经颅多普勒超声评价脑血管反应性和脑血流自动调节

佟旭，曹亦宾

1982年挪威学者Rune Aaslid等将经颅多普勒超声（transcranial Doppler，TCD）应用于临床，后因其无创、廉价、可靠、方便等特点被广泛应用于脑血管疾病[1-3]。随着TCD技术的发展，从最初用于蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛的监测、脑动脉狭窄的诊断，到近几年广泛用于脑血管反应性（cerebral vasoreactivity，CVR）和脑血流自动调节（cerebral autoregulation，CA）的评价，TCD显示出其独特的优势，得到临床医师的肯定，有着广泛的发展前景。本文主要就TCD评价CVR和CA的临床应用价值做一全面综述。

1 经颅多普勒超声在脑血管反应性方面的应用

CVR是指在生理或病理因素作用下，脑血管随着动脉血二氧化碳分压（PaCO2）的变化而发生收缩或舒张的能力。当PaCO2增高时，脑血管舒张，脑血流速增快；相反，当PaCO2降低时，脑血管收缩，脑血流速减慢。由于大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）的解剖走行、管径相对恒定，检出率和重复率较其他颅内动脉高，因此TCD常以MCA作为检测血管来评价CVR功能。常用的检测方法包括：屏气试验、CO2吸入法、乙酰唑胺激发试验，它们均基于脑血管在高碳酸血症时反应性扩张的机制，这3种方法获得的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气试验的患者，且不受患者呼吸功能的影响，较屏气试验和CO2吸入法更加客观地反映CVR的功能状态，但是，乙酰唑胺扩血管作用机制复杂，扩血管时间更持久，可能导致相关的并发症出现[6]，在临床的应用相对受限。对于屏气试验或CO2吸入前后诱发PaCO2改变导致的CVR功能的变化，通常采用的计算公式是：CVR=△V/V×100%，其中△V是PaCO2改变时引起的被检测血管血流速度的变化值，V是基础血流速度值[7]。上述公式虽然可评价CVR功能，但存在较为严重的缺陷，即没有考虑刺激因子的强度（CO2改变的程度）。若受试者通气效果欠佳，或肺换气功能不良，PaCO2改变并不明显，直接影响MCA血流速度的变化和CVR功能测值的准确性[7]。因此，有研究将屏气时间纳入上述公式以获得相对客观的评价CVR功能指标，即屏气指数（breath-holding index，BHI）=［△V/V基线×100%］/屏气时间（s）[5，7]。另外，在评价PaCO2对CVR功能的作用时，应将动脉血压和血氧浓度控制在相对稳定状态，以排除其对脑血流速度和CVR的影响。

CVR与卒中的发生密切相关。CVR可以识别有卒中高风险的颈动脉狭窄或闭塞的患者。颈动脉闭塞且侧支循环不好、CVR受损的患者，同侧卒中的年发生风险为32.7%，而CVR正常且侧支循环开放好的颈动脉闭塞患者，其风险为0[8]。另外，在无症状颈动脉狭窄＞70%的患者中，CVR正常患者的同侧年卒中风险为4.1%，而CVR受损患者的风险为13.9%[9]。CVR受损或消失是卒中的独立危险因素[10-11]，CVR受损的无症状颈动脉狭窄患者和药物治疗无效的CVR受损引起的复发卒中及短暂性脑缺血发作患者可考虑颈动脉内膜切除术（carotid endarterectomy，CEA）、支架植入术（carotid angioplasty and stenting，CAS）或颅内外血管旁路移植术治疗，CVR有助于制订更全面的颈动脉狭窄的手术适应证[12-13]。另外，有研究证明：长期高血压[14]、脑白质损害[15]、认知功能减退[16]和睡眠呼吸暂停[17]者的CVR降低。

颈动脉彩超无法检测CVR，而计算机断层扫描（computed tomography，CT）或磁共振（magnetic resonance，MR）灌注成像、单光子发射计算机断层扫描（single photon emission computed tomography，SPECT）、正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）等检查虽可实现此项检查，但价格昂贵。TCD有安全、经济、可床旁检查等优势，利用TCD检测CVR功能对于卒中的早期诊断、早期干预、早期预防具有重要的临床价值，应用前景广泛。

2 经颅多普勒在脑血流自动调节方面的应用

CA是指当血压在一定范围内变动时，脑血管能通过舒张或收缩的变化来维持脑血流量相对恒定的能力。具有正常的CA功能对于机体是至关重要的。在健康成年人，当平均动脉压波动于60～160 mmHg时，CA可以正常发挥作用。但是，当发生卒中、脑动脉狭窄、蛛网膜下腔出血等严重的脑损伤时会使CA功能下降，使脑组织耐受损伤的能力下降，影响疾病的发生、发展和转归[18-21]。临床通过改变血压后测量脑血流的变化以反映CA的方式有很多，如体位改变、大腿束带、下肢负压、冷加压试验、握拳动作、Valsalva动作和药物干预等[22]。TCD是在生理和病理情况下测定脑血流速度和CA功能的有效工具，无论对卒中风险和预后进行评估还是某些自主神经系统疾病的辅助诊断方面，均发挥了重要作用。

