脑血流自动调节功能与最佳脑灌注压

施小燕，李珉。脑血流自动调节功能与最佳脑灌注压 [J]. 中华急诊医学杂志，2016, 25 (12): 1223-1225.

Autoregulation of the cerebral blood flow and the optimal cerebral perfusion pressure

Shi Xiaoyan, Li Min

正常人脑的血流量占全身的 15%~20%，消耗 25% 的氧。而脑组织自身无能量储备，需要稳定且持续的脑血流供应，维持结构和功能。脑血管本身具有自动调节功能 (cerebral auto regulation，CAR)，并通过复杂的代谢性、化学性、神经源性及血管压力系统自身进行调节，以保证稳定的脑血流量 [1]。当脑外伤 (traumatic brain injury, TBI) 或卒中等病理状态下，脑血管自动调节功能的完整性受到影响，导致脑缺血或过度充血。损害性脑灌注伴随的细胞氧供不足和代谢障碍，是导致中枢神经疾病恶化的重要病理生理因素 [2]。因此脑外伤及卒中后，予以严密神经监测及治疗，防止继发性缺血性损害。

持续颅内压监测

• ICP 上限 20 mmHg
• CPP 范围 50~70 mmHg

持续颅内压 (intracranial pressure，ICP) 监测能反映颅内占位效应，对继发脑损害和脑疝进行预警，已成为神经监测的基石。大量证据支持 ICP 监测能改善预后 [3]，虽然大型随机对照试验未能证实，TBI 患者从 ICP 监测和治疗中获益 [4]。但大型观察研究 [5] 和回顾性分析 [6] 均认为，监测并控制 ICP 的患者相比未控制者有较好的预后，并支持 20 mmHg (1 mmHg=0.133 Kpa) 作为 ICP 上限。一些研究提示尽管 ICP>20 mmHg，但认真积极地脑灌注压 (cerebral perfusion pressure，CPP) 管理也能获得较好预后 [7]；进一步提出了 CPP 导向的 TBI 治疗。这一治疗的理论基础是，维持足够的脑血流量满足损伤脑的需求，以避免继发性脑损害。研究发现 CPP 低于 50 mmHg 出现缺血信号，而 > 60 mmHg 则可避免 [8]。Rosner 等 [9] 发现 CPP>70 mmHg 可改善预后，但后继研究认为 CPP>70 mmHg 未能获益，而且相关研究显示维持 CPP>70 mmHg，则 ARDS 风险升高 5 倍 [10]。指南 [11] 所推荐脑外伤 CPP 值 50~70 mmHg 范围过大，不同患者有不同的灌注压阈值，寻找最佳 CPP 成为平衡 CPP 高低水平的重要目标。而床旁的脑血管自动调节功能评估，则有助于个体化 CPP 导向治疗 [12]。

脑血管自动调节功能评估

颈动脉临时压迫释放

基于动物对照实验的静态脑血管自动调节模型，将脑血流自动调节简化为，CPP 处于自动调节阈值上限和下限之间时，脑血流 (cerebral blood flow, CBF) 是充足的。该模型证实脑血管具有维持稳定 CBF 内在能力，但存在明显不足：不能随时反映自动调节范围和动态变化。临床实际中，需要动态监测并评估 CPP 和 CBF 变化及相关性。目前技术下 CBF 和 CPP 可持续监测，监测时可以通过颈动脉临时压迫释放等刺激方法，快速暂时降低 CPP 以评估动态自动调节。CA 完整患者 CPP 下降时，脑阻力血管进行性扩张，CBF 迅速增加。CA 不完整患者 CPP 下降时，血管舒张程度极小，CBF 变化不明显。

CPP 和 CBF 持续动态测量自动调节曲线

由于诱导 CPP 改变需频繁床旁操作，且对患者潜在有害，其临床应用受限。尽管 CPP 和 CBF 长时间的持续动态测量，也可以获得近乎全部的自动调节曲线；但以上两个参数持续监测并非方便易行的。临床实践中应不断寻找更易方便监测的替代参数，以利持续评估。

ABP 和 CBF 慢性波动改变的时域相关性评估

由于 CPP 来自于动脉压 (artery blood pressure, ABP) 和 ICP 之间的压力梯度，大部分 CPP 的动态波动依赖 ABP 的自主变化。所以在研究和临床中，应用 ABP 替代 CPP。缓慢的 ABP 自主性波动作用于 CBF 的效应，能通过时域分配 (简单相关方法) 或频域分析 (传递函数分析) 进行评估，ABP 和 CBF 慢性波动改变的时域相关性评估，采用的时间平均值通常是 10 s，以减少心搏和呼吸的影响，一个相关性评估 (泊松相关系数) 需要 30 个样本 [13]。ABP 和 CBF 之间正相关提示自动调节损害。然而负相关或零相关提示自动调节功能保存。已证实基于动态调节的相关性指数，通常和静态自动调节值相一致 [14]。

