腦電阻抗監(jiān)測(cè)技術(shù)在急性腦梗死患者中的應(yīng)用進(jìn)展

王瑞康 張 兵 王巧紅 韓冰莎 栗艷茹 馮 光△

1)新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000 2)重慶博恩富克醫(yī)療設(shè)備有限公司，重慶 401120 3)河南省人民醫(yī)院，河南 鄭州 450003

急性腦梗死(acute cerebral infarction，ACI)在我國(guó)發(fā)病率逐年上升，目前已成為我國(guó)第一位、全球第二位常見死亡原因。腦水腫(brain edema)是腦梗死常見且嚴(yán)重的并發(fā)癥，幾乎不可避免，惡性腦水腫是在大面積腦梗死情況下出現(xiàn)的腦水腫，可加劇腦缺血、升高顱壓、誘發(fā)腦疝，是致死或致殘的直接原因，及時(shí)行腦水腫動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，了解病情的發(fā)展?fàn)顩r，從而采取適當(dāng)?shù)母深A(yù)措施，對(duì)患者預(yù)后極為重要[1-2]。目前，臨床常用顱腦計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)檢查判斷腦水腫的嚴(yán)重程度，但在腦梗死的最初幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，雖然梗死的組織發(fā)生了缺血與水腫，但由于在此階段，CT值下降不明顯，導(dǎo)致腦水腫在CT上的顯影存在延遲，隨著病情的進(jìn)展，水腫較前加重，在CT上才會(huì)出現(xiàn)特征性的梗死病灶表現(xiàn)。通過有創(chuàng)的方法直接測(cè)得顱內(nèi)各部分的壓力雖可反映腦水腫程度，但它有自身局限性和缺點(diǎn)，如價(jià)格昂貴、有出血和感染的風(fēng)險(xiǎn)等。鑒于此，越來越多的學(xué)者致力于探索無創(chuàng)性腦水腫監(jiān)測(cè)方法。腦電阻抗(cerebral electrical impedance，CEI)監(jiān)測(cè)技術(shù)在21世紀(jì)初蓬勃發(fā)展，目前在神經(jīng)外科領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，它具有連續(xù)反映腦水腫變化及腦水腫量的功能，既能實(shí)時(shí)判斷腦水腫狀況，又可為臨床腦水腫患者提供用藥指導(dǎo)，被認(rèn)為是一種安全、有效的腦水腫監(jiān)測(cè)方法[3]。

1 腦電阻抗監(jiān)測(cè)原理

生物電阻抗測(cè)量(electrical bio-impedance measurement)簡(jiǎn)稱阻抗技術(shù)，通過貼在人體表的電極片給人體施加小的安全范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電壓或電流，由于人體內(nèi)不同組織、器官具有不同的電阻率或電導(dǎo)率，所以，可在體外測(cè)量響應(yīng)電壓或電流信號(hào)重建人體內(nèi)部的電阻率或電導(dǎo)率變化的圖像。

在恒流狀態(tài)下，當(dāng)?shù)皖l驅(qū)動(dòng)電壓或電流被施加到正常腦結(jié)構(gòu)時(shí)，腦內(nèi)會(huì)形成一個(gè)有特定邊界電位的電流場(chǎng)。但若腦內(nèi)正常結(jié)構(gòu)被破壞，如出現(xiàn)腦水腫時(shí)，則原電流場(chǎng)會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致特定邊界電位隨之變化，借助生物電阻抗測(cè)量技術(shù)可準(zhǔn)確測(cè)量這個(gè)電位改變，進(jìn)而推算出反映水腫狀況的指數(shù)，然后根據(jù)該指數(shù)的變化，獲取相關(guān)的生理和病理信息[4-5]。電阻抗斷層成像技術(shù)(electrical impedance tomography，EIT)動(dòng)態(tài)成像的基本原理跟此類似，即邊界電位的變化規(guī)律與阻抗一致。

