低氧死腔通气与屏气试验对脑血管反应性测试的对比观察

居克举，钟玲玲，倪小宇，夏磊，薛刘军，曹化

低氧死腔通气与屏气试验对脑血管反应性测试的对比观察

居克举，钟玲玲，倪小宇，夏磊，薛刘军，曹化

目的 通过低氧死腔通气与屏气试验的对比，探讨低氧死腔通气在血管运动反应性(VMR)测试中的应用前景。方法 选择门诊或住院进行TCD检测的患者，先后进行屏气试验及低氧死腔通气，并计算其VMR进行对比分析。记录患者的配合程度、耐受情况及不良反应。结果 入组35例患者，屏气试验有7例(20%)患者因配合不佳退出研究，而低氧死腔通气仅有2例(5.71%)因配合不佳退出，最终26例患者纳入研究。屏气试验除屏气后代偿性呼吸增快外，基本没有不良反应；低氧死腔通气不良反应主要表现在通气末期呼吸频率加快加深，心率增快，脉氧轻度下降，但停止通气后很快恢复。纳入研究的26例患者在屏气试验前及低氧死腔通气前的平均血流速度差异无统计学意义。在屏气试验后及低氧死腔通气后平均血流速度均明显升高，且二者相关性良好(P<0.001)，低氧死腔通气的VMR值明显高于屏气试验(P<0.001)。屏气试验平均血流速度曲线表现为轻度下降后迅速升高的单向曲线，而低氧死腔通气则表现为短时下降后较缓上升的曲线，有一平台期。结论 低氧死腔通气可以有效改善患者不能配合的影响，避免缺氧造成不耐受，所测定的VMR值较屏气试验更加精确，并且能反应血管的最大反应能力，具有更高的临床应用价值。

脑血管反应性；低氧死腔通气；屏气试验；TCD

生理上，人脑血流受到精确的调控，一般在脑代谢增加后的数秒钟内脑血流量就会有显著改变。尽管其调节的具体过程还不是非常清楚，但一些代谢产物的影响是肯定的，如血液中CO2分压的改变可以引起脑血流改变[1]。基于这一原理人们设计了CO2吸入试验、屏气试验、乙酰唑胺试验等方法来研究血管运动反应性(VMR)。CO2吸入试验及乙酰唑胺试验虽然较为精确，但操作复杂，需要精密的仪器设备支持。屏气试验虽然简单易行，但需要患者的配合，对于年老体弱或智能障碍的患者，根本无法进行。因此，笔者设计了一种低氧死腔通气方法，可以应用于绝大部分患者，进行有效的VMR测试，本研究旨在对比这一方法与与屏气试验的差异，以判断低氧死腔通气在VMR测试中的应用前景。

1 对象与方法

1.1 对象 为2016年3月～2016年5月在我院门诊及住院进行TCD检查的患者，纳入标准：神志清楚，能够清晰表达，配合检查并签署知情同意书。排除标准：患有严重的心肺肝肾疾病；双侧无颞窗无法进行TCD检测；患者本人或家属不同意，不配合。

1.2 方法

1.2.1 VMR测试 所有病例入选后先进行屏气训练，然后取平卧位，TCD检查采用Viasys sonar Digital TCD仪(高级监护型)，进行常规颈部及颅内血管TCD检查，明确影响血流动力学的血管病变，然后选择较为清晰的一侧颞窗，以头架固定2 MHz探头，选择55 mm深度的同侧大脑中动脉为目标血管，以压颈试验进一步确定为同侧大脑中动脉，平静呼吸2 min，待血流频谱速度较为稳定后开始记录。先进行屏气试验，采用深吸气后屏气，描记平均血流速度(Vm)曲线，并记录屏气30 s(20 s以上纳入研究)及屏气前的最大的Vm变化，根据结果计算VMR：VMR=(Vm高碳酸血症期-Vm正常)/ Vm正常[2]。然后平静呼吸2 min以上，待血流速度稳定后再进行深吸气后低氧死腔通气3 min(2 min以上纳入研究)。低氧死腔通气采用无创通气面罩，连接氧气管，氧气流量0.3 L/min，并通过三通管连接简易气囊(可用1500～2000 ml左右的PVC袋替代)及单向阀门(图1)。同时记录患者的心率呼吸变化、脉氧，并描记Vm变化曲线，按照上述公式计算VMR值。

