經顱多普勒超聲評價腦血管反應性和腦血流自動調節

佟旭，曹亦賓

1982年挪威學者Rune Aaslid等將經顱多普勒超聲（transcranial Doppler，TCD）應用于臨床，后因其無創、廉價、可靠、方便等特點被廣泛應用于腦血管疾病[1-3]。隨著TCD技術的發展，從最初用于蛛網膜下腔出血后腦血管痙攣的監測、腦動脈狹窄的診斷，到近幾年廣泛用于腦血管反應性（cerebral vasoreactivity，CVR）和腦血流自動調節（cerebral autoregulation，CA）的評價，TCD顯示出其獨特的優勢，得到臨床醫師的肯定，有著廣泛的發展前景。本文主要就TCD評價CVR和CA的臨床應用價值做一全面綜述。

1 經顱多普勒超聲在腦血管反應性方面的應用

CVR是指在生理或病理因素作用下，腦血管隨著動脈血二氧化碳分壓（PaCO2）的變化而發生收縮或舒張的能力。當PaCO2增高時，腦血管舒張，腦血流速增快；相反，當PaCO2降低時，腦血管收縮，腦血流速減慢。由于大腦中動脈（middle cerebral artery，MCA）的解剖走行、管徑相對恒定，檢出率和重復率較其他顱內動脈高，因此TCD常以MCA作為檢測血管來評價CVR功能。常用的檢測方法包括：屏氣試驗、CO2吸入法、乙酰唑胺激發試驗，它們均基于腦血管在高碳酸血癥時反應性擴張的機制，這3種方法獲得的CVR功能信息有良好的一致性[4-5]。乙酰唑胺法可用于不能完成屏氣試驗的患者，且不受患者呼吸功能的影響，較屏氣試驗和CO2吸入法更加客觀地反映CVR的功能狀態，但是，乙酰唑胺擴血管作用機制復雜，擴血管時間更持久，可能導致相關的并發癥出現[6]，在臨床的應用相對受限。對于屏氣試驗或CO2吸入前后誘發PaCO2改變導致的CVR功能的變化，通常采用的計算公式是：CVR=△V/V×100%，其中△V是PaCO2改變時引起的被檢測血管血流速度的變化值，V是基礎血流速度值[7]。上述公式雖然可評價CVR功能，但存在較為嚴重的缺陷，即沒有考慮刺激因子的強度（CO2改變的程度）。若受試者通氣效果欠佳，或肺換氣功能不良，PaCO2改變并不明顯，直接影響MCA血流速度的變化和CVR功能測值的準確性[7]。因此，有研究將屏氣時間納入上述公式以獲得相對客觀的評價CVR功能指標，即屏氣指數（breath-holding index，BHI）=［△V/V基線×100%］/屏氣時間（s）[5，7]。另外，在評價PaCO2對CVR功能的作用時，應將動脈血壓和血氧濃度控制在相對穩定狀態，以排除其對腦血流速度和CVR的影響。

CVR與卒中的發生密切相關。CVR可以識別有卒中高風險的頸動脈狹窄或閉塞的患者。頸動脈閉塞且側支循環不好、CVR受損的患者，同側卒中的年發生風險為32.7%，而CVR正常且側支循環開放好的頸動脈閉塞患者，其風險為0[8]。另外，在無癥狀頸動脈狹窄＞70%的患者中，CVR正?；颊叩耐瑐饶曜渲酗L險為4.1%，而CVR受損患者的風險為13.9%[9]。CVR受損或消失是卒中的獨立危險因素[10-11]，CVR受損的無癥狀頸動脈狹窄患者和藥物治療無效的CVR受損引起的復發卒中及短暫性腦缺血發作患者可考慮頸動脈內膜切除術（carotid endarterectomy，CEA）、支架植入術（carotid angioplasty and stenting，CAS）或顱內外血管旁路移植術治療，CVR有助于制訂更全面的頸動脈狹窄的手術適應證[12-13]。另外，有研究證明：長期高血壓[14]、腦白質損害[15]、認知功能減退[16]和睡眠呼吸暫停[17]者的CVR降低。

頸動脈彩超無法檢測CVR，而計算機斷層掃描（computed tomography，CT）或磁共振（magnetic resonance，MR）灌注成像、單光子發射計算機斷層掃描（single photon emission computed tomography，SPECT）、正電子發射斷層掃描（positron emission tomography，PET）等檢查雖可實現此項檢查，但價格昂貴。TCD有安全、經濟、可床旁檢查等優勢，利用TCD檢測CVR功能對于卒中的早期診斷、早期干預、早期預防具有重要的臨床價值，應用前景廣泛。

2 經顱多普勒在腦血流自動調節方面的應用

CA是指當血壓在一定范圍內變動時，腦血管能通過舒張或收縮的變化來維持腦血流量相對恒定的能力。具有正常的CA功能對于機體是至關重要的。在健康成年人，當平均動脈壓波動于60～160 mmHg時，CA可以正常發揮作用。但是，當發生卒中、腦動脈狹窄、蛛網膜下腔出血等嚴重的腦損傷時會使CA功能下降，使腦組織耐受損傷的能力下降，影響疾病的發生、發展和轉歸[18-21]。臨床通過改變血壓后測量腦血流的變化以反映CA的方式有很多，如體位改變、大腿束帶、下肢負壓、冷加壓試驗、握拳動作、Valsalva動作和藥物干預等[22]。TCD是在生理和病理情況下測定腦血流速度和CA功能的有效工具，無論對卒中風險和預后進行評估還是某些自主神經系統疾病的輔助診斷方面，均發揮了重要作用。

