脑血流自身调节评价方法及临床应用

脑血流自身调节评价方法及临床应用 中国康复理论与实践2007年8月第13卷第8期ChinJRehabilTheoryPract,Aug.2007,Vo1.13,No.8 脑血流自身调节评价方法及临床应用 彭清,黄一宁 ? 721? ? 专题? [摘要]评价脑血流自身调节的方法很多,主要包括血压一自动调节和脑血管运动反应性两方面.评价脑血流自身调节情况 可以了解脑小血管的储备能力,预测发生缺血性脑血管事件的风险,有利于指导临床治疗. [关键词]脑血流自身调节;评价;综述 EvaluatingMethodsforCerebrovascularAutoregulationandtheClinicalApplications(review)PENG Qing,HUANGYi—ning.The DepartmentofNeurology,theFirstHospital,PekingUniversity,Beijing100034,China Abstract:MethodstOassesscerebrovascu1arautoregu1ationarevariable,includingbloodpressure-au toregulationandcerebrovas— cularmotorreactivity.Evaluationofcerebrovascu1arautoregu1ationmaybeusedtOassesscerebralcirc ulationreserve.Itmaypredict theriskofischemiccerebralvascularevent,andmaycontributetOclinicaltherapy. Keywords:cerebrovascu1arautoregu1ation;evaluation;review [中图分类号]R331.3[文献标识码]A[文章编号]1006—9771(2007)08—072卜O3 [本文着录格式]彭清,黄一宁.脑血流自身调节评价方法及临床应用[J].中国康复理论与实践,2007,13(8):721—723. 脑血流自身调节是机体保持脑血流相对稳定的能力.评 价脑血流自身调节包括两方面:脑血流自动调节(cerebralauto— regulation,CA,又称血压一自动调节)和脑血管运动反应性. 1脑血流自动调节 CA是指脑灌注压发生改变时,脑血流量维持相对稳定的 能力.定量评价CA需同时测量脑灌注压和脑血流量.在经颅 多普勒超声(transcranialDoppler,TCD)作为测量脑血流量的 方法之前,脑血流量评价方法要么是有创的(如Kety—Schmidt 法l_1]),要么是放射学方法(如”.Xe吸入法_2),其他方法还有正 电子发射断层摄影(positionemissiontomography,PET),单光 子发射电子计算机断层扫描(singlephotonemissioncomputed tomography,SPECT)等.相比之下,TCD廉价,简便易行,无 创,易重复操作. 以前评价CA是在稳定状态下进行.首先测定一个基础动 脉血压和脑血流速度,然后测定血压调控完毕后的动脉血压和 脑血流速度,称为”静态”自动调节试验.如果动脉血压下降或 升高,脑血流速度也随之发生明显变化,就认为CA受损;如果 动脉血压发生变化,而脑血流速度保持或接近基线水平,就认 为CA完好.该方法费时,调控血压需要使用缩血管药物. 1989年,Aaslid等使用股血压袖带充气后突然放气,使动 脉血压发生迅速下降,比较自动调节过程中动脉血压和脑血流 速度变化_3],建立了动力学方法评价cA.该方法的优点是研 究过程中只需短时间操控动脉血压.研究显示,动力学方法测 定自动调节的结果与静态方法相似].目前,动力学方法已基 本取代静态方法. 几种动脉血压操控方法:?经典的股袖带技术:将股血压 袖带充气到高于收缩压并维持2rain,然后迅速放气,从而诱导 基金项目:首都医学发展科研基金资助项目(No.2003—1002) 作者单位:北京大学第一医院神经内科,北京市100034.作者简 介:彭清(1980-),女,湖北黄冈市人,博士研究生,主要研究方向:神经病 学,脑血管病.通讯作者:黄一宁. 出一个突然的血压下降口;正常情况下,TCD检测的大脑中动 脉血流速度同时也会下降,但脑血流速度一般先于动脉血压恢 复到原始水平;Tiecks等根据脑血流动力学的模型用自动 调节指数(autoregu1atoryindex,ARI)将脑血流自动调节速度分 成0,9级,ARI一0代完全被动的自动调节,ARI一9代表自 动调节反应速度最快;?采用Valsalva动作诱导一个相对标 准的短暂的血压下降]:通过比较脑血流恢复早期过程中脑血 流速度和动脉血压变化百分率的差异,计算自动调节斜坡指数 (autoregu1atoryslopeindex,ASI),正常值为(224-14).ASI 与ARI有很好的相关性,具病理性ARI(0,2)者ASI值也很低 (一2O,1O);?