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脓毒症患者的脑血流动力学

感染文献 离床医学 2024年09月29日 00:02

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简介


脑功能障碍是脓毒症的一种常见并发症。脓毒症相关脑功能障碍（SABD）很可能是多种因素相互作用的结果：小胶质细胞激活导致神经变性、神经递质改变、神经炎症以及大脑大循环和微循环受损。脑灌注改变可能由多种机制导致：整体或区域性脑血流（CBF）改变；全身性低血压导致脑灌注压降低（脑灌注压是推动血液通过脑血管的动力）；整体或区域性血管收缩；CBF内在调节机制失调，如脑自动调节和脑血管反应性；内皮和血脑屏障功能障碍；自主神经系统功能障碍和代谢失衡。脓毒症患者经常会出现脑灌注和 CBF 调节紊乱，颅内血流动力学监测可能有助于脓毒症患者的临床治疗。本综述旨在提供与脓毒症相关的脑血流动力学改变的最新知识，以及生理学和方法学方面的注意事项，以帮助读者浏览已发表文献中的各种结果，并为在临床实践中对脓毒症患者应用无创颅内血流动力学监测提供实用指南。


脓毒症期间的脑功能障碍：灌注改变是主要诱因

    
脓毒症是由于宿主对感染的反应失调而导致的危及生命的器官功能障碍。脓毒症相关脑功能障碍（SABD）是指与颅外感染相关的急性脑功能障碍，在排除了脑结构异常和/或任何其他与感染过程无关的、会显著改变脑功能的疾病（如脑外伤或代谢性脑病）后出现。多达 70% 的脓毒症患者会出现 SABD，并与短期死亡率、长期认知后遗症和幸存者生活质量下降有关。目前，唯一的治疗方法是早期识别和治疗脓毒症，以防止脑损伤的发生。SABD 的发病机制尚不完全清楚。SABD 很可能是多种因素相互作用的结果：小胶质细胞激活导致神经变性、神经递质改变、神经炎症以及大脑大循环和微循环受损。脑灌注改变在脓毒症的发病中起着重要作用。在脓毒症患者中发现了脑灌注改变的间接迹象，如磁共振成像和尸检中发现的脑缺血病变。脑灌注改变可由多种机制导致：全身性低血压会降低脑灌注压（CPP），而脑灌注压是推动血液通过脑血管的动力；脑自动调节（CA）和脑血管反应性（CVR）的改变会损害区域灌注；而内皮和微血管功能障碍也会影响能量基质的输送。导致脓毒症患者 SABD 的潜在机制如图 1 所示。

图 1.- 脓毒症相关脑功能障碍病理生理学概述。全身灌注不足决定了脑灌注压的降低，从而可能导致脑灌注不足/缺血。炎性细胞因子水平和氧化应激的增加会破坏膜蛋白表达和内皮功能，导致微血管和血脑屏障受损。此外，红细胞灵活性的降低和内皮细胞的活化会促进微血管血栓形成，从而加重微血管缺血。此外，大脑调节血流和对压力变化做出反应的能力（即大脑自动调节）受到损害，进一步影响脑灌注。神经胶质细胞活化、线粒体功能障碍以及迷走神经发出的信号都会导致神经传递改变和神经变性。
BBB：血脑屏障；CA：脑自动调节；CPP：脑灌注压；CVR：脑血管反应性；MAP：平均动脉压；NVC：神经血管耦合；RBC：红细胞；SABD：脓毒症相关脑功能障碍。

