多模式腦功能監測在重癥監護室治療中的應用進展

王子輝，任珊，趙鶴齡

河北省人民醫院重癥醫學科，石家莊050000

現代醫學技術飛速發展，臨床中可應用的監測手段日新月異，腦功能監測作為一類逐漸成熟的技術手段，其應用的范圍越來越廣，如因腦部原發疾病及其他臟器繼發導致的腦功能障礙時，氣管插管需鎮靜鎮痛時，監測術中患者的麻醉深度，評價腦損傷患者的預后，協助診斷患者的腦死亡等諸多方面。雖然存在其他的臨床檢查及生化標志物可以評估患者的顱腦狀態，但其方法及原理決定了其不可能直接、實時并且持續地反映腦神經元的活動及腦灌注情況，于是局部腦氧飽和度（rScO2）監測、腦血流量（CBF）監測及持續腦電監測（cEEG）等作為一類可床旁、無創、實時的大腦功能監測手段，在臨床上，尤以在重癥監護室（ICU）患者治療中的地位顯得愈加重要。現就多模式腦功能監測在ICU 患者治療中的應用進展綜述如下。

1 rScO2監測在ICU患者治療中的應用

在ICU 患者中，腦功能障礙是較為常見的多器官功能障礙類型之一。神經系統相關功能不全是發病率和病死率居高不下的常見因素。合適且及時的休克復蘇可減少神經系統相關功能不全的發生，此時尤應重點關注顱腦的灌注參數。因此，rScO2監測應運而生，可反映ICU 患者的顱腦氧代謝的改變。近紅外光譜技術（NIRS）作為一種無創腦氧監測技術，因其快速、實時、準確等特點，是目前臨床應用最廣的腦氧飽和度監測手段，具有廣闊的臨床應用前景［1］。近紅外光穿透生物組織時被氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白吸收而衰減，并且二者的光吸收系數之間存在差異，NIRS 通過測量其不同波長的紅外光的相對吸收，并依據改良Beer-Lamber 定律，可得到準確的腦氧飽和度數值。健康志愿者的rScO2基準線水平為70% ± 6%，正常范圍為58%～82%［2］，但多數行心臟手術的心血管疾病患者rScO2稍低，基線在 65% ± 9%，正常范圍為 47% ～ 83%［3］。NIRS 最早于1985 年被用于臨床實踐，用來評價早產兒的大腦氧合水平［4］，后來又應用于心臟及頸動脈手術的術中監測。有研究提示，較低的rScO2水平與不良預后相關［3］。隨著人們對rScO2監測技術的進一步研究，其應用范圍逐漸擴大，目前在ICU 的治療過程中得到越來越多的應用。WOOD 等［5］研究指出，重癥患者入室24 h內腦氧水平過低會增加譫妄發生的風險系數。

重癥相關性腦功能不全指ICU 患者在多臟器功能不全表現中以顱腦功能損傷為最突出表現的疾病狀態，發病率不低。重癥相關性腦損傷過程中，血流動力學改變導致腦灌注減少，發生嚴重的低氧血癥，內分泌失調，或發熱等情況，由于血腦屏障功能受損、腦微循環障礙、促炎性細胞因子以及抗炎細胞因子的活化，會導致腦損傷進一步加重。甚至在某些情況下，會導致腦水腫、腦缺血及癲癇發作。

1.1 rScO2監測在膿毒癥相關腦病（SAE）中的應用 SAE 是一種發生在大腦實質的多種因素參與的病理生理過程。TAYAR 等［6］研究中，將腦氧飽和度作為評價膿毒癥休克患者腦部灌注水平的指標，發現存活組與死亡組在前72 h的腦氧飽和度比較無統計學差異，但在3 d 后前者卻明顯低于后者，說明存活組在腦功能逐漸恢復過程中腦部的氧攝取明顯增加。VASKó 等［7］研究通過監測腦血流及腦氧飽和度證實了雖然膿毒癥患者腦微動脈血管反應性有所下降，但其自調節功能是保留的。休克復蘇的實質是提供與氧耗相匹配的氧供，所以休克復蘇的核心在提高氧的輸送。而為了保證氧的輸送，就需維持一定的平均動脈壓，ROSENBLATT 等［8］研究證實了NIRS 可通過檢測腦氧水平來判斷腦部灌注情況，從而得出SAE患者的理想平均動脈壓范圍。

