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1、创伤性脑损伤 - 神经重症的病理生理,沈阳市第四人民医院重症医学科 冯 伟,Traumaticbrain injury: pathophysiology for neurocritical care,1.0 摘 要,严重的创伤性脑损伤（TBI）需要神经重症管理- 目的是稳定血液动力学和全身氧合以防治继发性脑损伤重症监护期间，约45的氧合紊乱事件是由颅内原因引起的，如颅内高压和脑水肿。因此，如果仅关注防治颅内压（ICP）升高或脑灌注压（CPP）降低，那么神经重症就是不完整的。动脉血压偏低是继发性脑损伤的主要危险因素，而高血压伴失去自动调节反应丧失，或使用过度通气以降低ICP，也会将大脑置于危险境
2、地，并与TBI后的不良预后相关。此外，脑损伤本身促进全身性炎性反应，导致血-脑屏障的通透性增加，加剧继发性脑损伤及增高ICP。事实上，TBI之后的全身性炎性反应反映了发作时组织损伤的程度，并预测进一步的组织破坏，进一步恶化临床情况，最终导致不良结果。,1.0摘 要,严重的创伤性脑损伤（TBI）需要神经重症管理- 目的是稳定血液动力学和全身氧合以防治继发性脑损伤严重脑损伤后血液中儿茶酚胺水平升高有助于调节细胞因子网络，但这种现象是一种拮抗系统性损害的系统性保护反应。儿茶酚胺直接参与细胞因子的调节，在应激过程中（儿茶酚胺）水平升高似乎也影响了免疫系统。内科并发症是很多类型脑损伤的晚期患病和死亡的主
3、要原因。- 因此，严重TBI后的神经重症管理不仅应重视继发性脑损伤，还应改善随应激反应而激活的交感神经对全身器官的损伤。,2.0 引言,患者在脑损伤（TBI）后需要神经重症管理时，必须注意原发和继发性脑损伤。原发性脑损伤是指直接机械力对脑组织造成的创伤性损伤。这些作用力和对脑组织的损伤会随着时间的推移而引发继发性脑损伤。由继发性脑损伤引起的脑血管自动调节异常和血-脑屏障（BBB）破坏可通过一些机制被放大，导致脑水肿，进一步加重高颅内压（ICP）。最后，CPP降低（CPP，脑灌注压，体循环动脉压与颅内压之间的差值，正常范围约为60 70 mmHg）。 这些脑损伤机制包含了许多临床因素：离子的去极
4、化和失稳态，神经递质释放（例如谷氨酸兴奋毒性），线粒体功能障碍，神经细胞凋亡，脂质降解，以及炎症和免疫应答的启动。然而，这些脑损伤机制的极其复杂的本质使得TBI患者的（致病）因素难以简单而明确地进行区分。,2.0 引言,脑损伤后调节障碍的主要机制可能由于激活全身性炎性反应，引起和加重颅外脏器官功能障碍，这可能是引起内科并发症的原因。如肺炎，脓毒症、MODS，这些并发症是很多类型的脑损伤后期患病和死亡的最主要原因。事实上，全身损伤后儿茶酚的大量释放，直接参与了急性应激下的细胞因子表达调控，导致临床症状恶化，最终造成不良后果。创伤诱导的儿茶酚胺激增影响了全身器官，并加重器官损伤。因此，改进严重TB
5、I后的神经重症管理，不仅仅关注继发性脑损伤，而且还关注应激反应（包括高血糖症）激发的交感神经相关的全身器官损伤。本文回顾了病理生理学，重点是严重TBI患者与全身（炎性）反应相关的神经重症监护。,3.0 综述,3.1 大脑的调节系统正常大脑具有几种压力和容积的调节机制。尽管体循环动脉压（SAP）和脑代谢需求都会有变化，但这些机制的目的是保持连续的脑血流量（CBF）和充足的氧供。关键机制是通过血管的收缩和扩张改变脑血管阻力，而血管的变化是通过许多不同的媒介进行调整的。脑压力反应性是脑自动调节中重要的系统之一，使得血管肌肉对SAP变化做出的反应变得平顺。在生理条件下，由SAP增加引起的补偿性血管收缩
6、，增加了脑血管阻力，保证了CBF的恒定。因此，大脑的小血管产生静水压并调节血管张力，以维持平均动脉压（MAP）在60160mmHg时CBF恒定。当自动调节机制丧失且BBB也被破坏时，CBF依赖于SAP，置受伤的大脑于危险境地。如可以从压力调节曲线可以观察到严重受损的大脑，曲线右移，SAP突然变化可引起CBF严重的线性变化，造成不可逆的损伤，如灌注不足（如脑缺血）或过度灌注（如充血）。这些可能会引起ICP不可逆的灾难性的增高（图1）。,60mmHg,160mmHg,图 1 大脑自动调节（压力调节）曲线。 当MAP维持60-160mmHg范围内，脑血流量（CBF）是恒定的。因为脑血管为适应MAP的