2 腦電阻抗監(jiān)測(cè)的影響因素及處理措施

目前，國(guó)內(nèi)腦電阻抗監(jiān)測(cè)是靠BORN-BE無創(chuàng)腦水腫動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)儀實(shí)現(xiàn)的，是根據(jù)“異物擾動(dòng)理論”“生物電磁場(chǎng)理論”以及“阻抗成像”技術(shù)所形成的一種新的監(jiān)測(cè)儀器。該儀器以擾動(dòng)系數(shù)(perturbative index，PI)為主要技術(shù)指標(biāo)[6]。影響無創(chuàng)腦水腫動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果的因素有以下幾個(gè)方面。

皮膚方面?zhèn)淦げ粡氐住㈩^皮暴露不充分、皮膚清潔不完全會(huì)導(dǎo)致電極片不能與頭部皮膚完全粘合，從而導(dǎo)致PI異常增高。所以，每天監(jiān)測(cè)前應(yīng)充分備皮(可使用一次性備皮刀)，直至手感頭皮光滑。貼電極前先用酒精清潔皮膚，直至電極粘貼處的皮膚無其他異物，必要時(shí)可使用磨砂片對(duì)局部皮膚進(jìn)行打磨。

整個(gè)住院期間應(yīng)關(guān)注患者的心理狀況，除藥物和手術(shù)治療外，還要鼓勵(lì)病人及家屬表達(dá)自己的感受，給予恰當(dāng)?shù)慕忉屌c心理疏導(dǎo)，避免患者情緒大幅波動(dòng)。躁動(dòng)不配合、大面積出汗的患者可能會(huì)導(dǎo)致電極片受壓或脫落，繼而導(dǎo)致PI曲線異常波動(dòng)。監(jiān)測(cè)期間盡量使患者安靜平臥，如遇煩躁病人，可適當(dāng)約束患者上肢并借助繃帶固定頭部電極片，以免其脫落；如遇患者大面積出汗，應(yīng)停止監(jiān)測(cè)；建議預(yù)留充足長(zhǎng)度的電纜線，以防止在病人改變體位時(shí)導(dǎo)致電極片受到牽拉而脫落，若出現(xiàn)上述情況，應(yīng)立即更換電極片。

電極片粘貼不對(duì)稱或粘貼位置錯(cuò)誤都會(huì)造成PI值偏低或偏高。接錯(cuò)導(dǎo)線、未使用專用導(dǎo)線及腦監(jiān)測(cè)電極會(huì)導(dǎo)致PI值異常增高。1～4號(hào)電極片位置對(duì)應(yīng)導(dǎo)線顏色分別為棕色、綠色、白色、黑色，黃色、紅色紐扣為備用，粘貼位置按順序?yàn)橛仪?、右耳上、左耳上、左前；定位及粘貼方法：2號(hào)、3號(hào)電極片定位：電極片中心(紐扣)位于外耳道上方耳郭最高點(diǎn)，粘貼時(shí)使電極片下緣與外眼角延長(zhǎng)線重合，使2號(hào)、3號(hào)電極片左右對(duì)稱分布，然后粘貼1號(hào)、4號(hào)電極片，使之左右對(duì)稱。可將監(jiān)護(hù)儀操作規(guī)范維護(hù)到科室培訓(xùn)內(nèi)容，并定期進(jìn)行考核，其內(nèi)容涉及基本操作、故障干擾排除方法及PI正常值、PI與腦水腫、腦血腫的關(guān)系等。

監(jiān)測(cè)儀器或電極片保管欠妥，導(dǎo)致儀器內(nèi)部線路損壞或電極片受潮、電極片內(nèi)導(dǎo)電膏受壓都會(huì)導(dǎo)致PI值不準(zhǔn)確。建議每天使用清潔工具將儀器和電纜線擦拭干凈，注意禁止使用有機(jī)溶劑，以免儀器和電纜線受損。為了使電纜線使用壽命得到延長(zhǎng)，可以打圈形式處理電纜線，注意不要打褶，并培養(yǎng)每月垂直懸吊電纜線24 h的習(xí)慣。此外，應(yīng)在干燥環(huán)境下保存電極片，避免擠壓。

