腦組織氧代謝指標在繼發(fā)性腦損傷中的研究進展

馬駿 顧志偉 陳鍔峰 周君 錢輝 駱明

●綜 述

腦組織氧代謝指標在繼發(fā)性腦損傷中的研究進展

馬駿 顧志偉 陳鍔峰 周君 錢輝 駱明

顱腦外傷和高血壓腦出血后引起的繼發(fā)性腦損害，多由損傷后機體應(yīng)激反應(yīng)或一系列代謝紊亂所致，目前認為腦組織氧代謝異常是發(fā)生繼發(fā)性腦損傷的重要原因。Stiefel等[1]發(fā)現(xiàn)即使顱內(nèi)壓（ICP）和腦灌注壓（CPP）正常的重型顱腦損傷患者，其腦組織缺氧仍時常發(fā)生。對顱腦外傷死亡患者進行尸檢，發(fā)現(xiàn)腦組織缺血、缺氧發(fā)生率高達90%以上。近年來，復(fù)合監(jiān)測顱腦外傷患者的腦組織氧代謝指標已成為診斷與治療繼發(fā)性腦缺血、缺氧的突破點[2]。本文對臨床常用的頸靜脈血氧飽和度（SjvO2）、腦氧代謝率（CMRO2）、局部腦組織氧分壓（PbtO2）等腦組織氧代謝指標研究進展作一綜述。

1 SjvO2

SjvO2是臨床上最早且較常采用的腦組織氧代謝指標之一。流經(jīng)頸內(nèi)靜脈球部的血液大部分來源于腦，僅3%～7%的血液來自于腦外的顱骨、腦膜和內(nèi)耳等。因此，利用頸內(nèi)靜脈逆向插管、導(dǎo)管末端置于頸內(nèi)靜脈球部采集混合腦靜脈血并作血氧分析，可反映整個大腦半球腦組織氧代謝狀況。SjvO2監(jiān)測可分為持續(xù)監(jiān)測（在頸內(nèi)靜脈球部置入光纖探頭進行連續(xù)監(jiān)測）和間斷監(jiān)測（通過頸內(nèi)靜脈逆向穿刺、導(dǎo)管末端置于頸內(nèi)靜脈球部，反復(fù)間斷采血分析）。國外相關(guān)研究認為SjvO2正常值約為60%[3]，SjvO2持續(xù)＜50%或＞75%均提示患者預(yù)后不良[4]。若SjvO2＜50%提示氧合不良、腦組織攝氧增加，腦血流灌注降低和腦組織代謝耗氧或腦灌注增加，機體供氧不能滿足腦組織代謝需求，大腦半球存在缺血、缺氧性損傷的危險；SjvO2＞75%提示腦過度灌注、腦組織攝氧減少，可能存在腦充血或腦組織代謝降低。劉振林等[5]研究36例重型顱腦損傷患者發(fā)現(xiàn)SjvO2降低者的預(yù)后比SjvO2正常者差，SjvO2增高者的預(yù)后比SjvO2降低者差，提示腦損傷后早期SjvO2異常提示患者預(yù)后不良，尤其是SjvO2異常增高者預(yù)后更差，故認為SjvO2能反映大腦半球氧代謝狀況，對指導(dǎo)治療與判斷預(yù)后具有重要意義。但是，SjvO2的應(yīng)用也存在不足與局限性，如SjvO2監(jiān)測的導(dǎo)管探頭易移動、光敏度弱、自發(fā)波和探頭需多次重復(fù)校準、連續(xù)監(jiān)測的時間短、易混入顱外靜脈回流的靜脈血等，均會影響結(jié)果的可靠性；其次，SjvO2的變化不能反映局灶性腦組織缺血、缺氧情況，只能反映全腦的氧合程度；最后，SjvO2監(jiān)測需行頸內(nèi)靜脈逆向穿刺、導(dǎo)管末端置于頸內(nèi)靜脈球部，可能引起頸內(nèi)動脈、頸部神經(jīng)損傷，血腫或血栓形成，感染等并發(fā)癥。目前，SjvO2作為顱腦損傷患者氧代謝監(jiān)測指標尚存爭議[6]。

