外科重症患者的脑功能监测
外科重症患者的脑功能监测
保定市第一中心医院神经重症 庞世雄，李炜译
张剑校对
研究目的
概述外科重症患者的脑功能监护技术。
最新发现
随着外科术后患者神经和神经认知方面并发症越来越多的被人们所认知，外科ICU的脑监测在发现和预防不良后果方面，可能会发挥相应的作用。然而，对于术后应用镇静及机械通气的患者来说，监测其神经功能的变化是具有挑战性的。当代技术可以提供各种各样的无创和有创脑功能监测，包括对大脑皮层电活动、脑氧合、脑血流调节、颅内压的监测及颅脑代谢功能的评估。这些技术可用于亚临床癫痫的诊断，镇静深度和谵妄的评估，脑血流受损的检测和神经外科并发症的诊断。
总结
脑监测在早期发现外科ICU患者不良预后方面是具有价值的，但证据有限，仍缺乏明确的临床指征。
关键词
脑血流自动调节、脑功能监测、脑氧饱和度、脑电图、颅内压
简 介
危重患者生命体征监测的目的是及时发现脏器功能恶化的征象，采取适当的纠正措施，以保证最佳的治疗效果。许多重症监护室医护人员将呼吸和心血管功能作为监护重点，而脑功能监测一直未被作为标准治疗去应用。在外科ICU，这种监护的差异可能更大。通常病人术后在ICU监护治疗仅仅几个小时。在确保患者生命体征平稳后转回到普通病房。
认知功能的改变可使术后患者病情复杂，但此类认知障碍却往往被漏诊，尤其是当仅出现活动不足或嗜睡等轻微迹象时。术后神经认知障碍（POD）包括于术后数天内出现的术后谵妄，及术后持续1至12个月的术后神经认知障碍。老年患者中POD的发生率可超过30%。术后3个月有30%以上的老年患者出现神经认知障碍。我们在临床上是否已经做了足够的工作来监测脑功能？在大多数情况下，答案可能是肯定的。因为意识的临床评估和神经系统检查代表了最直接和最重要的脑监测工具。然而，由于ICU患者在手术后通常需要注射镇静剂和机械通气，神经系统检查可能受到影响，结果也可能被掩盖。此外，颅脑功能的轻微变化可能在临床评估中未发现[例如，亚临床癫痫或脑血流自动调节的变化]，但其仍然对结果产生负面影响。在这种情况下，各种监测技术被允许更集中的用于监测大脑，评估大脑皮层的电活动，脑氧合和血流自身调节，或颅内压和脑代谢（主要是在神经外科方面）。如图1所示。本综述的目的旨在总结颅脑监测在外科ICU患者中的作用的最新证据。我们试图介绍主要的监测技术，并概述在适当的临床环境中应用这些技术可以提供的关键优势。
关键点
·连续脑电图监测可及时诊断亚临床癫痫发作，但耗费医疗资源，主要针对术后癫痫发作风险高的患者。
·经过处理的脑电监测可用于优化术后ICU患者的镇静状态及疼痛评估，尤其是在深度镇静和有创机械通气期间。
·术后脑氧合监测的证据有限，尚未证明能改善术后（神经）预后。
·床旁颅脑自动调节监测是可行的，但仍需评估个体化血压指标是否会改善术后神经系统相关预后。
·颅内压和脑代谢的监测方法仍具有很强的侵入性，因此其应用应限于有高并发症风险的神经外科患者使用。
图1.脑监测技术及相关结果。粗线表示与各自的结果建立关联，实线表示有关联的证据，虚线表示与结果关联的证据有限。cEEG,连续脑电图。
大脑皮层电活动
皮层脑电活动传统上是通过原始脑电图(EEG)来进行监测的，通常需要有经验的临床医生来判读EEG结果。经过处理的脑电图设备提供了一个更容易的皮质电活动的解释，主要目的是监测镇静或麻醉的深度。
原始脑电图
原始脑电图信号的记录是检测和诊断(非惊厥)癫痫发作的金标准。癫痫发作会使神经外科和心脏外科患者的术后过程复杂化。这两类患者均可能出现不良结局。原始脑电图是一种间歇性诊断技术，覆盖的时间有限(通常在30分钟左右)。所以其缺点是会遗漏许多非惊厥性癫痫的发作。相反，持续的脑电图监测在危重患者中具有更高的敏感性，在危重患者中，非惊厥性癫痫发作频繁，通常在监测数小时后才能发现。