在此，我们回顾了目前与脓毒症相关的脑血流动力学改变方面的知识，以及生理学和方法学方面的注意事项，旨在帮助读者浏览已发表文献中的各种结果。

脑血流改变

   
缺乏能量储备的大脑依赖于持续不断的血流。在血压正常的成年人中，典型的脑血流量（CBF）平均约为 50-55 mL/100 g*min，灰质（约 80 mL/100g*min）和白质（约 20 mL/100g*min）之间存在差异。当 CBF 下降到上述标准水平的一半以下时，就会出现神经症状；当 CBF 下降到 18 mL/100g*min 以下时，大脑就会出现 “电衰竭”；当 CBF 水平低于 12 mL/100g*min 时，细胞稳定性就会受到影响。然而，其他临床研究表明，无论动脉血压或心输出量如何变化，脓毒症患者的 CBF 都会下降，尤其是那些患有脓毒症相关脑功能障碍（SABD）的患者。 相反，最近的一项研究显示，与对照组相比，脓毒症患者在镇静状态下的 CBF 升高。脓毒症期间观察到脑动脉早期血管收缩，这似乎与低血压无关。与此相反，活化的内皮细胞过量产生一氧化氮（NO）会引起全身和脑循环的血管扩张。这种血管收缩和血管扩张之间的不平衡加剧了灌注的不规则性。CBF 的几个独特方面可能会使数据解释复杂化，这可能是不同研究中观察到的不一致的原因；CBF 的下降可能是由于同时发生代谢性酸中毒导致分钟通气量的代偿性增加（如低碳酸血症）。此外，CBF 的改变可能是区域性而非全局性的，特定的脑区，如杏仁核、额叶皮层、自主神经中枢、海马和纹状体，更容易受到缺血的影响。最后，CBF 的降低可能与脓毒症或其治疗（如静脉镇静）导致的脑代谢下降有关。如果神经-血管耦联保持完好，能量需求和供应之间的差距可能比绝对 CBF 值更为显著。这可以解释为什么在 SABD 患者和非 SABD 患者之间观察到一致的脑氧合水平。此外，对缺血敏感的脑区位置较深，而近红外光谱等非侵入性方法无法检测到这些脑区，也可能是另一个原因。


脑血流量的调节：复杂的情况

   
在生理状态下，CBF 受到复杂的调节，以满足新陈代谢的需要。CBF 的调节可大致分为四种主要机制。压力脑自动调节（CA）是脑血管对脑灌注压（CPP）波动的适应性反应。化学调节是指脑血管对区域二氧化碳（PaCO2）、氧气（PaO2）或 pH 值变化的反应。神经元调节包括外在和内在的血管神经支配，以及神经血管耦联（NVC）。内皮依赖性调节有其自身的直接作用，但也会介导前述机制的作用。必须指出的是，这些 CBF 调节机制相互依存，而且经常重叠。因此，在生理条件下辨别每种途径的相对重要性具有挑战性，而在危重病期间理解它们各自的贡献则变得更加复杂。