通过自发性动脉血压波动采用位相移动方法 评价动力学自动调节l_6];?倾斜试验:通过体位改变获得迅速 的血压变化,再对动脉血压和脑血流速度的变化进行评估,从 而评价CA;研究证实,倾斜试验过程中脑动脉横径的改变可以 忽略_7],因此倾斜试验过程中用TCD监测的脑血流速度代替 脑血流量是有效的,但对于有大血管疾病,冠心病,心律失常, 直立性晕厥的患者行此试验时要注意保护. Cencetti等发现,头高位倾斜试验诱发的通气一灌注比改 变,可引起动脉血C0z分压(PaCOz)下降,明显影响脑血流速 度变化_8].因此,用倾斜试验研究CA时应认真测量呼吸末 PaCO值,至少在分析数据时应比较平卧位和直立位的PaCO. 数值. 倾斜试验应用于自主神经功能评估方面较多,如直立性低 血压(orthostatichypotension,OH),晕厥等.研究发现,0H患 者的CA模式多数为自动调节范围扩大因而自动调节保持完好 (模式1)或者具有低平的血流一血压关系的自动调节障碍(模式 2),少数(1/4)为具有陡峭的血流一血压关系的自动调节衰竭(模 式3)l_9].模式1,模式2者代偿OH能力增强,模式3者代偿 OH能力降低.反复发作血管迷走性晕厥患者在发生晕厥前后 很快出现自动调节功能恶化l_7]. 2TCD-COz试验与脑血管运动反应性评估 目前,TCD-COz试验比前面提到的血压一自动调节技术应 ? 722?中国康复理论与实践2007年8月第13卷第8期 ChinJRehabilTheoryPract,Aug.2007,Vo1.13,No.8 用得更广.该方法是通过使用扩血管刺激测定脑血管运动储 备(cerebrovascularreactivitycapacity,CRC)或血管运动反应性 (vascularmotorreactivity,VMR),有些文献中表述为脑血管扩 张储备(cerebralvasodilatorycapacity,CVC),或脑血管反应性 (eerebrovaseularreactivity,CR). 脑血流自身调节功能正常时,PaCO.在一定范围内(2O, 6OmmHg)变化时,脑内大动脉管径无明显变化,而脑小血管 则对血中PaCO.改变较敏感.当PaCOz增高时,局部组织pH 值降低,从而使阻力小血管平滑肌细胞舒张,流经大血管的血 流量增加,因此脑内大动脉血流速度增加;当PaCoz降低时,脑 小血管收缩,流经大血管的血流量减少,脑大动脉血流速度降 低.因此,通过TCD测量PaCO2变化时受检动脉血流速度的 变化,可以评价脑血管反应性.TCD-COz试验的理论基础是, 正常情况下,扩血管刺激如吸入COz或使用乙酰唑胺导致高碳 酸血症时,脑血流速度反应性增高.如果测得的脑血管反应性 降低,则表明在刺激之前,脑小血管已处于慢性扩张状态,因此 反映脑血管运动储备降低.具体的测量方法有以下几种: 2.1CO.吸入试验即增加吸入气体的COz浓度,是通常使 用的刺激方法,分别正常COz浓度时和高碳酸血症时呼吸 末PaCo和脑血流速度(公式中用V表示). VMR=(V高碳酸血症期——V正常)/V×100 CRC=(V高碳酸血症期——V正常)/V/APaCO2(单位:/mmHg) CO.吸入试验禁用于有阻塞性呼吸系统疾病的患者. 2.2呼吸抑制试验相对简单,令被测者摒住呼吸3oS,然后 紧接着连续测量4S的脑血流速度,计算呼吸抑制指数(breath— holdingindex,BHI). BHI一(V一V)/V/呼吸抑制时间 BHI?0.69为正常,否则为异常_l. 2.3乙酰唑胺试验试验表明,乙酰唑胺试验与CO.吸入试 验有很好的相关性,但该方法不需要复杂的试验设备,有长达 2Omin的血管扩张期,可用于不配合呼吸的患者,且耐受性良 好,故近期有替代CO.试验的趋势,但因静脉用乙酰唑胺的费 用高,国内很少应用. 3临床应用 3.1大血管(颈动脉)狭窄或闭塞 3.1.1颈动脉狭窄脑血流自动调节受损颈动脉疾病卒中高 危信号很多,包括狭窄程度,斑块溃疡,头颅CT有梗死灶,B型 超声高回声斑块,TCD监测到同侧大脑中动脉无症状循环微栓 子等.另外,还有受损的血流动力学改变.研究显示,具有重 度颈内动脉狭窄或闭塞的患者,患侧CA能力常较对侧降 低]. 理论上讲,当全身动脉血压下降时,颈动脉狭窄患者中CA 降低者卒中风险增加.因此,股袖带技术或倾斜试验可用于测 定颈动脉疾病患者CA是否受损;也可指导颈动脉疾病患者的 抗高血压治疗或者手术中的血压控制,减少低灌注卒中风险, 还可能识别出有血流动力学卒中风险的无症状颈动脉狭窄患 者.受累颈动脉供血区的自动调节能力对于决定是否应该行 颈动脉外科手术很有帮助.