第三节　脑　血　流

脑组织代谢非常高,需要消耗大量的氧和能量,生理情况下心排出量的20%供给了仅占全身重量2%～3%的脑组织。同时为脑容量一半的胶质细胞内糖及糖原的储备很少,而且没有氧储备,需要持续和充足的脑血流(Cerebral blood flow,CBF)提供其所需的葡萄糖和氧。有三个因素决定着物质的获取:血液中物质的浓度、血流量、物质通过血-脑屏障(Blood brain barrier,BBB)的比率。

一、脑血流的调节

一般而言,脑通过对CBF的调节即可获得足够的物质供给,血管扩张时CBF增加,而血管收缩则CBF降低。这些可改变内径的血管称为脑阻力血管(直径30～300μm的血管)。这种通过调节血管内径来控制CBF的机制被称为“血流之自动调节机制”。当人在不同的条件下可激活如下几种CBF的调节机制:

1.代谢之自动调节

CBF须与脑代谢匹配,它随着相应脑组织代谢需求的增加或减少来增加或减少,使得大脑能够精确地把局部的CBF和它的代谢相匹配。一般情况下,随着脑代谢的改变发生脑血流的相应变化且保持稳定。当癫痫发作、发热等情况下,脑代谢增加,这时的CBF也相应增加;而当深度昏迷、麻醉状态时,脑代谢需求降低,这时的CBF也相应减少。

2.压力之自动调节

首先需要了解脑灌注压(CPP),为平均动脉血压(MSAP,MSAP=舒张压+1/3脉压)与颅内静脉压之差,由于颅内压(ICP)与颅内静脉压相差仅1～2mm Hg,故可将CPP代之于公式:CCP=MSAP-ICP。当低血压或ICP增加时,CCP伴随着CBF的变化而发生改变,这种形式的调节谓为“压力自动调节”。CPP正常调节范围为40～150mm Hg,当脑灌注压超出此范围时则发生血管内径随着血流变化而被动性改变,CCP降低时血管发生塌陷,而CCP过高时血管被动扩张或者出现压力性突破(图2-1)。在重型颅脑损伤的抢救治疗中,CPP已受到较大重视,它的最适应水平是既能保证满足脑代谢所需的足够血流量,又能使毛细血管静水压控制在较低水平,以利于脑水肿的吸收。当前对重型颅脑损伤治疗时较适于的CPP为≥70mm Hg,尽可能达到既无脑缺血缺氧损害,又可维持较低的脑毛细血管静水压,以利于脑水肿的吸收。

3.血液黏度之自动调节

CBF随着血液黏度的变化而发生改变,血液黏度也将随着血细胞比容(以血细胞比容来衡量,HCT)、γ球蛋白、血浆纤维蛋白原成分的变化而发生改变。血液黏度增加则脑血管阻力加大,这时通过调整血管内径和血液黏度的自动调节机制,使血管阻力降低而达到CBF保持恒定。

4.CO2反应性

脑血管内径和CBF对动脉血中的CO2之变化产生反应,此机制被喻为“二氧化碳的反应性”,动脉血气中PaCO2在20～60mm Hg区间每变动1mm Hg时,CBF将随之相应变化2%～3%。二氧化碳潴留时产生高碳酸血症,这时血管扩张,CBF增加;而过度换气时产生低碳酸血症,血管即收缩,CBF下降。CO2反应性与其他代偿性的自动调节机制有所不同,随着CO2的改变,血管内径与CBF发生被动性改变,血管对PaCO2不进行反应,而是对血管周围间隙的p H做出反应,CO2则自由通过血-脑屏障,而使p H产生相应变化。但当PaCO2的水平恒定在20～24小时以上时,血液和血管周围的p H以及血管内径亦将恢复至基础状态。随着CO2反应性的出现,CBF的变化通过动静脉氧差(AVDO2)的改变进行代偿,而达到一定脑氧代谢率(CMRO2)水平的物质供给;相反,保持AVDO2的恒定是代谢、压力以及黏度调节的共同特征。在重型颅脑损伤时CO2反应性得到保留,伤后早期CO2反应性很低,往往在伤后24小时后逐渐恢复正常。CO2反应性受损严重的患者的死残率也相应很高。CO2反应性调节受损的机制可能与自由基的作用有关。

