圍產兒腦損傷｜多普勒超聲監測新生兒腦血流動力學的研究進展（完整版）新生兒腦發育不成熟，腦血流自動調節能力有限，窒息、感染、早產等多種因素均可導致腦血流動力學紊亂，嚴重持久的腦血流動力學紊亂可引起腦出血或缺血性損傷，并導致遠期神經系統發育障礙[1]。監測新生兒腦血流動力學的變化，對預防和減少因腦血流動力學紊亂引起的腦損傷具有重要意義[2]。目前新生兒腦血流監測手段較有限，彩色多普勒超聲（colorDopplerultrasound）是一項可實時、無創評估腦血流動力學的技術。目前新生兒可利用經前囟二維超聲疊加彩色多普勒以及經顱多普勒（transcranialDoppler,TCD）超聲的方法監測腦血流變化兩者的工作原理雖類似但TCD在成人及兒童中應用更為廣泛，在成人腦血管疾病篩查、腦血流監測及神經系統預后評估中有重要價值，得到了較好的應用[3-5]。近年來，多普勒超聲越來越多地被應用于新生兒腦血流動力學監測，學者們也建議將監測的腦血流動力學變化作為新生兒缺氧缺血性腦病（hypoxic-ischemicencephalopathy,HIE）的超聲診斷依據之一[6]。現將多普勒超聲在新生兒腦血流動力學監測中的應用進展進行綜述，以期指導臨床。一、多普勒超聲監測腦血流的發展史1982年挪威學者RuneAaslid利用脈沖低頻超聲通過適當聲窗探測顱內血流情況發明了TCD并將其應用于臨床[7]經過不斷的發展，其臨床價值已得到全球范圍內的廣泛認同，對顱內動脈狹窄的診斷和具有腦卒中高危風險的卵圓孔未閉的篩查也先后被寫入美國和歐洲的腦卒中指南[8-9]。TCD于1989年引入我國，目前已建立了適于我國的基本操作規范及診斷標準[10]，并廣泛應用于顱內動脈病變診斷、溶栓治療效果評估、顱內壓及微栓子監測等領域[11-15]。在兒科領域，開展了對包括煙霧病和煙霧綜合征等腦血管病變在內的檢測、顱內壓監測和腦死亡判定等相關研究[16-17]均取得了較好的應用效果TCD在新生兒臨床領域應用不久，就開始了早產兒及足月兒大腦中動脈血流速度的探測，而后則聯合實時顱腦超聲，對新生兒腦積水及顱內壓升高情況進行評估[18]，還用于新生兒腦梗死的診斷[19]。經過不斷發展，目前TCD在兒科領域的應用越來越廣泛但也存在設備配備不足和操作人員經驗欠缺等問題[20]。二、常用檢查方法、聲窗和觀察指標多普勒超聲的基本原理是超聲探頭發出一定頻率和聲強的脈沖超聲波，聲波被流動的紅細胞反射回探頭，利用不同聲窗探測顱內不同血管的血流，并根據多普勒效應計算出相應血流參數，進而對顱內動脈的血流動力學進行評價。新生兒檢查時一般取仰臥位，保持安靜，必要時檢查前可予以鎮靜檢測時血流信號保持恒定至少15s后進行各參數測量，首次檢查宜在生后12h內進行，動態檢查更有意義[21]。檢查時需注意探頭放置位置和超聲束投射的方向和角度盡可能使聲波與血流束方向間的夾角在0~30°，主要檢查窗口包括以下幾個[10]。（1）顳囟窗：分前、中、后3個聲窗，分別檢測大腦中動脈、前動脈、后動脈和頸內動脈末段，采樣深度設置為25~35mm（2）眼窗：探頭置于閉合的眼瞼上，檢測眼動脈、頸內動脈虹吸部的血流情況；（3）枕窗：探頭置于枕骨粗隆下方，檢測雙側椎動脈、小腦后下動脈和基底動脈的情況，采樣深度設置為27~35mm；（4）新生兒因前囟未閉，通過前囟聲窗，利用二維超聲基礎上疊加彩色多普勒的方法監測腦血流狀況，采樣深度設置為55~72mm。常用的觀察血流參數指標有以下幾個。（1）采樣深度：依據血管解剖結構決定監測采樣深度。（2）血流速度：通常以速度單位cm/s表示包括收縮期峰值流速[systolicvelocit（Vs或peaksystolicvelocity（PSV）]為心臟左心室收縮期內受檢血管的血流速度；平均血流速度（meanvelocity,Vm）為心動周期內受檢血管平均血流速度；舒張末期流速[endofdiastolicvelocit（Vd或end-diastolicvelocit（EDV]為心臟左室舒張期末受檢血管的血流速度（3血流方向：通常根據探頭與紅細胞運動方向之間的關系確定，紅細胞朝向探頭為正向背離探頭為負向（4血管搏動指（pulsatilityindex,PI）和阻力指數（resistanceindex,RI）均為評價顱內動脈彈性和血管阻力及腦血流灌注狀態的指標[PI=（Vs-Vd）/Vm、RI=（Vs-Vd）/Vs]。