经额骨窗颅脑多普勒超声在重症患者中的应用: 一种新方法的验证

胡霁云   李莉   翻译   赵双平   校对

摘要：

背景和目的：经颞骨窗(TBW)的颅脑多普勒超声(TCD)常常难以显示大脑前动脉(ACA)，而经额骨窗(FBW)在重症监护病房(ICU)的使用未被评估过。本文主要目的是明确TBW评估危重患者ACA血流的能力。

方法：2014年11月至2016年9月，在法国蒙彼利埃大学医院的两个ICU进行了一项前瞻性研究。纳入收治ICU，格拉斯哥昏迷评分≤13分，入院3天内的颅脑创伤成人患者。由一名TCD重症专家进行第一次TCD检查，包括双侧的TBW和FBW，并重复检查一次；15分钟后，由一名有TCD检查资质的重症专家进行TCD检查，对其隐瞒之前的检查结果。FBW检测成功定义为检测到ACA血流速度。用Bland-Altman方法分析观察者内和观察者间的差异。

结果：共纳入147例患者。FBW 成功检测到66 例患者 [45%，CI (37-53)]的 ACA血流，其中45 例双侧、21例单侧。对于 16 例患者 (11%)，FBW 是测量 ACA 流速的唯一方法。通过这两种技术的结合，ACA 的检测成功率从 62% CI (54-70) 提高到 73% CI (65-79) (P=0.05)。FBW 测量ACA 收缩期流速的观察者内和观察者间平均偏差和 95% 的一致性限制分别为 1 (- 33 至 35) 和 2 (- 34 至 38) cm s-1。对于每例患者 TBW 和 FBW测量的 ACA 流速，收缩期峰流速、平均流速、舒张期流速的平均偏差 (± SD) 相对接近于零，但为负值 (- 7±33, - 2±19, - 1±15 cm s -1），表明 FBW（A2 段）测得的 ACA 速度低于 TBW（A1 段）。FBW 和 TBW 测量的 ACA 收缩期流速的相关系数为 R=0.47，CI (0.28-0.62)。没有找到 FBW 失败的风险因素。

结论：在 ICU 中，通过FBW 能够检测到45%的脑损伤患者中的ACA，而无需使用造影剂。FBW 可以提高ACA 血管痉挛的检测率。

关键词：经颅多普勒超声(D017585)、大脑前动脉(D020771)、脑血管痉挛(D020301)、神经生理监测(D064926)、信度和效度(D015203)、经额骨窗

1.概述  

经颅多普勒超声(TCD)是神经重症监护病房的重要监测工具。TCD检查对于动脉瘤性蛛网膜下腔出血(SAH)、创伤性脑损伤(TBI)、脑卒中患者尤其重要。TCD被认为是一种低成本且易于重复的诊断性影像学检查，可在床旁对脑循环进行无创实时监测，非常适合重症监护病房(ICU)。为了对脑基底动脉和Willis环进行超声检查，超声束必须通过合适的骨窗穿透颅骨。1982年Aaslid等人所描述的颞骨窗(TBW)已成为成人TCD检查的标准方法。然而，传统的TBW有两个主要限制。首先，由于缺乏骨窗，约10-30%的患者无法经TBW获得血流频谱。其次，由于超声角度不佳，TBW最常不足以对大脑前动脉(ACA)，特别是A2段进行超声检查。因此，TBW无法检测到ACA的节段性疾病，例如SAH中出现的血管痉挛。有时因为ACA不能被超声检测到，患者只能推迟导管内治疗。额骨窗(FBW)首次在神经儿科和神经放射学中被描述，是一种鲜为人知的TCD替代方法。通过将探头置于额骨上，FBW可以测量低角度校正的ACA流速。以前对非危重患者的研究表明，当TBW失败时，FBW可以评估大脑动脉血流速度。然而，这些观察结果在更容易发生脑血管痉挛的危重病人中并不成立。本研究的主要目的是确定FBW评估ICU脑损伤患者ACA血流速度的能力。次要目标是定义失败的危险因素、观察者内部和观察者之间的差异，以及TBW和FBW测量的ACA血流速度的相关性。

2.材料和方法

2.1研究设计

在法国蒙彼利埃大学医院(Montpellier University Hospital, France)的两个重症监护病房——创伤ICU和神经ICU进行了一项前瞻性研究。这项研究是按照1964年《赫尔辛基宣言》所规定的道德标准进行的，并经过机构审查委员会同意(IDRCB-2014A0143641)。注册号为NCT02832895。