然而,除了血管狭窄程度和既往卒 中或短暂性脑缺血发作史外,CA是否能预示颈动脉狭窄患者 的临床转归,还未得到证实. 3.1.2脑血管反应性预示颈动脉狭窄结局颈内动脉狭窄的 结局因人而异.研究显示,颈内动脉狭窄患者受损的COz反应 性与明显增加的卒中风险有关”].颈内动脉狭窄是分水岭 脑梗死的主要原因之一,这一点也证明了对于颈动脉狭窄患者 而言,血流动力学因素影响预后的重要性.另外,当脑血管运 动反应性受损时,微栓子栓塞事件导致脑组织损伤的概率更 大. 目前,颈动脉狭窄或闭塞的治疗观点扩展,评价颈动脉疾 病功能学结局变得越来越重要,人们不再仅仅依靠狭窄程度或 者出现闭塞作为治疗指导策略,不同颈动脉狭窄患者选择治疗 方法的异同将取决于其血流动力学状态_】,可以根据测定的脑 血管反应性,选择可能发展成卒中的高危人群进行预防性颅内 外搭桥术或介入微创手术治疗,并可以对这些外科干预的效果 进行评估. 3.1.3颈动脉疾病脑血管运动储备随时间变化情况是否对 无症状的颈动脉疾病患者进行预防性血管再通治疗目前仍存 有争议.即使有症状的颈动脉狭窄患者,如果不考虑其血流动 力学状态而例行”常规”血管再通治疗不一定有效,反而增加手 术风险’”].据报道,颈动脉近于闭塞的患者很少从颈动脉内 膜剥脱术受益].因此,对这些患者进行血流动力学评估可能 有助于衡量自然病程转归风险和治疗风险.但是,是否这些血 流动力学状态随时间变化会改善,恶化或者保持?近来,一项 PET研究表明,血流动力学状态可能随时间变化而恶化_1. 但另一项类似的研究显示,血流动力学状态可能随时间变化而 改善.Randolph等研究发现,严重颈动脉疾病患者的CVC 一 般保持6个月稳定不变_2. 3.1.4颈动脉疾病的血压一自动调节与Coz反应性White等 发现,一部分病例CO.反应性在正常范围,但CA受损_l.从 研究结果看,动力学自动调节方法和COz反应性试验可能会检 测出两个不同但互相有交叉重叠的受损人群,且两者可能相互 作用.颈动脉疾病患者中,CA或CO2反应性受损很严重者,可 能是灌注压严重受损,同时影响CA和Coz反应性. 动脉血CO.浓度升高常伴有动脉血压变化,因此可能混淆 脑血管CO.反应性.尤其当患者的血压一自动调节很差时,影 响更明显,如果动脉血压升高,则脑血流增加,导致高估COz反 应性.另一方面,如果血压一自动调节功能很好,COz试验时高 碳酸血症所致的血管扩张可能被血压升高所致的血管收缩所 抵消. Menke等及Dumville等先后研究假定平均脑血流速 度与两个因素都有关时,动脉血中的CO.浓度变化和动脉血压 变化,可以用方程表示为:Vm—a×PaCO2+b×ABPm(Vm:平 均脑血流速度;ABPm:平均动脉血压),通过多元回归(Vm与 PaCo.和ABPm),计算出相关系数a和b.CO.反应性试验中 为了忽略动脉血压变化的影响,因此需要动脉血压校正的脑血 管反应性(CRcorrected).CRcorrected=a/(Vmnormocapnla× increaseinC02)×100. Gooskens等研究发现,COz浓度增加可引起动脉血压和脑 血流速度持续升高,血压校正的COz反应性数值较未校正的 低.这意味着,试验中动脉血压的升高导致COz反应性高 估.CO.反应性试验中动脉血压变化超过10mmHg,就需要 中国康复理论与实践2007年8月第13卷第8期 ChinJRehabilTheoryPract,Aug,2007,Vo1.13,No.8 考虑血压一自动调节的影响,此时可能高估脑血管COz反应性, 应使用多元回归模型校正. 3.2小血管疾病高血压,糖尿病等引起的小血管病变常造成 腔隙性脑梗死.TCD相关的动力学试验及C0z试验可提示小 血管病变的存在,进而评价卒中风险. 急性半球大面积梗死时,CA功能受损_2.慢性卒中患者 卒中病灶局部血流灌注依赖于动脉血压.合并有高血压和 其他危险因素的脑卒中患者,脑血管床破坏更严重.因此,自 动调节范围变窄,自动调节极限值移向更高的血压水平.在直 立应激过程中,CA起着重要作用.站立可能诱发短暂的低血 压,因此需要迅速的脑小血管扩张代偿血压的下降以维持直立 位时的脑血流灌注.CA受损时,脑小血管扩张能力受损,直立 应激时脑血流灌注依赖于动脉血压.因此,CA受损的卒中患 者如果血压下降到自动调节范围下限以下时,可能会有脑血流 低灌注的风险,也就是卒中复发的风险.即便是神经功能缺失 较轻(CT,MRI显示病灶<1/3大脑中动脉血供范围,Rankin 评分<3),较年轻的卒中患者,卒中后CA功能也可受损]. 