颅内压增高是一种常见的临床急症。多种原因可导致颅内压急性或慢性增高(见表一)。发表于5月29日NEJM上的一篇综述性文章,重点关注了创伤性脑损伤后颅内压增高的患者,因为这一领域与生理学基础、临床数据相关。本文将详细阐明创伤性颅内压增高的病理生理机制、颅内压监测方法以及治疗手段。
表一:导致常见内科疾病中颅内压增高的主要机制 | ||||
疾病 | 占位效应 | 水肿 | 血管舒张 | 脑脊液循环障碍 |
创伤性脑损伤 | + | + | + |
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蛛网膜下腔出血 | + | + |
| ++ |
脑静脉血栓形成 |
| + |
| ++ |
缺氧缺血性脑病 |
| + |
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脑肿瘤 | + | + |
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急性大脑中动脉闭塞性脑梗 |
| + |
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自发性颅内血肿 | + | + |
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脓肿 | + | + |
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脑膜炎 |
| + |
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特发性颅内高压 |
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| +? |
急性肝性脑病 |
| + | + |
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急性低渗性综合症 |
| + |
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高血压性脑病 |
| + |
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雷伊氏综合症 |
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| + |
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颅盖骨骨折 | 同颅骨发育不全相关 |
“+”:代表相关; “ ++”:密切相关; “?”:代表机制尚未完全明确
创伤性脑损伤是一项全球范围内的医疗及社会问题;每年近千万人因创伤性脑损伤入院或死亡。在中低收入国家,机动类交通工具的使用增加,导致创伤性脑损伤事件增多,并且这种损伤以青年人为主。相比之下,在较发达国家,创伤性脑损伤流行病学因两大因素而有所不同:安全强制性法律及防御措施成功地降低了交通事故发生率;另外,其发生率同老年患者年龄呈正相关。
老年人发生创伤性脑损伤的主要原因是跌倒,常造成挫伤性脑损伤。老年患者常伴多种疾病,并且往往使用抗凝药或血小板聚集抑制剂等多种药物。这些药物可能会导致挫伤性血肿及出血的进展。
过去通常认为老年患者发生创伤性颅脑损伤后预后较差,因此通常不主张采用较积极的疗法。尽管高龄是影响预后的独立预测因子,但至少是在短期,对经持续、高水准看护及康复治疗的老年患者来说,近期的研究数据显示出有利于预后的一面。
病理生理学机制
成人正常颅内压低于15mmHg,咳嗽或打喷嚏时,可以迅速增加。当成人颅内压力持续在20mmHg以上时便进入病理状态,也是创伤性颅脑损伤患者强化治疗的征兆之一。
正常情况下,颅腔总体积固定不变;由腔内脑组织、脑脊液、血液三者的总和决定。这三组分被严密调节,脑血流量也通过自动调节机制保持恒定。当该系统中任何一种体积增大时,将会开启代偿机制(脑脊液被挤入蛛网膜下腔,颅内静脉系统的压缩)来保证颅内压的恒定。