图1 低氧死腔通气面罩

1.2.2 统计学方法 采用SPSS 17.0软件进行处理，计数资料采用χ2检验，计量资料比较采用t检验。

2 结 果

2.1 入组情况 研究期间共入组35例患者，其中2例患者无法配合进行屏气试验，5例患者屏气不足20 s，2例患者不能耐受低氧通气2 min，予以排除；26例成功完成屏气试验20 s以上及低氧死腔通气2 min以上患者纳入研究，其中男14例，女12例；平均年龄(59.0±15.1)岁；脑梗死8例，TIA 3例，后循环缺血4例，偏头痛7例，健康体检者3名，其他3例；合并同侧颈内动脉狭窄1例，同侧大脑中动脉狭窄4例，同时合并大脑中动脉及颈内动脉狭窄1例。

2.2 低氧死腔通气与屏气试验配合程度及不良反应的比较 见表1。屏气试验有7例(20%)患者因配合不佳退出研究，而低氧死腔通气仅有2例(5.71%)因配合不佳退出。屏气试验由于历时较短，患者主观控制，除不能配合和屏气时间较短外，主要表现为屏气后代偿性呼吸增快，心率轻度增快，其他基本没有显著不良反应；低氧死腔通气主要表现在通气末期由于CO2的潴留，出现呼吸频率加快加深，但呼吸频率与屏气试验差异无统计学意义(P>0.05)；通气末心率增快、脉氧下降较屏气试验明显(P<0.05)，但均在停止通气后很快恢复。

表1 两种试验的配合程度及不良反应(x±s)项目屏气试验低氧死腔通气T/χ2P值不配合(例)(n=35)200.5150.473不能耐受(例)(n=33)520.6390.424呼吸(次/min)(n=26)24.00±3.2827.30±3.411.2500.223心率(次/min)(n=26)81.19±12.8483.15±11.232.1700.040脉氧(%)(n=26)97.58±1.4596.65±1.622.3790.025

2.3 低氧死腔通气与屏气试验VMR测试结果的比较 见表2、图2。纳入研究的26例患者在屏气试验前及低氧死腔通气前的基础Vm差异无统计学意义(P>0.05)，在屏气试验后及低氧死腔通气后Vm均明显升高，且二者相关性良好(P<0.001)，低氧死腔通气的VMR值明显高于屏气试验(P<0.001)。屏气试验描记的曲线表现为轻度下降后迅速升高的单向曲线，屏气停止后短时升高，然后迅速下降，而低氧死腔通气表现后短时下降后较缓上升的曲线，达到一定的高度后有一平台期，停止通气后迅速下降至基线以下然后回到基线。

3 讨 论

CO2是一种很强的血管扩张剂。研究[1]表明，血液中每1 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)CO2分压的变化可以引起3%～5%脑血流量的变化，其主要作用部位是远端小动脉。Quilitz等[3]研究发现，CO2反应性测试是一个简单而有效的评估脑血管储备能力的方法，可以用来确定颈动脉狭窄患者手术治疗的益处。因此，CO2试验及乙酰唑胺试验[4-5]逐步被应用于临床用于判断狭窄后血管的反应性。但是由于试验的设备要求较高，未能得到广泛应用。国内吴晓青等[6]、魏新敏等[7]采用屏气试验来评价脑血管的反应性，取得了一定的成功。但是屏气试验需要患者配合，很多老年患者，尤其是合并有痴呆或脑梗死后认知功能下降的患者不能配合检查或屏气时间较短影响检测结果。本研究就有7例(20%)患者因配合不佳，退出研究，而低氧死腔通气仅有2例(5.71%)因配合不佳退出。因此，低氧死腔通气可以有效避免因患者配合不佳产生的影响，提高检测结果的准确性。

表2 低氧死腔通气及屏气试验对Vm及VMR测定的比较项目例数均值标准差相关分析rP值成对差分分析均值标准差95%CITP值死腔通气前Vm(cm/s)2650.8222.3620.9950.0000.7582.501-0.253～1.7681.5450.135屏气前Vm(cm/s)2650.0721.256死腔通气后Vm(cm/s)2677.9931.6710.9510.0007.8419.8603.858～11.8244.0550.000屏气后Vm(cm/s)2670.1528.643死腔通气VMR(%)2656.3224.2230.6360.00015.45419.1037.738～23.1704.1250.000屏气VMR(%)2640.8719.319