脓毒症患者的压力脑自动调节功能发生改变

    
脑自动调节（CA）是脑动脉平滑肌细胞的一种固有机制。其主要功能是在血管内压升高时诱导血管收缩，从而限制血流量，而在压力下降时促进血管扩张，增强血流量。CA 的主要目的是减轻脑灌注压（CPP）急剧变化可能造成的损害：CPP 快速升高会损害毛细血管并使颅内容量和压力升高，而 CPP 快速降低则会使大脑面临灌注不足的风险。脑血流量（CBF）和 CPP 之间的关系通常用 “自动调节曲线 ”来表示。最初，该曲线包括两个拐点--自动调节的下限（LLA）和上限（ULA）--以及一个 “平台”。LLA 和 ULA 划分了压力独立流动和压力被动流动的界限。肌源性反应是对机械负荷的一种反应，是 CA 的基础。CPP 或动脉跨壁压力的增加会触发机械传导，导致肌动蛋白-肌球蛋白丝交联和收缩。随着跨壁张力的上升，动脉直径也随之扩张，直至达到刺激阈值。一旦超过阈值，血管就会收缩。过大的跨壁压力会超过平滑肌细胞的抗压能力，导致被动血管扩张。 根据 Lassen 对自动调节曲线的首次描述，多年来一直认为正常血压成人的 CA 压力上限和下限在 50-150 mmHg 之间。然而，CA 上限可因个体因素和 CPP 变化的原因、速度和方向而异。最近的研究结果表明，传统意义上的平台可能比以前认为的更窄。此外，平台的长度会因诱导 CPP 变化的方法而不同，高血压似乎比低血压更能有效缓冲。具体来说，最近在测试 CPP 的自发变化时发现了更短的自动调节平台（如 5-10 mmHg），而在使用血管活性剂改变 CPP 的情况下几乎不存在自动调节平台。此外，在此平台范围内，每毫米汞柱的 CPP 可使 CBF 增加约 0.7%。这意味着平台内 CPP 和 CBF 之间的关系很少是一条完美的水平线。与历史上描绘的 “自动调节曲线 ”相比，这些考虑因素支持更新大脑自动调节机制的观点。正如 Brassard 等人所指出的，在平均动脉压 (MAP) 缓慢变化时，可能会存在一个小的大脑自动调节平台，但我们不应期望 CBF 在所有生理/临床条件下都能保持稳定。除了人们日益认识到 CA 机制的复杂性之外，CA 的评估还可以通过各种技术来实现，每种技术都对这一现象提供了独特的视角，并可能导致看似矛盾的结果。在解读已发表的文献时，考虑方法至关重要。在颅内压（ICP）正常的情况下，鉴于 ICP 对颅内血流动力学的影响可忽略不计，可使用 MAP 代替 CPP。此外，CBF 的测量需要侵入性技术，而侵入性技术很少应用于临床。因此，与 CPP 和 CBF 之间的直接关系相比，已发表的文献更多地研究 MAP 和 CBF 的替代指标之间的关系。CA 评估主要分为 “静态 ”和 “动态 ”两种。“静态 "CA 是指在 MAP 和 CBF 达到稳定状态的条件下，以不同的阶跃变化在几分钟内完成分析。相比之下，“动态 ”CA 检查的是 CA 对几秒或几分钟内 MAP 快速变化（通常是自发变化）的反应，如咳嗽或体位变化等生理事件。静态 CA 和动态 CA 代表着方法学上的区别，同时也代表着对 MAP 变化的不同生理反应。静态 CA 假定低频 MAP 振荡会持续得到缓冲，而动态 CA 则关注快速 MAP 振荡得到缓冲的速度。在动态 CA 中，快速的 MAP 变化会直接影响 CBF，但在健康人中，CBF 恢复基线的速度比 MAP 更快。尽管静态 CA 和动态 CA 在方法上有明显的区别，但它们很可能代表了 CA 缓冲 MAP 变化能力谱的两端。一种独特的 CA 研究设计基于自发的 MAP 振荡，其发生与心输出量和压力反射无关 。在分析极慢的 MAP 振荡时，该方法更符合 CA 频谱的静态一端 。目前还没有关于评估技术的标准化，不同的方法可能会在同一患者人群中产生略有不同的结果。对于不同研究得出的明显相互矛盾的结果，应根据所采用的方法和 CA 生理反应的独特性加以解释。之前发表的一项研究表明，在严重脓毒症患者群体中，静态 CA 可能不受影响，而动态 CA 可能会发生改变，而在同一脓毒症患者群体中，两种不同的动态 CA 指数在评估时显示出很差的一致性。CA 功能障碍主要通过两种方式影响脑灌注：CA 可能完全失灵，或者由于全身性低血压或 CA 边界的改变，CPP 可能偏离 CA 极限。在这两种情况下，CBF 都会在临床实践中认为 “安全 ”的血压范围内（例如，MAP 为 65-70 mmHg）成比例地减少，从而使大脑面临灌注不足的风险。研究表明，CA 在脓毒症中会受到损害，尤其是在 SABD 的情况下，其功能与生存结果相关。然而，由于参与 CBF 调节的途径错综复杂，准确定位 CA 功能障碍在 SABD 出现中的作用仍具有挑战性。值得注意的是，CA 可能并非完全功能障碍；生理变量、个体差异或慢性并发症等因素可能会影响 LLA。例如，高血压患者的 LLA 值可能会比正常血压患者的 LLA 值更高，从而使 CBF 在意外的高 MAP 值下与压力有关。人体研究表明，尽管对高血压患者进行了治疗干预，但他们的 CBF 仍然保持一致。然而，这些研究主要涉及无并发症的年轻高血压患者，评估时间跨度长达数周，不排除 CA 机制可能发生适应性变化。慢性动脉高血压，尤其是并发血管疾病时，可能会影响危重病人的 CA，尤其是在存在全身炎症的情况下。值得注意的是，脓毒症通常会导致自主神经系统（ANS）失调，从而对动态 CA 产生不利影响。脓毒症患者的血流动力学明显不稳定，稳态状态稍纵即逝，因此这种失调对患者尤为不利。

