目前有多種有創或無創的方法可以在麻醉手術中監測患者腦血流和腦代謝，不同的方法具有各自的使用范圍。經顱多普勒超聲因其便捷、連續、可重復性強等特點，可用于監測術中腦血流自動調節功能失調的高危患者和術中采用特殊體位的患者，而使用經顱多普勒超聲監測到的腦血流變化可能與患者術后中樞神經并發癥相關。該文就經顱多普勒超聲監測腦血流在麻醉手術中的應用進行綜述，旨在為該技術在麻醉手術中的推廣提供一定依據。
引用本文： 王孟巖, 左云霞. 經顱多普勒超聲監測腦血流在麻醉手術中的應用. 華西醫學, 2022, 37(1): 131-134. doi: 10.7507/1002-0179.202107218 復制
研究表明，在接受心臟手術的患者中，MRI顯示有31%的患者出現了新的缺血性腦損傷（隱匿性卒中）[1]。而在65歲及以上的非心臟手術患者中，隱匿性卒中的發生率為7%～10%[2]。中樞神經功能障礙是術后常見并發癥，包括急性譫妄和持續時間較長的術后認知功能障礙，兩者發生率達26%～53%和10%[3]。這些腦功能受損的并發癥對患者的術后生活質量造成嚴重不良影響，對其家庭及社會也造成一定經濟負擔，因此麻醉手術中腦功能的保護逐漸受到廣泛重視。近年來，已有研究表明心臟、胸科、腹部手術后發生的神經功能障礙與腦氧供需失衡有關，而腦血流是影響腦氧供需平衡的重要因素[4-5]。因此，監測腦血流并基于監測結果維持大腦灌注，對防治術后中樞神經并發癥具有重要價值，這對基礎疾病相關腦功能失調患者特別重要[6]。腦血流監測的方法較多，本文就適合麻醉手術中使用的經顱多普勒超聲（transcranial Doppler，TCD）監測腦血流的臨床應用進展進行重點描述，以期推廣該技術在麻醉手術中的應用，減少圍手術期中樞神經系統并發癥的發生。
1 麻醉手術中腦血流的監測方法
1.1 有創監測
頸靜脈球為頸內靜脈起始處膨大成球的部位，80%～90%的顱內靜脈血僅需4～8 s即可經頸靜脈竇回流至頸靜脈球，頸靜脈球血氧飽和度監測是反映腦部氧供與氧耗的直接指標，能準確反映腦部血流量與腦部耗氧量的關系[7-9]。然而，該指標的獲取需要經頸內靜脈穿刺，并逆行向上置入導管至頸內靜脈球部，屬有創操作，因此限制了該項監測技術在麻醉手術中的應用。
1.2 無創監測
1.2.1 近紅外光譜監測技術
近紅外光譜監測技術是臨床上使用廣泛的腦部血氧飽和度監測方法，也是非侵入式的床旁腦部血氧飽和度監測技術。由于具有簡單、無創、即時、連續、真實、穩定的優點，近紅外光譜監測技術有廣泛的臨床應用前景，但耗材費用限制了其在非心臟手術中的應用，并且患者的年齡、血紅蛋白水平、監測電極放置的位置、皮膚色素會對腦部血氧飽和度測定的準確性造成影響。
1.2.2 腦部超聲
腦部超聲具有方便、快捷、無創、安全、價格低廉、操作簡單、能實時監測病理生理狀況下的腦部血流變化情況、測量結果可重復等優點。然而，雖然腦部超聲可測量腦部血流速度，但無法測量絕對腦部血流量，在大多數臨床情況下，腦部血流速度的變化僅反映了腦部血流量的相對變化。