3.3其他特殊疾病其他一些疾病,如伴皮质下梗死和白质脑 病的常染色体显性遗传性脑动脉病(cerebralautosomaldomi- nantarteriopathywithsubcorticalinfarctsandleukoencephalop— athy,CADASIL),Fabry病,阿尔茨海默病(Alzheimersdis— ease),线粒体脑肌病,偏头痛,系统性红斑狼疮,抑郁症等,亦有 报道显示其与脑血管运动反应性下降有关. [参考文献] [1]KetySS,SchmidtCF.Thenitrousoxidemethodforquantitativede— terminationofcerebralbloodflowinman:theory,proceduresand normalvalues[J].JClinInvest,1948,27:476—483. [2]ObristWD,ThomsonHK,WangHS.Regionalcerebralbloodflow estimatedby133xenoninhalation[J].Stroke,1975,6:245256. [3]AaslidR,LindegaardKF,SortebergW,eta1.Cerebralautoregula— tiondynamicsinhumans[J].Stroke,1989,20:45—52. [4]TiecksFP,LainAM,AaslidR,eta1.Comparisonofstaticanddy— namiccerebralaut0reguIati0nmeasurements[J].Stroke,1995,26: 10141019. [5]TiecksFP,DouvilleC,ByrdS,eta1.Evaluationofimpairedcere— bralaut0reguIati0nbytheValsalvamaneuver[J].Stroke,1996,27: 1177—1182. [6]DiehlRR,LindenD,LuckeD,eta1.Spontaneousbloodpressure oscillationsandcerebralaut0reguIati0n[J].ClinAutonRes,1998,8: 7—12. [7]CareyBJ,ManktelowBN,PaneraiRB,eta1.Dynamiccerebralau— toregulatoryresponsestohead—uptiltinnormalsubjectsandpatients withrecurrentvasovagalsyncope[J].Circulation,2001,104:898 902. [8]CencettiS,BandinelliG,LagiA.EffectofPCO2changesinducedby head-uprighttiltontranscranialDopplerrecordings[J].Stroke, 1997,28:11951197. [9]NovakV,NovakP,SpiesJM,eta1.Aut0reguIati0nofcerebral bloodflowinorthostatichyp0tensi0n[J].Stroke,1998,29(1):1O4 111. [10]VernieriF,PasqualettiP,PassarelliF,ata1.Outcomeofcarotid arteryocclusionispredictedbycerebrovascularreactivity[J]. Stroke,1999,30:593—598. ? 723? [11]WhiteRP,MarkusHS,Impaireddynamiccerebralaut0reguIati0n incarotidarterystenosis[J].Stroke,1997,28(7):134O1344. [12]YokotaC,HasegawaY,MinematsuK,ata1.Effectofacetazol— amidereactivityandlong—.termoutcomeinpatientswithmaiorcere—- bralarteryocclusivediseases[J].Stroke,1998.29:64O一644. [13]YamauchiH,FukuyamaH,NagahamaY,etal,Evidenceformis— cryperfusionandriskforrecurrentstrokeinmajorcerebralarterial occlusivediseasesfromPET[J].JNeurolNeurosurgPsychiatry, 