7、变化而收缩或舒张。 患者患有高血压或严重创伤性脑损伤 (TBI)时，自动调节曲线右移。 由于向右移动（箭头），即使较小的血压变化，都有可能发生MAP依赖性的 CBF 减少（脑缺血） 或增加 （充血）。 注意，创伤性脑损伤发生后 CBF 平台范围很可能会发生变化。但是，推断这一变化如何发生，目前没有可获取的明确数据。,3.0 综述,3.1.1 脑血管的舒张和收缩级联在正常反应的脑自动调节机制作用下，最大的脑血管收缩反应将通过血管作用将脑血容量（CBV）降至最低。与先前报道的血管舒张和缩级联相同，作为一种线性反应，CBV或SAP的变化会引起脑血管的舒张或收缩 。许多因素可以启动血管舒张和收缩级联，
8、包括SAP，全身血容量，血液粘滞度，氧输送/代谢，低/高碳酸血症和药物（图2）。,3.1.1 脑血管的舒张和收缩级联,CPP:脑灌注压；SAP:体循环动脉压；ICP:颅内压；CBV:脑血容积；CMRO2 :脑氧代谢率；Pharmacologic：药物；metabolism: 新陈代谢；viscosity:粘滞度； dehydration：脱水图.2 脑血管的舒张和收缩级联。这个级联模式是Rosener在上世纪90年代首次描述。这种类型的级联常被CPP的变化所触发。然而，级联的任何一步，都可能是初始的触发点。有很多的触发因素，如脱水、 血容量、 全身代谢、 CMRO2 、 血粘度、 全身氧供、
9、PaCO2 或某些药物。,3.0 综述,3.1.1 脑血管的舒张和收缩级联 SAP下降可引起脑血管舒张，导致CBV和ICP增加。如果SAP保持较低水平，CPP将进一步下降，加速血管扩张级联，直到达到脑血管最大舒张状态或SAP稳定。低氧血症，脱水或高碳酸血症也可引发级联反应。相反，激发血管收缩级联有时对于重度TBI患者有战略意义。SAP的增加会激发脑血管收缩级联，这会导致CBV下降， ICP随之下降。如果容积调节反应完整无损（即大脑反应正常），则CBV的增加也会加速血管收缩级联，从而降低ICP。血管收缩级联还有助于增加液体（原文：fluid loading），红细胞输送，减少粘度（这意味着在临床
10、环境中更换液体），或改善危重患者的全身氧输送。对于可能脱水的低CPP患者，这种级联可能具有小容量（液体）复苏的临床效果。这些压力或容积的调节机制可能暗示着这是TBI患者（调整）下一步治疗策略。然而， 要小心翼翼地管理神经系统损伤的患者。因为，为维持SAP，TBI后体循环血管阻力（神经源性高血压）增加，这常会掩盖潜在的脱水状态。,3.0 综述,3.1.2 TBI后充血充血与CBV升高和远端脑血管阻力下降有关，常会发现随着缺血和/或TBI而出现的“奢侈的灌注” 。许多驱动因素，如乳酸，神经肽和腺苷，引起血管扩张的代谢产物，被认为是导致远端脑血管阻力下降的机制之一。当压力自动调节机制完整时，会观察到
11、CBF和小幅增加的代谢之间恰当的级联。或者，压力或容积自动调节障碍可引起脑充血，它与颅高压和不良预后相关联。如果充血与BBB破坏同时存在，扩张的血管床发生毛细血管渗漏，可能会引发脑水肿。后者，由于血管扩张与BBB破坏引起的CBF和CBV增加可能导致血管充血和脑水肿的进一步恶化，最终导致“恶性脑肿胀”，发生不可逆的颅内高压。如果血管收缩级联是完整的、反应性正常，则可考虑过度通气策略，以降低PaCO2水平，这对于治疗脑肿胀也许有效。,3.0 综述,3.2 TBI患者的管理3.2.1 呼吸管理TBI患者管理的临床关键是尽可能地减少继发性脑损伤。对急性期TBI患者进行过度换气治疗可以减少ICP，改善预
