神經外科

無創顱內壓監測技術研究進展

作者:佚名 來源:MedSci梅斯 日期:2021-11-22
導讀

顱內壓(intracranialpressure,ICP)監測對於指導神經係統疾病的診斷、治療及療效評價意義重大。一般情況下成人平臥時腰椎穿刺測量的ICP為0.7~2.0kPa,當ICP2.0kPa時被認定為ICP增高。ICP增高是臨床急症,可導致嚴重後果,及時有效地調控ICP是救治成功的關鍵。因此,ICP監測非常重要。 有創的ICP監測(如腦室型ICP監測)因高精確度被視為金標準,然而由於顱內

關鍵字: 顱內壓監測

顱內壓(intracranialpressure,ICP)監測對於指導神經係統疾病的診斷、治療及療效評價意義重大。一般情況下成人平臥時腰椎穿刺測量的ICP為0.7~2.0kPa,當ICP>2.0kPa時被認定為ICP增高。ICP增高是臨床急症,可導致嚴重後果,及時有效地調控ICP是救治成功的關鍵。因此,ICP監測非常重要。

有創的ICP監測(如腦室型ICP監測)因高精確度被視為金標準,然而由於顱內出血、感染等與操作相關的並發症,加之費用昂貴、零點漂移等因素,相當大程度上限製了其臨床應用。因此,尋找一種準確、可靠、廉價、可連續使用的無創ICP監測技術已成為當前臨床工作中需要迫切解決的問題。本文就無創ICP技術發展現狀及相關產品優劣勢進行簡要綜述。

1.腦血流監測

腦血流監測是用腦血管內血流動力學狀態反映ICP高低的一種方法,其原理是通過經顱多普勒超聲(transcranialDoppler,TCD)監測顱內血管(如大腦中動脈等)的血流動力學及血流生理參數變化,然後通過數學的方法進行分析,在最大程度上反映ICP的高低。該技術監測的主要參數一般為血管搏動指數(pulsatilityindex,PI)和血流速度(bloodflowvelocity,BFV)。

TCD診斷儀最早由挪威科學家Aaslid等研發出來並應用於臨床,至今已有近40年的曆史。在這近40年的應用和後續相關研究中,通過TCD技術評估ICP也經曆了由最初的單參數預測ICP變化趨勢向多參數建模定量評估ICP的轉變和進展。

由於TCD行ICP監測時無需開顱手術,極大程度地降低了操作風險,減輕了患者疼痛與負擔,也避免了諸如顱內感染、顱內出血等多種並發症的發生。目前TCD檢測ICP技術被廣泛應用於特發性顱內高壓、顱腦創傷的治療和隨訪。同時,得益於TCD技術監測ICP具有便攜、快速、操作簡單、床旁監測重複性好等優點,該技術當前還被拓展應用在經皮血管成形並支架植入術的監測及隨診中。但在既往的40餘年的臨床應用和不斷研究中也發現,TCD尚不能提供精確的ICP監測,其測量精度還不足以代替有創的ICP測量。

由於該技術是通過超聲監測,因此像大多數超聲技術一樣容易出現一些主觀及客觀方麵的偏差,操作者需要經過反複練習並熟悉解剖才能夠熟練掌握。腦動脈硬化因素、腦血管痙攣、腦病變部位、二氧化碳分壓等因素都可能會影響腦血流動力學,從而影響TCD在無創ICP監測中的應用。此外,一次TCD測量隻能提供一次數值,具有作為篩查工具的潛力,但尚無法做到實時動態監測。

2.眼科檢查

2.1閃光視覺誘發電位(flashvisualevokedpotential,FVEP)監測

對視網膜施加彌散的非模式閃光刺激可引起枕葉大腦皮質電位變化,這種電位變化即為FVEP,通過監測FVEP可反映從視網膜到枕葉視覺通路的變化。當ICP保持高於正常水平或(和)持續升高時,視神經功能常常會受到影響,神經元及纖維會因缺血缺氧而產生代謝障礙,引起神經電信號從視網膜光刺激到大腦枕葉電位傳導阻滯,從而產生FVEP波峰潛伏期延長等變化。