脑血管反应功能障碍

    
二氧化碳分压（PaCO2）通过影响细胞外 pH 值和血管平滑肌细胞上的一氧化氮（NO）浓度，在调节 CBF 方面起着关键作用。具体来说，高碳酸血症（PaCO2 升高）会导致血管扩张，而低碳酸血症（PaCO2 降低）则会导致血管收缩。在生理 PaCO2 范围内（如 30-50 mmHg），脑血管反应性（CVR）最为明显，据估计，PaCO2 每升高 1 mmHg，脑血流量（CBF）就会增加 3-6%，而每降低 1 mmHg，CBF 就会减少 1-3%。动物研究表明，PaCO2 升高可能会通过增强组织血流和氧合作用而带来好处。然而，严重诱导性高碳酸血症导致的过高 CBF 会升高血管静水压，从而可能导致脑水肿。相反，低碳酸血症引起的血管收缩对脓毒症大脑的影响仍不明确。脓毒症患者 CVR 的完整性仍是一个争论不休的话题。一项涉及 12 名使用镇静剂的脓毒症患者的研究发现，7 名患者的 CVR 下降，3 名患者的 CVR 正常，2 名患者的 CVR 增强。其他调查报告显示 CVR 要么受损，要么保留。据推测，在脓毒症早期阶段，CVR 可能会受到破坏，而在晚期病例中，这种改变可能会变得不那么明显。更复杂的是，研究还发现，在血容量耗尽或用药导致低血压以及缺氧时，CVR 也会受损。PaCO2 水平也会影响 CBF 的调节机制。据观察，低碳酸血症时大脑自动调节（CA）会增强，而高碳酸血症时则会减弱。在 PaCO2 值达到极值时，CA 可能完全失效。相反，在平台 MAP 范围内，低碳酸血症通常会降低 CBF，这可能是由于不同二氧化碳水平下血管静息张力的变化所致。通常在服用乙酰唑胺后或通过改变机械通气患者的呼吸参数，使用呼末二氧化碳（EtCO2）或直接 PaCO2 监测来进行 CVR 评估。然而，个体和区域大脑对乙酰唑胺的反应可能各不相同。虽然 EtCO2 的变化反映了 PaCO2 的变化，但不能仅从 EtCO2 测量值推断出准确的 PaCO2 值。


