侵入性ICP评估的通用数据挖掘框架，该框架使用了一个由同时记录的ABP、和ICP测量值组成的数据库，与Schmidt等人使用的系统识别方法(51%和0.35%)相比，在估计和测量的标准化ICP之间实现了改进的中位标准化预测误差和中位相关系数(分别为39%和0.80)。进一步的工作探索了不同的线性和非线性映射函数，以确定如何改善其数据挖掘方法的性能，并发现非线性映射函数可以改善非侵入性ICP估计优于线性函数[165].另一项研究使用了一种称为集成稀疏分类器的分类技术，使用从CBFV波形中提取的形态学特征来诊断颅脑损伤患者的颅内高压。Kim等人提出了一种方法，该方法也基于使用监督和半监督学习方法的CBFV波形的形态学分析，并且报告在将正常与高血压颅内压分类时预测准确度分别高达82%和92%。其他基于数据的学习技术，包括使用支持向量机、线性判别分析和使用从ABP和CBFV波形中提取的特征的随机树模型，也显示出在孤立情况下实现低误差和有希望的分类精度。到目前为止讨论的所有基于模型的TCD方法都被认为是基于数据的模型，不需要将对生理学的详细理解作为输入假设。这些模型隐含地依赖于这样的假设，即从TCD波形中提取的信息或特征与ICP有因果关系，并且可能依赖于大量生理变量的潜在复杂的非