2.2资格标准

年龄大于或等于18岁，因脑损伤(如TBI;蛛网膜下腔出血;颅内血肿;脑卒中;心脏骤停综合征;脑炎;格拉斯哥昏迷量表(Glasgow Coma Scale)初始评分小于或等于13分的患者）均符合本研究的条件。患者在入院后3天内入组。临床怀疑脑死亡或拒绝参与(或法律授权代表拒绝)的患者被排除在分析之外。

2.3数据收集

收集患者临床特征和生物学参数，如体温、平均动脉压、血糖、血钠、血红蛋白水平和动脉血气值。收集患者的住院时间和出院后的存活时间。

2.4 TCD方案

根据标准化协议,首次TCD检查由重症专家（(有超过10年的ICU TCD检查经验）进行了双侧TBW和FBW的TCD成像。随后，同一检查者在15分钟后进行第二次FBW的TCD检查。15分钟后，由第二位检查者通过FBW进行第三次TCD检查。该检查者不知道第一位检查专家的结果，他是一名通过超声认证的重症医师，接受过新技术(即通过FBW进行30多次TCD检查)的培训，被指定为非专家。所有TCD检查均为病情稳定患者，仰卧位，头朝上15-30°。每次检查的最长时间被固定为10分钟。在研究过程中不允许任何临床或治疗干预。TCD检查使用连接3S-RS®(GE Healthcare®)成人探针(1.7-4 MHz)的Vivid-i™或Vivid-q™(GE Healthcare®，芝加哥，美国)超声仪进行。超声波机的设置如下:2D模式，发射频率2.5 MHz;彩色模式，发射频率1.8 MHz，增益15 dB，范围2 kHz。不允许使用超声造影剂。根据指南，在30秒稳定期后，记录至少持续10个心动周期的多普勒频谱，并在收缩期速度最高的周期测量收缩期峰值速度、舒张末期速度和平均速度(分别为SV、DV和MV，以cm s−1表示)，并测定搏动指数(对应于[SV - DV]/MV)。记录测量深度(以厘米表示)和角度校正(以度表示)。FBW检查如前所述:探头垂直定位于旁正中额区(标记点朝上)，向外旋转90°，水平移动(上标侧向)至眶弓顶部的眶上区，直至额侧区。FBW只测量ACA的A2段，TBW只测量ACA的A1段。如果ACA用多种方法探测到，只记录速度最大的值。

2.5主要研究终点

TBW和FBW检查的成功定义为首次TCD检查时测量到ACA血流速度。因此，患者被分为两组:FBW成功组(单侧或双侧FBW检查成功)或FBW失败组(双侧FBW检查失败)。FBW的诊断贡献定位为TBW到TBW + FBW测量ACA TCD的成功率改变。

2.6统计学方法

首先描述研究人群，比较FBW失败组和FBW成功组的特征。定性变量以数量(百分比)表示，采用卡方检验。定量变量的正态性分布采用Shapiro-Wilk检验，用均值(SD)或中位数(IQR)表示。采用t检验或Mann-Whitney检验对未配对定量数据进行比较。配对定量资料比较采用配对t检验或Wilcoxon检验。TBW和FBW成功率由95%可信区间(CI)描述。最近文献报道在非危重患者FBW成功率约40%, 样本量为150个受试者，在考虑到alpha风险为0.05的情况下，使用95% CI±8%的准确度，40%成功率可能大约80%的情况下是真实的估计。研究了FBW失效的危险因素，观察者内部和观察者之间的一致性通过kappa系数进行评价。随后根据Bland和Altman方法研究ACA测量值之间的一致性，表示为均值偏差。A1 (TBW)和A2 (FBW)速度之间的统计关系用Pearson相关系数(r)表示。计算出的P值小于或等于0.05对所有双侧检验具有统计学意义。使用Prism 6™软件进行了统计分析。

3.结果

3.1一般资料

2014年11月至2016年9月，本研究共纳入152例患者(图S1)。5例患者被排除在外(2例患者撤回知情同意，3例患者资料缺失)。因此，共分析147例患者，其中创伤ICU 60例(41%)，神经ICU 87例(59%)。该队列包括96例男性(65%)，平均年龄51±19岁(表1)。入ICU的主要原因是创伤性脑损伤(27%)和SAH(25%)。11例患者(8%)行额颞部颅骨去骨瓣术。在研究时，临床和生物学参数是稳定的。平均住院时间为21±20天，简化急性生理评分(SAPS II)为43±17分，28天死亡率为27%。

3.2TBW和FBW成功率

在纳入患者中，TBW和FBW的成功率分别为62% (95% CI 54-70%)和45% (95% CI 37-53%)。两个参与单位的FBW成功率没有显著差异:创伤ICU为48% (95% CI 35-60%)，神经ICU为41% (95% CI 30-51%) (P=0.41)。