目前對于腦部超聲監測，有2種主要的常規技術，分別是TCD和經顱彩色編碼雙功能多普勒超聲。TCD是一種無創的監測技術，于1982年被引入臨床，其原理是相控陣探頭發出2 MHz的低頻脈沖多普勒聲波，其穿過顱骨薄弱處（顳窗、頜下窗、眶窗、枕下窗）經血管中流動的紅細胞反射回來，其頻率變化（多普勒頻移）與血流速度成正比，由此可估計腦血流的速度[10]。而經顱彩色編碼雙功能多普勒超聲是結合多普勒脈搏波技術和實質結構的二維成像，經顱彩色編碼雙功能多普勒超聲相比TCD的主要優勢在于可以找到與關鍵解剖血管標志物相關的顱內血管，從而能夠正確識別相關血管，這樣可以更容易定位多普勒采樣體積，可視化應用于除占位性腫塊外的顱內實質病變、中線移位、腦積水和其他病理情況，還能實現估算腦部血管反應性、估算無創腦灌注和顱內壓、測量視神經鞘直徑[11]。但TCD的優勢在于測量的大腦中動脈血流速度被認為是研究腦灌注的有效工具，大腦中動脈是腦血流分布的重要血管，大腦中動脈血流的大量減少可以作為頸動脈和椎動脈擴張或狹窄引起的整體腦血流量減少的替代指標[12]。
2 麻醉手術中TCD監測腦血流的意義
2.1 監測腦血流的自動調節功能
根據腦血流的自動調節理論，通常認為只要血壓穩定或波動在自動調節范圍內即50～150 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），則腦血流相對穩定[13]，但高血壓患者平均動脈壓與平均腦血流速度呈弱相關，僅測定平均動脈壓可能無法全面正確地評估腦血流[14]，高血壓患者的腦血流自動調節曲線會向右移動[15]。同時，心臟手術、肝移植手術及需要特殊體位的手術等一些特殊手術患者未必具有健全的腦血流自動調節功能，腦血流自動調節的上下限、平臺值是動態的，而非單一靜止的曲線[16]。Brady等[17]的研究發現心臟手術患者的自動下限調節范圍為45～80 mm Hg，體外循環期間如果只是經驗性地調控平均動脈壓在50～70 mm Hg，部分腦血流自動調節失調的患者會面臨腦缺血的風險。一項對9例肝移植患者采用TCD和近紅外光譜監測技術監測腦血流變化的前瞻性觀察性研究顯示，無肝期和新肝灌注期均會發生腦血流自動調節功能受損，這種功能失調與術后癲癇和卒中的發生相關[18]。術中即時監測腦血流自動調節功能是否完好除了能保護患者的腦功能外，還能指導術中血壓管理，與基于經驗血壓目標的現行管理標準相比，更能確保心臟手術患者的器官灌注，改善心臟手術相關的急性腎損傷結局[19]。
2.2 監測手術體位對腦血流的影響
一些手術需要在特殊手術體位下實施，如脊柱手術的俯臥位、腹腔鏡手術頭低腳高位、髖部手術的側臥位、肩關節手術的沙灘椅位以及甲狀腺手術的頸部過伸位等，這些體位導致頭部相對于軀干的位置異常或者頭頸部扭曲，而TCD可以檢測到腦血流的明顯變化。Fudickar 等[20]利用TCD觀察了骨科、泌尿、婦產、血管和內臟手術共計83例手術中患者頭部中立位、旋轉和頸部過伸位時大腦中動脈血流速度的變化，發現由于頭位的不同（旋轉或過伸），有20例患者的大腦中動脈血流速度較基線值低了20%。Hanouz等[21]和Aguirre等[22]的研究發現在肩關節鏡手術中，與平臥位基礎值相比，沙灘椅位會使大腦中動脈的血流速度有中度但是短暫的下降，并且隨著體位保持時間的延長，大腦中動脈的阻力指數也較平臥位基礎值有明顯的升高。頸部過度伸展持續時間超過12 min似乎是潛在影響腦部血流動力學的因素[23]，但這個問題常常被麻醉醫生忽略。Sara?o?lu等[24]通過測量頸總動脈的收縮峰流速、平均血流速度、血管直徑和血流量等指標，發現甲狀腺手術采用的頸部過伸體位對腦血流有不利影響，并且這種影響在手術結束前最為顯著。Kose等[25]的研究表明，神經外科手術患者在術前和術后平臥時、左側或右側臥時頭部抬升30°會使大腦中動脈平均血流速度增加；但是在頭部屈曲或伸展位時，大腦中動脈血流速度會降低。在腹腔鏡婦科手術、機器人輔助下前列腺切除手術期間，雖然患者頭部保持中立位，但是陡峭的Trendelenburg體位（頭降低45°，腳抬高）可造成頸內動脈和大腦中動脈的血流速度、血管阻力指數明顯降低，使頸內動脈和大腦中動脈的血流量明顯減少[26]。
