新聞動態(tài)
TCD的應(yīng)用領(lǐng)域之腦血流自動調(diào)節(jié)研究
韓珂、胡漢華
《腦血流自動調(diào)節(jié)：從理論到臨床轉(zhuǎn)化及檢查流程的標(biāo)準(zhǔn)化 》
中國卒中雜志2019年3月第14卷第3期
【節(jié)選】自發(fā)的動態(tài)腦血流自動調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化方案的探討
摘要
針對諸多的CA的檢查方法，對應(yīng)的CA的分析方法也諸多，但至今無公認(rèn)的金標(biāo)準(zhǔn)。CA的概念代表了BP（刺激或輸入信號）和CBF（反應(yīng)或輸出信號）之間的動態(tài)關(guān)系，假設(shè)CA被簡化為一個線性控制系統(tǒng)，由于臨床廣泛采用的檢查方法是自發(fā)動態(tài)的CBFV與BP波動法，那么基于BP自發(fā)波動的TFA是目前研究中常用的分析方法。其理論基礎(chǔ)是TFA可獲取頻率依賴的增益和相位評估，而且還能根據(jù)一致性函數(shù)評估這些數(shù)據(jù)的可靠性，所以《傳遞函數(shù)分析dCA：源于國際CA研究網(wǎng)絡(luò)的白皮書》推薦了TFA的參數(shù)和設(shè)置，旨在完善和標(biāo)準(zhǔn)化dCA，使檢測結(jié)果更穩(wěn)定、更可靠。本團(tuán)隊(duì)自1998年首次發(fā)表應(yīng)用頻域方法分析自發(fā)dCA的研究以來，在臨床研究中積累了關(guān)于儀器設(shè)備的選擇、操作步驟、檢查參數(shù)、報(bào)告內(nèi)容及臨床解讀的豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
儀器設(shè)備
以TFA分析方法為例，臨床應(yīng)用中的常規(guī)配置：①TCD儀。是無創(chuàng)的檢查設(shè)備。配備2.0/1.6 MHz監(jiān)護(hù)探頭及監(jiān)護(hù)頭架，或者選配4.0/8.0 MHz探頭及其配套的監(jiān)護(hù)頭架（目前深圳市德力凱醫(yī)療設(shè)備股份有限公司可定制）。需要配備實(shí)時的血流監(jiān)護(hù)軟件。
無創(chuàng)性連續(xù)逐波血壓監(jiān)測儀。此儀器是無創(chuàng)的檢查設(shè)備。配備手指動脈容積夾（即指套，此為消耗品），容積夾按照尺寸分大、中、小規(guī)格，分別匹配不同粗細(xì)的手指。配備校正血壓用的袖帶血壓。
③呼氣末CO2分析儀（或模塊）。此儀器是無創(chuàng)的檢查設(shè)備。常采用紅外線法或者質(zhì)譜儀法測定呼氣末CO2。配備規(guī)格相同的鼻導(dǎo)管（一次性的消耗品）。④連續(xù)心電監(jiān)測儀。此儀器是無創(chuàng)的檢查設(shè)備。選配。目前大多數(shù)儀器通過CBFV的波形可以間接算出心率，但一些專業(yè)軟件需要配備連續(xù)心電監(jiān)測。⑤數(shù)據(jù)整合設(shè)備。選配。是整合以上多個數(shù)據(jù)達(dá)到同步輸入、輸出的設(shè)備（如多功能數(shù)據(jù)采集卡）。⑥選配其他設(shè)備。根據(jù)臨床研究的需要，監(jiān)測參數(shù)不同，選擇有創(chuàng)或者無創(chuàng)的檢查設(shè)備，如近紅外光譜儀（near-infrared spectroscopy，NIRS），用于無創(chuàng)測量局部腦氧飽和度；腦組織血氧監(jiān)測儀，用于無創(chuàng)測量局部組織氧分壓；腦血氧和血流監(jiān)測一體機(jī)，屬新型設(shè)備，是以色列Ornim醫(yī)療有限公司的CerOx（將近紅外與局部低功率超聲結(jié)合，配無創(chuàng)探頭）；顱內(nèi)壓監(jiān)測儀，配顱內(nèi)導(dǎo)管，用于有創(chuàng)測量顱內(nèi)壓；腦血流和無創(chuàng)連續(xù)血壓監(jiān)測一體機(jī)，是新型設(shè)備，深圳市德力凱醫(yī)療設(shè)備股份有限公司的EMS-9D Pro（實(shí)現(xiàn)了腦血流及無創(chuàng)連續(xù)逐波血壓監(jiān)測的同輸入輸出，配無創(chuàng)自動監(jiān)護(hù)探頭、壓力感應(yīng)指套等）。⑦專業(yè)分析軟件。包括離線分析和在線即時分析軟件。
操作步驟
