颅脑损伤患者开颅术后脑缺氧的发生率及特点：队列研究

研究背景

创伤性脑损伤（TBI）是全球青年人死亡和残疾的主要原因。众所周知，自发性或非创伤性脑出血（ICH）的死亡率和致残率很高。急性脑损伤（ABI），无论其原因如何，都会引发一连串事件，可导致继发性脑损伤或加剧原发损伤。尽管监测颅内压（ICP）以防止ABI后继发性损伤很重要，但脑组织缺氧被认为是继发性脑损伤的核心原因。脑缺氧与不良的神经系统结果相关，独立于ICP和脑灌注压（CPP）。这支持ABI患者监测脑组织氧分压（PbtO₂）和预防脑缺氧（PbtO₂<20mmHg）。此外，最近BOOST-II研究表明，与仅接受ICP监测的组相比，同时接受ICP和PbtO₂监测的患者显示出更大的功能结局改善的趋势。

尽管如此，增加的ICP是导致脑缺氧的重要继发性损害因素，并且在TBI和非创伤性ICH患者中可能难以治疗。对于难治性颅内高压患者，减压颅骨切除术（DC）可有效降低ICP。尽管DC降低了死亡率，但它与改善功能结局无关。由于DC后ICP得到控制，因此手术后很少使用先进的有创监测。监测时，脑氧合有所改善，但由于ICP升高或CPP降低以外的原因，仍可能发生缺氧事件。患者预后证明了DC前后PbtO₂变化之间的关联。尽管ICP得到控制，DC后仍有可能发生继发性缺氧事件，部分解释了在DC主要研究中观察到的不良功能结局。研究团队发现，没有研究系统地调查过DC后头几天脑缺氧损伤的发生率、病因和治疗。由于脑缺氧是脑损伤患者预后的重要预测因素，因此本研究的目的是描述DC后脑缺氧发作的频率及其特征。

研究方法

从前瞻性收集的数据库中，研究团队确定了2017年6月至2018年8月期间，在大学附属三级创伤中心神经重症监护病房住院的65名连续的患者，这些患者需要置入脑实质探头来测量PbtO₂。其中39名患者还接受了DC或开颅手术。作为常规护理的一部分，在PbtO₂监测期间记录血气和脑缺氧的原因和治疗措施。最终分析共包括25名患者。

ICP和PbtO₂探针根据通常的监测指示插入。对初始GCS评分低于8（n=17）或病情恶化并需要监测（n=8）的患者插入探针。根据制造商的建议插入探针，并通过CT扫描确认定位。PbtO₂探针插入正常外观的白质中。根据手术后24小时获得的CT扫描结果，在挫伤或水肿1cm范围内的探针被认为是位置不当。弃去自插入后最初2小时内的数据以允许导管平衡。

研究团队收集了入院时的人群统计数据。从护理文书中收集每小时（或更频繁的）MAP、PbtO₂、饱和度、ICP和CPP值。此外，每次抽取动脉血气样本时，同时收集PbtO₂和氧分压（PaO₂）。同时还收集了影响PbtO₂的各种决定因素，以正确解释PbtO₂值的波动：体温、脑温、ICP、MAP、CPP、吸入氧分数（FiO₂）、二氧化碳分压（PCO₂）、血红蛋白、呼气末二氧化碳、心脏指数和每搏输出量变化。从病历中提取了低PbtO₂（<20mmHg）的原因、缺氧发作的持续时间以及纠正它的治疗方法。

研究团队认为患者收集表上的每个持续长于5分钟PbtO₂读数低于20mmHg的测量值都代表显著的缺氧值。当两个或多个连续的PbtO₂值提示显著缺氧时，定义为缺氧发作事件。

研究团队使用了简单的描述性统计数据，并报告了带有标准差的平均值或带有范围的中位数。由于缺氧值的频率存在明显的双峰分布，团队将人群分为两组：第1组的PbtO₂值低于缺氧范围的25%（n=21），第2组的PbtO₂值高于缺氧范围的80%（n=4）。第1组中纳入了2名缺氧值分别为43%和57%的患者。