3 腦血流變化與中樞神經系統并發癥
3.1 圍手術期隱匿性卒中
已有研究顯示，大腦在麻醉手術期間很容易受到損傷，特別是年幼和年老的患者[27]。有證據表明，除了在突觸形成的大腦發育期麻醉藥物對大腦的影響外，所有患者都面臨包括圍手術期卒中、術后譫妄、術后認知功能障礙、持續性植物狀態和腦死亡等災難性的圍手術期腦損傷[28]。因此，腦保護在圍手術期治療中至關重要。通過及時充分的監測，并基于監測結果調整腦灌注壓，維持充分的腦血流，或許可以減少圍手術期中樞神經系統并發癥[29]。有研究顯示，清醒受試者的低灌注性暈厥和全身麻醉期間的病理性腦電圖抑制發生在大腦血流速度下降超過60%之后[30]，而腦血流減少超過80%與圍手術期卒中風險增加相關[31]。圍手術期隱匿性卒中是指未被敏銳識別到的無癥狀腦梗死[32]。研究顯示，圍手術期隱匿性卒中與術后神經認知功能障礙密切相關，與非卒中手術患者（29%）相比，更多的圍手術期隱匿性卒中患者（42%）在術后1年表現出明顯的認知功能下降[32]。因此，圍手術期隱匿性卒中的預防和早期診斷對于改善患者的預后至關重要。
然而，麻醉手術中無法常規應用MRI診斷卒中，而TCD能檢測到從動脈粥樣硬化斑塊中脫落并流入腦血管的小顆粒，其在發現微栓子信號方面具有獨特的優勢，這些微栓子相比周圍細胞能更有效地反射超聲波，在TCD上顯示出特征性的高強度短時信號，可預測術前、圍手術期和術后患者的卒中[33]。Gaunt等[34]的前瞻性觀察性研究發現，基于TCD栓塞證據的即時干預可能避免微粒栓塞導致的神經功能缺損。
3.2 術后認知功能障礙
對于實施非心臟手術的患者，頸動脈內膜剝脫術中采用的頸椎旋轉體位和肩關節手術中采用的沙灘椅位導致的腦血流變化可能是造成患者術后認知功能障礙的原因[22, 35]。而對于實施心臟冠狀動脈旁路手術的患者，在麻醉誘導后和體外循環期間使用TCD測得的大腦中動脈平均血流速度是術后認知功能障礙的較好預測指標[36]。Kolesnykov等[14]則建議所有高血壓患者術中應常規監測腦血流量以防止術后認知功能障礙的發生。
4 小結與展望
綜上所述，TCD通過監測特殊體位和腦血流自動調節功能失調的高危患者，指導術中血壓調控，以保證充足的腦灌注，其能監測腦血流的即時變化和新出現的栓塞信號，可以讓麻醉醫生和外科醫生在術中及時采用干預措施，為改善患者術后中樞神經功能提供新的依據。然而，目前檢索到的文獻多數都是TCD監測數據與術后中樞神經并發癥的關聯性研究，尚缺乏接受TCD實時監測患者的預后情況的隨機對照研究，今后可進一步探討TCD實時監測能否有助于改善患者預后。
此外，近20年來，四川大學華西醫院已將床旁超聲技術應用于圍手術期管理，包括TCD監測、超聲引導下深靜脈穿刺置管和經食管超聲心動圖[37]。但總體來說，受培訓、設備等多方面條件的限制，TCD在提高圍手術期患者的安全與麻醉質量方面的價值還未得到充分發揮。近年來已有學者研發出一種新型自動TCD系統[38]，或將有助于TCD臨床應用范圍的擴大。當前，麻醉學正在向圍手術期醫學發展，TCD可在術前診斷和預后評估、術中監測防止腦灌注不足和術后評價治療效果等方面貫穿圍手術期全程以保證麻醉安全，為改善患者預后發揮重要作用。未來TCD可能成為一項麻醉常規監測方法，掌握這項技術也是圍手術期醫學時代對麻醉科醫生的新要求。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