图2 屏气试验及低氧死腔通气试验的Vm曲线

屏气试验在深吸气后屏气时，由于体内代谢导致氧气消耗，产生的CO2不能呼出，脑动脉血液中CO2分压升高，pH值的改变扩张血管导致脑血流量的增加，这种作用随着屏气时间的延长逐步明显。但是缺氧和CO2潴留的共同作用，刺激呼吸中枢导致患者无法耐受较长的时间，不能充分反映CO2对血管的扩张作用。低氧死腔通气由于采用死腔面罩通气，对患者的呼吸动作并无限制，同时补充生理需要量的氧气，既可以避免缺氧对脑血管的影响，有效的减少低氧对呼吸中枢的刺激，同时也避免过多的氧气体积对CO2的稀释作用以及高浓度氧气对脑血管的收缩作用[1]，患者的耐受性良好，可以进行3 min甚至达到5 min以上的死腔通气。然而，随着通气时间的延迟，呼吸运动做功的增加，补充的氧气不足可能会出现脉氧轻度下降，但对患者脑功能及内脏器官不会造成不可逆损伤，由于CO2的潴留增加，血液pH值降低刺激呼吸中枢，导致患者的呼吸频率逐步加快，也会有呼吸困难的体验，但这种感觉常在通气2 min以后出现，对VMR测定影响较小。本研究发现，低氧死腔通气所测定的VMR显著高于屏气试验。低氧死腔通气所得的Vm曲线往往在2 min左右会达到一个平台期，而这个平台期的Vm常常显著高于屏气试验时的最高Vm。这时患者血液中CO2浓度的增加并不会继续导致小动脉的进一步扩张。也就是说，CO2浓度对脑血管的扩张存在一定的限度，低氧死腔通气能够反映出CO2对脑血管最大扩张能力，而屏气试验及固定浓度的CO2试验甚至乙酰唑胺试验都不能反映这种血管最大扩张能力。

脑血管的自动调节能够保证神经与血管的耦合适应代谢需求而增加灌注，从而保证神经细胞功能稳定，这种调节独立于系统性血压之上[8]。VMR测定反映远端阻力血管对CO2分压改变的敏感性[9]，受到多种因素的影响，如抑郁情感、慢性低颅压、高血压、糖尿病、脑外伤等[6, 10-12]。关于颈动脉狭窄的多个研究[3, 12-13]发现，VMR能够反映颈内动脉狭窄后的血流代偿能力，对于颈动脉剥脱或支架治疗病例选择及术后高灌注综合征的发生具有重要的评估作用，可以作为相关治疗术前评价的有效手段。本研究采用低氧死腔通气来测定VMR值，可以有效改善患者不能配合的影响，避免低氧造成的患者不耐受，所测定的VMR值较屏气试验更加精确，并且能反应血管的最大反应能力。相比单位CO2分压引起的VMR具有更高的临床应用价值，方法简单易用，但由于应用病例尚少，其临床应用价值有待进一步验证。

[1]Kety S, Schmidt F. The effects of altered arterial tensions of carbon dioxide and oxygen on cerebral blood flow and cerebral oxygen consumption of normal young men [J]. J Clin Invest, 1948, 27: 484.

[2]高山, 黄家星. 经颅多普勒(TCD)诊断技术与临床应用[M].协和医科大学出版社, 2004. 353～356.

[3]Quilitz B,Rimpel J,Mehdorn M,et al.Cerebrovascular reserve capacity (CRC) in carotid artery disease:a routine test in selection for surgical treatment?[J].Thorac Cardiovasc Surg,1988,36:217.

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[5]Gur Y, Bornstein M. TCD and the diamox test for testing vasomotor reactivity: clinical significance[J]. Neurol Neurochir Pol, 2001, 35: 51.

[6]吴晓青，张妍，喻学红，等．经颅多普勒超声屏气试验评价脑血管反应性及其与脑血管病危险因素关系的研究[J]．临床神经病学杂志，2007，20：9.

[7]魏新敏，梁润珠，李志城．经颅多普勒-屏气试验评价具有脑血管病危险因素患者的脑血管反应性[J]．医学信息:中旬刊，2011，24：3319.