1.2 rScO2監測在重癥顱腦創傷（sTBI）中的應用 全球每年有超過5 000 萬人遭受腦外傷（TBI），超過50%的人在一生之可能經受1次甚至多次腦外傷。中國人口高達十幾億，這使得TBI 成為我國常見的公共健康難題。在急性腦損傷中，患者機體出現大量氧自由基釋放、能量代謝紊亂及細胞凋亡，從而導致腦細胞缺血缺氧，這是導致繼發性損傷的重要病理生理過程。對于sTBI 患者來說，普通病房的條件并不能滿足患者監測及治療的需要，往往在外科急診處理完成后轉入ICU 或NICU 病房。在治療過程中，基于腦氧和顱內壓（ICP）聯合監測的治療效果要優于僅監測ICP的治療效果［9］。在GILL 等［10］應用NIRS 對創傷性腦損傷患者進行顱內血腫和腦水腫鑒別的研究中，發現rScO2＜60%的持續時間越長，患者的病死率越高，并考慮與顱內高壓導致的腦灌注壓受損相關。盧維新等［11］研究發現，顱腦損傷患者的損傷區域rScO2值明顯低于對側，并且證實了患者 rScO2越低，預后越差。同時 VILKE 等［12］研究發現，NIRS 監測數值越低，重癥顱腦損傷患者的病死率越高，并且在預測患者病死率方面亦較格拉斯哥昏迷評分（GCS）更為準確。

NIRS 作為重癥神經功能監測的重要手段，憑借其實時、準確度高、無創且不受溫度影響等優勢，在ICU 患者腦部功能實時監測方面發揮重要作用，并且對sTBI 患者腦代謝評估有重要的臨床意義［13］。盡管目前尚無統一的NIRS規范和流程，并且臨床上亦無公認的rScO2干預標準，但無法否認NIRS 提供了更多關于患者顱腦氧代謝的信息，更重要的是，讓我們有機會更深層次了解ICU 患者神經系統損傷的機制，從而達到ICU患者精準化治療的目的。

2 CBF監測在ICU患者治療中的應用

磁共振（MR）和正電子發射計算機斷層掃描技術（PET）是測定CBF 較精確的手段，此外CT 灌注成像掃描（CTPI）技術亦可無創性地檢測腦灌注情況［14］，但其在臨床應用中存在極大不便，尤其是對于ICU 患者來說。經顱多普勒超聲（TCD）是目前測定腦灌注常用的臨床技術，但其并不能直接測得CBF值，而是通過測定頸內動脈及椎動脈的血流速來反映CBF的變化。

ICU 患者常伴有煩躁不安、恐懼、譫妄等癥狀，合適的鎮靜有利于其臨床診斷及治療。TBI 患者亦常伴有躁動、心率加快及血壓升高等交感應激反應，適當的鎮靜能減輕TBI 患者的應激反應，降低其腦氧耗，減少繼發性腦損傷。但絕大多數鎮靜麻醉類藥物會降低體循環血壓，亦有某些鎮靜類藥物會收縮腦部血管，這些都會影響到腦部血流灌注，如果最終導致腦灌注不足，那么就會出現因缺血缺氧引起的一系列腦部損傷，甚至危及生命。現如今CBF 監測技術的出現使得鎮靜類藥物的精細化應用向前邁進了一大步。

趙小飛等［15］研究比較了TBI 患者分別應用芬太尼、瑞芬太尼和舒芬太尼鎮靜時腦血流的變化，結果顯示在應用3種鎮靜藥物時腦血流均受到不同程度的影響，其中芬太尼組和瑞芬太尼組的CBF 監測值均較應用前降低，差異有統計學意義，而舒芬太尼組相對較穩定，腦部血供更為充足，其出現繼發性缺血性腦病的風險更低。雖然已有動物實驗及健康志愿者研究表明，右美托咪定（Dex）能減少CBF，并且此研究認為可能與Dex 收縮腦血管有關，但Dex 能興奮迷走神經而導致血管擴張，從而引起體循環血壓降低，亦可能進一步減少 CBF［16］。季君慧等［17］進一步研究，比較了應用Dex鎮靜時，維持相同體循環血壓的前提下，TBI 患者與非TBI 患者的腦血流變化，結果顯示Dex 仍可減少非腦外傷患者的CBF，但對于TBI 患者的CBF 并無明顯影響，考慮由于TBI 患者的腦血管損傷導致其調節功能受損，因此Dex 對其腦血管的收縮作用減弱，從而說明在體循環壓穩定時Dex 減少CBF 主要與Dex 收縮腦血管的機制相關。