研究表明，在接受心臟手術的患者中，MRI顯示有31%的患者出現了新的缺血性腦損傷（隱匿性卒中）[1]。而在65歲及以上的非心臟手術患者中，隱匿性卒中的發生率為7%～10%[2]。中樞神經功能障礙是術后常見并發癥，包括急性譫妄和持續時間較長的術后認知功能障礙，兩者發生率達26%～53%和10%[3]。這些腦功能受損的并發癥對患者的術后生活質量造成嚴重不良影響，對其家庭及社會也造成一定經濟負擔，因此麻醉手術中腦功能的保護逐漸受到廣泛重視。近年來，已有研究表明心臟、胸科、腹部手術后發生的神經功能障礙與腦氧供需失衡有關，而腦血流是影響腦氧供需平衡的重要因素[4-5]。因此，監測腦血流并基于監測結果維持大腦灌注，對防治術后中樞神經并發癥具有重要價值，這對基礎疾病相關腦功能失調患者特別重要[6]。腦血流監測的方法較多，本文就適合麻醉手術中使用的經顱多普勒超聲（transcranial Doppler，TCD）監測腦血流的臨床應用進展進行重點描述，以期推廣該技術在麻醉手術中的應用，減少圍手術期中樞神經系統并發癥的發生。
1 麻醉手術中腦血流的監測方法
1.1 有創監測
頸靜脈球為頸內靜脈起始處膨大成球的部位，80%～90%的顱內靜脈血僅需4～8 s即可經頸靜脈竇回流至頸靜脈球，頸靜脈球血氧飽和度監測是反映腦部氧供與氧耗的直接指標，能準確反映腦部血流量與腦部耗氧量的關系[7-9]。然而，該指標的獲取需要經頸內靜脈穿刺，并逆行向上置入導管至頸內靜脈球部，屬有創操作，因此限制了該項監測技術在麻醉手術中的應用。
1.2 無創監測
1.2.1 近紅外光譜監測技術
近紅外光譜監測技術是臨床上使用廣泛的腦部血氧飽和度監測方法，也是非侵入式的床旁腦部血氧飽和度監測技術。由于具有簡單、無創、即時、連續、真實、穩定的優點，近紅外光譜監測技術有廣泛的臨床應用前景，但耗材費用限制了其在非心臟手術中的應用，并且患者的年齡、血紅蛋白水平、監測電極放置的位置、皮膚色素會對腦部血氧飽和度測定的準確性造成影響。
1.2.2 腦部超聲
腦部超聲具有方便、快捷、無創、安全、價格低廉、操作簡單、能實時監測病理生理狀況下的腦部血流變化情況、測量結果可重復等優點。然而，雖然腦部超聲可測量腦部血流速度，但無法測量絕對腦部血流量，在大多數臨床情況下，腦部血流速度的變化僅反映了腦部血流量的相對變化。
目前對于腦部超聲監測，有2種主要的常規技術，分別是TCD和經顱彩色編碼雙功能多普勒超聲。TCD是一種無創的監測技術，于1982年被引入臨床，其原理是相控陣探頭發出2 MHz的低頻脈沖多普勒聲波，其穿過顱骨薄弱處（顳窗、頜下窗、眶窗、枕下窗）經血管中流動的紅細胞反射回來，其頻率變化（多普勒頻移）與血流速度成正比，由此可估計腦血流的速度[10]。而經顱彩色編碼雙功能多普勒超聲是結合多普勒脈搏波技術和實質結構的二維成像，經顱彩色編碼雙功能多普勒超聲相比TCD的主要優勢在于可以找到與關鍵解剖血管標志物相關的顱內血管，從而能夠正確識別相關血管，這樣可以更容易定位多普勒采樣體積，可視化應用于除占位性腫塊外的顱內實質病變、中線移位、腦積水和其他病理情況，還能實現估算腦部血管反應性、估算無創腦灌注和顱內壓、測量視神經鞘直徑[11]。但TCD的優勢在于測量的大腦中動脈血流速度被認為是研究腦灌注的有效工具，大腦中動脈是腦血流分布的重要血管，大腦中動脈血流的大量減少可以作為頸動脈和椎動脈擴張或狹窄引起的整體腦血流量減少的替代指標[12]。