[8]Wolf E. Functional TCD: regulation of cerebral hemodynamics--cerebral autoregulation, vasomotor reactivity, and neurovascular coupling[J]. Front Neurol Neurosci, 2015, 36: 40.

[9]Paola M, Salinet S, Panerai B, et al. Does hypercapnia-induced impairment of cerebral autoregulation affect neurovascular coupling? A functional TCD study[J]. J Appl Physiol, 2013, 115: 491.

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[11]Ng C, Poon S, Chan T, et al. Is transcranial doppler ultrasonography (TCD) good enough in determining CO2reactivity and pressure autoregulation in head-injured patients?[J]. Acta Neurochir Suppl, 2002, 81: 125.

[12]Keunen W, Eikelboom C, Stegeman F, et al. Chronic cerebral hypotension induces a downward shift of the cerebral autoregulation: a hypothesis based on TCD and OPG-GEE studies in ambulatory patients with occlusive cerebrovascular disease[J]. Neurol Res, 1994, 16: 413.

[13]Russo G, Lodi A, Ursino M. Quantitative assessment of cerebral vascular reserve by means of transcranial doppler ultrasound and rebreathing maneuver: bedside test and mathematical modeling[J]. Neurol Sci, 2000, 21: 292.

[参 考 文 献]

[1]Scheffer IE, Berkovic S, Capovilla G, et al. ILAE classification of the epilepsies: Position paper of the ILAE Commission for Classification and Terminology[J].Epilepsia, 2017. doi: 10.1111/epi.13709.[in press].

[2]Fisher RS, Cross JH, French JA, et al. Operational classification of seizure types by the International League Against Epilepsy: Position Paper of the ILAE Commission for Classification and Terminology[J]. Epilepsia, 2017. doi: 10.1111/epi.13670.[in press].

[3]Fisher RS, Cross JH, D'Souza C, et al. Instruction manual for the ILAE 2017 operational classification of seizure types[J]. Epilepsia, 2017. doi: 10.1111/epi.13671.[in press].

《临床神经病学杂志》编辑部

Paired observation of dead space breathing with low oxygen and breathholding test in testing cerebrovascular reactivity

JUKe-ju,ZHONGLing-ling,NIXiao-yu,etal.

DepartmentofNeurology,Huai’anFirstPeople’sHospital,NanjingMedicalUniversity,Huai’an223300,China

Objective To evaluat the clinical application of dead space breathing with low oxygen in testing vascular motor reactivity (VMR), by means of a paired observation contrast with breathholding test. Methods Patients out or hospitalized arranged for TCD detection were enrolled, and detected with breathholding test and dead space breathing in low oxygen successively to calculate the VMR for contrastive analysis. Cooperation tolerance and other adverse reactions of the patients were recorded in the same time. Results Thirty-five patients were enrolled, there were 7 patients (20%) dropped out of the study in breathholding test because of the poor cooperation, only 2 cases (5.71%) dropped in dead space breathing with low oxygen because of the same reason. At last, 26 cases were enrolled in the study. There were almost no adverse reactions in breathholding test besides the compensatory breathing faster during the diction. The adverse reactions such as speeding and deepening breath rate, increasing heart rate, and mild declining pulse oxygen saturation could be observed in the end of dead space breathing with low oxygen, but it returned to normal soon after the dection. There was no statistical significance with the mean blood flow velocity between the two means of dection before it was done in the 26 cases enrolled. The mean blood flow velocity after breathholding or dead space breathing with low oxygen both increased with good correlation (P<0.001). The VMR value of dead space breathing with low oxygen was obviously higher than that of breathholding (P<0.001). The curve of average blood flow velocity in breathholding test was characterized by rapidly rising one-way after mild declines, while the dead space breathing with low oxygen was characterized by slower rising after short falling curve, and there was a plateau in the end. Conclusions Dead space breathing with low oxygen can improve poor cooperation in the patients, ease the intolerance of anoxia. The VMR value determined by dead space breathing with low oxygen is more accurate, and it can reflect the largest ability of cerebrovascular reserve with higher clinical value.

cerebrovascular reactivity;dead space breathing with low oxygen;breathholding test;TCD

223300南京医科大学附属淮安第一医院神经内科

R743.3

A

1004-1648(2017)02-0102-04

2016-07-08

2016-08-16)