經(jīng)顱多普勒超聲在VA-ECMO患者腦血流動力學(xué)評估中的觀察性研究*

呂盛秋，呂 宇，黃京菊，覃 濤，楊 耿，楊葉桂，盧俊宇**

(1.廣西醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，廣西南寧 530007；2.廣西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，廣西南寧 530007)

經(jīng)顱多普勒超聲(Transcranial Doppler Ultrasound，TCD)是一項重要的無創(chuàng)腦監(jiān)測技術(shù)，近年來在各類重癥神經(jīng)損傷患者中已進行了大量研究并被廣泛應(yīng)用，包括重型顱腦創(chuàng)傷、膿毒性腦病、心肺復(fù)蘇后缺血缺氧性腦病等[1-4]。而接受體外膜肺氧合(Extracorporeal Membrane Oxygenation，ECMO)支持治療的患者亦存在發(fā)生各類急性腦損傷的高危風(fēng)險[5]，特別是接受動脈靜脈體外膜肺氧合(Venoarterial Extracorporeal Membrane Oxygenation，VA-ECMO)治療的患者，因心臟泵血功能下降導(dǎo)致機體血流動力學(xué)紊亂，往往表現(xiàn)為平均動脈壓(Mean Arterial Pressure，MAP)下降、脈壓差(Pulse Pressure，PP)變小，進而導(dǎo)致腦灌注不足。利用TCD在VA-ECMO治療的患者中進行相關(guān)腦血流動力學(xué)評估，有助于早期發(fā)現(xiàn)該類患者是否發(fā)生腦損傷及其病理生理學(xué)變化，便于病情判斷。本研究擬通過TCD監(jiān)測VA-ECMO患者腦血流動力學(xué)，分析腦血流參數(shù)變化與患者脈壓、ECMO流量的關(guān)系，為指導(dǎo)臨床治療提供依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象

2020年11月至2022年1月廣西醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院收治的行VA-ECMO支持治療的成人患者(年齡>18歲)，共16例。本研究為前瞻性觀察研究，經(jīng)患方知情同意并經(jīng)廣西醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 臨床治療

所有納入患者均采用股靜脈和股動脈置管方式放置ECMO導(dǎo)管；在ECMO轉(zhuǎn)機后，對患者常規(guī)進行鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛、呼吸機輔助通氣(保護性通氣策略)，通過調(diào)節(jié)呼吸機和ECMO氣流使血氣二氧化碳分壓(PaCO2)維持在35-45 mmHg；當紅細胞壓積<30%時輸注紅細胞，血小板計數(shù)小于100×103/mm3時輸注血小板；通過使用肝素維持活化凝血時間(ACT)目標在180-220 s；同時盡量維持MAP在70-80 mmHg[6]，若此時PP≤10 mmHg，予降低后負荷處理使MAP進一步降低至60-75 mmHg[7]，并維持ECMO流量在4.0 L/min以上。

1.2.2 觀察指標

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)轉(zhuǎn)機后脈壓差是否大于10 mmHg將納入觀察的VA-ECMO患者分為兩組，A組PP>10 mmHg，B組PP≤10 mmHg。記錄兩組VA-ECMO治療患者的一般資料特征，急性生理和慢性健康狀況評估(APACHE Ⅱ)評分、全面無反應(yīng)性量表(FOUR)評分、血管活性藥物評分(VIS)、ECMO治療時間、ICU住院時間、出院時腦功能表現(xiàn)分級(Cerebral Performance Category，CPC)，其中CPC 1-2級為神經(jīng)功能預(yù)后良好，CPC 3-5級為預(yù)后不良。若住院期間顱腦CT證實存在腦梗死、腦出血、腦水腫、缺血缺氧性腦病或有癲癇癥狀發(fā)作,則認為患者ECMO治療期間出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥并記錄。

(2)血流動力學(xué)管理指標。記錄兩組患者行TCD檢查時的MAP、PP、ECMO血流速度、患者尿量。

(3)相關(guān)生物標志物。記錄患者上ECMO 24 h內(nèi)的紅細胞壓積、ACT、降鈣素原(Procalcitonin，PCT)。

(4)TCD監(jiān)測。使用TCD(以色列瑞邁德有限公司，Digi-Lite，2.0 MHz探頭)在患者ECMO轉(zhuǎn)機后24 h內(nèi)獲取相關(guān)腦血流參數(shù)，包括雙側(cè)大腦中動脈(Middle Cerebral Arterys，MCA)血流頻譜形態(tài)、收縮期血流速度(Vs)、舒張期血流速度(Vd)、平均血流速度(Vm)、阻力指數(shù)(RI)、搏動指數(shù)(PI)，并計算腦血流指數(shù)(Cerebral Blood Flow Index，CBFi，CBFi=10 MAP/1.47PI)。

