围产儿脑损伤｜多普勒超声监测新生儿脑血流动力学的研究进展(完整版)

围产儿脑损伤｜多普勒超声监测新生儿脑血流动力学的研究进展
（完整版）
新生儿脑发育不成熟，脑血流自动调节能力有限，窒息、感染、早产等多种因素均可导致脑血流动力学紊乱，严重持久的脑血流动力学紊乱可引起脑出血或缺血性损伤，并导致远期神经系统发育障碍[1]。

监测新生儿脑血流动力学的变化，对预防和减少因脑血流动力学紊乱引起的脑损伤具有重要意义[2]。

目前新生儿脑血流监测手段较有限，彩色多普勒超声（color Doppler ultrasound）是一项可实时、无创评估脑血流动力学的技术。

目前新生儿可利用经前囟二维超声叠加彩色多普勒以及经颅多普勒（transcranial Doppler, TCD）超声的方法监测脑血流变化，两者的工作原理虽类似，但TCD在成人及儿童中应用更为广泛，在成人脑血管疾病筛查、脑血流监测及神经系统预后评估中有重要价值，得到了较好的应用[3-5]。

近年来，多普勒超声越来越多地被应用于新生儿脑血流动力学监测，学者们也建议将监测的脑血流动力学变化作为新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxic-ischemic encephalopathy, HIE）的超声诊断依据之一[6]。

现将多普勒超声在新生儿脑血流动力学监测中的应用进展进行综述，以期指导临床。

一、多普勒超声监测脑血流的发展史
1982年挪威学者Rune Aaslid利用脉冲低频超声通过适当声窗探测颅内血流情况，发明了TCD并将其应用于临床[7]，经过不断的发展，其临床价值已得到全球范围内的广泛认同，对颅内动脉狭窄的诊断和具有脑卒中高危风险的卵圆孔未闭的筛查也先后被写入美国和欧洲的脑卒中指南[8-9]。

TCD于1989年引入我国，目前已建立了适于我国的基本操作规范及诊断标准[10]，并广泛应用于颅内动脉病变诊断、溶栓治疗效果评估、颅内压及微栓子监测等领域[11-15]。

在儿科领域，开展了对包括烟雾病和烟雾综合征等脑血管病变在内的检测、颅内压监测和脑死亡判定等相关研究[16-17]，均取得了较好的应用效果。

TCD在新生儿临床领域应用不久，就开始了早产儿及足月儿大脑中动脉血流速度的探测，而后则联合实时颅脑超声，对新生儿脑积水及颅内压升高情况进行评估[18]，还用于新生儿脑梗死的诊断[19]。

经过不断发展，目前TCD在儿科领域的应用越来越广泛，但也存在设备配备不足和操作人员经验欠缺等问题[20]。

二、常用检查方法、声窗和观察指标
多普勒超声的基本原理是超声探头发出一定频率和声强的脉冲超声波，声波被流动的红细胞反射回探头，利用不同声窗探测颅内不同血管的血流，并根据多普勒效应计算出相应血流参数，进而对颅内动脉的血流动力学进行评价。

新生儿检查时一般取仰卧位，保持安静，必要时检查前可予以镇静，检测时血流信号保持恒定至少15 s后进行各参数测量，首次检查宜在生后12 h内进行，动态检查更有意义[21]。

检查时需注意探头放置位置和超声束投射的方向和角度，尽可能使声波与血流束方向间的夹角在0~30°，主要检查窗口包括以下几个[10]。

（1）颞囟窗：分前、中、后3个声窗，分别检测大脑中动脉、前动脉、后动脉和颈内动脉末段，采样深度设置为25~35 mm；（2）眼窗：探头置于闭合的眼睑上，检测眼动脉、颈内动脉虹吸部的血流情况；（3）枕窗：探头置于枕骨粗隆下方，检测双侧椎动脉、小脑后下动脉和基底动脉的情况，采样深度设置为27~35 mm；（4）新生儿因前囟未闭，通过前囟声窗，利用二维超声基础上叠加彩色多普勒的方法监测脑血流状况，采样深度设置为55~72 mm。