①對檢測環(huán)境及受試者的一般要求。檢測需要在有空調(diào)的環(huán)境中，理想溫度是22～24 ℃。如果檢測靜息狀態(tài)下自發(fā)的CA（基線）盡量避免干擾，如視覺或者聽覺刺激（包括人員進(jìn)出的干擾）。由于晝夜節(jié)律的變化，推薦在相似的時間段檢測，以保證可重復(fù)性。受試者檢查前至少4 h避免飲用含咖啡因的飲料、巧克力和難消化食物，還須在檢查前至少12 h避免運(yùn)動和攝入酒精。保健品和各種藥物也能影響分析結(jié)果（如TFA），需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖们榭紤]。受試者應(yīng)休息15 min（確保血壓、心率和心搏量穩(wěn)定）后，取仰臥位（需同時記錄頭的位置）或者坐位（需雙下肢不交叉）檢測。
②選擇腦血流速度信號。記錄MCA血流速度之前，先戴監(jiān)護(hù)頭架，固定好探頭，將TCD機(jī)器調(diào)為雙通道單深度模式，監(jiān)測雙側(cè)MCA，深度分別為50～65 mm，取樣容積10～15 mm3，增益的調(diào)整以血流速度頻譜的包絡(luò)線平滑，無毛刺樣改變?yōu)橐耍ㄔ谂R床工作中發(fā)現(xiàn)，DWLTCD機(jī)器增益調(diào)整為38或者52時，其頻譜包絡(luò)的平滑效果最佳；而德力凱TCD機(jī)器對增益無特殊要求）。雙側(cè)顳窗穿透不良者，可嘗試監(jiān)測雙側(cè)PCA，深度分別為6 0～70 m m，取樣 容積10～15 mm3，鑒于CA評估對腦血流速度包絡(luò)線平滑度的要求比較高，在MCA獲取失敗的條件下，PCA的失敗率也較高。本團(tuán)隊(duì)嘗試應(yīng)用4～8 MHz探頭及頭架（自行研制）監(jiān)測雙側(cè)ICA顱外段評估CA，與同側(cè)MCA比較，也是一個有效的選擇，盡管ICA和MCA的調(diào)節(jié)結(jié)果存在差異。
③選擇血壓信號。記錄連續(xù)逐波血壓之前，需要高度校準(zhǔn)器對戴指套側(cè)的手指與心臟的高度差進(jìn)行校準(zhǔn)，避免手的位置的高低對準(zhǔn)確性的影響。需要同時用袖帶血壓校正逐波血壓的準(zhǔn)確性。后期的數(shù)據(jù)分析需要保持血壓信號的連續(xù)性，故建議校正完成后，關(guān)閉血壓的自動校正功能。
④選擇呼氣末CO2信號。記錄CO2波形之前，先將鼻導(dǎo)管的鼻子端放到鼻孔下邊，另一端的采樣管經(jīng)過濾器連接到CO2儀器的進(jìn)氣口。CO2波形的高度代表CO2濃度。由于吸氣中無CO2，呼氣中出現(xiàn)CO2，正常情況下，吸氣期間CO2波形是逐漸下降，呼氣期間逐漸上升。波形出現(xiàn)的頻率是呼吸頻率。監(jiān)測CO2信號，用于判斷自主呼吸，以便調(diào)整呼吸維持穩(wěn)定，避免過度通氣或者通氣不足。因CO2會顯著影響CBF，故應(yīng)記錄和重視任何明顯的PaCO2波動（如>1 mm Hg）。
⑤調(diào)試不同設(shè)備的信號使之同步化。是否同步化對CA參數(shù)的差異性很大（尤其對相位的干擾），所以要特別注意不同設(shè)備的信號是否存在延遲輸出的問題。
⑥記錄時間。因TFA分析要求至少是連續(xù)5 min的BP和CBFV數(shù)據(jù)，所以至少連續(xù)監(jiān)測5 min，要求是在生理?xiàng)l件穩(wěn)定，BP和CBFV的自發(fā)波動不間斷的數(shù)據(jù)。由于Finapres的BP設(shè)備存在“physiocals”功能，會造成BP缺失的短片段，建議BP校正后關(guān)掉該功能，從而避免影響數(shù)據(jù)分析。
實(shí)踐中，鑒于臨床采集數(shù)據(jù)的可用性，建議連續(xù)監(jiān)測10 min。本團(tuán)隊(duì)比較了5 min和10 min的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，雖然兩者的有效性是一致的，但考慮到多中心的可比性，建議還是標(biāo)準(zhǔn)化分析5 min數(shù)據(jù)。
3 參數(shù)的預(yù)設(shè)
僅以TFA分析方法為例，該參數(shù)預(yù)設(shè)為TFA分析前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。
①采樣頻率。推薦BP和CBFV連續(xù)信號進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換時最小采樣頻率為50 Hz（即≥50 Hz）。實(shí)踐中，考慮到設(shè)備及數(shù)據(jù)存儲的可行性，通常推薦設(shè)置較Nyquist頻率高4～5倍。
②數(shù)據(jù)的格式。BP和CBFV信號的記錄采用2種格式，原始波形和（每搏心跳時的）平均BP和平均CBFV。2種格式的相關(guān)性很好，但相比較而言，原始波形更易被偽跡等干擾所影響，故推薦采用每搏心跳數(shù)據(jù)，即將BP舒張值的時間作為每個心動周期的起點(diǎn)、終點(diǎn)，根據(jù)波形曲線下面積計(jì)算每個心動周期的平均BP和CBFV。