3.3FBW的诊断贡献

77例(52%)患者经TBW未检测到双侧ACA血流，其中56例(38%)双侧TBW失败(图S1)。其中FBW成功25例(29%)。此外，其中16例患者，FBW是测量ACA血流速度的唯一方法。因此，单纯TBW组ACA成功率从62% (95% CI 54-70%)提高到TBW + FBW组73% (95% CI 65-79%) (P=0.05)(图2)。因此，FBW 诊断ACA估计的成功率大约增加了 11%。

3.4FBW失败的风险因素

单变量分析没有显示与FBW失败风险增加显著相关的变量。最常见的危险因素有：60岁以上以及女性的相对危险度(RR)分别为1.2 (95% CI 0.9-1.5)和1.2 (95% CI 0.9-1.6)。颅骨切除术与较低的FBW失败率无显著相关性(RR=0.6, 95% CI 0.3-1.4)。非去骨瓣术患者(n=136)和整个队列的FBW成功率没有显著差异(表S2和图S2)。

3.5TBW和FBW测量的一致性

第一次TCD检查的所有数据见表S1。值得注意的是，通过FBW (A2段)测量的ACA收缩期血流速度低于TBW (A1)，分别为79±31对比93±38 cm s−1 (P = 0.04)，搏动指数也是这样。其他参数在两个骨窗间没有显著差异。成对的TBW和FBW ACA流速测量值的一致性见表2。ACA收缩速度、平均速度和舒张速度的平均偏差(±SD)相对接近于零，但均为负(分别为- 7±33、- 2±19、- 1±15 cm s - 1)，这证实了使用FBW (A2段)ACA速度较低。

3.6观察者间和观察者内FBW测量的一致性

第一次TCD检查成功后，第二次TCD检查的成功率为100%，观察者内kappa系数为1.00 (95% CI 0.89-1.11)。此外，当第一次TCD检查成功时，由盲检者进行第三次TCD检查的成功率为90%，观察者间kappa系数为0.80 (95% CI 0.69-0.91)。对ACA流速和脉动指数测量的观察者内部和观察者之间的一致性评估见表2。ACA收缩速度、平均速度和舒张速度的观察者内和观察者间一致是最佳的，偏差接近于零和有限的离散(分别为1±17、1±9、0±6、2±18、3±14、−2±9 cm s−1)。同样，测量结果之间也有很强的相关性。相应的Bland-Altman图如图3所示。值得注意的是，在我们的研究中观察者内和观察者间对收缩压速度的一致性是可比较的，是相似的95% LOA(分别为- 33至35 cm s−1和- 34至38 cm s−1)。

3.7技术因素

技术上，ACA常在旁正中和眶上区域(分别占测量值的39和37%)表现更好，而前额外侧区域表现较差(24%)(表S3)。FBW检查时间平均为5±3分钟。通过FBW测量ACA血流速度的角度修正值较TBW低，为9±14°vs 22±20°，无显著性差异(P=0.27)。

4. 讨论

首次对147例危重患者进行了TCD的FBW评估，这是迄今为止最大的研究队列。我们的人群包括65%的男性，平均年龄51岁，TBI和SAH是入ICU的主要原因。在目前的人群中，FBW成功地在大约1/2的患者中检查到ACA。在有限离散的情况下，ACA流速的观察者内和观察者间平均偏差接近于零。TBW + FBW联合使用，ACA检出率由62%提高到73%，绝对增加值为11%。

4.1ACA评估的关键点

在SAH患者中，定期TCD可以监测大脑血流速度以检测血管痉挛。这种监测需要对大脑血流速度进行特定的节段评估。应用标准的TCD的标准方法（TBW），大多数情况下无法显示ACA的A2段(垂直于探头)。因此无法检测到A2的节段性血管痉挛，降低了适时接受导管内治疗的机会，因此补充性的TCD方法十分必要。通过加入FBW骨窗，可以识别出ACA的可治疗病变，而单独的TBW方法无法识别这些病变。

4.2 FBW:一种辅助TCD技术，用于ACA的探测

首先描述的是儿科人群，FBW提供了80%患者的ACA血流信息。然而，众所周知，成人的颅骨穿透性性要低得多。在163名脑卒中成人队列中，不使用对比剂的FBW成功率为37%。与这些结果一致的是，我们队列中的FBW成功率为45%。以前的研究表明，静脉注射造影剂可以提高FBW的成功率。Stolz等人在中描述了75名健康志愿者中有73%的成功率。三年后，同一作者发表了40例对照患者超声增强的检出率为86%。超声对比剂的应用可以提高ICU内FBW的成功率，但仍需进一步研究。