近年來，經顱外動脈超聲測定CBF 的技術手段飛速發展，其精確度逐步提高，但我們對超聲監測腦血流的精確性仍然應保留謹慎的態度，不過考慮到MR、PET 以及 CTPI 等可精確監測 CBF 的技術在臨床應用過程中的不便利性，在找到更理想的監測手段之前，TCD 仍然可作為臨床工作中，尤其是ICU 病房監測CBF的常用手段。

3 EEG監測在ICU患者治療中的應用

EEG 可實時監測大腦的腦電活動，不論是大腦皮質還是間腦的電活動產生均以腦細胞代謝為根基。因此，當腦細胞因缺血、缺氧、炎癥、代謝異常等原因而受到損傷時，EEG 能靈敏地獲取腦功能的變化信號［18］。隨著神經重癥病房的進一步發展，EEG在神經重癥病房中的應用越來越多，不只局限于疾病的診斷，還能用于監測病情的變化、評估重癥患者病情的轉歸等。而與普通腦電圖相比，cEEG因其可連續監測，所以收獲的信息更加全面可靠。通常情況下，在影像學上顯現病灶之前，腦電活動總是率先出現變化［19］，而cEEG 能持續并且及時地捕捉到腦電活動的變化，更為準確地反映腦功能的改變。目前cEEG 已可用于評估腦血流水平，正常的大腦血流量為 60～80 mL/（100 g·min），但當腦血流量逐步下降時，腦電監測表現為快波的減少甚至完全消失，而慢波則逐漸成為主要頻率［20］。特別是這些變化可在缺血仍可逆情況下被觀測到［21］，這就為臨床醫生盡早發現和干預提供了機會。由此可見，cEEG在臨床上對于病情變化的監測，尤其是腦功能變化的及時監測有廣闊的前景。但目前的cEEG 技術還不完善，與臨床上常用的影像學檢查手段相比，仍然存在以下不足：①數據采集的過程中存在丟失情況；②其他電子類儀器可能對采集結果造成干擾；③數據解釋時可能出現誤差；④在定位診斷方面不如影像學準確［19］。

盡管EEG 技術是評估重癥患者意識狀態的有效方法，但神經外科重癥管理專家共識認為，由于其閱讀和評估方法較復雜，目前較難被多數臨床醫師熟練解讀，所以尚未成為重癥神經監護的常規手段。為了便于臨床工作，目前應用較多的有定量腦電圖（QEEG）、腦電雙頻指數（BIS）等。

3.1 QEEG 在 ICU 患者治療中的應用 QEEG 是將常規EEG 的基本數據（頻率、節律、波幅、波形等）通過分析及函數模型轉化為各種量化參數，使其分析結果更加客觀、形象。目前研究較多的參數為相對功率比、配對腦對稱指數（pd BSI）、平均波幅等。

3.1.1 相對功率比 將原始腦電圖的腦電波幅隨著時間的變化轉變為腦電功率隨著頻率的變化，便得到α、β、θ、δ等各個頻帶腦波在一定時間范圍內的絕對功率值。相對功率比可定量反映α、β、θ、δ等頻帶腦波的分布、比例及波幅變化情況。常用的相對功率比包括 δ 與 α 功率比（DAR）、α 與 δ 功率比（ADR）、（δ+θ）與（α+β）功率比（DTABR），以及α 波病灶側/病灶對側比值（αI/C）、（θ+δ）波病灶側/病灶對側比值［（θ+δ）I/C］、相對α 功率（RAP）、相對δ功率（RDP）等。雖然該項技術將普通EEG 進行了一定的簡化，但總體識別仍較復雜，目前僅在少數NICU中得到臨床應用，廣泛推廣仍需時間與臨床醫師的技能提升。

3.1.2 pd BSI 腦對稱指數（BSI）代表了兩側大腦半球功率譜的差異，可量化評估兩側半球在頻率分布及波幅大小方面的差距，是測定平均腦電圖腦對稱性的標準。其變化范圍在0～1，越接近0 表示對稱性越好，越接近1 則代表差異性越高。并且XIN等［22］研究顯示，BSI有可能成為預測ICU急性缺血性腦卒中患者短期預后的一個可靠的預測工具。

總體來看，QEEG 對于ICU 腦卒中患者的病情評估及預后判斷具有一定的指導意義，但是相關方面的研究缺少大樣本數據，故而得出的結論有一定局限性，還需更多的臨床及試驗資料來論證已知的結論及發現新的論點。