常用的观察血流参数指标有以下几个。

（1）采样深度：依据血管解剖结构决定监测采样深度。

（2）血流速度：通常以速度单位cm/s 表示，包括：收缩期峰值流速[systolic velocity（Vs）或peak systolic velocity（PSV）]为心脏左心室收缩期内受检血管的血流速度；平均血流速度（mean velocity, Vm）为心动周期内受检血管平均血流速度；舒张末期流速[end of diastolic velocity（Vd）或end-diastolic velocity（EDV）]为心脏左室舒张期末受检血管的血流速度。

（3）血流方向：通常根据探头与红细胞运动方向之间的关系确定，红细胞朝向探头为正向，背离探头为负向。

（4）血管搏动指数（pulsatility index, PI）和阻力指数（resistance index, RI）均为评价颅内动脉弹性和血管阻力及脑血流灌注状态的指标[PI=（Vs-Vd）/Vm、RI=（Vs-Vd）/ Vs]。

（5）血流频谱形态：血流频谱的形态反映血液在血管内流动
的状态，低阻力频谱通常见于大动脉严重狭窄、畸形等，而高阻力频谱通常见于颅内压增高、动脉严重狭窄[22]。

三、多普勒超声对新生儿脑血流动力学监测的应用
1. 中枢神经系统感染性疾病：多普勒超声可用于新生儿中枢神经感染后的脑血流监测。

在急性感染期，因颅内炎症，可出现颅内血管收缩、血流速度增快，表现为Vd和Vm增加；感染伴发脑室炎时，脑脊液中微粒（白细胞或红细胞）增多，TCD可检测到脑室中的流动脑脊液，且颅内动脉Vs和Vm明显增加；严重感染后出现脑脊液循环障碍、颅内压升高，颅内血管Vs和Vd下降，RI升高[23]。

同时，通过测量颅内压情况，可区分颅内压升高所致的脑积水与正常颅内压下的脑萎缩性脑室扩张[24]。

此外，Shimy等[25]利用TCD技术监测了96例败血症新生儿的大脑前、中动脉的Vs、Vd及RI等指标，发现败血症及中毒性脑病新生儿大脑前动脉和中动脉Vs、Vd升高，RI降低，说明全身重症感染对新生儿脑血流循环可产生影响。

2.颅内出血：脑血流减少、全身循环血流波动、脑血管自动调节功能受损，是导致新生儿颅内出血的常见原因，利用多普勒技术早期发现脑血流动力学的变化并及时干预，可减少颅内出血的发生。

Rhee 等[26]对186例胎龄（26.2±2.0）周、出生体重（824±237）g的早产儿进行研究，在生后1周动态监测早产儿的动脉血压，并利用TCD 动态监测大脑中动脉血流速度，观察脑血流及压力的变化与颅内出血的相关性，结果发现临界关闭压（critical closing pressure, CrCP）
和舒张期闭合压差（diastolic closing margin, DCM）即有效灌注压，与颅内出血密切相关；经多因素回归分析，发现DCM升高与颅内出血密切相关，且DCM每升高1 mmHg（1 mmHg＝0.133 kPa），颅内出血的风险增加15%；同时，5 min Apgar评分降低、Vm升高、平均动脉压降低也与颅内出血密切相关。

另外，脑血管痉挛是各种脑损伤或者脑出血等造成的脑血管收缩，可引起脑血流减少甚至脑缺血。

Eisenhut和Choudhury [27]通过利用动物模型、TCD监测脑血流以及检测脑脊液代谢物等方法，发现早产儿颅内出血时，可通过血红蛋白诱导炎性介质白细胞介素-1的释放和一氧化氮的过度消耗，导致脑血管痉挛及相关神经功能障碍；而通过解除脑室内出血性脑脊液循环梗阻、抗炎、扩血管等治疗，可预防和减轻脑血管痉挛，降低脑损伤的发生风险。

3. 颅内压监测：颅内压升高，常因脑实质肿胀、间质性或血管源性脑水肿及脑血容量改变等引起，是一种可能导致严重后遗症甚至死亡的神经系统并发症。

早产儿脑室内出血，可导致脑脊液循环障碍，出现颅内压升高、脑室扩张，超过50%的早产儿脑室内出血存活者可存在神经系统后遗症，而脑出血后的脑积水则常需行脑室-腹腔分流术等治疗，有效的颅内压监测对于是否需行脑室引流术以及手术时机的选择，均具有积极指导意义[28-29]。

