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傳遞函數(shù)分析動(dòng)態(tài)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié):源于國(guó)際腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)研究網(wǎng)絡(luò)的白皮書

摘自:中國(guó)卒中雜志 2018年10月 第13卷 第10期

作者:韓珂,王政嚴(yán),紀(jì)乃方,胡漢華

摘要

腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)(cerebral autoregulation,CA)是血壓變化時(shí)大腦維持足夠腦灌注的內(nèi)在能力。過去的30年,研究者已經(jīng)提出了諸多分析CA的方法,但至今無公認(rèn)的金標(biāo)準(zhǔn),采用什么方法定量CA仍是個(gè)人主觀的選擇。盡管如此,由于CA的概念代表了血壓(刺激或者輸入信號(hào))與腦血流(反應(yīng)或者輸出信號(hào))之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系,故目前最通用的研究血壓自發(fā)波動(dòng)的分析方法是傳遞函數(shù)分析。雖然理論上可行,但是文獻(xiàn)顯示,傳遞函數(shù)分析方法在實(shí)踐中存在相當(dāng)大的主觀性,這限制了研究之間的比較,也阻礙了其臨床應(yīng)用。因此,本白皮書旨在規(guī)范化研究動(dòng)態(tài)CA的傳遞函數(shù)分析方法的參數(shù)及設(shè)置,建立標(biāo)準(zhǔn),以利于其臨床應(yīng)用,該推薦的研發(fā)始于(但不限于)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)研究網(wǎng)絡(luò)(CARNet-www.car-net.org)。

引言

腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)

人腦的灌注由多系統(tǒng)控制,包括化學(xué)調(diào)控、自動(dòng)調(diào)節(jié)(如針對(duì)壓力變化的肌源性反應(yīng))、調(diào)控局部腦代謝的神經(jīng)血管耦聯(lián)以及可能還包括自主神經(jīng)血管調(diào)控。腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)(cerebral autoregulation,CA)是指血壓(blood pressure,BP)變化時(shí)大腦維持足夠腦灌注的內(nèi)在能力。

評(píng)估腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)的方法

過去30多年,已經(jīng)提出了許多評(píng)估CA功能的方法。傳統(tǒng)的評(píng)估方法是誘發(fā)BP變化觀察腦血管系統(tǒng)的變化。采用藥物或者動(dòng)作誘發(fā)如Valsalva、蹲下站起或者坐下站起、下肢袖帶加壓釋放試驗(yàn),均能誘發(fā)BP急劇變化。另一方法是短暫充血反應(yīng)試驗(yàn),即壓頸動(dòng)脈,頸動(dòng)脈壓迫釋放瞬間測(cè)量CBF的增高。然而由于一些方法可致患者BP變化幅度相對(duì)大、需要患者配合以及一些誘發(fā)方法可致患者不適,故無法用于重病者、年老者或者重度認(rèn)知障礙者。而且,上述檢查方法可能影響其他生理系統(tǒng)(如,Valsalva動(dòng)作可激活交感神經(jīng)系統(tǒng),視覺或者聲音刺激可激活大腦皮層),或者其他的變量[如,蹲-站和(或)坐-站動(dòng)作時(shí)體位變化對(duì)pCO2],使結(jié)果混雜。鑒于這些人為引起B(yǎng)P波動(dòng)的方法存在局限性,一些研究團(tuán)隊(duì)改用自發(fā)BP波動(dòng)替代誘發(fā)波動(dòng)的方法研究CA。

傳遞函數(shù)分析

雖然測(cè)量CA方法諸多,但具體方法的選擇仍然是個(gè)人的習(xí)慣,至今無公認(rèn)的金標(biāo)準(zhǔn)。然而,由于CA的概念代表了BP(刺激或輸入信號(hào))和CBF(反應(yīng)或輸出信號(hào))之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系,采用基于BP自發(fā)波動(dòng)的TFA是目前研究中的常用方法。測(cè)量CA的TFA參數(shù)包括增益、相位和一致性。Arenda Hea van Beek解釋了這些參數(shù)的生理意義以及如何與其他評(píng)估CA的方法相關(guān)聯(lián)。

方法學(xué)

對(duì)與本報(bào)告主題相關(guān)的TFA文獻(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)回顧。先前發(fā)表的文獻(xiàn)(包括有詳細(xì)的搜索策略和研究納入標(biāo)準(zhǔn))顯示,TFA所采用的信號(hào)處理方法、實(shí)驗(yàn)室條件和研究流程有很大差異。與此倡議相關(guān)的是近期由腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)研究網(wǎng)絡(luò)所發(fā)起并進(jìn)行的多中心研究所生成的報(bào)告,其構(gòu)成是基于不同的研究中心以各自的TFA設(shè)置(濾波、頻率范圍、取樣窗、分段等)對(duì)記錄了健康患者的BP及TCD的單獨(dú)的、聯(lián)合數(shù)據(jù)庫(kù)所進(jìn)行的分析。該研究揭示了TFA設(shè)置不同對(duì)最終的分析結(jié)果的影響。