(5)統(tǒng)計學(xué)方法。采用SPSS 25.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)處理。正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差表示，組間比較采用t檢驗；非正態(tài)分布的計量資料以四分位數(shù)間距表示，組間比較采用Mann-Whitney U檢驗。計數(shù)資料用例數(shù)(%)表示，組間比較采用卡方檢驗。P<0.05認為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 一般臨床資料與實驗室結(jié)果

共納入16例VA-ECMO支持治療患者，其中男性10例，女性6例。上ECMO的原因有急性心肌梗死6例(37.5%)、心臟術(shù)后低心排綜合征4例(25%)、暴發(fā)性心肌炎2例(12.5%)、心肌病3例(18.75%)及肺栓塞1例(6.25%)。其中，順利撤除ECMO的患者A組8例(80%)，B組2例(33.33%)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。出院時表現(xiàn)為CPC 1-2級的患者A組4例(44%)，B組1例(20%)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；16例患者中有2例因家屬放棄治療無法確定其神經(jīng)功能結(jié)局。12例患者在ECMO期間或ECMO撤機后完成了CT檢查，其中6例CT有陽性發(fā)現(xiàn)，A組和B組各3例。A、B兩組MAP及ECMO流量差異均有顯著意義，B組MAP低于A組[(59.44±15.54)mmHg vs (77.93±8.68) mmHg，P=0.008]，B組ECMO流量高于A組[(4.29±0.88)L/min vs (3.37±0.74) L/min，P=0.041](表1)。

2.2 TCD腦血流動力學(xué)監(jiān)測結(jié)果

兩組患者腦血流動力學(xué)結(jié)果如表2所示，相較于PP>10 mmHg組(A組)，PP≤10 mmHg組(B組)患者MCA的Vs、Vm有所下降，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，兩組患者兩側(cè)MCA的CBFi差異亦無統(tǒng)計學(xué)意義。B組患者右側(cè)MCA的PI值[0.32(0.14，0.48)]較A組[0.68(0.33，0.82)]明顯下降(P=0.039)，右側(cè)MCA的RI值[0.26(0.12，0.37)]較A組[0.47(0.27，0.52)]也明顯下降(P=0.039)，二者差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 不同脈壓差患者TCD腦血流參數(shù)Table 2 TCD cerebral blood flow parameters of patients with different pulse pressure differences

續(xù)表Continued table

3 討論

危重患者的血流動力學(xué)紊亂會導(dǎo)致包括大腦在內(nèi)的器官灌注不足。有研究報道VA-ECMO輔助治療期間患者神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生率為15%，主要有腦死亡、腦梗死、腦出血和癲癇四大類[8]。大腦作為人體的生命中樞，保證腦灌注是診療過程的重中之重，臨床上判斷機體器官灌注常用的指標有神志、尿量、乳酸，但是在危重患者中鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛藥物的使用、急性腎損傷所致無尿等使上述項目判斷受到限制，腦灌注及腦功能的評估則需要更客觀、可視的檢測手段輔助判斷。TCD具有無創(chuàng)、安全、操作簡單、可重復(fù)監(jiān)測的優(yōu)點，大量研究證實了TCD在腦灌注、腦血管調(diào)節(jié)能力以及是否發(fā)生腦血管痙攣、顱內(nèi)高壓、腦死亡等腦損傷方面有預(yù)判作用[3,9-11]。而ECMO是一種需要精細管理且費用昂貴的支持治療手段，在治療的過程中更需要實時動態(tài)評估各重要器官的灌注，特別是評估大腦中樞的灌注是否充足，有無發(fā)生嚴重腦損傷。利用TCD可直觀了解ECMO患者的腦血流變化并判斷腦灌注情況。有學(xué)者認為VA-ECMO期間腦血流減少和非搏動性血流可能在腦損傷的發(fā)病機制中起作用[12]，因此本研究的主要對象為接受VA-ECMO治療的患者，觀察分析其出現(xiàn)脈壓大于10 mmHg以及脈壓下降甚至平流時的腦血流參數(shù)特點。