（5）血流頻譜形態：血流頻譜的形態反映血液在血管內流動的狀態，低阻力頻譜通常見于大動脈嚴重狹窄、畸形等，而高阻力頻譜通常見于顱內壓增高、動脈嚴重狹窄[22]。三、多普勒超聲對新生兒腦血流動力學監測的應用1.中樞神經系統感染性疾病：多普勒超聲可用于新生兒中樞神經感染后的腦血流監測。在急性感染期，因顱內炎癥，可出現顱內血管收縮、血流速度增快，表現為Vd和Vm增加；感染伴發腦室炎時，腦脊液中微粒（白細胞或紅細胞）增多，TCD可檢測到腦室中的流動腦脊液，且顱內動脈Vs和Vm明顯增加；嚴重感染后出現腦脊液循環障礙、顱內壓升高，顱內血管Vs和Vd下降，RI升高[23]。同時，通過測量顱內壓情況，可區分顱內壓升高所致的腦積水與正常顱內壓下的腦萎縮性腦室擴張[24]。此外，Shimy等[25]利用TCD技術監測了96例敗血癥新生兒的大腦前、中動脈的Vs、Vd及RI等指標，發現敗血癥及中毒性腦病新生兒大腦前動脈和中動脈Vs、Vd升高，RI降低，說明全身重癥感染對新生兒腦血流循環可產生影響。2.顱內出血：腦血流減少、全身循環血流波動、腦血管自動調節功能受損，是導致新生兒顱內出血的常見原因，利用多普勒技術早期發現腦血流動力學的變化并及時干預，可減少顱內出血的發生。Rhee等[26]對186例胎齡（26.2±2.0）周、出生體重（824±237）g的早產兒進行研究，在生后1周動態監測早產兒的動脈血壓，并利用TCD動態監測大腦中動脈血流速度，觀察腦血流及壓力的變化與顱內出血的相關性，結果發現臨界關閉壓（criticalclosingpressure,CrCP）和舒張期閉合壓（diastolicclosingmargin,DCM即有效灌注壓，與顱內出血密切相關；經多因素回歸分析，發現DCM升高與顱內出血密切相關，且DCM每升高1mmHg（1mmHg＝0.133kPa），顱內出血的風險增加15%同時5minApgar評分降低Vm升高、平均動脈壓降低也與顱內出血密切相關。另外，腦血管痙攣是各種腦損傷或者腦出血等造成的腦血管收縮可引起腦血流減少甚至腦缺血。Eisenhut和Choudhury[27]通過利用動物模型、TCD監測腦血流以及檢測腦脊液代謝物等方法，發現早產兒顱內出血時，可通過血紅蛋白誘導炎性介質白細胞介素-1的釋放和一氧化氮的過度消耗導致腦血管痙攣及相關神經功能障礙；而通過解除腦室內出血性腦脊液循環梗阻、抗炎、擴血管等治療，可預防和減輕腦血管痙攣，降低腦損傷的發生風險。3.顱內壓監測：顱內壓升高，常因腦實質腫脹、間質性或血管源性腦水腫及腦血容量改變等引起，是一種可能導致嚴重后遺癥甚至死亡的神經系統并發癥。早產兒腦室內出血，可導致腦脊液循環障礙，出現顱內壓升高、腦室擴張，超過50%的早產兒腦室內出血存活者可存在神經系統后遺癥而腦出血后的腦積水則常需行腦室-腹腔分流術等治療，有效的顱內壓監測對于是否需行腦室引流術以及手術時機的選擇，均具有積極指導意義[28-29]。目前常用的顱內壓監測方法包括有創的腰椎穿刺腦脊液測壓及腦室測壓等直接測壓法，但這些方法均具有較大創傷性及感染風險；但視覺誘發電位、視神經鞘直徑測量等間接無創顱內壓監測法的準確性及穩定性較差[30]。而新生兒前囟未閉，可作為良好的聲窗，利用多普勒測量顱內動脈血流速度評估顱內壓。顱內壓升高時，腦室擴張和顱內動脈Vd降低，導致RI和PI升高，但動脈導管未閉、低血容量和血二氧化碳分壓低等異常，也可降低顱內動脈的Vd，導致顱內壓的監測存在一定的誤差。有研究發現，若動脈導管已關閉，RI＞0.85則提示顱內壓升高，RI＞1.0則提示患兒顱內血流灌注障礙[31]。臨床可利用TCD監測顱內動脈血流速度作為評估顱內壓力的替代方法：顱內壓升高會影響腦血管血流速度，因此頸內動脈顱內段Vs較顱外段升高是顱內壓升高的早期表現而前囟門緊張伴顱內血管Vd降低、RI升高，則提示顱骨順應性消失和顱內壓進一步升高[32]。