基於此原理,Rosenfeld等認為ICP與腦視覺誘發電位的第2負向波(即N2波)的延遲時間有直接關係,並發明了一種無創的估測ICP方法:通過一種微電腦裝置進行視覺刺激並測量N2波的延遲時間,然後對照N2波延遲時間與ICP值的關係表即可求得ICP值。FVEP技術操作簡便易行,臨床應用較廣,其適用範圍包括顱腦外傷、腦出血、腦積水、高血壓性腦出血患者的ICP動態監測及調整脫水藥物的用量等。

曹付強等將單側腦挫傷患者依據CT掃描結果分為血腫增加組與血腫穩定組,進行對照研究後發現頭顱CT監測結合FVEP無創ICP監測技術可預警單側腦挫裂傷繼發血腫增大。鍾向球及李鵬等的研究均證實,對顱腦損傷患者使用FVEP無創ICP監測儀進行ICP監測安全、簡便、可靠,能夠對早期病情變化的判斷及下一步治療方案的製訂起到指導性作用。

FVEP無創ICP監測以N2波的潛伏期為參照標準,而醫學界對N2波的識別及N2波潛伏期的判定尚未達成統一標準,同時其原理依賴於視覺傳導通路因而容易受腦相關代謝的理化因素、生理及病理因素的影響(如嚴重視力障礙、眼底出血及視覺通路的損傷等疾病都對FVEP存在影響),加之FVEP還受年齡改變的影響,FVEP技術目前主要作為輔助監測手段應用於臨床工作。

2.2雙深度經眼眶多普勒超聲(two-depthtransorbitalDoppler,TDTD)技術

TDTD技術由Ragauskas等開發,其工作方式是同時測量眼動脈的顱內和顱外節段中的流速,同時通過一係列步驟向眼球周圍的組織施加外壓,由於眼動脈的顱內段承受顱內壓力即ICP,而顱外段承受外部施加的壓力,當外部施加的壓力等於ICP時,則從每個段的流速測量中提取的測量值應等於某個預定公差。

目前國內外對於該技術效用的研究都將其應用於ICP的估算。一項研究檢查了一組62例神經係統疾病(主要是特發性顱內高壓和多發性硬化症)患者,並通過腰椎穿刺侵入性測量ICP,發現偏倚幾乎可以忽略不計,標準誤差為2.19mmHg(1mmHg=0.133kPa),表明TDTD技術精度高。其他研究也證實了TDTD技術的偏倚小。

Ragauskas等在一組需要腰椎穿刺的神經患者中比較了TDTD技術(85例)與視神經鞘直徑(opticnervesheathdiameter,ONSD)測量法(92例)對ICP的檢測效果,發現TDTD技術對ICP升高的診斷可靠性更高。此外,TDTD技術具有相對較高的報告精度和完全自動化的優點,在大約10min內就可以進行非侵入性ICP估計,非常快速、便捷。

然而,TDTD技術也有其局限性:(1)它無法進行連續測量,適用於隻需要少量測量的情況;(2)某些神經疾病(如創傷性腦損傷或中風)可影響其測量精度;(3)測量時需要對眼部施加一定的壓力,對於一部分患者需要評估其可操作性;(4)這項技術需要專門的設備。這在一定程度上限製了TDTD在部分病例中的應用。

2.3ONSD測量法

視神經鞘由硬腦膜、蛛網膜、軟腦膜3層腦膜結構延伸而成,蛛網膜下腔包繞著視神經,與顱內視交叉池直接溝通,當ICP升高時顱內的腦脊液會通過視神經管進入視神經蛛網膜下腔,從而導致視神經鞘內間隙擴張,使ONSD變大。

換言之,理論上ICP升高與ONSD增大存在時相一致性,通過CT或超聲測量ONSD可用於識別ICP升高。2019年吉林大學第一醫院神經科學中心的一項研究觀察了ONSD測量法對ICP進行動態、實時評估的效果,結果顯示超聲測量ONSD可以反映ICP的實時變化。

