颅骨修补术前后的颅内压：颅内生理见解

https://doi.org/10.3171/2019.7.JNS191077

颅内压（ICP）的生理学研究已有一个多世纪历史。通过体外研究、动物模型、对在神经重症监护病房（NICU）中接受有创ICP监测的急性脑损伤患者的研究，我们对诸如颅内液输送和ICP动力学等关键组成部分的了解已大大增加。但是，由于对获取ICP数据所需的手段（即腰椎穿刺、脑室造口术或插入实质ICP传感器）的道德和技术/实践上的关注，从人群中长期测量ICP得来的证据很少。近年来，ICP可以通过植入后透过皮肤无线传输数据的实质遥测传感器进行测量，这为执行ICP的长期重复评估提供了独到的机会，而不存在与反复侵入性手术相关的风险。目前，该技术可用于指导患有脑积水和特发性颅内高压的小儿和成年患者的治疗以及临床ICP生理学研究。

开颅去骨瓣减压术（DC）涉及切除颅骨一大部分，以适应例如在颅脑外伤（TBI）或大脑中动脉（MCA）梗塞后发生严重脑水肿患者的脑容量。该手段通常可以挽救生命，但会使大脑暴露在大气压下，从而改变颅内血流动力学和脑脊液（CSF）动力学。这些变化被认为与DC并发症的发病机制有关，例如脑积水、水囊瘤形成和“环钻综合征”（皮瓣塌陷综合征）。通过颅骨修补术重建颅顶后，并发症通常会改善，这说明大块颅骨缺损与DC后颅内异常情况之间存在因果关系。但是，关于颅骨修补术对ICP的影响知之甚少。在1985年发表的一项调查中，Stula在12例在动脉瘤性蛛网膜下腔出血或TBI后进行DC的患者中，在颅骨修补术前一天植入了硬膜外压力传感器。他报告说，颅骨修补术之前的ICP平均为13.2±2.0 mmHg，而之后的平均ICP为6.8±0.6 mmHg。相反，Fodstad等研究者通过对有或无环钻综合症的患者进行颅骨修补术前后的腰椎输注对CSF流体动力学进行了研究，并发现颅骨修补术后ICP升高（仰卧位ICP的平均值从8.8±3.8 mmHg升高至11.1±3.0 mmHg）。在颅骨修补术前后使用腰椎输注的创伤后脑积水的案例研究中，Czosnyka等报告颅骨修补术前ICP均为5 mmHg而术后均为10mmHg。此外，作者注意到，颅骨修补术前颅内压脉搏波幅度（PWA）非常低，颅骨修补术后颅内脉搏波幅度增至1.5 mmHg。据我们所知，迄今为止，尚未有颅骨修补术前后在脑实质中测量的ICP数据发表。

在本研究中，研究团队通过对颅内关键生理参数——刚性颅骨的连续性——发生根本变化的患者进行观察来研究ICP生理。研究团队使用遥测实质ICP传感器技术，研究DC后颅骨修补术对ICP、体位ICP改变和颅内PWA的影响，以了解颅骨完整性与正常ICP生理之间的关系。在DC术后的ICP长期测量中，发现术后ICP生理发生了很大变化（仰卧位ICP异常低，正常体位ICP正常无变化，颅内PWA减小），研究团队推测颅骨修补术可恢复这些患者的正常ICP生理。

   研 究 方 法   

该观察性研究所纳入的患者已有既往文献描述，该文献调查了NICU中DC后需长期监测ICP和颅内PWA的患者通过遥测ICP技术进行监测的可行性。包括18岁以上，在Rigshospitalet（丹麦哥本哈根）的神经外科病区住院，在2015年10月1日至2016年11月30日的研究期间入院，并根据严重TBI和卒中的临床诊疗指南行急诊DC（半颅切除术）的患者。12位DC手术患者因各种原因排除。使用Raumedic AG的遥测ICP传感器Neurovent-P-tel，该传感器可准确记录长达3个月的实质ICP。测量时间节点为术前1周，术后连续24小时及术后3周每周1次，包括仰卧位、坐位及再次仰卧位各10分钟。最终数据通过SAS分析。