1996,61:1825. [14]KleiserB,WidderB.Courseofcarotidarteryocclusionswithim— pairedcarbondioxidereactivity[J],Stroke,1992,23:171—174, [15]KlijinCJM,KappelleLJ,TullekenCAF,eta1.Symptomaticca— rotidarteryocclusion:areappraisalofhemodynamicfactors[J], Stroke,1997,28:2O842O93, [16]EuropeanCarotidSurgeryTrialistsCollaborativeGroup,MRCEu— ropeancarotidsurgerytrial:interimresultsforsymptomaticpatients withsevere(7O,99)orwithmild(0,29)carotidstenosis[J]. Lancet,1991,337:1235—1243. [17]NorthAmericanSymptomaticCarotidEndarterectomyTrialCollab— orators.Beneficialeffectofcarotidendarterectomyinsymptomatic patientswithhighgradecarotidstenosis[J].NEnglJMed,1991, 325:445453, [18]RoihwellPM,GutnikovSA,WarlowCP.Reanalysisofthefinal resultsoftheEuropeanCarotidSurgeryTriat[J].Stroke,2003,34 (2):514523. [19]YamauchiH,FukuyamaH,NagahamaY,eta1.Long—termchan— gesofhemodynamicsandmetabolismaftercarotidarteryocclusion [J].Neurology,2000,54:2095--2102. [20]DerdeynCP,VideenTO,FritschSM,ata1.Compensatorymecha— nismsforchroniccerebralhypoperfusioninpatientswithcarotidoc— clusion[J].Stroke,1999,30:10191O24. [21]RandolphS,TanjaR,DouglasM.eta1.Monitoringofcerebral vasodilatorycapacitywithtranscranialDopplercarbondioxideinha— lationinpatientswithseverecarotidarterydisease[J].Stroke, 2003,34:945—949. [22]DumvilleJ,PaneraiRB,LennardMB,eta1.Cancerebrovascular reactivitybeassessedwithoutmeasuringbloodpressureinpatients withcarotidarterydisease?[J]Stroke,1998,29:968974. [23]MenkeJ,MichelE,RabeH,eta1.Simultaneousinfluenceof bloodpressure,PC02andPO2oncerebralbloodflowvelocityinpre— terminfantsoflessthan33weeks’gestation[J].PediatrRes,1993, 34(2):173177 [24]GooskensI,SchmidtEA,CzosnykaM,eta1.Pressure—autoregula— tion,CO2reactivityandasymmetryofhaemodynamicparametersin patientswithcarotidarterystenoticdisease.Aclinicalappraisal[J]. ActaNeurochir,2003,145(7):527532. [25]SchwarzS,GeorgiadisD,AschoffA,ata1.Effectsofbodyposi— tiononintracranialpressureandcerebralperfusioninpatientswith largehemisphericstroke[J].Stroke,2002,33:497—5O1. [26]R0driguezG,NobiliF,DeCarliF,eta1.Regionalcerebralblood flowinchronicstrokepatients[J].Stroke,1993,24:9499. [27]NovakV,ChowdharyA,FarrarB,eta1.Alteredcerebralvaso— regulationinhypertensionandstroke[J~.Neurology,2003,60(10): 1657—1663. (收稿日期:2006-07-31)