Altayar等對48例成年外傷性腦損傷患者的研究結果顯示,超聲測量ONSD是外傷性顱腦損傷患者ICP升高的一種有效檢測手段。這種方法相對容易,設備現成且方便,成本低,時間分辨率高。Kimberly等在38例接受侵入性ICP監測的患者中發現ONSD值與ICP之間存在顯著相關性。

Geeraerts等的回顧性研究發現,通過MRI測量的ONSD和ICP之間存在顯著的正相關關係。Robba等通過對既往研究進行係統綜述,認為當無法進行有創ICP檢測時,超聲測量ONSD可能是評估ICP升高的潛在有用方法。但由於病理、年齡、個體差異等原因,ONSD的變異性及其對操作者經驗的依賴決定了其在精確度方麵存在不足;同時該技術每次測量僅能提供一次單一數據,尚不能連續監測。一項meta分析指出不同研究中的ONSD最佳臨界值差異較大,診斷ICP增加的ONSD最佳臨界值至今尚未達成共識。

3.耳科檢查

3.1鼓膜位移(tympanicmembranedisplacement,TMD)技術

蛛網膜下腔與內耳之間通過耳蝸導水管將ICP的變化傳遞到耳蝸的外淋巴,淋巴周圍壓力的變化導致內耳聽骨運動,從而引起鼓膜移位,測量這種位移即為TMD技術的基礎。鼓室計可用來檢測由TMD引起的耳道體積的變化,因此可以作為一種間接測量ICP的方法。目前該技術主要應用於ICP升高的識別和分類。

Samuel等的研究結果顯示TMD技術可以預測ICP的變化,靈敏度為93%,特異度為100%。Shimbles等的一項關於TMD技術與有創ICP測量的臨床比較研究結果表明,腦積水患者TMD值與有創測量獲得的ICP之間存在顯著相關性。近期TMD技術還被用於研究關於足球頭球運動對訓練運動員ICP的影響。但是該技術仍存在很多不足,例如Shimbles等通過在135例腦積水患者、13例良性顱內高壓患者和77名健康誌願者中對TMD技術進行評價,認為TMD技術雖然與ICP之間存在顯著相關性,但受試者之間的變異性較高,不能用於ICP的可靠測量;Walsted等研究發現腦血流下降時,使用TMD技術無法檢測到ICP的下降。

3.2耳聲發射(otoacousticemission,OAE)技術

OAE是由內耳響應外部聲學刺激而發射的聲音,可以用一些技術誘發出。OAE的強度已被證明對ICP的變化很敏感。耳蝸內產生的OAE通過中耳傳送到外耳道,早在1978年Kemp就用低噪聲麥克風測量到OAE現象。

相較於其他非侵入性監測ICP技術,OAE技術由於通過中耳的2條通道(一次是正向、一次是反向),測量到的效應通常更大。OAE技術所需要的設備相對便攜、使用方便,而且具有良好的內部可靠性,對於已經測量了基線ICP的患者,它可以成為定期監測ICP變化的一個很好的候選方法,但該技術在個體間的差異性明顯,因此若要對ICP可能發生變化的患者進行長期監測,需要先進行基線測量。

此外,目前關於此方法的大多數研究都是以健康受試者為研究對象,並且隻關注於檢測組間的相對變化或差異,所以該技術被歸為一種ICP分類方法。OAE技術的局限性體現在受試者的預測ICP值之間存在巨大變異性,以及該方法不能應用於感音神經性或傳導性聽力損失患者。

4.其他檢測手段

4.1近紅外光譜(near-infraredspectroscopy,NIRS)技術

近紅外光對於組織和體液具有非常好的穿透性,故當近紅外光透過組織後,由於其在內部經過了多次吸收和散射,從組織表麵射出的光信號會攜帶有組織的結構及理化等方麵的信息,通過分析這些光信號攜帶的信息就可以實現對組織特性的檢測。得益於近紅外光穿透性好並且對組織的物質組成或濃度差異方麵的高靈敏度特性,近紅外血氧無創檢測、近紅外功能成像及近紅外熒光光譜等技術在臨床醫學研究中被廣泛應用。

