脑组织氧代谢指标在继发性脑损伤中的研究进展

马骏 顾志伟 陈锷峰 周君 钱辉 骆明

●综 述

脑组织氧代谢指标在继发性脑损伤中的研究进展

马骏 顾志伟 陈锷峰 周君 钱辉 骆明

颅脑外伤和高血压脑出血后引起的继发性脑损害，多由损伤后机体应激反应或一系列代谢紊乱所致，目前认为脑组织氧代谢异常是发生继发性脑损伤的重要原因。Stiefel等[1]发现即使颅内压（ICP）和脑灌注压（CPP）正常的重型颅脑损伤患者，其脑组织缺氧仍时常发生。对颅脑外伤死亡患者进行尸检，发现脑组织缺血、缺氧发生率高达90%以上。近年来，复合监测颅脑外伤患者的脑组织氧代谢指标已成为诊断与治疗继发性脑缺血、缺氧的突破点[2]。本文对临床常用的颈静脉血氧饱和度（SjvO2）、脑氧代谢率（CMRO2）、局部脑组织氧分压（PbtO2）等脑组织氧代谢指标研究进展作一综述。

1 SjvO2

SjvO2是临床上最早且较常采用的脑组织氧代谢指标之一。流经颈内静脉球部的血液大部分来源于脑，仅3%～7%的血液来自于脑外的颅骨、脑膜和内耳等。因此，利用颈内静脉逆向插管、导管末端置于颈内静脉球部采集混合脑静脉血并作血氧分析，可反映整个大脑半球脑组织氧代谢状况。SjvO2监测可分为持续监测（在颈内静脉球部置入光纤探头进行连续监测）和间断监测（通过颈内静脉逆向穿刺、导管末端置于颈内静脉球部，反复间断采血分析）。国外相关研究认为SjvO2正常值约为60%[3]，SjvO2持续＜50%或＞75%均提示患者预后不良[4]。若SjvO2＜50%提示氧合不良、脑组织摄氧增加，脑血流灌注降低和脑组织代谢耗氧或脑灌注增加，机体供氧不能满足脑组织代谢需求，大脑半球存在缺血、缺氧性损伤的危险；SjvO2＞75%提示脑过度灌注、脑组织摄氧减少，可能存在脑充血或脑组织代谢降低。刘振林等[5]研究36例重型颅脑损伤患者发现SjvO2降低者的预后比SjvO2正常者差，SjvO2增高者的预后比SjvO2降低者差，提示脑损伤后早期SjvO2异常提示患者预后不良，尤其是SjvO2异常增高者预后更差，故认为SjvO2能反映大脑半球氧代谢状况，对指导治疗与判断预后具有重要意义。但是，SjvO2的应用也存在不足与局限性，如SjvO2监测的导管探头易移动、光敏度弱、自发波和探头需多次重复校准、连续监测的时间短、易混入颅外静脉回流的静脉血等，均会影响结果的可靠性；其次，SjvO2的变化不能反映局灶性脑组织缺血、缺氧情况，只能反映全脑的氧合程度；最后，SjvO2监测需行颈内静脉逆向穿刺、导管末端置于颈内静脉球部，可能引起颈内动脉、颈部神经损伤，血肿或血栓形成，感染等并发症。目前，SjvO2作为颅脑损伤患者氧代谢监测指标尚存争议[6]。

2 CMRO2

CMRO2是指脑组织在单位时间内所消耗氧的量。根据Fick公式：CMRO2=AJDO2×CBF/100，单位：ml/（100g· min），其中AJDO2是颈内动脉-颈内静脉血氧含量差，CBF是脑血流量。AJDO2与脑组织对氧的摄取量（CEO2）密切相关，公式为 AJDO2=Hb×1.34×CEO2+0.003×（PjaO2-PjvO2），CEO2=SjaO2-SjvO2，PjaO2是颈动脉血氧分压，PjvO2是颈静脉血氧分压，SjaO2是颈动脉血氧饱和度。由于全身动脉血的血氧饱和度（SaO2）、PaO2基本完全相同，临床上常用桡动脉或股动脉的SaO2、PaO2来代表SjaO2、PjaO2。根据公式，只要测出SjvO2、PjvO2，再结合Hb含量、桡动脉或股动脉血的SaO2和PaO2就能计算出AJDO2。正常情况下，AJDO2与平均的局部CBF相对恒定；CMRO2亦相对恒定，正常值 3.2～3.3ml/（100g·min）。在CMRO2相对恒定的情况下，若CBF减少，则脑组织通过增加摄氧来代偿氧供不足，表现为AJDO2增加；若CBF下降到一定程度 [＜18ml/（100g· min）]而失代偿，则出现脑缺氧[7]。由于脑组织的能量储备有限，当脑组织缺氧发生后，三磷酸腺苷、磷酸肌酸在数分钟内迅速耗竭，脑细胞代谢转为无氧代谢，导致脑细胞乳酸生成增加。CMRO2能反映脑组织对氧的利用与供给是否正常，颅脑损伤后CMRO2下降提示脑组织存在缺血、缺氧。Soustiel等[8]对颅脑损伤患者行开颅减压术后的CBF、CMRO2变化与预后进行相关分析，发现良好的预后与维持正常CMRO2显著相关，与正常CBF未见相关性。Martin等[9]研究发现重型颅脑外伤患者存在3个不同的时期，见表1。CMRO2包含CBF对SjaO2的影响因素，更能准确反映脑组织氧代谢情况。