無創(chuàng)腦水腫動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)儀是一種精密設(shè)備，測(cè)量精度高，應(yīng)嚴(yán)格按照該儀器的使用說明操作，正確處理患者皮膚、正確選取電極片位置是保證監(jiān)測(cè)結(jié)果具有代表性及準(zhǔn)確性的重要前提。因此，正確操作、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并正確處理對(duì)腦電阻抗監(jiān)測(cè)過程至關(guān)重要。

3 腦電阻抗監(jiān)測(cè)在腦梗死患者中的應(yīng)用

EIT的起源是地球物理學(xué)，其歷史可追溯到一百多年前，當(dāng)時(shí)是用來繪制考古遺跡的。自本世紀(jì)初以來，EIT正越來越多地用于臨床研究。初步實(shí)驗(yàn)表明，利用生物電阻抗可以檢測(cè)出腦卒中后腦組織的電學(xué)性質(zhì)變化[7-10]。CEI是反映人腦電特性的穩(wěn)定物理參數(shù)，對(duì)于監(jiān)測(cè)腦卒中后的腦水腫有用[11-12]。

近年來，越來越多的試驗(yàn)得出結(jié)論，CEI監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種非侵入性判斷患者腦水腫狀況的新技術(shù)。LAN等[13]通過監(jiān)測(cè)CEI研究腦梗死患者腦水腫的變化，發(fā)現(xiàn)CEI越高，導(dǎo)致的水腫越嚴(yán)重。當(dāng)梗死體積>20 mL時(shí)，CEI的敏感性更高。所以，CEI可能是非侵入性監(jiān)測(cè)腦梗死患者腦水腫變化的敏感參數(shù)。JIN等[14]在此研究的基礎(chǔ)上監(jiān)測(cè)大面積半球性腦梗死(massive hemispheric cerebral infarction，MHCI)患者的CEI變化，發(fā)現(xiàn)梗死一側(cè)的PI在卒中發(fā)作后24 h內(nèi)顯著增加，并在卒中發(fā)作后3～5 d達(dá)到峰值，結(jié)果表明，MHCI的最佳預(yù)測(cè)指標(biāo)是卒中發(fā)生后24 h的PI，并且無創(chuàng)CEI能夠反映MHCI患者的腦水腫情況，監(jiān)測(cè)CEI可能有助于預(yù)測(cè)惡性MHCI并指導(dǎo)治療決策。CEI監(jiān)測(cè)技術(shù)可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腦水腫的發(fā)生，還可區(qū)分不同類型的腦水腫，SONG等[15]建立了大鼠腦水腫模型，在缺血性腦損傷發(fā)作后24 h內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)量CEI的變化，并分析相應(yīng)的曲線變化，發(fā)現(xiàn)缺血性腦損傷發(fā)作后的頭6 h，腦組織的電阻率增加，在此期間腦細(xì)胞體積增加，細(xì)胞間空間減少(表現(xiàn)為細(xì)胞毒性腦水腫)；6～24 h腦組織的電阻率下降，在此期間腦細(xì)胞體積未發(fā)生變化，而細(xì)胞間空間卻有所增加(表現(xiàn)為血管性腦水腫)。

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)CEI還可指導(dǎo)臨床用藥，在腦梗死患者中，甘露醇被廣泛使用，但若甘露醇使用不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致腦梗死患者在疾病早期腦水腫量的增多。EIT可以監(jiān)測(cè)甘露醇使用前后大腦含水量的變化，判斷甘露醇使用時(shí)機(jī)和使用量，以指導(dǎo)臨床脫水治療[3，12，16]。