颅内容物体积与颅内压力间类似呈指数相关。在颅内容物体积增加的早期仅伴压力的轻度增长,但超过系统缓冲能力时,颅内压直线上升。这种指数关系解释了常见的创伤性颅内水肿的快速恶化症状。
颅内及系统性疾病共同导致创伤性脑损伤后颅内压增加(见表二)。伤后头几个小时内,主要的威胁为血肿扩大;而在后续几天,包括积水、自身调节机制紊乱、缺血及挫伤扩展等其它机制将导致颅内压的进一步增加。
表二:创伤性脑损伤中颅内压增高的原因及相应用于治疗的方法 | |
变量 | 治疗方法 |
颅内原因 |
|
血肿 (硬膜外/急性硬模下/脑内) | 手术清除,去骨瓣减压术 |
钝挫伤 | 手术清除,去骨瓣减压术 |
脑脊液循环障碍(伴或不伴心室扩大) | 脑脊液引流 |
水肿(胞内细胞毒性/胞外血管炎性) | 高渗透性药物,去骨瓣减压术 |
血管舒张(血管内血容量增加,导致肿胀) | 轻度过度通气;巴比妥类药物 |
癫痫 | 抗癫痫药物治疗 |
颅外原因 | |
气道阻塞 | 呼吸道清理;气管插管 |
低氧血症 | 氧合与通气 |
高碳酸血症 | 通气 |
高压相关疼痛 | 镇痛与镇静 |
咳嗽或用力 | 镇静、麻痹 |
颈静脉回流受阻(气胸/颈部压缩) | 气胸引流,颈部校正 |
腹胀 | 鼻胃管 |
发烧 | 解热毒 |
低渗性综合症 | 高渗性药物 |
颅内压增高对大脑的直接后果,大体分为机制性与血管性两类。当占位性病变发展时,始发于该区域的压力梯度将导致脑组织变形,中线移位及脑组织向内侧及尾侧方向移位(脑疝);具体见图一。脑疝是内科急症,需要立即采取治疗来阻止脑干不可逆转性的、致命性的损伤。
颅内压增高可直接影响脑灌注压而引起血管效应。脑灌注压是驱动脑血流量的动力,当脑灌注压下降时,脑血流量可能不足以保证脑-组织灌注及氧合。缺血将诱导细胞毒性从而导致颅内压的进一步升高。颅内压增高的副作用及脑低灌注压对死亡率及长期预后的作用,已经记录在许多研究中。
这些依据,将提供监测并治疗颅内压升高的明确动机,并阐明压力、血流及代谢间复杂的相互作用。
颅内压的监测
法国的Guillaume 与 Janny以及瑞典的Lundberg等科学家首先应用了颅内压持续监测方法并成功用于临床。侧脑室置管(导管,常用与脑室外引流),至今仍被认为是标准的颅内高压的监测方法。
非侵入性颅内高压的监测方法,目前仍未在临床实践中得以充分的验证,但是其它侵入性的方法(脑实质内探头、应变式传感器、光纤颅内压传感器)因自身的易用性而越来越受欢迎。然而这些技术,无法进行脑脊液引流---脑脊液的有效的移动,意味着颅内压力的下降。
导管也可以置于硬膜下腔(硬膜外或硬膜下血肿清除后);这些技术允许进行颅内压的监测;但不允许脑脊液的引流;并且可靠性低于脑室外引流法。
国际指南建议对所有重型颅脑损伤的幸存者及入院时经CT检查显示异常的患者,以及选择性的CT正常的患者(超过40岁的低血压或疼痛反应异常的患者)进行颅内压力的检测。颅内置入导管会伴随脑出血及感染的风险。脑室置入导管,由于大脑侵入更深则风险更高。报道的脑出血率不同(脑室置入导管:1—7%),并且这些出血仅少数需手术清除。
脑内导管置入的相对禁忌为凝血病(凝血酶原时间延长,部分凝血活酶时间或国际标准化比值增加或血小板计数<100000每微升)。脑室外引流的导管尖端进行常规细菌培养可能会显示细菌定植,但幸运的是侵入性感染的风险低于定植风险。
报道显示感染率为1—27%,脑室导管的感染风险高于实质探头。较长的监测时间,存在开放性颅骨骨折伴脑脊液漏等,均为相关的风险因素。
治疗
指南提倡尽早治疗颅内压增高,因为压力增高的严重度(越严重)及持续时长(时间越长)均和较差预后相关。目前认可的进行颅内压治疗的阈值为20mmHg。在所有颅内压增高的患者中,CT扫描的重复可用于排除手术治疗的病变。在开始减压治疗前,医生需排除测量错误及可被快速纠正的系统性原因。下述为一种是实用算法(颅内压增高治疗的算法):
一:ICP(颅内压)检测的验证---检查校准
二:检查患者:1.排除脑疝
2.如果有脑疝: a.允许启动紧急程序来降低ICP(气管插管、通气、注射高渗性药物)