2 CMRO2

CMRO2是指腦組織在單位時間內(nèi)所消耗氧的量。根據(jù)Fick公式：CMRO2=AJDO2×CBF/100，單位：ml/（100g· min），其中AJDO2是頸內(nèi)動脈-頸內(nèi)靜脈血氧含量差，CBF是腦血流量。AJDO2與腦組織對氧的攝取量（CEO2）密切相關(guān)，公式為 AJDO2=Hb×1.34×CEO2+0.003×（PjaO2-PjvO2），CEO2=SjaO2-SjvO2，PjaO2是頸動脈血氧分壓，PjvO2是頸靜脈血氧分壓，SjaO2是頸動脈血氧飽和度。由于全身動脈血的血氧飽和度（SaO2）、PaO2基本完全相同，臨床上常用橈動脈或股動脈的SaO2、PaO2來代表SjaO2、PjaO2。根據(jù)公式，只要測出SjvO2、PjvO2，再結(jié)合Hb含量、橈動脈或股動脈血的SaO2和PaO2就能計算出AJDO2。正常情況下，AJDO2與平均的局部CBF相對恒定；CMRO2亦相對恒定，正常值 3.2～3.3ml/（100g·min）。在CMRO2相對恒定的情況下，若CBF減少，則腦組織通過增加攝氧來代償氧供不足，表現(xiàn)為AJDO2增加；若CBF下降到一定程度 [＜18ml/（100g· min）]而失代償，則出現(xiàn)腦缺氧[7]。由于腦組織的能量儲備有限，當(dāng)腦組織缺氧發(fā)生后，三磷酸腺苷、磷酸肌酸在數(shù)分鐘內(nèi)迅速耗竭，腦細胞代謝轉(zhuǎn)為無氧代謝，導(dǎo)致腦細胞乳酸生成增加。CMRO2能反映腦組織對氧的利用與供給是否正常，顱腦損傷后CMRO2下降提示腦組織存在缺血、缺氧。Soustiel等[8]對顱腦損傷患者行開顱減壓術(shù)后的CBF、CMRO2變化與預(yù)后進行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)良好的預(yù)后與維持正常CMRO2顯著相關(guān)，與正常CBF未見相關(guān)性。Martin等[9]研究發(fā)現(xiàn)重型顱腦外傷患者存在3個不同的時期，見表1。CMRO2包含CBF對SjaO2的影響因素，更能準確反映腦組織氧代謝情況。

表1 重型顱腦外傷的循環(huán)分期

3 PbtO2

PbtO2指氧從毛細血管克服彌散阻力到達線粒體彌散通路上物理性溶解的氧的壓力，與腦組織細胞水平的氧利用有關(guān)，而細胞水平的氧利用由局部組織氧供給與氧消耗之間的平衡關(guān)系決定。PbtO2通過插入腦組織中的傳感器直接測量所得，能反映早期腦組織的病理、生理變化，是目前腦氧監(jiān)測最直接、最可靠的方法之一，被學(xué)者認為是評價療效的金標準[10]。一般認為PbtO2正常值為 2.66～5.32kPa，＜0.665kPa為重度缺氧，0.665～1.197kPa為中度缺氧，1.330～1.995kPa為輕度缺氧；維持腦皮質(zhì)功能的PbtO2必須＞0.665kPa。連續(xù)監(jiān)測PbtO2對防治腦組織繼發(fā)性損傷具有重要作用[11]。Narotam等[12]發(fā)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測顱腦損傷患者的PbtO2并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)治療，可有效降低患者病死率和傷殘率，療效優(yōu)于傳統(tǒng)ICP/CPP治療標準；Figaji等[13]研究26例重型顱腦損傷患兒預(yù)后與持續(xù)監(jiān)測PbtO2的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)PbtO2＜1.330kPa者的持續(xù)時間、每6h PbtO2最低值均與不良預(yù)后相關(guān)，logistic回歸分析顯示低PbtO2與不良預(yù)后存在獨立相關(guān)性。PbtO2監(jiān)測能直接反映腦組織供需氧是否平衡，且該測量值無明顯漂移，無需經(jīng)常校正，靈敏度高于SjvO2。Smith等[14]認為當(dāng)PbtO2為0且持續(xù)超過30min時，可診斷為腦死亡，建議把PbtO2作為判斷腦死亡的床邊輔助監(jiān)測指標。但是，PbtO2監(jiān)測也存在一定的局限性，如直接測定范圍小、監(jiān)測所得數(shù)據(jù)可能不可靠、有創(chuàng)性等[15-16]。近年來，插入腦組織中傳感器的技術(shù)不斷發(fā)展，PbtO2監(jiān)測設(shè)備還能同時監(jiān)測腦組織二氧化碳分壓、腦組織pH等。Clausen等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在保證PaO2穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，損傷后6h內(nèi)入院，預(yù)后不良者PbtCO2明顯高于預(yù)后良好者。最近一項前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，與顱內(nèi)壓指導(dǎo)的治療相比，PbtO2指導(dǎo)的治療可明顯提高中重度顱腦外傷患者3、6個月預(yù)后[18]。故PbtO2監(jiān)測具有安全、準確、微創(chuàng)的特點，適宜臨床長期、動態(tài)監(jiān)測，有助于了解腦組織氧代謝情況。