   研 究 结 果   

最终纳入研究的患者有12例，其中男性9例，女性3例，年龄19-71岁（中位48岁）；住院时长3-34天（中位11天）；DC至颅骨修补术间隔24-132天（中位51天）；DC移除骨瓣的面积126-313 cm²（中位203 cm²）。所有12例患者均使用自体骨瓣进行颅骨修补术，术后24小时的平均ICP为1.2±5.2 mmHg，而颅骨修补术前12小时的平均ICP为-2.0±3.86mmHg（p <0.001），ICP在术后头16小时内缓慢升高。类似的，手术完成后颅内平均PWA从0.4±0.3 mmHg立即增加到2.4±1.6 mmHg（p<0.001）。一名患者出现暂时性颅内高压（ICP范围为20至35 mm Hg），并在术后2小时内颅内PWA升高（图3），并在随后的数小时内自发缓解。颅骨修补术后2天内，所有患者均从神经外科病房出院至当地的康复机构。

仰卧位的平均ICP从颅骨修补术前1周的–0.5±4.8 mmHg增加到颅骨修补术后一周的6.3±2.5 mmHg（p <0.0001），而坐位ICP则保持不变（-1.2±4.8 vs- 1.1±3.6 mmHg，p =0.90）。颅骨修补术前仰卧位与坐位之间的体位ICP差异极小（1.1±1.8 mmHg），颅骨修补术后1周的ICP差异增至7.4±3.6 mmHg（p <0.0001）。在接下来的两周随访中，仰卧位和坐位的ICP分别下降至4.6±3.0 mmHg（p = 0.0003）和-3.9±2.7 mmHg（p =0.040）。因此，在此期间的体位ICP差异仅略有增加（第2周为7.6±2.2 mmHg，第3周为8.5±2.6mmHg）。

在DC对ICP的长期影响的研究中，如先前在一组重叠的患者中所述，DC后至颅骨修补术前几乎没有颅内脉搏波。颅骨修补术前1周的平均颅内PWA为0.7±0.7 mmHg，颅骨修补术后1周的平均PWA为2.9±0.8 mmHg（p <0.0001）。在接下来的几周中，颅内PWA保持在3 mmHg左右（第2周为3.3±1.0mmHg，第3周为2.5±1.0 mmHg）。在很早进行颅骨修补术（DC后16天）的一名严重TBI患者中测得的数据如图所示；关于体位改变的测量，研究团队发现在颅骨修补术前后，仰卧位和坐位的平均颅内PWA之间没有差异。

   讨 论   

颅顶的手术减压（例如DC）是现代神经重症监护的重要组成部分，随机对照试验的证据表明，DC在降低占位性MCA梗死及严重TBI患者死亡率上堪比最好的药物治疗，尽管并发症发病率仍然很高并且功能结局通常较差。这种治疗方法通过损害大脑的刚性外壳并显着提高颅内顺应性，从根本上改变了颅内生理，从而使Monro-Kellie学说无效。据我们所知，这是首次研究在颅骨修补术前后直接在脑实质中直接测量实际ICP的研究，在以下段落中，研究团队讨论了关于颅骨修补术对ICP动力学影响的三个主要发现：首先，颅骨修补术后ICP于仰卧位升高，于坐位降低。其次，从这些变化中得出，在颅骨修补术后，仰卧位与坐位之间的体位ICP变化会显着增加（或正常化），并且在此过程后的几周内保持不变。第三，颅内修补术后颅内PWA迅速增加，并在接下来的3周内保持此水平。

研究团队在颅骨修补术之后的2种状态下测量了ICP：在手术后立即连续测量，然后在接下来的数周进行包括体位改变（仰卧位和坐位）的测量。连续数据显示，在颅骨修补术后的最初24小时内，平均ICP（不考虑可能的体位相关差异）从颅骨修补术前的大约-2 mmHg逐渐增加到大约4 mmHg。这种逐渐升高的原因可能是CSF的生成，估计约为500毫升/天，这将使ICP缓慢升高至CSF排出渠道（例如蛛网膜粒）的开放压阈。来自动物研究的数据表明，颅骨蛛网膜粒的开放压约为3-5 mmHg，且CSF压至少必须高于矢状窦压才能建立通过该路径引流所需的静水压梯度。矢状窦坐位压通常为-19，即使在较低的ICP值（如在DC之后观察到的ICP值）下，也可以进行重吸收。但是，坐位颈静脉塌陷的个体差异可能会影响颅静脉窦压力，从而影响决定CSF重吸收的静水压驱动力。还存在其他CSF重吸收途径，例如通过沿着嗅神经根的蛛网膜粒或鼻/颈淋巴管，它们可能占人类CSF重吸收的25％以上。该研究没有评估通过不同的CSF引流途径的流量，但是颅骨修补术后恢复大脑的刚性封闭可能影响这两者之间的关系，例如，在DC发生低压/高顺应性情况下，淋巴引流可能越来越重要。