b.立刻进行诊断(CT) c.时机合适时采用手术干预
第三步:检查和治疗全身性颅内压增高原因:
1.脑血管舒张:发热、癫痫、高碳酸血症、低氧血症、低血压
2.静脉压增高:颈部扭转或压缩、气胸、呼吸机与自主呼吸不同步、腹压增加
3.动脉压增加:疼痛、膀胱膨胀
4.细胞水肿:低钠血症
第四步:启动或强化ICP直接治疗:
1.增加镇静、脑脊液引流、注射高渗性药物
2.诱发轻度低碳酸血症(过度通气);代谢抑制(巴比妥类药物或增加镇静);体温疗法;去骨瓣减压术
内科治疗:
过去的10年间,颅内压增高的管理倾向于标准化策略—使用治疗强度不断升级的“阶梯”疗法(见表三)。镇痛与镇静剂用于治疗疼痛与焦虑,并且预防动脉高压及人机不同步。镇静剂通过血管舒张而增加了动脉低压的风险,这是保证正常血容量的先决条件。镇静剂的另一个优点是能够使癫痫发作风险最小化。
治疗步骤 | 证据等级 | 治疗 | 风险 |
步骤一 | 未报道 | 插管法、过度通气 | 咳嗽、呼吸机与自主呼吸不同步、呼吸性相关肺炎 |
步骤二 | III级证据 | 增加镇静 | 低血压 |
步骤三 | 未报道 | 脑脊液引流 | 感染 |
步骤四 | II级证据 | (甘露醇或高渗盐水)的高渗治疗 | 液体负平衡、高钠血症、肾衰 |
步骤五 | III级证据 | 诱导低碳酸血症 | 血管收缩过度或缺血 |
步骤六 | III级证据 | 低温疗法 | 体液与电解质紊乱或感染 |
步骤七 | II级证据 | 抑制代谢(巴比妥类药物) | 低压及增加感染 |
步骤八 | 未报道 | 去骨瓣减压术 | 感染或延迟性血肿、硬脑膜下积液、脑积水与Trephined综合征(颅骨缺损综合征、皮瓣内陷综合征) |
(表三 颅内压增高的阶梯疗法:颅内压增高的治疗水平是逐步增加的,一旦治疗无效时采用更积极的干预措施。干预的顺序在不同情况下会改变;每种干预措施都有副作用。显示的证据等级支持各种处理方法。证据等级确定基于国际准则中的证据分类标准。
修订的严重创伤性颅脑损伤管理指南及手术指南中,没有提供脑脊液引流证据或是去骨瓣减压术证据。一级证据显示去骨瓣减压术可有效降低颅内压增高,但长期预后较差并和一些并发症相关。)
高渗剂通过多重机制降低脑容量及颅内压力。首先在输液的最初几分钟内,甘露醇及高渗盐水扩大血浆容量,降低血液粘稠度并减少脑血容量。一旦血浆渗透压升高,穿过血脑屏障的浓度梯度形成,水从大脑渗出。这个效果可能会持续几个小时,直到渗透压平衡的重新建立。血脑屏障的完整为高渗剂发挥作用的前提条件。
甘露醇为一种渗透性利尿剂可造成脱水及血容量不足。高渗盐水可导致钠盐血浆浓度突然增加。对比甘露醇及高渗盐溶液治疗颅内压增加的效果,并未发现哪种方法有明显的优势。
诱导动脉低碳酸血症(过度通气)以脑血流量降低为代价导致颅内压降低。过度通气有一系列诱发脑卒中的风险。鉴于这个原因,目前的指南建议在过度通气时,额外进行脑卒中的监测。
巴比妥类药物可抑制脑代谢并减少脑血流量,导致潜在的脑血容量降低以及颅内压力的成比例的降低。心血管抑制,动脉低压以及感染风险增加等在内的副作用,限制了巴比妥类药物的应用。目前巴比妥类药物通常应用于难治性的颅内压增高,在其他治疗措施使用并无效后再考虑应用。
亚低温(32 -34°C)是有效的降低颅内压的手段,但是临床获益的研究结果是矛盾的,并且目前证据不支持其常规用于创伤性颅脑损伤的患者。亚低温的效果复杂,尤其要考虑其带来的副作用。
外科治疗:
颅内高压的外科治疗手段:包括占位性病变的切除、CSF引流以及去骨瓣减压术。快速的检测与及早的颅内血肿清除,是创伤性脑损伤管理的基础。硬膜下或急性硬膜外脑出血及脑挫伤的手术管理指南已经发布,但是它们都是依据III级证据并且主要侧重体积标准。然而,手术清除颅内及硬膜下血肿不仅通过容积或占位效应也可能通过毒性缓解而激活。
在啮齿类动物脑挫伤模型的研究中,Tanaka等研究者发现代谢紊乱,伴随兴奋性氨基酸产物的大规模的增加以及随后缺血性损伤。通过对182名患者分析得出(日本神经创伤数据库中注册的脑挫伤患者)临床情况下手术切除的可能好处。但目前,没有来自随机、对照试验的数据以支持手术切除的方法。