神经外科手术后癫痫的发生率被认为在术后即刻最高，是因为镇静剂的使用可能会掩盖神经系统体征的变化。在神经外科术后住ICU的患者中，术后72h内持续脑电图监测，临床发生或脑电图发现的癫痫的发生率为29%，超过三分之二的病例(亚临床癫痫)无任何临床症状。有和无癫痫的患者出院时死亡率相似，但较长时间后的结果未被追踪。另一项前瞻性研究发现，神经外科患者有脑电图证实的癫痫发生率较低(10%)。但因为三分之一的患者术后已经开始使用抗癫痫药物，所以临床怀疑非惊厥性癫痫持续状态的发生率被低估。神经外科术后癫痫风险较高的相关因素包括癫痫病史、硬膜下血肿、围手术期蛛网膜下腔出血和脑叶肿瘤。
心脏手术后，在ICU开始的连续脑电图描记显示，癫痫发生率为3%，但如果考虑到接受心脏瓣膜手术并有完整的连续脑电图监测的患者时，癫痫发生率就会增加到9%，异常的脑电图患者高达33%。术后第一天脑电图显示的癫痫发作与POD有关。值得注意的是，POD的特征还包括功能性神经相互作用和其他典型的脑电图特征(例如，脑电功率向更低频率转移)。其中一些特征与意识障碍危重患者的死亡率有关。这使得连续脑电图监测成为评估POD进展和严重程度的一种大有可为的工具。一项正在进行的研究旨在确定心脏手术患者在围手术期(从手术前2天到术后7天)睡眠和清醒时的脑电图模式是否能预测POD的发生。这些发现阐明了外科ICU患者POD的器质性病因，并应促进其诊断和预防，以改善预后。
最后，在因精神状态改变而接受持续脑电图检查的外科ICU患者中，非惊厥发作的发生率为16%，与不良结局(死亡、植物状态或严重残疾)密切相关。此外，29%的患者可出现周期性癫痫样放电。外科ICU患者持续脑电图监测的成本-效果尚待确定。首先，它的应用是针对具有亚临床癫痫发作危险因素的患者，如癫痫病史或脑叶肿瘤的神经外科手术史。其次，应该考虑一些关于它应用过程中的缺点，包括在人力和技术资源方面的高要求，以及ICU环境中经常影响连续脑电图波形中的因素。
经处理的脑电图监测
经处理的脑电图监测仪是手术室常用的监测麻醉深度的仪器。也有越来越多的证据表明它在ICU中的作用。在ICU中镇静监测是一个重要问题，尤其是考虑到深度镇静与不良结局之间的关联。ICU常用临床量表来评估镇静水平。在ICU术后患者中，有研究发现脑电双频指数(BIS)、熵值或麻醉趋势指数值（纳科特伦指数）与RASS评分存在较好的相关性。BIS或患者状态指数(PSI)值与Ramsay评分亦存在较好的相关性。然而，其他研究发现BIS或PSI值与Ramsay评分、BIS与RASS评分之间的相关性较差。大多数研究得出的结论是，经过处理的脑电图监测仪不足以替代临床量表，但它们可能是临床评估的一个有用的辅助工具。指南建议，当临床评估不敏感时，BIS监测可能最适合于深度镇静或神经肌肉阻滞时镇静深度的滴定。此外，镇静评分通常是间歇性评估的，必须刺激患者来评估镇静水平，而脑电图监测是连续的，不需要改变镇静状态就可做出评估。正如前面提到的连续脑电图，经处理的脑电图监测仪也能在围手术期神经认知障碍的诊断中发挥作用:在心脏手术后的第一天，低BIS值在识别谵妄患者时表现出高特异性但灵敏度较低。
除了镇静评估，BIS监测也已在外科ICU镇静时的闭环靶控输注系统中实施，为镇静控制提供了严密可靠的保障。尽管，镇静水平的选择应始终需要考虑到血流动力学的不利影响。
最后，BIS监测的一个引人关注的应用包括评估有创通气患者的疼痛。BIS值与心脏手术后重症监护患者疼痛观察工具呈正相关。与重症监护疼痛观察工具相比，BIS监测更适合于神经外科术后昏迷患者的疼痛评估。此外，BIS在评估疼痛时比血流动力学变化更敏感。