4 聯(lián)合監(jiān)測

腦組織氧代謝監(jiān)測對正確評估腦損傷情況具有重要意義，但目前臨床常用的幾種監(jiān)測方法尚存不足：只能監(jiān)測局部腦組織氧合狀態(tài)或整個大腦半球腦組織氧合狀態(tài)，測量值易受其他因素影響而出現(xiàn)誤差，有的方法尚缺標準值，有的監(jiān)測存在有創(chuàng)性等。目前有學(xué)者開始采用聯(lián)合監(jiān)測：Hlatky等[19]對57例重型顱腦損傷患者進行PbtO2與微透析探針的聯(lián)合監(jiān)測，結(jié)果顯示PbtO2＜1.33kPa時乳酸濃度明顯升高，部分患者丙酮酸濃度升高；谷氨酸濃度只在PbtO2下降到極低水平時才明顯升高；葡萄糖濃度隨著PbtO2變化而變化?？梢奝btO2指標能反映早期腦組織缺血、缺氧現(xiàn)象，結(jié)合微透析技術(shù)更能體現(xiàn)出低氧分壓引起的腦組織代謝變化信息，可能有助于重型顱腦損傷患者的治療。Helbok等[20]認為聯(lián)合監(jiān)測能早期預(yù)示動脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血患者的病理、生理變化，為早期腦損傷的預(yù)防性治療提供依據(jù)。盡管聯(lián)合監(jiān)測前景廣闊，但所得數(shù)據(jù)如何整合等問題尚未解決；當(dāng)務(wù)之急是提供I類證據(jù)來證明其改善患者預(yù)后的能力[21]。

5 小結(jié)

我國高血壓腦出血患者占全部中風(fēng)患者的21%～48%，病死率和致殘率居各類卒中首位，關(guān)于高血壓腦出血后的繼發(fā)性腦損害大致有血腫的占位效應(yīng)、腦血流量下降、腦水腫進展、血腫分泌的毒性物質(zhì)和激活炎癥反應(yīng)、血腦屏障破壞等，以上因素相互作用引起腦組織氧、能量代謝障礙。本文闡述的SjvO2、CMRO2、PbtO2等腦組織氧代謝指標均應(yīng)用于顱腦外傷患者，目前就高血壓腦出血患者腦組織氧代謝指標的研究鮮有報道。筆者對本院收治的格拉斯哥昏迷評分5～8分的高血壓腦出血患者進行研究發(fā)現(xiàn)：（1）早期腦組織糖氧代謝變化能反映發(fā)病初期整體腦組織機能狀況；（2）以下危險閾值與死亡密切相關(guān)：SjvO2＜52%，AVDO2＞83%；（3）若及時干預(yù)如加強供氧、早期氣管切開、改善血供、亞低溫治療或行微創(chuàng)血腫清除術(shù)等[22-23]，可阻止病情惡性發(fā)展，改善預(yù)后。

綜上所述，腦組織氧代謝指標監(jiān)測對重型顱腦損傷患者和高血壓腦出血患者而言，是一種安全、實用的新方法，能連續(xù)監(jiān)測顱腦損傷或高血壓腦出血后的繼發(fā)性腦損害，為臨床救治提供指導(dǎo)，從而改善預(yù)后。但作為一門新興的技術(shù)，也有許多問題尚待進一步探討。但是我們也應(yīng)認識到腦組織氧代謝指標并不能完全滿足對患者救治的需要。Maas等[24]認為控制顱內(nèi)壓增高、維持正常的腦灌注壓、正常的腦組織氧代謝狀態(tài)是顱腦損傷救治的3個重點，故監(jiān)測以上3個方面內(nèi)容非常必要。Wartenberg等[25]認為應(yīng)用經(jīng)顱多普勒、神經(jīng)影像、腦血流監(jiān)測、顱內(nèi)壓監(jiān)測、腦灌注壓監(jiān)測、腦組織氧分壓監(jiān)測、微量透析技術(shù)和誘發(fā)電位等新技術(shù)聯(lián)合監(jiān)測，可提高對腦組織結(jié)構(gòu)、腦灌注和腦組織氧代謝等狀況的綜合評估，為顱腦損傷患者提供準確診斷與治療[26]。

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2015-07-03）

（本文編輯：陳丹）

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