4.HIE圍產期窒息導致的HIE是引起新生兒早期死亡和嚴重傷殘的重要原因之一。多普勒超聲顯示HIE患兒腦血流速度明顯加快或減慢、舒張期逆灌注或無灌注、RI明顯增高或降低等對新生兒腦損傷的診斷和預后判斷有重要提示意義，而出現無效性腦血流或血流信號消失，則可能提示不可逆的腦損傷甚至腦死亡[33]。Wu等[34]的研究納入了20例胎齡（38.8±2.0）周、出生體重（3346±695）g的HIE患兒，在進行亞低溫治療時，連續監測患兒血流動力學指標，如心率、平均動脈血壓、心輸出量、動脈氧飽和度、腎臟和腦組織氧飽和度等，并利用多普勒超聲監測腦血流情況，發現治療后逐步復溫過程中，大腦中動脈Vs也逐步增加，如聯合腦組織血氧飽和度監測，可有效監測HIE患兒的腦血流變化以及亞低溫等治療手段的效果。5.評估動脈導管未閉（patentductusarteriosus,PDA）對腦血流的影響有血流動力學意義的PD（hemodynamicallysignificantPDA,hsPDA）被認為是影響早產兒腦灌注的因素之一。有研究發現hsPDA不僅可導致新生兒各種并發癥，也可導致新生兒腦血流改變[35-36]。TCD監測到hsPDA患兒大腦中動脈、前動脈和頸內動脈末段RI升高和Vm降低可能與PDA分流所致的竊血引起的腦灌注減少、氧供減少、區域腦氧合水平降低有關，進而導致大腦中動脈RI升高。hsPDA對腦血流動力學的影響，在生后3d內的早產兒更為顯著[37-38]利用TCD監測PDA對腦血流的影響也有助于指導治療Bravo等[39]研究發現，在應用布洛芬關閉PDA后24h，應用多普勒測定顱內動脈RI≥0.74，是中-大型PDA治療有效的監測指標，其靈敏度（82%）及特異度（72%）均較高Kim等[40]將113例胎齡23~29周的早產兒，根據PDA的大小，分為無-小型、中型、大型PDA組共3組，在生后1周內動態評估PDA、動脈血壓等指標，發現3組患兒動脈收縮壓、舒張壓、平均動脈壓之間的差異有統計學意義，且大型PDA組的新生兒血壓最低，但收縮期、舒張期各組早產兒大腦血流速度間差異無統計學意義，各組間CrCP和DCM亦無差異，提示腦自動調節功能可能在維持腦血流穩定中發揮重要作用。6.神經系統預后評估：目前TCD技術的PI、RI等反映腦血管阻力的參數，不僅被用于評價腦血流動力學狀態，有時也被用來評估神經系統預后低RI（＜0.55常與較差的神經系統預后有關Kumar等[41]對50例HIE新生兒在生后72h內進行了大腦前動脈RI測量，發現其中25（50%患兒的RI異（＜0.55或＞0.80其6~12月齡死亡及神經系統后遺癥的風險明顯增加；但一項納入23項研究共2095例早產兒的meta分析，卻未發現常規使用RI或其他TCD衍生參數來預測早產兒神經系統預后的證據[42]。7.其他：Jani等[43]利用心臟超聲、TCD及腦組織氧合監測技術對40例胎齡（26.7±1.6）周、出生體重（855.25±190.70）g的早產兒進行前瞻性研究，探索輸注紅細胞對大腦循環系統的影響，分別在輸血前輸血結束即刻及輸血后24h動態監測腦組織氧合指數大腦前動脈及中動脈的流速和心輸出量等發現輸血結束即刻及輸血24h后，患兒大腦RIPI及右室輸出量均顯著改善，但腦組織氧合指數無顯著變化，提示輸血雖未改善早產兒的腦組織氧合指數，但提高了腦動脈血流量和心輸出量。Zamora等[44]利用多普勒超聲對36例接受體外膜肺氧合（extracorporealmembraneoxygenation,ECMO）治療的患兒進行了研究，每日分別在按壓和不按壓前囟門狀態下，測量顱內動脈的RI值，同時記錄患兒ECMO輔助治療的年齡、性別、胎齡、分娩方式、適應證、ECMO類型及持續時間等，發現RI值的變異幅度與患兒的腦血管并發癥發生有一定相關性ECMO輔助治療的前5d內RI值的變異性較大，為10%或更高，與腦血管并發癥發生風險增加相關。四、多普勒超聲監測腦血流臨床應用的不足與展望多普勒超聲監測腦血流技術簡單直觀是一種非侵