总之，经过处理的脑电图监测仪有助于优化外科ICU患者的镇静和疼痛评估，特别是在深度镇静和有创通气期间。
脑氧饱和度监测
脑氧饱和度(ScO2)可通过近红外光谱(NIRS)连续无创监测，这一监测技术广泛应用于心脏手术患者的术中护理。在术中监测脑饱和度低状态频繁发生的患者，其术后神经认知障碍、住院时间延长和死亡率增加等预后不良结局增加。目前的指南推荐术前和术中监测脑氧饱和度，以确定患者出现此类不良结局风险增加。值得注意的是，大部分患者在术后ICU住院期间仍继续出现脑氧不饱和状态。最近的一项研究显示，体外循环心脏手术后脑氧饱和度低状态时间延长，而非心脏手术后则没有此类情形。因此，尽管证据仍然有限，且不足以推荐术后监测，但仍有必要将ScO2的监测范围扩大到术后阶段。最近的一些研究为术后NIRS监测和结果之间的关系提供了令人关注的见解。在有POD的心脏外科ICU患者中，低ScO2与谵妄的严重程度相关，并并且数值随着谵妄的好转开始回升。此外，在接受心脏手术的老年患者中，发生POD的患者的ScO2值较低。术后ScO2的较大幅度的降低与POD相关，与其他混杂因素无关。然而，在249名心脏手术患者队列中，旨在逆转手术期间或术后24小时内大脑氧不饱和状态的围手术期治疗对预防POD没有效果。
缺血性卒中是心脏手术后的严重并发症。有颈动脉狭窄和无颈动脉狭窄的冠状动脉搭桥术后脑血管事件的发生率没有差异，脑氧饱和度无差异。而颈动脉狭窄患者平均动脉压(MAP)较高，这可能保证了该组患者足够的脑灌注。这提出了一种假设，即脑氧合度可能通过优化MAP和脑血流CBF而在预防脑血管事件中发挥作用。
脑血流及其自动调节
CBF受复杂的肌源性、神经源性、代谢和内皮机制调控。CBF可以通过热扩散血流仪进行有创监测，也可以通过经颅多普勒(TCD)或激光多普勒血流仪进行无创监测。热扩散血流仪使用热敏电阻和检测器之间的温差来估计CBF；TCD使用超声波来评估血流；激光多普勒血流仪直接评估红细胞流量。TCD是无创监测CBF的主要工具。TCD的改进促进了经颅彩色多普勒超声的发展。这种彩色多普勒超声可以方便地检测血管和评估血流。对于有局灶性脑缺血风险的患者，推荐使用热扩散血流仪。尽管由于该方法的侵入性，使其在外科ICU中的适用性可能受到限制。尽管尚未有官方推荐，TCD和经颅彩色多普勒超声检查可以用于外科ICU术后脑缺血风险的患者。
脑自动调节是指在脑灌注压变化的情况下，通过自动调节动静脉直径来保持CBF不变，但这仅限于一定的血压范围(自动调节范围)(图2)。脑灌注压等于MAP减去ICP。脑血管阻力使脑灌注压下降，形成脑血流。长期以来，人们认为MAP在50-150mmhg之间是自动调节可以确保CBF恒定的范围。然而，一些研究发现个体的下限在40-91mmHg之间，高血压或老年患者的自动调节下限增加(图2)。此外，在491例心脏手术患者中，体外循环过程中血压超过自动调节上限与POD相关。在接受体外循环手术的患者中也显示出个体间的差异变异度高，无法由人口统计学和疾病特定因素预测。因此，在个体基础上评估脑自动调节限制是很重要的。脑自动调节系统无法补偿超出其调节范围的MAP，导致CBF增加或减少，从而导致脑缺血或水肿及神经系统并发症。大脑的自动调节可以通过以下因素来评估:估计脑血流，测量脑灌注压(变化)，评估脑灌注压与脑血流的关系。
图2.脑血流的自动调节。当平均动脉压在大脑自我调节的上下限值内时，脑血流量保持恒定。这种限制通常假定在50-150mmHg的范围内，但在每个方向上(如箭头所示)可能有所不同。例如由于慢性高血压。正常的大脑自我调节曲线用连续曲线表示。如果曲线左移(A-A'虚线曲线)，平均动脉压接近大脑自动调节的“经典”上限，将导致大脑血流量增加(B点)。如果大脑自动调节曲线右移(C-C'虚线曲线)，例如高血压患者，接近“经典”脑自动调节下限的平均动脉压将不足以提供足够的脑血流量(D点)。