4.3 FBW失败的风险因素

众所周知，老年人和女性是TBW检查失败的危险因素。FBW失效的相同风险因素已在前面描述过。Stolz等人的报道，女性和老年人的FBW回声较低，与40岁以下和60岁以上患者相比，ACA的流速明显降低85-22%。在我们的研究中，年龄较大和女性倾向于与FBW失败相关，但没有达到显著性。我们的成功率在40岁以下的患者中为55%，60岁以上的患者中为45%。年轻人的回声增强效果可能比老年人更明显。开颅患者的手术成功率高于未开颅患者。但该亚组人数较少(n=11)，并没有影响整个队列的结果(表S2和图S2)。额骨厚度和钙含量对FBW穿透率和2D成像质量的影响有待进一步研究。根据法国法律，没有调查种族差异。

4.4 FBW和TBW检测的一致性

两种技术测量的ACA血流速度之间的一致性已经被研究过，显示出对比的结果。Stolz等人的报告称，健康患者用FBW测量的ACA收缩期流速高于TBW，分别为92±23和78±16 cm s−1。我们的研究显示了对比的结果，通过FBW (A2段)测量ACA的收缩期速度低于TBW (A1段)。在我们的理解中，这种差异主要是由于A2位于动脉丛的远端。此外，A1段(TBW)的多普勒角校正值高于A2段(FBW)，这可能导致测量偏差。

4.5 FBW技术的可重复性

据我们所知，以前从未对FBW的可重复性进行过评估。在我们的研究中，ACA收缩期、舒张期、平均速度和搏动指数测量的观察者内部和观察者之间的一致性非常好，偏差接近于零，离散有限。值得注意的是，收缩速度测量的观察者内部和观察者之间的一致性界限是相似的，这意味着专家和非专家检查人员发现ACA收缩速度的值几乎相同。对于平均速度和舒张速度，观察者间LOA较大，但无临床相关性。对这一发现的一个合理解释是，相对于高速度(收缩速度)而言，低速度(舒张和平均速度)的较小绝对误差±5 cm s - 1可能导致更大的相对误差。然而，在健康患者和SAH中，Staals发现TBW测量MCA平均速度的观察者内和观察者间LOA大于我们通过FBW观察ACA的LOA。

4.6 FBW的附加价值:提高ACA检测率

在Yoshimura 的研究中，TBW和FBW联合应用，与TBW单独应用相比，A1段的检出率从46提高到59%，A2段的检出率从7提高到44%。我们的研究强调了TBW检查的局限性，因为在52%的患者中TBW无法提供双侧ACA测量，这与之前的观察一致。FBW提供了大约三分之一的这些患者的测量数据，代表了整个队列中六分之一的患者。因此，通过将FBW与标准TBW评估相结合，ACA的成功率在62例患者中显著提高到73%。为了研究FBW其他的临床益处，重要的是探究异常发现是否可以通过其中一种方法或两种方法来识别，以及是否可以提高诊断的确定性或改变管理。

4.7临床观点

在临床实践中，FBW检查的预期用途可能是TBW检查的补充，而不是替代，这与其他替代方法的情况不同。即使专注于不同的部分，FBW作为确保至少部分ACA被识别的一种方法可能是重要的，或者更重要的是作为研究A2的一种方法，这很少被TBW识别。因此，新的FBW检查对有血管痉挛风险的危重患者(如SAH患者)床边监测具有决定性意义，对这些患者的脑血流速度节段监测至关重要。

4.8本研究的局限性

首先，尽管与Yoshimura等人的研究结果一致，但我们的ACA超声的TBW成功率低于预期。目前缺乏关于ICU中TCD成功率的文献，不同ICU的TCD成功率各不相同。如果检查由专家超声技师而不是重症医师进行，或者使用造影剂，成功率可能会更高。我们认为FBW是一项技术上比较困难的测试，应该由专家或至少经过认证的重症监护医师来进行。即使我们的结果肯定可以帮助到有高性能超声设备的ICU,但是在没有影像辅助的ICU进行TCD时，FBW的作用可能更有限。B模式还允许角度校正，当比较我们的结果与以前的文献时这是一个必须考虑的参数，。其次，使用我们的研究设计，FBW检查的诊断准确性不容易确定。在ACA的A2段中没有评估流速的黄金标准。T测试结果没有被归类为阳性或阴性，因此熟悉的诊断准确性统计数据如敏感性、特异性和预测值没有被估计。在我们的异质性研究人群中，确定检测阳性临界值是不可能的。FBW的诊断优势还需要在更大的ICU SAH患者队列中进一步研究。

5.结论

在没有使用对比剂的情况下，FBW能够在45%的因脑损伤而入ICU的患者中检测到ACA。且有良好的可重复性。TBW与FBW相结合显著提高了对ACA的检测水平。FBW对TCD有重要的临床意义，主要是提高了对脑血管痉挛的检测效率。

中南大学湘雅医院

重症医学科