12、后。然而，多度的过度换气会引起血管收缩，随后CBF下降，引起脑缺血。不幸的是，在没有任何神经监测时，这种现象很难发现。一个探讨脑氧代谢平衡紊乱的报告提到以下原因：（1）缺氧; （2）低血压; （3）低/高PaCO2 ; 和（4）贫血。这些颅外原因，占所有原因的45，并约等于由颅内原因（包括颅高压）引起氧合紊乱的发生率（48）。因此，维持呼吸和血液动力学稳定对于防止TBI患者的继发性脑损伤至关重要。,3.0 综述,3.2 TBI患者的管理3.2.1 呼吸管理ICP受PaCO2影响很大。由于存在脑血管CO2反应性，PaCO2升高引起的脑血管扩张可能会引起ICP增加，和CBV（脑肿胀）增加，可能导致
13、重度TBI患者的不良预后。相比之下，当PaCO2下降时，脑血管收缩，导致CBV下降，最终ICP下降。当TBI后出现高碳酸血症，诸如气道阻塞或呼吸系统损伤，如脑血管的CO2反应性存在，过度通气治疗是可以有效地降低患者ICP 。这种具体情况经常是发生在院前或急诊可，医护人员必须仔细观察病人的呼吸状况。然而，如果PaCO2从约40mmHg降至20mmHg甚至更低，CBF会降至40mmHg时的一半（图3，箭头），加速脑缺血，引起ICP增高。因此，TBI患者应避免过度换气治疗，特别是在损伤后的24h内。,3.0 综述,3.2 TBI患者的管理,图 . 3 与 PaCO2 水平相关的CBF变化。在呼吸性酸
14、中毒时 PaCO2升高，引起脑血管舒张，增加脑血流量 (CBF)。相反，PaCO2 下降时，血管收缩，CBF下降。当PaCO2 值从大约 40mmHg降至20mmHg以下，CBF 也降到基线的一半（箭头）,3.0 综述,3.2 TBI患者的管理3.2.1 呼吸管理呼气末正压（PEEP）是维持氧合的关键因素之一。加用PEEP时胸膜内压升高、脑静脉回流减少，从而增加了CBV和ICP。当基线ICP低于PEEP时，PEEP也可能增加ICP，而当ICP高于PEEP的最高水平时，PEEP对脑血流量的影响较小。因此，轻度至中度PEEP可有效预防呼吸机相关性肺损伤并增加ICP。建议保持可维持充足氧合和预防呼气
15、末（肺泡）塌陷的最低水平PEEP，通常为5至8cmH2O。尽管在TBI中（高水平，高达15cmH2O）PEEP对ICP的影响存有争议，但它可用于顽固性低氧血症。,3.0 综述,3.2.2 血液动力学管理在重度TBI合并低血压的患者中，在使用血管加压素或过度液体复苏来提升SAP后，经常出现急性脑肿胀。大量液体复苏或输血来提升SAP是一种重度TBI患者的极其重要的方法。虽然这些方法会加剧脑肿胀和增加ICP，但判断（是否存在）自动调节障碍和/或BBB破坏是非常困难的。BBB的破坏也会造成脑水肿。TBI后的脑水肿可能是细胞毒性或血管源性的，或者可能由毛细血管渗漏引起，毛细管渗漏也会很容易引起TBI后的
16、脑水肿。在这些条件下，即使在自动调节反应相对完整的情况下，高水平的CPP也可能是有害的。TBI患者的血液动力学管理已详细讨论过。CPP管理的关键性策略之一是关注压力反应性。在使用去甲肾上腺素增加MAP的CPP治疗期间，如果存在压力自动调节，则发生脑充血的风险可能会降低。虽然在TBI合并低血容量性休克的患者中没有标准方案，但是这些患者的液体复苏目标往往是CPP:60mmHg甚至更高，或者如果可测量重度TBI患者的CPP，目标收缩期SAP是90100mmHg，而不是SAP的正常值。,3.0 综述,3.2.2 血液动力学管理TBI后常合并低血压，并可能影响预后。内源性儿茶酚胺（交感神经兴奋引起儿茶酚
17、胺大量产生）的增加导致TBI患者外周血管收缩，以提高SAP（神经源性高血压）。因此，即使存在血容量不足，仍可维持SAP。甘露醇历来被作为渗透性利尿剂用于颅高压患者。然而，由于不适当使用甘露醇引起过多血容量的下降，导致脱水及血流动力学紊乱，随之出现非预期的低血压。如果外科开颅手术时，颅高压突然缓解，交感神经反应消退，这就可能引起因血管阻力降低而出现的全身性低血压（血管扩张）。在BBB破坏或/和TBI后脑血管通透性升高时，为纠正低血压而大量液体复苏和输血时，可能发生脑肿胀。为了防止TBI患者重症监护期间或术中出现灾难性低血压和脑肿胀，应避免常规使用甘露醇和血容量不足。重症监护期间必须维持正常血症。,