到目前为止，评估脑自动调节仅限于脑损伤高发的特定领域，例如心脏和非心脏手术、新生儿学、感染性休克、院外心脏骤停和神经重症监护。对于术后常规入住外科ICU的患者的CBF监测和自动调节的数据缺乏。研究仅在心脏手术后测量组织血氧饱和度指数的患者中进行。这是由近红外光谱NIRS衍生的变量，范围可以是-1~1，值在-1到0之间表示自动调节完整，值在0到1之间表示自动调节受损。术后第0天，POD患者与无POD患者相比，平均组织血氧指数较高(0.270- 0.199 vs. 0.180 - 0.142, p＝0.044)，组织血氧指数与术后第0天POD独立相关[OR1.05, 95%CI1.01-1.10,P＝0.043]。另一项研究评估了67例计划接受体外循环心脏手术的患者的脑自动调节。55%的患者在术后24小时和20%的患者在术后7天发现脑自动调节受损。此外，较低的术前和术后24小时的自动调节指数预测了POD。最后一项研究包括134例心脏手术患者，对他们从手术开始到第二天早上在ICU监测脑氧合和动脉血压。自动调节功能受损的发生率在手术室高于ICU(40 vs. 13%,P<0.001)。研究发现，ICU中自动调节受损与POD相关。总之，评估ICU术后患者大脑自我调节的领域正在慢慢扩大。在外伤性脑损伤或蛛网膜下腔出血的患者中，床旁评估大脑自动调节似乎是可行的。然而，在监测脑自动调节成为常规临床实践之前，首先需要评估个性化的血压目标是否真的能改善术后神经系统的结果。
颅内压监测
监测颅内压仅限于影响颅内压的脑疾病患者和某些神经外科患者。脑室外导管目前是金标准，甚至可以用于脑积水患者的治疗干预。脑实质内压力监测可用于无脑积水、不需要引流的患者。其他侵入性方法，如硬膜下、硬膜外和蛛网膜下腔螺栓的准确性较差。有创性颅内压监测的风险包括出血、感染和脑组织局部病变。因此，它的使用应该精确地限限定在部分患者群体。尽管目前没有一种无创颅内压监测的方法足够精确，可用于临床，但仍有许多方法可用。无创方法都是基于测量与ICP相关的一个变量，宽泛的分类有血流、耳部、眼科、电生理等。无创性方法准确性的提高将使ICP监测在更广泛的ICP风险增加的患者人群中得以实现。
颅脑代谢监测
对于脑微透析，将微透析导管放置在关注的大脑区域附近，并取透析液样本以评估代谢物的浓度。脑微透析推荐用于有缺氧或能量缺乏风险的患者。通常研究的代谢物有：脑缺血时产生的乳酸和丙酮酸、兴奋性毒性的谷氨酸、细胞死亡产生的甘油、葡萄糖。微透析导管非常小和灵活，这些特性使得它的使用相对安全，但它但仍是一种极具侵入性的方法。在174名开颅患者中，术后感染或再出血与开颅手术中放置微透析导管有关。然而，一个主要的限制是，监测仅限于大脑的一个非常特定的区域。脑微透析的其他局限性是耗时长，只能间歇性地进行，而且缺乏不同疾病状态的临床参考值。因此，为了预测预后和指导治疗，建议将脑微透析与其他监测工具相结合。
结论
术后ICU中有关脑监护的数据很少。只有通过适当的监测技术，才能检测到亚临床癫痫发作、脑氧饱和度以及大脑自动调节和代谢的改变。因此，ICU中的颅脑监测有助于及时识别有不良后果风险的患者。有创脑监测主要是神经外科手术后的指征。无创性监测技术，如连续(经处理)脑电图、近红外光谱(NIRS)和经颅多普勒(TCD)，可广泛应用于外科ICU患者，但其成本效益和最合适的目标人群尚未确定。未来的研究还将阐明ICU中的脑监测中是否可能在改善外科患者的神经预后方面发挥作用。