二、脑血流和脑血容量

脑血容量(Cerebral blood volume,CBV)是ICP的主要决定因素,脑血容量用如下公式表明:CBV=CBF×MTT(血液通过脑血管的平均时间)。脑血管内径的变化对脑灌注和CBV都产生影响,脑血管床的直径大小决定着CBV的多少,直径增加则CBV增多;反之,直径减少而CBV减少。直径30～300μm的脑血管数目众多而且直径较大,承载了大部分的CBV。通常内径容易发生变化的脑血管是指直径在200μm左右的小动脉,而脑静脉的内径也相对保持恒定。

三、脑血流紊乱

1.脑缺血

一般发生在重型脑损伤,曾有尸解报告发现80%的重型脑损伤存在缺血性改变;也有临床观察发现1/3左右的重型脑损伤患者在伤后数小时发生脑缺血。损伤后的脑缺血是重型脑损伤后的继发性损伤,缺血与预后相关。缺血是因CBF减少而不能达到脑代谢的要求所造成的。对严重脑外伤患者的神经病理学检查表明其缺血性改变的发生率很高。最近的研究证明在创伤的急性期即可发生脑血流(CBF)的变化,严重脑外伤的患者约30%在外伤后0.7～4小时内发生缺血性改变(CBF＜18ml/100g·min,早期缺血预示临床预后较差。相反,外伤后18小时CBF下降的发生率明显减少＜5%)。这种外伤后急性缺血性改变是一种直接的反应性变化,而非全身低血压所致,虽然后者可加重这种缺血性改变。在颅脑损伤疾病中,弥漫性脑肿胀和急性硬膜下血肿与脑缺血的关系最为密切。脑损伤之后脑组织对于缺血的反应较非外伤的患者更加敏感和脆弱,在重型脑损伤时往往因代谢、生化或神经受体的作用异常等情况的叠加而致死。当CPP的压力自动调节机制出现障碍或者严重的低血压时,导致CBF下降,此刻脑通过增加氧的摄取量对抗缺血性损害来维持代谢,这样使得AVDO2加大,当AVDO2增至正常的双倍时脑的氧摄取抵达最大值,当CBF继续降低神经元则出现异常,起初是突触功能减退,进而膜功能异常,钠钾泵障碍、神经细胞肿胀并功能障碍,终致神经元死亡。神经细胞的损害程度取决于CBF的降低程度及持续时间。低氧血症(定义为血氧饱和度低于90%或动脉血氧分压低于60mm Hg),即使此水平仅持续10～20分钟,可使死亡率显著增加。最近的研究显示,维持足够的脑组织氧供(＞15～20mm Hg)可以改善脑损伤患者的预后。由此可见,在处理重型脑损伤时,保持适度的脑灌注和大脑组织氧供是至关重要的原则。全身低血压和低氧血症可引起二次脑损伤。预防低氧血症和大脑供氧的不足则应开始于院前救治的早期,及时进行气管插管,并对大脑组织进行氧监测。避免低血压也同样重要(其定义为收缩压小于90mm Hg)。Manley等人经过前瞻性研究发现,GCS评分＜13分的患者,即便其低血压只存在了几分钟,仍增加了TBI的死亡率相对危险度(RR),为脑外伤患者的8倍。同样,CPP在影响脑损伤的预后方面也起重要作用。CPP应当保持在50～70mm Hg间,才能起到脑保护作用,以降低死亡的风险(图2-2)。

2.对脑血管反应性的损害

通常在重型脑损伤后脑血管反应性和自动调节功能出现异常,临床观察发现脑血管反应性受损常局限在特定的区域,以至于在压力自动调节机制发生障碍时,CO2的反应性依然保持。

（刘隆熙　裘孝忠）