影響腦血流的首要因素是血壓，而在VA-ECMO時ECMO流量也是重要影響因素。脈壓差小于10 mmHg時可認為心肌頓抑、心臟泵功能衰竭，可能反映了左室擴張的發(fā)生[7,13]。本研究發(fā)現(xiàn)，當脈壓差明顯小于10 mmHg時，MCA血流頻譜形態(tài)也和外周動脈血流壓力波形一樣表現(xiàn)為平流或者趨向平流[圖1(a)]，MCA血流下降，其中Vs、Vm下降，同時右側(cè)MCA的PI值也明顯下降，這與Kavi等[14]的研究一致，此時低PI受心功能影響，不應(yīng)誤認為是腦血管擴張或腦血流停滯。當心肌頓抑或心臟驟停時，腦灌注只能依靠提高ECMO流量來維持[15]，當患者血流形態(tài)為非搏動血流時，其腦血流形態(tài)與正常生理狀態(tài)及心泵功能尚存的其他疾病狀態(tài)均不同，此時多少血流量能保證腦灌注，又該使用何種腦血流指標判斷病情及預(yù)后仍未明確，這也是筆者開展此研究的原因。在一項兒童VA-ECMO的研究中發(fā)現(xiàn)，PI的增高可能提示患兒存在急性神經(jīng)損傷[16]。本研究中有6例患者顱腦CT發(fā)現(xiàn)存在腦出血或腦梗死，但其PI普遍偏低或正常，僅有1例PI高于正常，但本研究例數(shù)較少，無法證實PI與腦血管事件的相關(guān)性，能否使用PI預(yù)判成人VA-ECMO患者發(fā)生急性神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥仍待進一步研究。另外還發(fā)現(xiàn)1例急性心肌梗死導(dǎo)致心臟驟停后行VA-ECMO治療的患者的脈壓差低于10 mmHg時ECMO流量為4.7 L/min，此時大腦中動脈Vs、PI值均較低[圖1(a)]，但該患者仍獲得良好神經(jīng)功能結(jié)局，原因可能是充足的ECMO流量維持了大腦平均腦血流速度，使血氧輸送得以保證，而隨著心功能的好轉(zhuǎn)，PI逐漸恢復(fù)至正常生理水平[圖1(b)]。下一步可能需要進一步分析這類患者PI的動態(tài)變化與預(yù)后的相關(guān)性。

圖1 急性心肌梗死患者行VA-ECMO治療時其腦血流變化情況Fig.1 Changes of cerebral blood flow in patients with acute myocardial infarction treated with VA-ECMO

VA-ECMO治療心功能衰竭病人時往往會面臨左心超載的問題，較高的流量及壓力可加重心臟后負荷，而較低的壓力可能又無法保證患者腦血流灌注，因此MAP往往需要控制在相對較低但又能保證器官基本灌注的水平，通過優(yōu)化ECMO流量、血管活性藥物和液體療法改善左室擴張。但如何尋找VA-ECMO最佳MAP仍懸而未決。有研究通過回顧性分析尋找最佳灌注壓，發(fā)現(xiàn)VA-ECMO患者的MAP低于70 mmHg時無一存活[6]，但該研究并未觀察及收集患者腦血流的情況，無法了解當時的腦灌注。在本研究中，脈壓差≤10 mmHg的7例VA-ECMO患者均面臨左心超載的問題，均給予了降低后負荷的處理，同時提高了ECMO血流。筆者動態(tài)觀察了1例患者從非搏動血流到恢復(fù)搏動血流時的腦血流(圖2)，為減輕左室超載使用了硝酸甘油，患者MAP曾低至55 mmHg，但其ECMO流量基本維持在4 L/min以上，停用鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛后該患者蘇醒，且其腦電圖、腦局部組織氧飽和度均未見明顯異常。說明利用TCD動態(tài)監(jiān)測ECMO患者腦血流或許可指導(dǎo)調(diào)整最佳MAP及ECMO流量，但仍需設(shè)計合理的大樣本臨床對照研究進一步證實。

圖2 心臟術(shù)后低心排綜合征患者的MCA血流頻譜及其腦電圖、局部組織氧飽和度Fig.2 MCA blood flow spectrum,EEG and local tissue oxygen saturation in patients with low cardiac drainage after cardiac surgery

本研究存在局限性。首先，未能對患者ECMO上機前進行顱腦CT檢查，無法確定其腦血管病變是否發(fā)生于ECMO治療前，部分患者因為病情不穩(wěn)定無法完成CT檢查。其次，由于家屬自動放棄等原因，未能追蹤到這類患者的神經(jīng)功能結(jié)局。最后，因為研究的樣本量較小，結(jié)果可能會受影響，且研究僅納入了VA-ECMO患者，不能反映其他人群情況，而VV-ECMO患者也可能存在腦血流動力學(xué)異常，未來還需要進一步驗證。

4 結(jié)論

在VA-ECMO治療的過程中利用TCD監(jiān)測該類患者的腦血流動力學(xué)具有可行性，TCD在ECMO患者腦功能評估中具有重要指導(dǎo)意義。但利用TCD在早期發(fā)現(xiàn)患者神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的證據(jù)仍不充分，今后將繼續(xù)開展該方向的臨床研究。