心脏骤停后缺氧缺血性脑损伤的个体化灌注目标
2018-03-03 夏文瀚 重症医学
继发性损伤是心脏骤停后缺氧缺血性脑损伤 (HIBI) 预后的主要决定因素，通过优化大脑氧输送(CDO2)可以减轻。CDO2由脑血流(CBF)决定, CBF取决于平均动脉压 (MAP)。在健康人,通过脑调节，CBF在 MAP 范围内保持恒定。在HIBI患者, 完整的脑调节区域是缩小的且因人而异的。在完整的调节区内保持 MAP 恒定可减轻缺血、充血和继发性损伤。使用实时调节监测技术可以确定个体患者的最
摘要
继发性损伤是心脏骤停后缺氧缺血性脑损伤 (HIBI) 预后的主要决定因素，通过优化大脑氧输送(CDO2)可以减轻。CDO2由脑血流(CBF)决定, CBF取决于平均动脉压 (MAP)。在健康人,通过脑调节，CBF在 MAP 范围内保持恒定。在HIBI患者, 完整的脑调节区域是缩小的且因人而异的。在完整的调节区内保持 MAP 恒定可减轻缺血、充血和继发性损伤。使用实时调节监测技术可以确定个体患者的最佳 MAP。
简介
心脏骤停导致脑血流 (CBF) 立即停止，自主循环恢复(ROCS)后可引起继发性损伤。这种脑部的损伤, 称为缺氧缺血性脑损伤 (HIBI), 是预后的主要决定因素。尽管及时的ROSC, 但是持续的脑血管功能障碍可能导致继发性损伤和更差的神经系统预后。HIBI管理的重点是通过优化血糖、体温以及脑氧输送(CDO2)与利用之间的平衡来减轻这种继发性伤害。
CDO2依赖于脑血流量（CBF）, CBF主要是由平均动脉压力 (MAP)决定。由于认识到缺乏高质量的数据, 美国心脏协会建议在ROSC之后, 保持MAP≥65mmHg和收缩压≥90mmHg。这些统一的血流动力学阈值不能解释病人和疾病病理生理学中的个体变异性。因此, 这种 "一刀切" 的方法可能会导致HIBI患者继发性缺血性损伤和更差的预后。
通过代偿性血管舒张和血管收缩的脑调节, 是脑血管在广泛的MAP范围内维持稳定的血流量（CBF）的先天能力。在健康人, 调节确保脑实质免于缺血和血肿。在细胞水平, 内皮细胞释放血管舒张和收缩物质, 以及相邻的星形胶质细胞释放信号激活 L-型钙通道是对动脉血压波动的反应。根据历史事实看, 在颅脑损伤后完全丧失调节功能,会导致脑血流量（CBF）与 MAP 之间呈线性关系。事实上, 调节功能可能保持完整, 尽管在HIBI之后有一个缩小的、右移位的完整区域。重要的是, 完整的调节功能的特定区域在HIBI后的患者之间出现显著的个体异质性。我们检测到精确的MAP阈值调节最终可能导致关注心脏骤停后的个性化灌注目标。考虑到这一点, 本文的目的是探讨HIBI患者调节监测技术的进展。此外, 我们还讨论这种技术如何将我们的思维从传统的固定MAP阈值转变为个体化的灌注目标。
方法
在本文中, 我们对 MEDLINE 和 EMBASE 进行了非系统性文献检索, 以确定我们研究中引用的相关引文。我们没有检查会议摘要程序。随后, 对研究摘要进行了回顾, 并以文献描述了心脏骤停后的调节监测技术。
现象讨论