神经元调节和自主神经系统功能障碍

    
脑血管由交感神经系统（SNS）和副交感神经系统（PNS）的外在和内在纤维支配。在脓毒症中，炎症介质的释放和低血压会触发交感神经系统的激活，从而产生保护作用和有害作用。虽然 SNS 在神经调节免疫器官和激活心血管代偿机制以确保末梢器官灌注方面发挥作用，但其在调节脑血流（CBF）方面的作用仍是一个争论不休的话题。动物研究表明，脓毒性休克时 SNS 的激活超过了对降压刺激的预期反应。此外，动脉血压反射受损也与不良预后有关。在血流动力学稳定的情况下，SNS 的作用较小，肌源性 CBF 控制占主导地位。然而，在严峻的挑战下，SNS 会成为重要的 CBF 调节器。涉及全身或局部神经节阻断的研究对 CBF 的影响结果不一。虽然外科神经节切除术始终会导致 CBF 增加，但使用局部麻醉剂进行的药理学研究却显示出不同的结果，这表明可能存在阻断不完全的情况。最近的研究表明，自主神经功能衰竭患者的 CBF 升高，而动物模型则将 SNS 激活与高血压发作时 CBF 降低联系起来。自主神经系统在严重缺氧和高碳酸血症时限制脑血管扩张的作用得到了动物研究的支持。然而，在临床和实验环境中，分离自主神经系统（ANS）对颅内和全身血流动力学的影响都具有挑战性。此外，在败血症中，SNS 的肾上腺素能受体会发生脱敏，这是一种防止过度刺激的保护机制。一旦发生脱敏，PNS 活性可能会增加，从而通过脊髓神经节导致颅内血管扩张，使脓毒症中出现的 ANS 功能障碍进一步复杂化。一些研究强调了脓毒症中的自主神经系统功能障碍，其特征是异常的炎症反应和对循环功能的自主神经控制受损，可能导致循环衰竭。这种功能障碍与不良预后有关。脓毒症中自主神经系统功能障碍的确切机制仍然难以捉摸，但很可能与长时间或过度的 SNS 激活和/或不适当的 PNS 下调有关。神经血管耦联（NVC）描述了脑血管根据神经元代谢需求调整区域 CBF 的内在能力。神经血管耦联的功能取决于神经血管单元的完整性，神经血管单元是由密切相关的细胞和细胞外基质成分组成的复杂组合体。CBF 的变化与特定脑区的能量消耗直接相关。神经活动的增加会促使被激活区域的 CBF 相应增加，这种现象被称为 “功能性充血”。有趣的是，CBF 的激增可能超过新陈代谢的需求，甚至在氧和葡萄糖供应充足的情况下也会表现出来。这表明，新陈代谢需求可能并不是调节 CBF 的唯一驱动力。最近的理论提出，CBF 的增加是由神经血管信号传递和血管活性代谢物释放所支持的前馈机制引导的。反馈（依赖于新陈代谢）和前馈（不依赖于新陈代谢）两种模式并存，功能性充血的性质受神经激活的时间、位置、强度和持续时间等因素的影响，这一点是可信的。脓毒症中的 NVC 潜在变化及其与其他 CBF 调节机制的相互作用仍是一个有待探索的领域。尽管如此，NVC 的功效显然取决于神经血管单元的完好性。对这一单元的任何损害都可能导致 NVC 功能障碍。值得注意的是，小鼠在输注脂多糖后，甚至在出现任何明显的神经元功能障碍之前，NVC 就已受到破坏。迷走神经刺激的抗炎作用可以抵消这种破坏。在人类受试者中，脓毒症急性期过后，NVC 的损伤似乎仍然存在。最近的一项研究对脓毒症动物模型（14 例）和脓毒性休克动物模型（7 例）的大脑自动调节（CA）和 NVC 进行了深入研究，并与对照组（15 例）进行了比较。研究结果表明，在脓毒性休克病例中，CA 和 NVC 均受到损害，但在较轻的脓毒症病例中则不受影响。此外，CA 和 NVC 的功能障碍与大脑皮层功能障碍有关。


内皮和脑血屏障功能障碍

    
在脓毒症的早期阶段，微循环发生明显变化，这主要源于内皮功能障碍。免疫细胞浸润脑组织，随后释放促炎细胞因子，激活内皮细胞，进而触发凝血级联反应。微血栓的持续形成导致缺血。随之而来的能量基质供应不足加剧了内皮细胞的活化。随着活性氧（ROS）相对于一氧化氮（NO）的过度产生，氧化应激随之而来。这种不平衡削弱了一氧化氮的保护作用，如抑制血小板聚集和松弛血管平滑肌细胞，从而加剧了微循环功能障碍。此外，脓毒症还会改变红细胞的形态和灵活性，进一步阻碍血流。在脓毒症动物模型中，人们发现脓毒性休克会损害大脑微循环。尽管进行了液体复苏，但这种功能障碍依然存在，而且与平均动脉压（MAP）或乳酸水平无关，使用血管加压药升高平均动脉压也无法逆转。这表明，即使在整体灌注保持不变的情况下，微循环也会发生改变。人体研究同样表明，舌下微循环障碍不受液体复苏的影响。持续的微循环功能障碍已被确定为脓毒症患者的预后指标。正常情况下，脑内皮具有紧密的细胞间连接，限制血液和脑实质之间的分子交换。这些连接与周细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞共同构成了血脑屏障（BBB）。有几种因素会损害血脑屏障的功能。全身炎症介质可通过缺乏 BBB 的环周器官直接与大脑相互作用，导致小胶质细胞活化。这种激活会导致产生和释放 ROS、NO 和谷氨酸，对连接结构和神经元造成损害，从而使有害循环持续下去。受损的 BBB 会导致内皮连接松弛，增加其通透性。通透性增加会使大脑暴露于循环中的神经毒性物质，导致脑水肿、微血管灌注减少和神经元损失。在各种脓毒症动物模型和人体研究中，都观察到了脓毒症发病后不久出现的 BBB 完整性异常。在脓毒症相关性脑功能障碍（SABD）患者中，已记录到因 BBB 破坏而导致的血管源性水肿。然而，必须注意的是，即使没有 BBB 破坏，SABD 也会表现出来。