目前，CEI監(jiān)測(cè)的機(jī)器有3種，分別為中國(guó)的BORN-BE無創(chuàng)腦水腫動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)儀[14]和EIT監(jiān)測(cè)系統(tǒng) (FMMUEIT5)[16]以及德國(guó)的人體成分監(jiān)測(cè)儀(BCM)[17]。采用無創(chuàng)CEI監(jiān)測(cè)腦梗死患者腦損傷周圍組織水腫的動(dòng)態(tài)變化有效、合乎實(shí)際，對(duì)及時(shí)判斷和指導(dǎo)腦卒中患者的后續(xù)治療具有實(shí)用意義。

4 與其他監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)比

目前，腦水腫的監(jiān)測(cè)措施很多，無創(chuàng)監(jiān)測(cè)方法包括CT和磁共振成像(MRI)檢查、無創(chuàng)前囟門測(cè)壓、視神經(jīng)鞘直徑測(cè)量、視網(wǎng)膜靜脈壓監(jiān)測(cè)、近紅外光譜以及經(jīng)顱超聲多普勒檢查等，但不適用于危重癥患者床旁監(jiān)測(cè)，雖然CT和MRI可以準(zhǔn)確地構(gòu)建腦水腫或出血的圖像，但很難經(jīng)常監(jiān)測(cè)其變化，且操作并不簡(jiǎn)單，價(jià)格也很高，不能用于實(shí)時(shí)床邊監(jiān)測(cè)[6，12-13]。有創(chuàng)監(jiān)測(cè)方法包括腦室內(nèi)插管法、實(shí)質(zhì)內(nèi)纖維光學(xué)傳感器，雖然可以測(cè)量顱內(nèi)壓(ICP)并間接反映腦水腫，但各種技術(shù)都是侵入性的，且有許多局限性和缺點(diǎn)，如在壓縮或移位的腦室、液柱阻塞(如血塊)時(shí)監(jiān)測(cè)探頭插入位置不當(dāng)，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)還需保持傳感器在相對(duì)于患者頭部的固定參考點(diǎn)。腰椎穿刺可用于量化ICP，但也具有侵入性，應(yīng)謹(jǐn)慎使用，因?yàn)榭赡芡ㄟ^改變頭顱壓力梯度導(dǎo)致腦疝[18]。

EIT是一種安全、無創(chuàng)、實(shí)時(shí)成像技術(shù)。根據(jù)LINGWOOD等[19]的研究，生物電阻抗測(cè)量比有創(chuàng)ICP監(jiān)測(cè)具有更高的靈敏度。目前，無創(chuàng)腦水腫動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)儀已在醫(yī)院中得到不同的應(yīng)用，它價(jià)格低廉，不會(huì)給患者帶來風(fēng)險(xiǎn)或不適。

總之，該方法無創(chuàng)、無輻射、成本低、安全、快速，可在床邊連續(xù)測(cè)量，是CT和MRI的一個(gè)很好補(bǔ)充[20]。但CEI監(jiān)測(cè)尚存在一定局限性，有待進(jìn)一步完善，如對(duì)位于中線或中線附近(如腦干)的病灶不敏感、對(duì)體積<20 mL的病灶也不敏感、多發(fā)性腔隙性梗死患者監(jiān)測(cè)結(jié)果常為假陰性[12]，顱骨的完整性對(duì)CEI變化的影響也尚無定論。

5 小結(jié)

腦電阻抗監(jiān)測(cè)作為一種經(jīng)濟(jì)、有效、無創(chuàng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，能及時(shí)評(píng)估腦水腫嚴(yán)重程度，為腦水腫臨床診斷治療和基礎(chǔ)研究提供新的量化指標(biāo)，可供醫(yī)生判斷手術(shù)時(shí)機(jī)、指導(dǎo)治療方案以及評(píng)價(jià)患者預(yù)后。但該方法尚有不足之處，所受的影響因素也較多，可能會(huì)對(duì)臨床意義判讀產(chǎn)生影響，暫不能完全取代CT、MRI等神經(jīng)影像技術(shù)。隨著腦電阻抗監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，其巨大潛力正逐步被開發(fā)，相信未來應(yīng)用前景會(huì)更加廣闊。