与术前相比，颅骨修补术后数周姿势变化期间的ICP测量显示，仰卧位增加而坐位减少。此外，颅骨修补术后第1周的ICP似乎比随后数周更高，这可能是由于这段时期的脑部术后水肿消失所致。颅骨修补术后可能会发生脑水肿，但目前的研究中没有严重颅内高压的病例。颅骨修补术后3周内仰卧位和坐位ICP值同时下降，导致姿势ICP恒定变化约8 mmHg，这与先前在其他正常或“伪正常”患者人群中的发现一致，并且因此可以合理地得出结论，颅骨修补术可以使不同部位的ICP正常化。Fodstad等人在颅骨修补术之前和之后对ICP进行的先前研究中（通过以Monro孔为参考点腰椎穿刺进行评估）。描述颅骨修补术后的类似变化：仰卧位ICP升高，坐姿降低至更低的负值。但是，在本研究涉及的人群中，颅骨修补术之前几乎没有姿势ICP差异；形成鲜明对比的是，在彼研究中，颅骨修补术之前存在姿势ICP差异，而在颅骨修补术之后仅略有增加。这可能与Fodstad等人研究的患者颅骨缺损较小有关（40-50 vs >140 cm²），颅内生理变化可能不如本研究中的患者那样明显。

ICP中没有发生体位变化的另一种状况是宇航员在太空中经历的微重力作用。经过长时间的太空飞行后，宇航员在大脑和眼睛中经历的病理变化类似于特发性颅内高压中的变化。但是，最近的证据表明，在这种微重力情况下发生的颅内液移位不会使ICP增加，因此ICP的姿势改变也许可以保护我们免受地球重力下这些病理变化的影响。白天直立/端坐所引起的ICP缺乏正常的“节律”变化，可能以类似和负面的方式影响大脑和CSF的循环，甚至在ICP正常/较低时也会影响大脑功能。因此，在微重力中调节ICP（例如，通过施加较低的身体负压来模仿垂直位置的重力影响）可能是将来改善宇航员和地球上患者健康的一项技术。

大脑的刚性封闭使其在动脉压力波的传播方面具有独特性，动脉压力波的传播几乎（瞬间）从动脉壁转移到颅内腔的其他内容物：脑实质、CSF和脑静脉和静脉窦中的静脉血。本研究表明，颅骨修补术可立即将DC后观察到的颅内PWA降低至与使用类似遥测ICP技术的先前研究数据一致的水平。颅骨修补术后颅内搏动的恢复先前已在使用相差MRI评估CSF流量和使用经颅多普勒（TCD）超声检查的矢状窦流量的案例研究中得到了证实。动脉压力波通过颅内腔产生的搏动被认为可驱动颅内液体运动，包括毛细血管血流、CSF循环和淋巴液流动。评估颅骨修补术前后使用TCD和CT灌注的患者的较大研究也显示颅骨修补术后脑血流（CBF）有所改善，而使用18FDG-PET的类似研究表明，颅骨修补术术后同侧半球的脑代谢增加。ICP，颅内PWA，CBF和脑代谢的正常化与“环钻综合征”中所包含症状的缓解以及颅骨修补术后神经功能改善有关。因此，DC的功能性和临床上明显的负面后果可能是由于ICP / CSF动态异常、CBF降低、脑代谢异常或气压对脑实质的直接影响引起的。这些因素可能以我们尚未了解的方式相互关联。

研究团队在本论文和以前的论文中发表的研究结果描述了DC术后长期ICP的变化，支持早期行颅骨修补术的策略，因其可规范ICP生理相关的昼夜节律变化，而这对于颅内液体运动很重要，可能是正常脑功能和颅内搏动所必需的。但是，其他方面也会影响颅骨修补术的时机，执行此程序的决定取决于患者康复的其他方面，例如神经系统恢复和原发性手术伤口的愈合。