引言
脑自动调节（CAR）在急性脑损伤后维持脑灌注(CPP)至关重要，以减轻脑水肿、兴奋性毒性和代谢失匹配的有害影响。基于假定在人群水平上最有利的血压目标，为所有形式的急性原发性或继发性脑损伤设定标准化血流动力学目标的传统方法，并未考虑基于脑自动调节能力的异质性灌注。在最新的严重创伤性脑损伤的脑创伤基金会指南中，建议将脑灌注压维持在 60 ~ 70 mm Hg 之间，但也承认可以根据CAR设定不同于传统目标的目标值。越来越多的证据强调了针对个体最佳生理特征和潜在损伤机制量身定制脑灌注阈值的潜在益处。
CAR日益被认为是急性脑损伤以及全身性危重疾病背景下继发性脑损伤的关键预后因素。本篇综述的目的是在现有文献基础上，总结当前临床CAR测定的证据和原则，旨在为重症医生提供一个在床旁进行脑自动调节评估并将其应用于指导实时临床决策和管理的实用框架。
重症监护中的脑自动调节病理生理学
CAR是一种保护性机制，使脑小动脉能够根据跨壁压力的变化调整其直径，从而在不同的平均动脉压或脑灌注压水平下维持恒定的脑血流量。脑自动调节最初由 Lassen 在 1959 年描述，最初被认为在较宽的血压范围（50–150 mm Hg）内维持脑血流量，经典曲线显示在跨越 100 mm Hg 的脑自动调节平台期内脑血流量无变化(图1)。当平均动脉压/脑灌注压低于自动调节下限时，脑血流量下降，存在缺血风险；当超过上限时，可能发生过度灌注，伴有脑水肿和出血的风险。
来自原发性神经或全身性损伤的急性脑损伤会缩小或消除CAR范围和平台期，增加了由缺血和/或充血引起的脑灌注不良的风险。这种缓冲能力的丧失增加了对继发性脑损伤的易感性，特别是在MAP波动时（图2）。研究证实，维持脑自动调节的最佳MAP/CPP范围在个体间可能存在显著差异，可能在急性疾病期间在同一患者体内发生偏移，并表现出异质性模式，这种模式在大脑半球之间也不同（图3）。这强调了评估脑自动调节以确定适合个体患者的最佳全身血流动力学目标的重要性，这些目标可能不同于常用的标准化目标。
图2：脑自动调节功能障碍的病理生理机制。该示意图阐释了脑血流失调的复杂关联机制。中央蓝色方框展示了脑自动调节功能受损的情况，表现为CBF与平均动脉压关系紊乱（红色X标记显示70-90mm Hg区间自动调节曲线的异常）。导致自动调节功能障碍的两大类疾病包括：1）急性脑损伤（左绿色方框）：涵盖创伤性脑损伤、蛛网膜下腔出血、缺血性中风、脑内出血及缺氧缺血性脑损伤；2）全身性疾病（右上绿色方框）：包括脓毒症、休克、肝性脑病及心脏搭桥手术。脑自动调节功能紊乱可能引发以原发性自动调节失常为特征的疾病（右下绿色方框），具体表现为可逆性脑血管收缩综合征（RCVS）、后部可逆性脑病综合征（PRES）、子痫前期/子痫、血管再通术后充血及慢性脑血管闭塞等病症。无论是自主调节功能紊乱还是初级自主调节失常，都可能引发两种不同的病理状态（下图所示）：左侧红色通路的高灌注会导致脑水肿和出血（如动脉静脉畸形切除术后患者CT扫描所示），而右侧蓝色通路的低灌注则会引发缺血和细胞毒性损伤（如烟雾病患者脑区梗死的MRI影像所示）。这些通路代表了自主调节功能障碍的有害后果，可能形成脑损伤持续恶化的恶性循环。
图3：基于自主调节状态确定个体化灌注目标，以及个体化脑灌注压（CPP）目标值如何与传统70-80mm Hg范围存在差异。A：近红外光谱监测法。左侧曲线显示脑氧饱和度指数（COx）随时间变化。初始阶段COx处于自主调节范围内，当平均动脉压（MAP）超过患者自主调节上限时，COx值开始升高，表明自主调节功能在此点后丧失。右侧曲线显示COx与MAP的关系，整体最佳MAP范围为77-87mm Hg，此时COx值最佳（<0），但值得注意的是，大脑双半球的自主调节功能（CAR）存在差异。B：颅内压（ICP）监测法。尽管MAP波动，ICP仍保持稳定，表明CAR功能完好，左侧曲线显示压力反应指数（PRx）值较低。右侧曲线显示患者最佳CPP范围为70-100mm Hg，以维持理想的PRx值（<0.3）。自主调节下限（LLA）为70mm Hg，上限为100mm Hg，超过上限则CAR功能受损。当CPP低于LLA或高于自主调节上限时，大脑可能分别面临缺血或充血风险。
脑自动调节功能测定