脓毒症患者颅内血流动力学监测为何重要

    
脓毒症相关的全身性炎症通过影响调节脑灌注的各种机制，对脑血流动力学产生多方面的影响。鉴于这种复杂性，确定单一的治疗靶点具有挑战性。然而，早期识别易患 SABD 的患者可以更有效地指导临床干预。在这种情况下，一个关键的概念就是 “最佳 MAP”，它指的是平均动脉压（MAP）范围，在这个范围内，大脑自动调节（CA）的运行效率最高。通过确定个体患者的这一范围，临床医生可以通过将 MAP 维持在这一特定范围内来优化脑灌注。在这一 “最佳 MAP ”原则的指导下，已探索出多种疗法来增强重症患者的脑灌注并改善其预后，尤其是受创伤性脑损伤和蛛网膜下腔出血影响的患者。Rosenblatt 等人的研究表明，虽然可以确定最佳血压范围在 55 至 115 mmHg 之间，但在整个监测期间，脓毒症患者的最佳血压范围会有所波动。该研究并未深入探讨最佳血压范围之外的持续时间是否与不良预后相关。不过，鉴于 CA 受损与患者预后之间的既定联系，在脓毒症患者中采用针对神经系统的 MAP 滴定方法可能会减轻脑灌注的改变，从而减少神经功能缺损。对脓毒症患者颅内血流动力学变化的全面了解为制定和实施针对这些特定变化的预防和治疗策略铺平了道路。

临床管理：如何在日常临床实践中应用神经监测

    
SABD 的临床治疗重点在于及时诊断，防止继发性脑损伤，从而确保充足的氧合、灌注和代谢交换。然而，SABD 的诊断目前尚属排除性诊断，因为还没有任何筛查或诊断测试在 SABD 中得到验证。在这种情况下，仪器工具可以帮助诊断脓毒症脑部并发症。SABD 诊断实用指南见图 2。

图 2.- 脓毒症患者的脑功能评估。CA：脑自动调节；CT：计算机断层扫描；EDV：舒张末期流速；EEG：脑电图；MFV：平均流速；MRI：磁共振成像；PI：PI：脉动指数；PS：峰值流速；qSOFA：快速序贯器官衰竭评估；RI：SABD：脓毒症相关脑功能障碍；TCD：经颅多普勒；THRT：瞬时充血反应试验。*CAM-ICU和ICDSC可提供帮助；**应排除导致血流速度和PI改变的其他原因（年龄、血细胞比容、动脉血气等）。


监测工具

    
虽然计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）可以提供深入的见解，但它们都伴随着固有的成本，以及将病人从重症监护室运送到放射科所带来的后勤挑战，此外还有 CT 的辐射暴露。因此，这些技术可能不适合对脓毒症患者进行日常或反复监测，但一旦出现急性脑功能障碍，就应立即使用这些技术，以排除脑卒中或脑白质病变等组织病变。脑电图（EEG）是检测 SABD 的灵敏仪器，但它缺乏特异性，因为脑电图变化可能发生在各种形式的脑病中，如θ波和δ波，以及较慢的背景活动。尽管这些波长期存在且分布广泛，但需要长时间记录，并由神经生理学家进行解读。但并非每个机构都能随时提供这种时间投入和专业知识，从而限制了这种诊断工具的应用。因此，由于缺乏足够的数据，我们不能明确建议在这种情况下使用该工具。当神经系统评估的变化未得到影像学结果的证实时，似乎可以使用该工具。