在無創ICP監測方麵,NIRS技術主要是通過測量血液中含氧血紅蛋白局部濃度的變化來估計腦血流和腦氧合,升高的顱內壓可以降低腦血流和腦氧合,因此理論上NIRS參數的變化可以反映顱內壓升高的情況。

1997年Kampfl等對8例頭顱外傷患者進行NIRS檢查,提出NIRS可用於無創ICP監測。後來Rodriguez等探討了NIRS技術用於腦水腫量化監測的可行性,重點討論了腦脊液對NIRS檢測的影響,同時分析了檢測過程中年齡、性別、探頭放置位置及檢測距離和檢測光波長對腦水腫檢測的影響。

雖然臨床上已將NIRS技術應用於測量局部腦氧飽和度,但缺乏診斷及評估的臨界值。Weerakkody等發現氧合的變化與血管生成的ICP慢波有關,但對該技術區分正常和升高的ICP狀態的靈敏性仍然不確定。

4.2光學相幹斷層掃描(opticalcoherencetomography,OCT)技術

OCT是一種成像技術,可用於測量視乳頭水腫中的視網膜神經纖維層(retinalnervefiberlayer,RNFL)厚度。ICP升高可導致RNFL腫脹。Borchert和Lambert建立了使用OCT測量RNFL厚度並由此推斷ICP值的方法。但該技術的臨床實用性受到限製:(1)當視盤水腫嚴重時,OCT算法可能會失敗,無法確定RNFL厚度減少的原因(無論是由於水腫改善還是單純的視神經萎縮都有可能);(2)視盤水腫的發生通常很慢,故其反映ICP變化的時效性不佳。此外,關於RNFL厚度和ICP之間確切關係的證據有限,因此目前尚不能認為它是可行的ICP監測方法。

5.小結

目前已有多種方法可用於無創監測ICP。TCD和FVEP技術適用人群廣泛,主要用於估算ICP,並且可進行連續監測;TDTD技術適用人群廣泛,主要用於估算ICP,但不能進行連續監測;ONSD技術可適用人群廣泛,主要用於ICP升高與否的分類,不能進行連續監測;TMD技術適用於腦積水或梅尼埃病患者,主要用於ICP升高與否的分類,不能進行連續監測;OAE技術適用於聽力正常的健康人群,主要用於ICP升高與否的分類,可進行連續監測;NIRS技術適用於創傷性腦損傷及腦積水患者,主要用於ICP升高與否的分類,可進行連續監測;OCT技術處於實驗研究階段,尚未作為輔助監測手段應用於臨床,作用尚未明確,現有手段不能實現連續監測。

考慮到無創ICP監測技術不是為了替代有創的ICP監測,而是為了在諸如醫院分診和篩選高危患者等場景中發揮更大的作用,促進醫療器械協會(AssociationfortheAdvancementofMedicalInstrumentation,AAMI)指出,相對於侵入式測量,無創ICP測量差異在ICP0~20mmHg時為±2mmHg、ICP>20mmHg時為±10%是可以接受的。無創ICP監測不僅具有檢測和監護ICP的功能,還具有腦灌注壓的換算、腦疝預警、藥效比對等功能,其中腦灌注壓的換算可為患者腦功能的恢複預後判斷提供依據,腦疝預警可為臨床防止突發腦疝而導致臨床嚴重後果提供預警,藥效比對可幫助監測臨床降壓藥物的使用效果。

該技術的應用既能夠減輕患者在監測ICP中的痛苦,又可為醫生診斷疾病、判斷病情、製訂進一步的診療方案提供客觀依據。尋找到一種安全無創、測量準確、使用方便、可連續動態監測的ICP監測方法仍是臨床神經醫學工作者的努力方向。

來源:武蒙蒙,胡紅建,梅其勇.無創顱內壓監測技術研究進展[J].第二軍醫大學學報,2021,42(08):897-902.

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