2.1 腦血流自動調節評估卒中風險和預后 嚴重頸動脈狹窄患者的CA功能下降提示腦側支循環和局部腦血流灌注差，可能引起卒中風險增加。2003年，Reinhard等[23]對101例頸動脈狹窄或閉塞患者進行分析發現，若患者存在健全的前、后交通動脈（屬于一級側支血管），則CA功能受損最小；若皮層軟腦膜側支建立或眼動脈側支循環開放（屬于二級側支血管），則CA功能中度受損；若缺乏一、二級側支血管，則CA嚴重受損。此后，2004年他們對CEA或頸動脈血管成形+CAS后腦血流變化的隨訪觀察結果顯示，58例頸動脈狹窄患者手術后CA功能均有不同程度恢復，且兩種術式之間無明顯差異[24]。另外，CA功能下降可能是卒中預后不良的預測因子。Dohmen等對15例MCA梗死患者的研究發現，梗死灶周圍區域CA功能減退的患者發生惡性腦水腫的概率明顯高于CA功能正常者[25]。2012年一項針對45例MCA梗死患者的研究表明：急性卒中的同側CA功能受損與梗死面積增加有關，卒中發生后1 d內CA功能受損加重和雙側CA功能受損與4個月臨床不良預后有關[26]。此外，在蛛網膜下腔出血、血管痙攣、遲發性腦缺血等病理情況下，CA也具有重要的預測價值。Lang等[27]利用相位移動法對蛛網膜下腔出血患者的CA功能進行觀察，結果顯示：發病后6 d內若相位移動＜30°則提示預后不良，而且CA功能下降與腦低灌注和血管痙攣顯著相關。2014年新近一項針對68例自發性蛛網膜下腔出血的患者研究發現：動態CA功能受損出現于蛛網膜下腔出血的早期，CA功能評價結合臨床表現和影像學檢查能夠提高蛛網膜下腔出血患者的血管痙攣和遲發性腦缺血等并發癥的檢出率[21]。

2.2 腦血流自動調節功能評價自主神經功能障礙多系統萎縮（multiple system atrophy，MSA）可分為以帕金森樣癥狀為主，且對多巴胺反應欠佳的MSA-P型以及以小腦性共濟失調為主要表現的MSA-C型。無論是P型還是C型，均可以合并自主神經功能障礙和直立性低血壓。Asahina等[28]對7例MSA患者和9例正常對照者通過TCD監測進行直立傾斜試驗并通過近紅外光譜分析法對MSA患者的腦血流動力學進行評估，在直立傾斜位置時兩組的平均動脈壓均出現下降，但MSA患者下降幅度約為正常對照者的2倍，MSA患者心率上升明顯低于正常對照者。有趣的是，雖然MSA患者的腦灌注壓在直立傾斜試驗時出現下降，但由于腦血管阻力的下降未導致嚴重血流速度的下降，故MSA患者的腦氧合作用沒有嚴重下降。提示MSA患者在直立性低血壓時可以出現額外的腦血管舒張作用。

焦慮癥與自主神經功能障礙有一定關系。Zhang等[29]及郭珍妮等[30]對焦慮癥患者進行主動臥立位試驗，發現焦慮癥患者和正常對照者有明顯不同，從臥位快速變為立位時焦慮癥患者腦血流速度下降更明顯，考慮這可能與焦慮癥患者CA受損有關，在體位改變時不能有效地保證腦血流灌注。

暈厥患者的直立性低血壓可能與受損的CA能力有關[31]。這種可能性最初由Grubb等[32]提出，他們報道了先兆暈厥前會出現舒張壓和腦血流速度降低、搏動指數和阻力指數值升高，并總結為“血管舒縮能力失調”會導致直立位血管迷走反應。后來，Dan等[33]對15例參與者進行70°被動傾斜試驗，通過TCD對腦血流動力學進行研究，并實時記錄腦血流速度和體循環動脈血壓，結果顯示：先兆暈厥的患者腦血流速度的下降比動脈血壓的降低提前28 s出現，提示腦灌注不足并非繼發于動脈血壓的突然下降，不排除CA功能的改變造成了血管迷走神經反應事件的發生。國內Zhang等[34]對參與者在直立位進行下肢加壓試驗，發現動態CA功能受損可以導致體位性低血壓繼而發生暈厥。

近年來，關于CA的研究越來越受到人們的重視。迄今為止，利用TCD技術和血壓監護手段，研究者已經建立了完善的實驗方法來評價CA。以上多項研究證實CA功能減退與卒中和自主神經系統疾病相關，有助于指導臨床決策。

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【點睛】

本文主要闡述經顱多普勒超聲在腦血管反應性和腦血流自動調節的臨床應用，旨在擴大其應用范圍。