经颅多普勒

    
经颅多普勒（TCD）是一种经济有效的方式，便于定期在床边评估脑血流动力学，且相关风险极低。大多数颅内血流动力学参数已在急性脑损伤患者身上得到研究和验证。 然而，尽管目前还没有针对脓毒症患者的标准化评估方法，TCD 仍是评估脓毒症患者颅内血流动力学的一种很有前途的工具。TCD 通常在患者仰卧或半卧位进行，头部抬高 30 度角。 通常将频率范围为 2-4 兆赫的微凸探头应用于颞骨，并对威利斯环进行评估。在 SABD 患者中，大脑中动脉（MCA）是信息量最大的颅内血管。MCA 位于 40-70 毫米深处，可以评估多个颅内血流动力学参数。TCD 评估基于对颅内动脉血流速度（BFV）的量化。虽然颅内血流速度并不直接等同于绝对脑血流（CBF）值，但其时间变化反映了脑血流随时间的变化，因此定时进行 TCD检查是评估脑灌注的重要工具。通过 TCD 可以评估不同的速度：收缩期峰值速度 (PSV)、舒张末期速度 (EDV) 和平均血流速度 (MFV)。根据 BFV 可以计算或估计的其他变量包括搏动指数（PI）、阻力指数（RI）、脑灌注压（CPP）和颅内压（ICP）（表 I）。

PSV 主要受心输出量和全身血流动力学的影响，而 EDV 则反映了脑循环的低压特性。低 EDV 可纳入全身血流动力学评估，作为低灌注和需要优化血流动力学的可能标志。一般认为 MFV 正常值为 55±12 cm/s。然而，影响 MFV 的因素很多：年龄的增加和全身动脉压的降低会导致 MFV 值的下降。此外，PaCO2 会直接影响 MFV（如果脑血管反应功能正常），而血细胞比容水平则会对 MFV 产生反向影响。 鉴于脓毒症患者普遍存在高龄、低血压、PaCO2 水平改变和贫血等情况，任何 MFV 偏差都应谨慎解释，并考虑脑或全身灌注不足的临床表现。博动指数（PI）的计算公式为（PSV-EDV）/MFV，但通常由超声机直接提供，它与全身动脉压的脉搏振幅成正比。PI 是脑血管阻力的一个指数，PI 值越高，表明检查点远端脑血管床的阻力越大。大多数脑动脉的正常值小于 1.2。脓毒症早期的 PI 值大于 1.3 与神经功能障碍有关。尽管 PI 被认为是脑血管阻力的一个指标，但它同时取决于搏动性和 MFV。这意味着，即使搏动性正常，MFV 下降也会使 PI 升高。当发现脓毒症患者的 PI 偏高时，应检查 MFV 以及 PSV 和 EDV 之间的比率。如果 MFV 值极低或 EDV 值小于 PSV 值的 50%，在没有一般禁忌症的情况下，建议进行血流动力学优化。如果血流动力学优化无法恢复正常的 PI，则应仔细观察患者是否出现脑功能障碍。关于 TCD 作为无创评估脓毒症患者 CPP 和 ICP 的工具的研究有限，研究结果表明 CPP 有所下降，而 ICP 则略有上升。由于脓毒症患者经常出现低平均动脉压 (MAP)，这些结果可能具有重要意义。然而，目前还没有关于使用 TCD 监测脓毒症患者 CPP 和/或 ICP 的确切数据。通过瞬时充血反应试验（THRT），TCD 可以轻松评估脑的自动调节功能（CA）。在 THRT 期间，通过 TCD 持续监测 MCA 速度，同时在颈部对同侧颈动脉进行短暂压迫（最少 10 秒，压迫率为 40%）。当 PSV 下降到基线的 30%-50% 时，即为充分压迫，PSV 稳定下降 3 秒后松开压迫。在完整 CA 的情况下，MCA 远端的血管床会发生血管扩张，松开压迫会导致 PSV 短暂上升。PSV 比基线值增加 10% 或更多被认为是CA 完整的标志。已对麻醉、神经外科和急性脑损伤患者进行了 THRT 评估。在没有禁忌症的情况下（即压迫侧已知存在动脉粥样斑块或溃疡，Willis 环内已知存在动脉瘤），应进行此项检查以常规监测 CA，最好每天进行一次甚至多次。事实上，研究表明，高达 50% 的脓毒症患者的 CA 会受到损害。此外，确诊后 48 小时内 CA 受损已被确定为 SABD 的一个风险因素，这突出了对易患 SABD 的患者进行持续 CA 监测的重要性。此外，通过 CA 评估还可以对脓毒症患者的血流动力学进行一些一般性的考虑。MAP 超出 CA 限制会导致 CBF 改变。这可能会阻碍 CA 的缓冲能力，从而可能导致低 MAP 时的低灌注或 MAP 升高时的高灌注。优化脑灌注需要将 MAP 维持在这一范围内，尽管 CA 的有效 MAP 范围因人而异 。虽然目前仍不确定最佳 MAP 范围之外的持续时间是否与不良预后相关，但 CA 受损与患者预后之间的既定联系表明，对脓毒症患者进行以神经系统为重点的 MAP 滴定可能会减轻脑灌注的改变和相关的神经功能缺损。要确定每位患者的最佳 MAP 范围，必须确定 CA 的下限和上限。然而，这就需要主动调节 MAP，逐步提高 MAP 并重新评估 CA，而这在重症监护环境中可能并不简单。尽管如此，从未来的角度来看，由于许多脓毒症患者需要优化血液动力学，在脓毒症患者中纳入 CA 评估可为血流动力学参数优化和个体化治疗提供有价值的见解。