压力反应指数

由于 CBF 监测多是临时性的，其持续监测非常困难。因此临床上也在不断寻找其替代方法。CBF 的改变，本质上引起脑血流容量的改变，相应引起 ICP 上升或下降。ICP 的持续监测目前是临床常规进行的监测指标，容易实施并且是精确的。应用 ICP 替代 CBF，评估与 ABP 动态变化之间关系，因此产生了一个的相关脑血流自动调节的新概念，即脑血管压力反应性 (cerebrovascular pressure reactivity, CPR)，其理论基础为脑血管自动调节能力完整患者，其 ABP 下降可引发颅内血管系统的扩张，以保证稳定的脑血流供应，相应颅内容量的增加，ICP 随之上升。反之，脑血管自动调节能力损害患者，ABP 下降诱发脑血容量的减少和 ICP 的下降。这种压力反应性可用压力反应指数 (pressure reactivity index, PRx) 客观描述，PRx 是 ABP 和 ICP 之间低频波动的泊松相关系数，在神经外科患者中已被证实非常实用。

PRx 是一种时域自动调节指数，评估 30 个连续的 10 s 片段的 ABP 和 ICP 平均值之间的相关系数获得。其值位于 - 1 与 + 1 之间，正值即正相关提示脑血流自动调节功能损害，负值提示脑血流自动调节功能完整。Czosnyka 等 [15] 研究认为：

• PRx>0.02 提示脑血流自动调节功能完全损害；
• -0.02 <PRx>0.02 提示脑血流自动调节功能部分损害；
• PRx < -0.02 提示脑血流自动调节功能完整。

由于 TBI 是多种病理生理学机制共同进展性疾病，其脑血管自动调节功能损害也是多因素的。尽管动态自动调节功能损害原因不清，但是可作为一个强烈的预示因子。脑自动调节功能严重破坏者预后不良 [16]。损害的脑自动调节功能似乎在蛛网膜下腔出血 (subarachnoid haemorrhage, SAH) 的病理生理中也起了重要作用 [17]。近来发现脑血管自动调节功能破坏的 SAH 患者更可能发展为迟发型脑缺血 [18]，并且独立于脑血管痉挛的发生 [19]。

PRx 可以床旁持续动态测量，能够反映脑血管自动调节能力的实时变化，是目前 ICP 监测患者最实用的动态评估脑血管反应性参数 [20]。临床发现，PRx 临界值＞0 不一定提示 CPP 低于自动调节功能低限。约 60% 患者相对不同水平的 CPP，**PRx 经常表现为 U 型曲线 [21-22]，PRx 最低值相应的 CPP 水平，保证脑血流最稳定。** 但 PRx 计算需要另外的软件技术提取床旁监测的持续波形数据。因此大多数 PRx 监测限于少数研究中心。Depreitere 等 [23] 利用目前临床广泛应用的床旁监测设备，基于每分钟的监测数据计算 PRx，能够评估危重 TBI 患者的几乎全程脑血流自动调节功能，由于严重的自动调节功能损害与更差的预后存在量效关系 [24]，临床上，能够调节最佳化通气，床头位置和利用药物作用等措施改善复杂的脑自动调节过程。但经治疗的 PRx 参数能否改善预后，尚未被前瞻性临床研究证实。目前脑血流自动调节功能参数 PRx，可用于个体化最佳 CPP 的确定。

PRx 最实用

PRx 最低的 CPP 脑血流最稳定

脑自动调节的干预手段

最佳通气

床头位置

药物

最佳 CPP

理想的最佳 CPP (Optimal CPP) 应是位于静态自动调节曲线的中点。临床实践中，持续测量动态自动调节功能，可以获得一系列 PRx。如果以 PRx 和相应 CPP 进行二维构图 (图 1 (opens new window))，可以得到 U 型曲线，PRx 最低点相应的 CPP，是自动调节功能最强时的 CPP。

图 1 PRx 的 U 型曲线和最佳 CPP 关系 [25]

图 1 (opens new window) 显示脑外伤患者动态自动调节功能被用于确定最佳 CPP，持续监测 ABP、ICP 和 CBF。时间趋势 CPP 未给予任何最佳 CPP 提示，PRx 均值和相应 CPP 形成曲线，在 70~95 mmHg 之间，PRx 处于最低值，提示自动调节功能良好。其余部分 PRx 比较高，提示自动调节功能损害。如果用抛物线函数拟合这些相关数据，最小的 PRx 值为 - 0.23, 相应 85 mmHg 是最佳 CPP。最佳 CPP 能够持续计算 [26]，但是最佳 CPP 不能总是确定，仅 55% 监测时间获得最佳 CPP。控制 CPP 靠近最佳 CPP 水平的患者，相比远离最佳 CPP 水平的患者，有更好的预后 [27]。

85 mmHg 是最佳 CPP

CPP 越接近最佳 CPP 预后越好

相关脑血流自动调节的状态 PRx 评估及个体化最佳 CPP 导向治疗可改善预后，已经被有关脑缺血、自发性脑出血、蛛网膜下腔出血以及脑外伤的几个小规模研究证实。进一步需大型前瞻性临床对照研究明确。未来监测技术发展，可能需要无创技术评估局部脑血流自动调节功能。

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