討論

該白皮書為應(yīng)用TFA定量分析包括BP及CBFV信號(hào)的動(dòng)態(tài)CA提供了推薦。對(duì)白皮書的迫切需求是緣于TFA檢測(cè)中信號(hào)處理方法在國(guó)際交流中存在很大差異。除了腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)研究網(wǎng)絡(luò)所發(fā)起的多中心研究曾經(jīng)調(diào)查一些參數(shù)設(shè)置對(duì)TFA結(jié)果影響作用之外,僅僅少數(shù)的研究公開發(fā)表了不同TFA設(shè)置的影響作用。因此,仍存在諸多不確定性,尚待更多研究明確。未來的研究將利用現(xiàn)有的工作基礎(chǔ),進(jìn)一步優(yōu)化白皮書的推薦。
概述未來可能最有研究?jī)r(jià)值的方向,具體如下:
①更多地研究探討不同設(shè)置對(duì)TFA的影響,如數(shù)據(jù)選擇、數(shù)據(jù)記錄最佳的持續(xù)時(shí)間、正態(tài)化、窗長(zhǎng)及濾波。
②提 倡應(yīng)用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方案獲得有效的CBFV信號(hào),保證信號(hào)質(zhì)量,以降低TFA結(jié)果的變異性,便于不同研究之間進(jìn)行比較。
③研究確定特殊人群如兒童、老人及特殊疾病患者的參考值及診斷價(jià)值。
④基于TFA結(jié)果,明確其標(biāo)準(zhǔn)化的決策標(biāo)準(zhǔn)。
⑤應(yīng)該更關(guān)注實(shí)驗(yàn)方案或者臨床方案,包括調(diào)查“休息”狀態(tài)是否是最好的研究狀態(tài),如果是,評(píng)估哪個(gè)體位(仰臥位/坐位)及生理性誘發(fā)動(dòng)作可以增強(qiáng)血流動(dòng)力學(xué)的波動(dòng)。
⑥其他的分析技術(shù)也可以進(jìn)行相似的研究,如時(shí)域相關(guān)系數(shù)分析、非線性多模血流分析以及應(yīng)用volterra核心的laguerre擴(kuò)展或主要?jiǎng)討B(tài)模式的動(dòng)態(tài)非線性分析,并對(duì)其判斷CA受損的能力進(jìn)行方法學(xué)的比較。
⑦與TFA相比,其他的分析技術(shù)(見上文)
⑥可為CA參數(shù)提供較高的時(shí)間分辨率,將有利于進(jìn)一步調(diào)查CA的非穩(wěn)態(tài)屬性。
⑧應(yīng)研討PaCO2對(duì)CA整個(gè)過程的動(dòng)態(tài)影響,并納入CA的分析中。
⑨應(yīng)關(guān)注ICP對(duì)TFA參數(shù)的影響,包括一致性函數(shù),ICP的平均值(如顱內(nèi)高壓時(shí))及波動(dòng)的振幅。
⑩應(yīng)接受并理解CA不是腦灌注調(diào)控的唯一機(jī)制。我們需要知曉其如何與CBF調(diào)節(jié)的其他機(jī)制如神經(jīng)血管耦聯(lián)、CO2反應(yīng)性及其調(diào)控BP(如動(dòng)脈的壓力感受性反射)、心率和呼吸的機(jī)制相互作用。
最后,我們強(qiáng)調(diào),這些推薦并非支持TFA是量化分析CA“最好”的方法。TFA最主要的局限性之一是其假設(shè)BP與CBFV為線性關(guān)系,而一般情況下,CA更多地被認(rèn)為是一種非線性現(xiàn)象。其他方法,如非線性的方法,可以提供更可靠或更敏感評(píng)估CA的方法,但在一直缺少評(píng)估動(dòng)態(tài)CA的金標(biāo)準(zhǔn)的狀況下,需要明確的標(biāo)準(zhǔn)和更多的多中心研究才能得出穩(wěn)定的結(jié)論。同時(shí),該白皮書建立標(biāo)準(zhǔn)化的目的是為各研究之間進(jìn)行有意義的比較,包括尋找更好的CA分析方法。

【文章來源】韓珂,王政嚴(yán),紀(jì)乃方,胡漢華 《傳遞函數(shù)分析動(dòng)態(tài)腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié):源于國(guó)際腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)研究網(wǎng)絡(luò)的白皮書》 Chin J Stroke, Oct 2018, Vol 13, No.10。

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