生物标志物

    
最后，S-100β或神经元特异性烯醇化酶（NSE）等各种脑损伤指标可作为脓毒症或脓毒性休克的脑部受累情况进行检查。然而，这些指标均未明确显示出对 SABD 的特异性。相比之下，脑脊液中蛋白质水平升高可能与 SABD 有关，这可能是由于血脑屏障通透性增强所致。然而，在临床实践中，脑脊液样本和分析仅适用于怀疑中枢神经感染的情况，因此在评估 SABD 时作用不大。

结论

   
脓毒症患者的脑血流动力学调节经常发生变化。脑自动调节是一种在全身血压波动的情况下确保脑血流稳定的机制，在维持最佳脑灌注方面发挥着关键作用。鉴于脓毒症的动态性质及其对脑血流的潜在影响，对脑自动调节的床边评估成为一项重要工具。通过监测和了解这些自动调节模式，临床医生可以根据患者的个体需求调整血压目标，从而有可能改善脑灌注并减轻神经系统并发症。然而，虽然这种方法的理论优势显而易见，但其实际意义仍有待充分阐明。具体来说，当务之急是研究根据脑自动调节评估结果优化血压目标是否能改善脓毒症患者的临床治疗效果。需要考虑的因素包括降低发病率、死亡率、重症监护室住院时间和长期神经系统后遗症。未来的研究工作应侧重于评估脑自动调节引导干预的临床影响。通过确定这种方法的疗效，我们可以完善治疗策略，确保脓毒症患者得到最知情和最个性化的治疗。

关键点

  • 脑功能障碍是脓毒症的常见并发症，很可能与不同的病理生理机制有关，其中灌注改变似乎起着关键作用。
  • 无创颅内血流动力学监测在临床实践中是可行的，可能有助于脓毒症患者的临床治疗。
  • 通过监测颅内血流动力学，临床医生可以根据患者的不同需求调整血压目标，从而有可能增强脑灌注，减轻神经系统并发症。
  • 未来的研究应侧重于评估颅内血流动力学指导下的干预对临床的影响。

来源：Crippa. Brain hemodynamics in septic patients. Minerva Anestesiol 2024;90(9):814-29

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