研究结果

分析了25名患者的数据。平均年龄为47.7±13.1岁。TBI（n=20）和ICH（n=5）是观察到的需要神经外科手术的两种诊断。神经外科医生或ICU团队获得的平均初始GCS评分为6.6。8名患者有瞳孔异常。Marshall和Rotterdam评分的平均得分分别为4.6±1.7和4.4±2.0。APACHE-II评分平均为21.6±6.6， ISS评分平均为25.6±16.2（n=14）。

脑损伤后平均29.6±74.4小时（n=17）进行手术；8例患者外伤时间不明。DC最常见的指征是硬膜下血肿（SDH；64%）和中线移位（56%）。在18名患者中，存在3个或更多的手术指征。大多数患者没有发现并发症（n=16）。手术后观察到的其他并发症包括SDH、脑低血压、ICH、脑积水和硬膜外出血。

缺氧值低于80%的患者有21名（组1），缺氧值高于80%的患者有4名（组2）。第1组患者的平均监测143±117小时。平均每名患者收集了183±173个PbtO₂值。观察到每名患者平均有27±31次缺氧值和平均18±23次缺氧发作。该组的缺氧值频率为14.6%（559/3838）。平均PbtO₂值为28±6mmHg，平均缺氧值为16±2mmHg。第2组患者平均监测98±114小时。每名患者平均收集了94±104个PbtO₂值。观察到平均91±104次缺氧值和平均1.8±1.5次缺氧发作。平均PbtO₂值为6±6mmHg。

第1组的平均ICP为11±6mmHg，11.4%的时长高于20mmHg（平均25±6mmHg）。第2组的中位ICP为11毫米汞柱（范围2-96毫米汞柱），6.9%的时长高于20毫米汞柱。该组中的一名患者的13个测量值的平均ICP为77毫米汞柱。

在380次缺氧发作和559个缺氧值中，总共确定了465个脑缺氧的原因。在这465个原因中，有145个未确定（占所有原因的31.2%）。在极少数情况下，护理或医疗记录中指出没有确定原因（n=4）。最常见的缺氧原因是气道内分泌物（n=81，17.4%），其次是低CPP且ICP正常（n=48，10.3%）和患者活动（n=40，8.6%），例如洗澡、在ICU外进行检查、或每2-4小时定期翻身以避免褥疮。

仅查看具有至少一个确定原因（n=241）的缺氧值，气道内分泌物、低CPP和活动分别在33.6%、19.9%和16.6%的情况下部分或完全导致缺氧。

报告的其他原因包括觉醒/疼痛/激动（n=37，8%）；不可靠的PbtO₂（n=23，5%）；寒战（n=18，4%）；增加ICP（n=18，4%）；即将死亡/预后不良/灾难性神经损伤（n=9，2%）；发烧（n=6，1%）；血容量不足（n=3，0.7%）；颈静脉阻塞（n=2，0.4%）；PaO₂降低（n=2，0.4%）；血压升高（n=1，0.2%）。

在该组中总共确定了9个原因。缺氧是由于即将死亡/预后不良/灾难性神经损伤（n=4，44%）；患者活动（n=3，33%）；22%（n=2）未确定。

第1组：

研究团队确定了612次脑缺氧的有效治疗。最常用的治疗是镇静或镇痛（n=127[20.8%]，主要是咪达唑仑、丙泊酚和芬太尼），其次是吸痰（n=94，15.4%）和增加FiO₂/PEEP（n=86，14.1%）。在62个缺氧值（10.1%）中使用了2分钟纯氧吸入。当它是唯一使用的治疗时（n=16），25%（n=4）在不到30分钟内发生了另一次缺氧发作。

对于75个缺氧值（n=75/559，13.4%），无法确定治疗方法。对于15个缺氧值（2.7%），由于不同的原因没有进行治疗。4.7%（n=29/612）被定为“不适用”治疗并且归因于PbtO₂不可靠（由治疗医师判断）或即将死亡/预后不良/灾难性神经损伤。