③檢查數(shù)據(jù)是否可用。分析BP和CBFV數(shù)據(jù)之前，首先檢查信號是否存在偽跡，如偽跡連續(xù)存在超過3個心動周期，可以由線性插值插補(bǔ)，不會影響分析結(jié)果。如果偽跡等干擾持續(xù)時間過長則應(yīng)刪除該段數(shù)據(jù)。但關(guān)于通過線性插值的插補(bǔ)而刪除的異位搏動的最大個數(shù)，一般認(rèn)為0.03～0.07 Hz頻率范圍插補(bǔ)的缺失<10 s不會影響分析結(jié)果，而0.07～0.5 Hz頻率范圍每50 s內(nèi)缺失達(dá)5 s，則分析結(jié)果不可靠，該數(shù)據(jù)應(yīng)棄之。
④缺失數(shù)據(jù)的處理。通常采用插值法，包括線性插值和仿樣插值，推薦采用仿樣插值（即三階多項(xiàng)式）。
⑤為了推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化，推薦如下設(shè)置，最小的再采樣頻率4 Hz，去趨勢（無），正態(tài)化（無），濾波（無），防漏窗（Hanning取樣窗），窗長（≥100 s），窗的疊加度（50%），平滑化[用系數(shù)為（1/4，1/2，1/4）三角形平均窗]，一致性臨界值（95%CI，基于自由度或者M(jìn)onte Carlo模擬）。
備注：關(guān)于設(shè)置④～⑤建議感興趣者查閱英文原文或中文譯文。
⑥參數(shù)單位的選擇。一致性函數(shù)無單位。相位的單位用角度（α0）或者弧度（αrad），兩者可以直接換算[公式α0=（αrad/π）×180]。增益的單位用絕對值（cm·s-1·mm Hg-1）或百分比
（%·mm Hg-1）。
4 報(bào)告 以TFA分析方法的結(jié)果為例。
4.1 報(bào)告內(nèi)容 需要描述特定頻帶范圍內(nèi)的一致性、增益、相位的均值。具體包括3部分：①頻率的范圍。頻率的范圍為0.02～0.5 Hz，最常用的頻帶分段如下：極低頻0.02～0.07 Hz，低頻0.07～0.2 Hz，高頻0.2～0.5 Hz。②每個頻率范圍內(nèi)的參數(shù)。包括一致性、增益、相位（即時間差）。③對應(yīng)參數(shù)的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差。報(bào)告內(nèi)容是低、中、高頻段分別對應(yīng)的一致性、增益、相位的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。
備注：如果可能，還需要提供每個頻段內(nèi)BP和CBFV的功率譜密度，以及BP和CBFV的均值和自身的變異度。由于低于0.02 Hz頻率的BP和CBFV的相位和增益不可信，所以頻率的下限為0.02 Hz。如果數(shù)據(jù)的頻譜分辨率高且數(shù)據(jù)長超過5 min，可以嘗試分析頻率低于0.02 Hz（如0.008 Hz）的數(shù)據(jù)，但需附加說明。相關(guān)細(xì)節(jié)。
4.2 報(bào)告解讀 結(jié)合了近年臨床研究的實(shí)踐。
參考值：一致性（極低頻：0.51；低頻：0.62；高頻：0.57）；增益（單位：cm·s-1·mm Hg-1，極低頻：0.68，低頻：0.96，高頻：1.20）；相位（單位：角度，極低頻：53.0，低頻：25.4，高頻9.38）（備注：考慮到白皮書中的數(shù)據(jù)未統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)校正，故此參考值中的相位值偏低。）一致性，正常情況下在0～1之間變化，表示CBFV隨BP變化而變化，通常應(yīng)>0.4。如果太小，提示CBFV隨BP變化呈非線性關(guān)系，可靠性差，則該數(shù)據(jù)不適于TFA分析。如果等于1，提示CBFV隨BP變化而完全同步變化，正常情況下呈線性關(guān)系的CBFV隨BP的變化是存在時間差的，雖然貌似可靠性好，但是代表調(diào)節(jié)消失。通常在高頻段內(nèi)一致性高，接近1；低頻段內(nèi)一致性相對低，故認(rèn)為CA主要在低頻段內(nèi)發(fā)揮作用。相位差，通常在0°～90°變化，表示調(diào)節(jié)能力從差到好，通常在高頻段內(nèi)幾乎為0°，表示CBFV隨BP同步變化，提示CA差；低頻段內(nèi)是60°左右，提示CA好。增益，通常>1或者<1之間變化。通常在高頻段內(nèi)>1，表示BP無衰減的傳遞到CBFV，提示CA差；低頻段內(nèi)<1，表示BP傳遞到CBFV有衰減，提示CA好。
備注：在輸入、輸出數(shù)據(jù)呈線性關(guān)系的前提下，“相位”參數(shù)較其他TFA的參數(shù)更穩(wěn)定。