表1 重型颅脑外伤的循环分期

3 PbtO2

PbtO2指氧从毛细血管克服弥散阻力到达线粒体弥散通路上物理性溶解的氧的压力，与脑组织细胞水平的氧利用有关，而细胞水平的氧利用由局部组织氧供给与氧消耗之间的平衡关系决定。PbtO2通过插入脑组织中的传感器直接测量所得，能反映早期脑组织的病理、生理变化，是目前脑氧监测最直接、最可靠的方法之一，被学者认为是评价疗效的金标准[10]。一般认为PbtO2正常值为 2.66～5.32kPa，＜0.665kPa为重度缺氧，0.665～1.197kPa为中度缺氧，1.330～1.995kPa为轻度缺氧；维持脑皮质功能的PbtO2必须＞0.665kPa。连续监测PbtO2对防治脑组织继发性损伤具有重要作用[11]。Narotam等[12]发现持续监测颅脑损伤患者的PbtO2并根据监测结果指导治疗，可有效降低患者病死率和伤残率，疗效优于传统ICP/CPP治疗标准；Figaji等[13]研究26例重型颅脑损伤患儿预后与持续监测PbtO2的关系，发现PbtO2＜1.330kPa者的持续时间、每6h PbtO2最低值均与不良预后相关，logistic回归分析显示低PbtO2与不良预后存在独立相关性。PbtO2监测能直接反映脑组织供需氧是否平衡，且该测量值无明显漂移，无需经常校正，灵敏度高于SjvO2。Smith等[14]认为当PbtO2为0且持续超过30min时，可诊断为脑死亡，建议把PbtO2作为判断脑死亡的床边辅助监测指标。但是，PbtO2监测也存在一定的局限性，如直接测定范围小、监测所得数据可能不可靠、有创性等[15-16]。近年来，插入脑组织中传感器的技术不断发展，PbtO2监测设备还能同时监测脑组织二氧化碳分压、脑组织pH等。Clausen等[17]研究发现，在保证PaO2稳定的基础上，损伤后6h内入院，预后不良者PbtCO2明显高于预后良好者。最近一项前瞻性研究发现，与颅内压指导的治疗相比，PbtO2指导的治疗可明显提高中重度颅脑外伤患者3、6个月预后[18]。故PbtO2监测具有安全、准确、微创的特点，适宜临床长期、动态监测，有助于了解脑组织氧代谢情况。

4 联合监测

脑组织氧代谢监测对正确评估脑损伤情况具有重要意义，但目前临床常用的几种监测方法尚存不足：只能监测局部脑组织氧合状态或整个大脑半球脑组织氧合状态，测量值易受其他因素影响而出现误差，有的方法尚缺标准值，有的监测存在有创性等。目前有学者开始采用联合监测：Hlatky等[19]对57例重型颅脑损伤患者进行PbtO2与微透析探针的联合监测，结果显示PbtO2＜1.33kPa时乳酸浓度明显升高，部分患者丙酮酸浓度升高；谷氨酸浓度只在PbtO2下降到极低水平时才明显升高；葡萄糖浓度随着PbtO2变化而变化。可见PbtO2指标能反映早期脑组织缺血、缺氧现象，结合微透析技术更能体现出低氧分压引起的脑组织代谢变化信息，可能有助于重型颅脑损伤患者的治疗。Helbok等[20]认为联合监测能早期预示动脉瘤性蛛网膜下腔出血患者的病理、生理变化，为早期脑损伤的预防性治疗提供依据。尽管联合监测前景广阔，但所得数据如何整合等问题尚未解决；当务之急是提供I类证据来证明其改善患者预后的能力[21]。

5 小结

我国高血压脑出血患者占全部中风患者的21%～48%，病死率和致残率居各类卒中首位，关于高血压脑出血后的继发性脑损害大致有血肿的占位效应、脑血流量下降、脑水肿进展、血肿分泌的毒性物质和激活炎症反应、血脑屏障破坏等，以上因素相互作用引起脑组织氧、能量代谢障碍。本文阐述的SjvO2、CMRO2、PbtO2等脑组织氧代谢指标均应用于颅脑外伤患者，目前就高血压脑出血患者脑组织氧代谢指标的研究鲜有报道。笔者对本院收治的格拉斯哥昏迷评分5～8分的高血压脑出血患者进行研究发现：（1）早期脑组织糖氧代谢变化能反映发病初期整体脑组织机能状况；（2）以下危险阈值与死亡密切相关：SjvO2＜52%，AVDO2＞83%；（3）若及时干预如加强供氧、早期气管切开、改善血供、亚低温治疗或行微创血肿清除术等[22-23]，可阻止病情恶性发展，改善预后。

综上所述，脑组织氧代谢指标监测对重型颅脑损伤患者和高血压脑出血患者而言，是一种安全、实用的新方法，能连续监测颅脑损伤或高血压脑出血后的继发性脑损害，为临床救治提供指导，从而改善预后。但作为一门新兴的技术，也有许多问题尚待进一步探讨。但是我们也应认识到脑组织氧代谢指标并不能完全满足对患者救治的需要。Maas等[24]认为控制颅内压增高、维持正常的脑灌注压、正常的脑组织氧代谢状态是颅脑损伤救治的3个重点，故监测以上3个方面内容非常必要。Wartenberg等[25]认为应用经颅多普勒、神经影像、脑血流监测、颅内压监测、脑灌注压监测、脑组织氧分压监测、微量透析技术和诱发电位等新技术联合监测，可提高对脑组织结构、脑灌注和脑组织氧代谢等状况的综合评估，为颅脑损伤患者提供准确诊断与治疗[26]。

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2015-07-03）

（本文编辑：陈丹）

绍兴市科技局项目（2013D10026）

312030 绍兴市中心医院（中国医科大学绍兴医院）神经内科

马骏，E-mail：magofar@163.com