2 麻醉手術中TCD監測腦血流的意義
2.1 監測腦血流的自動調節功能
根據腦血流的自動調節理論，通常認為只要血壓穩定或波動在自動調節范圍內即50～150 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），則腦血流相對穩定[13]，但高血壓患者平均動脈壓與平均腦血流速度呈弱相關，僅測定平均動脈壓可能無法全面正確地評估腦血流[14]，高血壓患者的腦血流自動調節曲線會向右移動[15]。同時，心臟手術、肝移植手術及需要特殊體位的手術等一些特殊手術患者未必具有健全的腦血流自動調節功能，腦血流自動調節的上下限、平臺值是動態的，而非單一靜止的曲線[16]。Brady等[17]的研究發現心臟手術患者的自動下限調節范圍為45～80 mm Hg，體外循環期間如果只是經驗性地調控平均動脈壓在50～70 mm Hg，部分腦血流自動調節失調的患者會面臨腦缺血的風險。一項對9例肝移植患者采用TCD和近紅外光譜監測技術監測腦血流變化的前瞻性觀察性研究顯示，無肝期和新肝灌注期均會發生腦血流自動調節功能受損，這種功能失調與術后癲癇和卒中的發生相關[18]。術中即時監測腦血流自動調節功能是否完好除了能保護患者的腦功能外，還能指導術中血壓管理，與基于經驗血壓目標的現行管理標準相比，更能確保心臟手術患者的器官灌注，改善心臟手術相關的急性腎損傷結局[19]。
2.2 監測手術體位對腦血流的影響
一些手術需要在特殊手術體位下實施，如脊柱手術的俯臥位、腹腔鏡手術頭低腳高位、髖部手術的側臥位、肩關節手術的沙灘椅位以及甲狀腺手術的頸部過伸位等，這些體位導致頭部相對于軀干的位置異常或者頭頸部扭曲，而TCD可以檢測到腦血流的明顯變化。Fudickar 等[20]利用TCD觀察了骨科、泌尿、婦產、血管和內臟手術共計83例手術中患者頭部中立位、旋轉和頸部過伸位時大腦中動脈血流速度的變化，發現由于頭位的不同（旋轉或過伸），有20例患者的大腦中動脈血流速度較基線值低了20%。Hanouz等[21]和Aguirre等[22]的研究發現在肩關節鏡手術中，與平臥位基礎值相比，沙灘椅位會使大腦中動脈的血流速度有中度但是短暫的下降，并且隨著體位保持時間的延長，大腦中動脈的阻力指數也較平臥位基礎值有明顯的升高。頸部過度伸展持續時間超過12 min似乎是潛在影響腦部血流動力學的因素[23]，但這個問題常常被麻醉醫生忽略。Sara?o?lu等[24]通過測量頸總動脈的收縮峰流速、平均血流速度、血管直徑和血流量等指標，發現甲狀腺手術采用的頸部過伸體位對腦血流有不利影響，并且這種影響在手術結束前最為顯著。Kose等[25]的研究表明，神經外科手術患者在術前和術后平臥時、左側或右側臥時頭部抬升30°會使大腦中動脈平均血流速度增加；但是在頭部屈曲或伸展位時，大腦中動脈血流速度會降低。在腹腔鏡婦科手術、機器人輔助下前列腺切除手術期間，雖然患者頭部保持中立位，但是陡峭的Trendelenburg體位（頭降低45°，腳抬高）可造成頸內動脈和大腦中動脈的血流速度、血管阻力指數明顯降低，使頸內動脈和大腦中動脈的血流量明顯減少[26]。