HIBI的急性后复苏期的特点是 "无回流" 现象, 能导致持久性脑血流减少, 尽管恢复心脏输出。无回流, 部分，源于弥漫性脑血管炎症, 血管内微血栓，一氧化氮信号功能失调和血管脑水肿, 最终增加了脑血管阻力和减少了脑血流量。低血压, 尤其是低于调节的下限, 在这一关键时期可能进一步加剧目前的脑缺血和继发性损伤。Trzeciak和同事回顾性地证明了低血压 (收缩压 < 90mmHg) 和住院死亡增加 (OR 2.7 [2.5–3.0]) 在8736例心脏骤停患者中的关联。此外, Laurikkala和同事前瞻性地发现, 在ROSC后的第一个48小时内, MAP低于70mmHg时间与不良的神经系统预后之间的关系。多项其他的观察性研究显示ROSC后低血压与不良神经系统结局以及死亡之间的关系。我们的研究小组进行了系统的回顾, 并得出结论, 改善心脏骤停后的神经系统结局与血压升高有关, 尽管有明显的非均匀性研究。
虽然一致增加的MAP目标似乎是直观的减轻HIBI患者的继发性损害，且受到新近的观测性文献支持, 但是指南建议MAP阈值≥65mmHg。指南中这一通用MAP阈值的持续存在部分是由于缺乏大量的随机对照试验数据。最近作者认为, 要超越统一增加的MAP与当前基于指南的MAP目标的问题, 转而关注在心脏骤停患者生理学和之前存在合并症中的个体化血流动力学阈值。
大脑调节监测允许我们确定个性化的MAP阈值, 从而走向个体化的复苏策略。Sundgreen和同事进行了前瞻性生理研究,使用经颅多普勒评估大脑中动脉血流速度以评估心脏停搏后患者调节能力,通过注射去甲肾上腺素递增增加MAP。在完整的调节区有相当多的患者之间的变异性。在三分之一的病人中, 调节区明显缩小, 右移到100mmHg的MAP上。在其余的患者中, 近半数显示完全丧失了调节, 突显HIBI患者脑血管血流动力学的显著异质性。虽然经颅多普勒调节评估建立得很好, 但观察者的可靠性、充分的大脑中动脉声波窗和无法进行长期连续监测限制了其广泛使用。因此, 需要调节监测的替代方法。
脑调节也可使用近红外光谱分析仪 (NIRS)分析 MAP 与区域氧饱和度的关系来无创的评估。NIRS发射频率700和950毫米之间的红外线，随后在额叶组织的1到2 cm表面被反射或吸收，估算氧合与非氧合血红蛋白比值, 称为 (rSO2) 。为了评估调节功能, 我们可以观察MAP的起伏会导致rSO2的变化。当调节被破坏时rSO2与MAP正相关 (例如, 增加MAP导致增加rSO2) 。反之, 当调节完好无损时,尽管 MAP起伏不定, 但rSO2仍保持不变。随着时间的推移, MAP与rSO2之间的运动相关系数可以计算, 称为COx。COx阳性表示功能失调的调节功能，Cox为负或近零表示完整的调节功能。通常, 当COx 小于0.3 时, 调节被认为是存在的。在绘制 COx (y 轴) 与单个患者的MAP范围后, 可以生成 U 形曲线, 此曲线的最低点对应于每个患者的最佳MAP。(图 1 是本手稿的原件, 并在不列颠哥伦比亚大学临床研究伦理学 board—H15-01606 的批准下使用。)
以 COx 为基础的心脏骤停后调节功能监测研究应用在新生猪模型的新生HIBI。作为这些动物研究的一部分, Brady等建立了 COx 能够准确地检测调节的下限, 灵敏度达到92% 和接收操作员特征区的曲线下的0.89。此外, 这些研究者还表明, 与使用激光多普勒流和压力反应性指数的有创性监测技术相比, 使用 COx 检测调节下限的结果是一致的.