CAR的测定依赖于评估脑血流量和平均动脉压变化之间的关系。脑自动调节的评估大致分为间歇性方法和连续性方法。间歇性方法是在一个设定下诱导MAP变化同时测量脑血流量（直接或间接），而连续性方法则是在较长时间间隔内监测自发的血流动力学波动及相应的脑血流量变化。CAR评估依赖于CPP和MAP的测量，两者均可通过有创和无创方法获得，每种方法在效能、患者安全性、空间和时间分辨率方面各有取舍。表1列出了CAR指标、相关监测方式、计算方法、阈值及关键特征。
表1：脑自动调节功能监测
ICP是一种有创监测技术，通常涉及脑室外引流管或脑实质内探头，常用于严重急性脑损伤患者。颅内压长期以来被用作脑血流量的替代指标，假设颅内顺应性降低，此时平均动脉压的变化可能导致脑血流量改变，并引起颅内压的相应波动。
一种实用的床旁间歇性CAR评估方法是通过使用血管升压药使MAP从基线升高 10~20% 来进行MAP挑战，并在大约 5min后观察颅内压变化以达到稳态：颅内压升高提示脑自动调节受损，而随着MAP的增加，颅内压稳定或降低则表明脑自动调节完整。对于可能存在脑充血导致颅内压升高的患者，降低平均动脉压可以明确升高的颅内压是否由灌注过多引起，尽管脑灌注压应维持在 60 mm Hg 以上以避免缺血。无论采用哪种操作，重要的是在整个干预过程中尽量减少外部刺激并保持呼气末二氧化碳分压恒定，以确保结果有效。
还有一种整合全身BP和ICP的连续测量方法，使用时相关分析，可以产生以压力反应性指数（PRx）衡量的脑自动调节。PRx为颅内压与由压力反射活动和交感神经张力介导的平均动脉压自发慢波振荡之间的移动相关系数，从而提供连续的脑自动调节评估。较高的正压力反应性指数值表明脑自动调节受损，而接近零或负值则提示自动调节功能完整。
颅内压监测的有创性限制了其在患者中的使用，并发症发生率为14~38%，尤其是在患有脑水肿和中线移位的患者中。PRx通过反映脑血容量变化的颅内压变化来评估脑血管反应性，这与测量脑血流量直接替代标志物的经颅多普勒超声和近红外光谱有根本区别。PRx依赖于受损的颅内顺应性，使得脑血流量的微小改变能够影响颅内压，在缺乏足够占位效应的患者中可能无法得出结论。此外，由于颅内压反映了幕上压力的全局总和，PRx同样缺乏空间分辨率来检测可能在大脑不同部位各异的异质性脑自动调节模式。
经颅多普勒超声（TCD）
经颅多普勒是一种便携式、无创的模式，直接测量脑血流流速作为脑血流量的替代指标，假设研究期间血管半径保持不变。类似于上述ICP监测的MAP激发，使用血管加压药使MAP升高10-20%，同时监测TCD获得的大脑中动脉（MCA）的平均CBFV，得到调节速率（ROR），如图4所示。ROR范围从 0（CAR缺失）到 1（CAR良好），多项研究报告的 0.4–0.6 截断值表明CAR耗竭。同样的，在整个记录过程中保持稳定的PaCO2对于可靠的结果至关重要，因为在健康和急性脑损伤受试者中，高碳酸血症可能导致ROR错误。在CAR紊乱的情况下，床旁TCD也有助于表征灌注异常的模式是与缺血/血流减少相关还是与充血相关。
其他激发操作，如颈动脉压迫试验，可以在床旁进行，旨在诱导MAP的突然变化以表征脑自动调节。这可以通过压迫颈总动脉来实现，导致同侧MCA脑血流流速下降约50%，持续 10s，然后释放压力。MCA中出现短暂的充血反应表明CAR完整（由于血管舒张），而立即恢复到基线则提示CAR受损，并可以通过短暂充血反应比率进行量化。需要注意的是，结果可能受到既往颈动脉疾病或侧支循环的干扰，并且在某些急性脑损伤患者中，MAP的快速变化可能不可取，因为这些患者存在缺血和梗死的风险增加。 CAR的连续性评估也可以通过分析CBFV对自发性血流动力学振荡的反应来完成，通过类似于PRx的时相关分析。MAP/CPP与连续大脑中动脉CBFV的移动相关系数产生平均血流指数（Mx）和收缩期血流指数（Sx），具体取决于选择的因变量是Mx还是Sx，其中正值提示CAR受损，接近零或负值表示功能完整。Mx和Sx与其他模式衍生的CAR指数具有良好的相关性，并已在广泛的条件中得到验证。TCD的局限性在于约10-15% 的受试者声窗不佳以及探头放置困难，这阻碍了连续监测。机器人头戴设备技术的最新进展现在允许进行数小时的半间歇性TCD监测，提高了时间分辨率，使TCD更适合扩展的ICU监测。 