3 腦血流變化與中樞神經系統并發癥
3.1 圍手術期隱匿性卒中
已有研究顯示，大腦在麻醉手術期間很容易受到損傷，特別是年幼和年老的患者[27]。有證據表明，除了在突觸形成的大腦發育期麻醉藥物對大腦的影響外，所有患者都面臨包括圍手術期卒中、術后譫妄、術后認知功能障礙、持續性植物狀態和腦死亡等災難性的圍手術期腦損傷[28]。因此，腦保護在圍手術期治療中至關重要。通過及時充分的監測，并基于監測結果調整腦灌注壓，維持充分的腦血流，或許可以減少圍手術期中樞神經系統并發癥[29]。有研究顯示，清醒受試者的低灌注性暈厥和全身麻醉期間的病理性腦電圖抑制發生在大腦血流速度下降超過60%之后[30]，而腦血流減少超過80%與圍手術期卒中風險增加相關[31]。圍手術期隱匿性卒中是指未被敏銳識別到的無癥狀腦梗死[32]。研究顯示，圍手術期隱匿性卒中與術后神經認知功能障礙密切相關，與非卒中手術患者（29%）相比，更多的圍手術期隱匿性卒中患者（42%）在術后1年表現出明顯的認知功能下降[32]。因此，圍手術期隱匿性卒中的預防和早期診斷對于改善患者的預后至關重要。
然而，麻醉手術中無法常規應用MRI診斷卒中，而TCD能檢測到從動脈粥樣硬化斑塊中脫落并流入腦血管的小顆粒，其在發現微栓子信號方面具有獨特的優勢，這些微栓子相比周圍細胞能更有效地反射超聲波，在TCD上顯示出特征性的高強度短時信號，可預測術前、圍手術期和術后患者的卒中[33]。Gaunt等[34]的前瞻性觀察性研究發現，基于TCD栓塞證據的即時干預可能避免微粒栓塞導致的神經功能缺損。
3.2 術后認知功能障礙
對于實施非心臟手術的患者，頸動脈內膜剝脫術中采用的頸椎旋轉體位和肩關節手術中采用的沙灘椅位導致的腦血流變化可能是造成患者術后認知功能障礙的原因[22, 35]。而對于實施心臟冠狀動脈旁路手術的患者，在麻醉誘導后和體外循環期間使用TCD測得的大腦中動脈平均血流速度是術后認知功能障礙的較好預測指標[36]。Kolesnykov等[14]則建議所有高血壓患者術中應常規監測腦血流量以防止術后認知功能障礙的發生。
4 小結與展望
綜上所述，TCD通過監測特殊體位和腦血流自動調節功能失調的高危患者，指導術中血壓調控，以保證充足的腦灌注，其能監測腦血流的即時變化和新出現的栓塞信號，可以讓麻醉醫生和外科醫生在術中及時采用干預措施，為改善患者術后中樞神經功能提供新的依據。然而，目前檢索到的文獻多數都是TCD監測數據與術后中樞神經并發癥的關聯性研究，尚缺乏接受TCD實時監測患者的預后情況的隨機對照研究，今后可進一步探討TCD實時監測能否有助于改善患者預后。
此外，近20年來，四川大學華西醫院已將床旁超聲技術應用于圍手術期管理，包括TCD監測、超聲引導下深靜脈穿刺置管和經食管超聲心動圖[37]。但總體來說，受培訓、設備等多方面條件的限制，TCD在提高圍手術期患者的安全與麻醉質量方面的價值還未得到充分發揮。近年來已有學者研發出一種新型自動TCD系統[38]，或將有助于TCD臨床應用范圍的擴大。當前，麻醉學正在向圍手術期醫學發展，TCD可在術前診斷和預后評估、術中監測防止腦灌注不足和術后評價治療效果等方面貫穿圍手術期全程以保證麻醉安全，為改善患者預后發揮重要作用。未來TCD可能成為一項麻醉常規監測方法，掌握這項技術也是圍手術期醫學時代對麻醉科醫生的新要求。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。