2.1 脑血流自动调节评估卒中风险和预后 严重颈动脉狭窄患者的CA功能下降提示脑侧支循环和局部脑血流灌注差，可能引起卒中风险增加。2003年，Reinhard等[23]对101例颈动脉狭窄或闭塞患者进行分析发现，若患者存在健全的前、后交通动脉（属于一级侧支血管），则CA功能受损最小；若皮层软脑膜侧支建立或眼动脉侧支循环开放（属于二级侧支血管），则CA功能中度受损；若缺乏一、二级侧支血管，则CA严重受损。此后，2004年他们对CEA或颈动脉血管成形+CAS后脑血流变化的随访观察结果显示，58例颈动脉狭窄患者手术后CA功能均有不同程度恢复，且两种术式之间无明显差异[24]。另外，CA功能下降可能是卒中预后不良的预测因子。Dohmen等对15例MCA梗死患者的研究发现，梗死灶周围区域CA功能减退的患者发生恶性脑水肿的概率明显高于CA功能正常者[25]。2012年一项针对45例MCA梗死患者的研究表明：急性卒中的同侧CA功能受损与梗死面积增加有关，卒中发生后1 d内CA功能受损加重和双侧CA功能受损与4个月临床不良预后有关[26]。此外，在蛛网膜下腔出血、血管痉挛、迟发性脑缺血等病理情况下，CA也具有重要的预测价值。Lang等[27]利用相位移动法对蛛网膜下腔出血患者的CA功能进行观察，结果显示：发病后6 d内若相位移动＜30°则提示预后不良，而且CA功能下降与脑低灌注和血管痉挛显著相关。2014年新近一项针对68例自发性蛛网膜下腔出血的患者研究发现：动态CA功能受损出现于蛛网膜下腔出血的早期，CA功能评价结合临床表现和影像学检查能够提高蛛网膜下腔出血患者的血管痉挛和迟发性脑缺血等并发症的检出率[21]。

2.2 脑血流自动调节功能评价自主神经功能障碍多系统萎缩（multiple system atrophy，MSA）可分为以帕金森样症状为主，且对多巴胺反应欠佳的MSA-P型以及以小脑性共济失调为主要表现的MSA-C型。无论是P型还是C型，均可以合并自主神经功能障碍和直立性低血压。Asahina等[28]对7例MSA患者和9例正常对照者通过TCD监测进行直立倾斜试验并通过近红外光谱分析法对MSA患者的脑血流动力学进行评估，在直立倾斜位置时两组的平均动脉压均出现下降，但MSA患者下降幅度约为正常对照者的2倍，MSA患者心率上升明显低于正常对照者。有趣的是，虽然MSA患者的脑灌注压在直立倾斜试验时出现下降，但由于脑血管阻力的下降未导致严重血流速度的下降，故MSA患者的脑氧合作用没有严重下降。提示MSA患者在直立性低血压时可以出现额外的脑血管舒张作用。

焦虑症与自主神经功能障碍有一定关系。Zhang等[29]及郭珍妮等[30]对焦虑症患者进行主动卧立位试验，发现焦虑症患者和正常对照者有明显不同，从卧位快速变为立位时焦虑症患者脑血流速度下降更明显，考虑这可能与焦虑症患者CA受损有关，在体位改变时不能有效地保证脑血流灌注。

晕厥患者的直立性低血压可能与受损的CA能力有关[31]。这种可能性最初由Grubb等[32]提出，他们报道了先兆晕厥前会出现舒张压和脑血流速度降低、搏动指数和阻力指数值升高，并总结为“血管舒缩能力失调”会导致直立位血管迷走反应。后来，Dan等[33]对15例参与者进行70°被动倾斜试验，通过TCD对脑血流动力学进行研究，并实时记录脑血流速度和体循环动脉血压，结果显示：先兆晕厥的患者脑血流速度的下降比动脉血压的降低提前28 s出现，提示脑灌注不足并非继发于动脉血压的突然下降，不排除CA功能的改变造成了血管迷走神经反应事件的发生。国内Zhang等[34]对参与者在直立位进行下肢加压试验，发现动态CA功能受损可以导致体位性低血压继而发生晕厥。

近年来，关于CA的研究越来越受到人们的重视。迄今为止，利用TCD技术和血压监护手段，研究者已经建立了完善的实验方法来评价CA。以上多项研究证实CA功能减退与卒中和自主神经系统疾病相关，有助于指导临床决策。

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【点睛】

本文主要阐述经颅多普勒超声在脑血管反应性和脑血流自动调节的临床应用，旨在扩大其应用范围。