3.2 BIS BIS 由 Aspect Medical Sys-tems 于 1992年第1次提出，指監測腦電圖的線性成分，同時分析腦電波之間的非線性關系，接著將能代表不同鎮靜深度的諸多腦電信號挑選出來，進行某些復雜的計算與處理，最后轉變為一個直觀的數字。其計算方法過于復雜，在此不做贅述。通常情況下，BIS 是由附著在前額上的EEG 電極來獲得腦電測量數據，并且通過一種非線性的計算方法得到一個簡單的數字，范圍從0～100。這個數值指標反映了大腦皮層及其以下的受抑制程度，是依據患者的腦電特征與其清醒狀態之間建立的經驗相關性所得［20］。一般認為 BIS 值為 85～100 為正常狀態，100 代表清醒狀態，65～85 為鎮靜或深度睡眠狀態，40～65 為麻醉或昏迷狀態，低于40可能呈現爆發抑制，0則代表腦電活動完全消失（腦死亡）。

目前臨床可應用的鎮靜深度評分有很多，如Ramsay 評分、Richmond 躁動鎮靜評分（RASS）、焦慮自評量表評分（SAS）、警覺—鎮靜觀察評分（OAA/S）、運動活力評分（MAAS）等，其中Ramsay 評分在ICU中較常用。該評分標準共6級。臨床上通常認為Ramsay評分2～4級為合適的鎮靜水平。劉穎等［23］研究證實了BIS 與Ramsay 評分呈明顯負相關，其相關系數為-0.891，有統計學意義，即Ramsay 評分越高，患者鎮靜程度越深，BIS越低，說明BIS與Ramsay評分有較高的一致性。WANG 等［24］研究發現，BIS監測可作為判斷患者是否處于合適鎮靜深度的有效輔助手段，并且同RASS 鎮靜評分相比，BIS 監測更為可靠且能維持較為穩定的鎮靜狀態。因此BIS 可更好地監測患者鎮靜深度，能最大程度地減少鎮靜藥物用量，從而降低拔管失敗概率，縮短鎮靜及ICU住院時間，某種程度上也減輕了患者的社會經濟負擔。

對于非機械通氣的患者，由于其疾病本身的痛苦，外加穿刺操作帶來的刺激，同時ICU 中存在的醫生護士查房以及燈光、噪音等，導致患者普遍出現睡眠周期紊亂，突出表現為碎片化睡眠以及有效睡眠減少。另外，入住ICU 的患者普遍存在低血壓、休克及其他血流動力學問題，通常需維持一定的鎮靜深度，但一旦鎮靜過深又會出現生命體征的波動，不利于病情穩定。要求ICU 醫生在達到理想鎮靜水平的前提下盡可能地減少鎮靜藥物用量。COLEMAN等［25］研究表明，BIS在ICU的鎮靜水平監測中起到良好的作用，并且其與SAS 及Ramsay 評分間均有較高的相關性。此外，BIS 與諸多鎮靜評分相比更加客觀、簡便，并且可實時、連續進行，并不需打擾患者。

除此之外，BIS 在臨床中的應用正在逐步擴大，目前已應用在顱腦損傷患者腦缺血缺氧的狀態判斷以及預后評估方面。MIAO 等［26］進行的一項針對心肺復蘇后缺血缺氧性腦病患者的BIS 監測研究顯示，應用BIS 的最高值、最低值及平均值來預估患者的存活率，結果表明BIS 最高值的敏感性與特異性明顯高于BIS 的最低值與平均值。宋迎春［27］研究結果顯示，BIS 值與APACHE Ⅱ評分有較好的負相關性，而與GCS 評分則呈現良好的正相關性，即BIS 越高，其APACHEⅡ評分越低，但GCS 評分亦越高。BIS 高則提示患者腦部損傷水平較低，說明BIS 在預估病情發展及轉歸方面有極高價值，BIS 數值和患者的30 d 存活率密切相關，并且該研究與既往已知的結果有高度一致性［28］。因此，BIS在ICU中的應用必將有更廣闊的前景。

綜上所述，在現代醫學體系的理論中，對于醫療質量的評價已不再是簡單地以疾病是否臨床治愈為唯一標準，醫療過程的精細化、舒適化等要求越來越受到重視，在治療過程中，是否能盡可能減輕患者治療過程中的痛苦、縮短住院時間以及減少住院花費等都已成為評價醫療質量的重要指標。因此，在臨床醫治的過程中對于鎮靜深度的監測、腦功能的評估以及腦損傷患者預后的判斷尤為重要。rScO2監測、CBF監測及cEEG等作為一類較為成熟的腦功能監測手段，盡管在監測的精度上略有不足，而且對監測的環境有一定要求，但其仍與目前常用的多數臨床試驗檢查、鎮靜評分及患者病情評分等有較高一致性，是一類能較好反映大腦灌注與皮層功能的臨床技術，在ICU治療中的應用前景廣闊。