第2组：

确定了18次有效治疗。由于即将死亡/预后不良/灾难性神经损伤，不适用类别占治疗的22%（n=4）。22%的治疗（n=4）使用了增加FiO₂/PEEP。未确定治疗和未治疗的发生率为11%。使用的其他治疗方法是镇静/镇痛、肌松、输血、吸痰和纯氧吸入（各6%）。

在不完整的6个月随访内，有9名患者（36%）死亡。持续缺氧类别中75%的患者死亡（n=3）。幸存者的ICU平均住院时间为15.6±14.2天（n=15），平均住院时间为35.7±15.4天（n=13）。

讨论

研究人群中神经外科手术后脑缺氧的发生率为14.6%，很少与升高的ICP（4%）相关。这种发生率平均在手术后6天内观察到。第2组患者的脑缺氧发生率要高得多，这可能与神经功能不良和严重的脑损伤有关。研究团队的结果还表明，气道内分泌物、低CPP和活动是脑缺氧的最常见原因。镇静/镇痛和吸痰是最常见的有效治疗方法。

Oddo等人确定高ICP/低CPP和低MAP/低CPP是未进行颅骨切除术的TBI患者脑缺氧的两个最常见原因。研究团队进一步观察到低CPP是脑缺氧的常见原因。在本研究中，低CPP归因于低MAP。迄今为止，还没有研究强调气道内分泌物和患者活动对导致脑缺氧的重要性。这些信息很重要，因为它可以改善或改变临床管理和脑缺氧的预防。考虑到PbtO₂的各种决定因素，这一发现并不奇怪。PbtO₂值代表脑间质中的氧含量，是氧输送（取决于肺、脑血流量和扩散条件）与脑代谢消耗（即脑氧代谢率）之间平衡的结果.氧气从毛细血管扩散到神经元实际上是氧气输送的限速步骤，取决于血液中的PaO₂。PaO₂反过来又取决于肺状态。因此，导致肺不张和分流的分泌物会影响PbtO₂。活动还会影响肺部空气和分泌物的分布，并通过改变通气/灌注匹配影响PaO₂。对于床旁护理尤为重要，必须意识到脑损伤后几天内克服弥散障碍所需的PaO₂可能高于100mmHg。低于此值的值不会被脉搏血氧仪捕获，因为在低得多的PaO₂（60mmHg）下会发生饱和。因此，仅靠常规的床边监测是不可能检测到脑缺氧的。

此外，分泌和活动也可能影响每分钟通气量，并可能导致PCO₂波动。尽管CPP充足且ICP正常，但过度通气仍会导致脑血管收缩和脑缺氧。

未有研究准确描述开颅手术后脑缺氧的治疗方法。与观察到的脑缺氧的原因一致，大多数治疗都集中在改善PaO₂上。吸痰不言自明，增加FiO₂或PEEP也是改善PaO₂的明显治疗策略。纯氧吸入有时作为部分或完全治疗。当它是唯一的治疗方法时，25%的病例在不到30分钟的时间内又发生了一次缺氧。这突出了这样一个事实，即仅用纯氧治疗缺氧发作可能不是最佳选择。目前尚不清楚为什么纯氧有时是一种有效的长期治疗。只能假设某一个原因在纯氧治疗的同时得到纠正，但没有记录在文书中。

镇静和镇痛在治疗低PbtO₂（20.8%）时也经常有效。许多原因可以解释这一点。首先，增加氧气消耗会导致PbtO₂减少。事实上，觉醒是研究人群中PbtO₂低的原因，但亚临床觉醒可能更频繁地发生。镇静剂和镇痛剂的耐受性已有描述，可以解释随着时间的推移需要增加剂量。此外，亚临床癫痫发作可能是导致大脑氧代谢率增加的另一个原因，而后者对镇静反应良好。TBI中亚临床癫痫发作的发生率可能高达50%。最后，镇静和镇痛可能会改善患者-呼吸机的同步性，改善肺和PaO₂的通气-灌注匹配。

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