脑脊液的引流是一种简单而有效的降低颅内压增高的方法。在脑脊液引流过程中,检测的压力主要由流动压力决定而非实际脑压力,因此准确的颅内压监测无法伴随连续的脑脊液引流。新型脑室导管,包括顶端置有微型压力传感器,对脑脊液引流期的解读可能更准确但成本也更高。不建议对颅内压增高的患者行腰椎放置导管引流脑脊液,因为脑疝形成风险较高。
目前的主要外科疗法集中与去骨瓣减压术。去骨瓣减压术的概念是一种增加潜在的颅腔容积的手术方法。获得的实际容积取决于骨瓣直径。
假定的去骨瓣减压术的收益,在骨瓣减压试验(DECRA)中没能得到证实。该研究,比较了创伤性脑损伤72小时内进行去骨瓣减压术的患者以及颅内压力超过20mmHg达15min或甚至1小时的进行内科治疗的弥漫性脑损伤患者,结果显示两组患者死亡率相似。
然而,去骨瓣减压术组的患者的神经学预后的不利率显著更高。校正基线数据后,预后的组间差异不显著。因为高选择性人群及仅针对弥漫性损伤的患者,是研究结果的应用性受限。
去骨瓣减压术并非没有副作用,并且副作用很常见。正在开展的无法控制颅内高压的去骨瓣减压术随机评估试验(RESCUEicp)中,针对颅内压持续升高的患者(>25mmHg在多余1小时到长达12小时内)比较了内科治疗与去骨瓣减压术的效果;通过将初步内科抵抗的患者随机分配到手术治疗组及高强度内科治疗组(包括巴比妥类药物的应用)。
该研究的结果将会提供进一步的证据来明确去骨瓣减压术在创伤性脑损伤中的作用。
监测的反思
尽管有充足的动机进行颅内压增高的监测,但创伤性脑损伤患者是否应该进行监测的概念仍然存在疑问。在荷兰两个中心开展的两种方法监测创伤性脑损伤患者的比较研究---一组进行频繁颅内压监测,另一组没有进行这样的监测—结果显示:两种环境中的伤后24h存活者,1年后的预后结果相似。
基于大型创伤性数据库,Shafi等研究者发现颅内压监测同更差的预后结果相关。但因为试验方案的设计、选择的偏倚以及混杂因素的校正不足,使这两项研究中存在大量的技术性限制。
与它们相反,另外两项研究—一项通过历史性对比,以及另一项其它大型数据库的分析研究—显示颅内压力的监测与患者死亡率的下降相关。Chesnut等研究者,近期报道了一项临床研究成果旨在确定颅内压监测的潜在效果。严重创伤性脑损伤的患者随机分到由颅内压监测驱动的治疗方案组或基于临床及影像学结果决定的治疗组。两组间的预后结果上没有显著差异。
尽管该研究首次提供了随机的对比经或不经颅内压的监测的创伤性脑损伤患者的治疗方法,但并不能认为该结果可以作为反对颅内压监测的决定性证据。
从概念上理解,不同治疗方法得到的预后改善应该作为颅内压监测的结果,而不是单单取决于颅内压的监测。于是该问题随后变为监测如何对治疗产生影响,该问题是很难回答因为两组都通过积极治疗来降压。另外也可能是研究没有充足样本量。
Chesnut等该研究的主要意义是,它激励我们反思颅内压力的监测与颅内高压治疗的概念。这种监测的主要目的,是为了更早期并更特异的治疗,能够最大受益并且不会暴露其它不必要风险的患者。该目的是和概念一致的,即改善疾病的表征使其便于针对性管理及个体化途径。
而且,我们应该意识到,如今针对颅内高压启动的治疗方法过于简单化。目前的驱动方案为“均码”形式—不断增强治疗强度的阶梯疗法,而忽略了潜在的病理生理学特征。更多的个体化治疗将是优选方法,但我们目前没能足够可靠方法,来鉴定出增加颅内压的具体原因。在过去20—30年间,患者严重创伤性脑损伤的预后没能大幅度改善,所以发展新方法迫在眉睫。
结论
创伤性脑损伤后,大脑受到一系列高危风险,如果能够立即识别并及早治疗则可避免这些风险发生。其中颅内压快速增高尤其严重,因为它与并发症发病率及死亡率密切相关,且易于控制。颅内压增高应及时检测并积极控制(手术切除颅内血肿等),必要时应加强护理。
目前,侵入性监测是监测颅内压增高唯一的可靠方法,但该技术是有争议的,因为它具有明确的风险及副作用,且并非效果一定很好。控制颅高压的特异内科及手术治疗方法仍不明确。正在进行的研究将提供重要的新数据;但仍需要开展更多研究,来降低创伤性脑损伤带来的日益沉重的负担。