临床上, Howlett等发现, 处于最佳 MAP 下更长时间的HIBI新生儿在基底节、白质和丘脑损伤更重。同样, Lee和他的同事也表明, 在围产期窒息后HIBI新生儿使用 COx 所确定的最佳MAP的偏离与磁共振成像特征有关。这些作者还表明, 在36例心脏骤停儿科患者中偏离最佳MAP与不良神经系统结局有关。Burton等通过研究28例窒息后的HIBI新生儿证实了这些结果, 发现了偏差低于近红外光谱调节评估确定的最佳MAP的时间越长，越导致更糟糕的运动和认知功能。
在成人心脏骤停的课题, Ameloot 和同事的回顾性计算 COx 并证明, 脑调节存在于 33 /51 的患者。Pham和他的同事们观察到, 在对心脏骤停患者中的非幸存者与幸存者进行比较时, COx 的情况显著提高。有趣的是, 在这个队列中rSO2的绝对值和结果没有关系。我们的研究小组最近对20例HIBI后心脏骤停后患者使用 COx实时脑调节监测进行了前瞻性观察研究。重要的是, 我们还能够证明这项技术是可行的, 因为我们生成 U 形调节曲线, 并确定了20名患者中19例的最佳MAP。平均最优MAP (MAPOPT) 是75mmHg(标准差 (SD) 10)。从MAPOPT偏差5mmHg范围内的平均时间百分比选择是 47% (SD 21%)。功能失调的调节 (COx在0.3 或以上的时间百分比) 占测量时间的11% (SD 17%) 。此外, 我们证明了与增加 COx 和高体温的联系, 突出了在HIBI后体温调节在脑血管反应性的重要性。这些结果与在颅脑外伤高体温患者 (> 38 ° c) 功能失调性脑调节观察是一致的。虽然高体温似乎与脑损伤后的功能失调性脑调节有关, 但目前还没有明确的数据表明, 使得患者处于常温 (36 ℃)与低体温 (33 ° c)调节功能的不同, 这成为未来研究的一个合乎逻辑的问题。
描述以COx 为基础的调节监测在成人HIBI患者中的作用仍然是重要的工作。在外伤性脑损伤中, MAP 与颅内压 (PRx) 的相似皮尔逊相关系数可以个体化确定脑灌注压力阈值。研究人员已经证明, PRx 确定的调节的完整区内灌注与改良的脑氧合有关系。此外, 一个大的观察结果研究表明, 在创伤性脑损伤患者最佳脑灌注压力5mmHg内的灌注,与改善远期神经结局相关。考虑到这一点, 进一步研究HIBI患者个体化脑调节阈值与神经系统结局的关系是一个合乎逻辑的下一步。此外,成人HIBI患者调节和关键生理调节因子 (包括动脉二氧化碳浓度、核心体温、静脉注射镇静剂和血管活性物质) 中发生的变化是必要的研究问题。最后, 在成人HIBI模型中, 把采用 COx 与直接测量CBF确定最佳MAP相比较，前者是明显的进步。
虽然使用脑调节监测去滴定MAP是一个有效的治疗策略, 仍有几个弊端需要解决。首先, 心搏骤停往往导致左心室功能受损, 这可能耐受因使用外源性血管加压素以达到 COx 确定的右移位最优MAP增加的后负荷。此外, 在心脏骤停的患者中, 使用血管加压素增加的 MAP将增加心室壁的应力和心肌耗氧量, 并有可能加重梗死的心脏。高剂量的血管加压素本身有很大的风险, 包括心律失常, 增加肺血管通透性和心肌, 肠系膜和手指缺血。因此, 增加 MAP 目标的风险必须与改善脑灌注和氧合的潜在好处相权衡。
近红外监测本身有明显的局限性, 特别是来自环境光和颅外血流的信号对其的干扰, 虽然, 来自头皮血流的信号干扰的精确比例还没有建立好。此外, 额头出汗引起的皮肤湿气可能导致近红外探针黏附性不足和不准确信号的。应该认识到, 近红外光谱只取样前额下1至2厘米的浅额叶组织, 因此, 可能无法反映在HIBI后特别易受伤害的关键脑结构中调节的区域差异,包括 灰质-白质界面, 基底节和海马。最后, 重要的生理变量, 如血红蛋白浓度的剧烈波动, 动脉二氧化碳和氧张力, 可以影响近红外信号, 从而改变rSO2独立于MAP的波动。这是基于近红外光谱的调节监测中的一个主要缺陷, 因为rSO2和MAP之间的关系产生的 COx, 可因这些其他生理变量的急性变化而改变。
结论
调节监测代表了一个最近的进展和一个进一步发展我们对HIBI患者脑血管血流动力学的变化理解的独特的机会。脑调节监测提供了一个机会去制定个体化灌注目标, 而不是传统的 "一刀切" 的方法。
缩写
CA: 心跳骤停
CBF: 脑血流
CDO2: 脑氧输送
HIBI: 缺氧缺血性脑损伤
ROSC: 自主循环恢复
rSO2 :区域氧气饱和度
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