近红外光谱（NIRS） NIRS是一种无创模式，测量区域性脑氧合，并通过发射近红外光（650–950 nm）穿过皮层、颅骨和皮肤，提供脑血流量的间接评估。与TCD不同，NIRS不需要专门培训，使其成为连续ICU监测的实用且易于获取的选择。在儿科，NIRS已通过追踪氧合血红蛋白对由去氧肾上腺素诱导的MAP挑战的反应，用于连续的CAR评估。 NIRS衍生的脑自动调节指数，如脑血氧指数、组织氧反应性指数和总血红蛋白反应性指数，与PRx和Mx等既定方法显示出良好的相关性，并可能提供补充性的皮层小动脉水平CAR监测。能够在不同感兴趣区域放置探头是近红外光谱的另一个优势，并增强了不同皮层位置的CAR空间分辨率。 然而，准确的近红外光谱信号需要靠近皮层，当存在脑积气、头皮水肿、挫伤和出血的情况下可能不可靠。皮肤色素沉着也影响信号的可靠性，这是该技术的一个主要缺点。此外，尽管基于相同的生理原理，但不同近红外光谱设备之间缺乏标准化导致测量值和衍生指数存在差异。这些指标尚未在不同制造商之间进行严格的交叉验证，从而限制了研究结果在不同设备和临床环境中的普适性和可比性。
作为生理目标的CAR
预后判断
受损的CAR是急性脑损伤亚型的死亡率和神经功能结局的重要预后标志物。在严重创伤性脑损伤中，伤后约1周测量的PRx阈值已被证明与功能结局和死亡率相关。TBI中TCD衍生的指数同样显示，当Mx高于 +0.3 时死亡风险增加，而Sx的阈值据报道为–0.2，这突显了不同指数存在不同的阈值。此外，在SAH中，较高的PRx数值与较差的结局相关，类似于在TBI中观察到的情况。但极端的PRx负数值可能源于血管高反应性伴CBF减少，也与SAH的不良结局相关。
指导临床管理
CAR监测可能根据个体生理情况而非标准化阈值来调整血流动力学目标。通过将CAR指数与CPP进行连续趋势比对，可以构建一个U 形曲线，其中指数最低值表示脑自动调节最完整，因此是“最佳”MAP或CPP。
来自健康受试者的数据显示最佳CPP存在相当大的变异性，可能反映了系统和脑血管生理的基线差异。这些发现支持了最佳脑灌注可能需要个体化血压目标的概念。识别并维持最佳CPP在颅内病理背景下显得尤为重要。
在TBI中，研究表明将CPP与最佳CPP对齐可以改善脑代谢和结局。类似地，在伴有血管痉挛的SAH中，PRx指导的血流动力学增强比标准MAP阈值更能改善脑氧合和脑血流量。来自TCD和NIRS的无创指数也为确定最佳MAP提供了方法，与PRx衍生的目标总体一致性良好，并且在TBI人群中有证据表明，与确定的目标阈值偏离超过10 mm Hg与更差的结局相关。
尽管前景广阔，但脑自动调节指导的急性脑损伤治疗缺乏前瞻性证据。早期研究已经证明了在TBI中将血压目标与个体自动调节阈值对齐的可行性和安全性，但样本量不足以评估临床获益，这凸显了进一步研究的必要性。
CAR在重症患者中的潜在应用
脓毒症脑病
脓毒症脑病是脓毒症中最常见的神经系统表现之一，与长期认知障碍风险相关。CAR在脓毒症脑病中常常受损，功能障碍程度与疾病严重程度成正比，并且通过与微血管功能障碍和灌注不良相关的机制，与谵妄的发生相关。在这种情况下确定最佳CPP是可行的，偏离最佳值与较低的格拉斯哥昏迷评分相关。
缺血缺氧性脑病
缺氧缺血性脑损伤后，CAR功能障碍很常见，尤其是在严重脑损伤或慢性高血压患者中，并且可能在低温期间或高碳酸血症时进一步加剧。虽然较高的MAP通常与改善的结局相关，但针对更高MAP目标的对照研究并未发现益处。与其他形式的急性脑损伤一致，心脏骤停后的最佳MAP似乎变化很大，这使得标准化方法具有挑战性，这强调了需要床旁评估CAR指导血流动力学决策的必要性。
研究结论
床旁CAR评估技术为加强急性脑损伤和全身性危重病患者的个体化治疗提供了机会。通过根据实时自动调节能力优化血流动力学目标，脑自动调节监测可以超越标准化阈值，潜在改善多种疾病的结局。实现这一潜力需要进一步创新连续、无创的脑自动调节评估方法并将其整合到临床实践中，为重症监护管理的新时代铺平道路。
译者简介
译者简介：
宋捷，主治医师
毕业于复旦大学附属华山医院，目前就职于复旦大学附属华山医院虹桥院区ICU，在胡锦教授的带领下从事神经重症、颅脑创伤和脑血管疾病方面的临床工作和科学研究。