目前常用的颅内压监测方法包括有创的腰椎穿刺脑脊液测压及脑室测压等直接测压法，但这些方法均具有较大创伤性及感染风险；但视觉诱发电位、视神经鞘直径测量等间接无创颅内压监测法的准确性及稳定性较差[30]。

而新生儿前囟未闭，
可作为良好的声窗，利用多普勒测量颅内动脉血流速度评估颅内压。

颅内压升高时，脑室扩张和颅内动脉Vd降低，导致RI和PI升高，但动脉导管未闭、低血容量和血二氧化碳分压低等异常，也可降低颅内动脉的Vd，导致颅内压的监测存在一定的误差。

有研究发现，若动脉导管已关闭，RI＞0.85则提示颅内压升高，RI＞1.0则提示患儿颅内血流灌注障碍[31]。

临床可利用TCD监测颅内动脉血流速度作为评估颅内压力的替代方法：颅内压升高会影响脑血管血流速度，因此颈内动脉颅内段Vs 较颅外段升高是颅内压升高的早期表现；而前囟门紧张伴颅内血管Vd 降低、RI升高，则提示颅骨顺应性消失和颅内压进一步升高[32]。

4. HIE：围产期窒息导致的HIE是引起新生儿早期死亡和严重伤残的重要原因之一。

多普勒超声显示HIE患儿脑血流速度明显加快或减慢、舒张期逆灌注或无灌注、RI明显增高或降低等对新生儿脑损伤的诊断和预后判断有重要提示意义，而出现无效性脑血流或血流信号消失，则可能提示不可逆的脑损伤甚至脑死亡[33]。

Wu等[34]的研究纳入了20例胎龄（38.8±2.0）周、出生体重（3 346±695）g的HIE 患儿，在进行亚低温治疗时，连续监测患儿血流动力学指标，如心率、平均动脉血压、心输出量、动脉氧饱和度、肾脏和脑组织氧饱和度等，并利用多普勒超声监测脑血流情况，发现治疗后逐步复温过程中，大脑中动脉Vs也逐步增加，如联合脑组织血氧饱和度监测，可有效监测HIE患儿的脑血流变化以及亚低温等治疗手段的效果。

5. 评估动脉导管未闭（patent ductus arteriosus, PDA）对脑血流的影响：有血流动力学意义的PDA（hemodynamically significant PDA, hsPDA）被认为是影响早产儿脑灌注的因素之一。

有研究发现hsPDA不仅可导致新生儿各种并发症，也可导致新生儿脑血流改变[35-36]。

TCD监测到hsPDA患儿大脑中动脉、前动脉和颈内动脉末段RI升高和Vm降低，可能与PDA分流所致的窃血引起的脑灌注减少、氧供减少、区域脑氧合水平降低有关，进而导致大脑中动脉RI升高。

hsPDA对脑血流动力学的影响，在生后 3 d内的早产儿更为显著[37-38]。

利用TCD监测PDA对脑血流的影响，也有助于指导治疗。

Bravo 等[39]研究发现，在应用布洛芬关闭PDA后24 h，应用多普勒测定颅内动脉RI≥0.74，是中-大型PDA治疗有效的监测指标，其灵敏度（82%）及特异度（72%）均较高；Kim等[40]将113例胎龄23~29周的早产儿，根据PDA的大小，分为无-小型、中型、大型PDA组共3组，在生后1周内动态评估PDA、动脉血压等指标，发现3组患儿动脉收缩压、舒张压、平均动脉压之间的差异有统计学意义，且大型PDA组的新生儿血压最低，但收缩期、舒张期各组早产儿大脑血流速度间差异无统计学意义，各组间CrCP和DCM亦无差异，提示脑自动调节功能可能在维持脑血流稳定中发挥重要作用。

6. 神经系统预后评估：目前TCD技术的PI、RI等反映脑血管阻力的参数，不仅被用于评价脑血流动力学状态，有时也被用来评估神经系统预后，低RI值（＜0.55）常与较差的神经系统预后有关。

Kumar 等[41]对50例HIE新生儿在生后72 h内进行了大脑前动脉RI测量，
发现其中25例（50%）患儿的RI异常（＜0.55或＞0.80），其6~12月龄死亡及神经系统后遗症的风险明显增加；但一项纳入23项研究共2 095例早产儿的meta分析，却未发现常规使用RI或其他TCD 衍生参数来预测早产儿神经系统预后的证据[42]。

7.其他：Jani等[43]利用心脏超声、TCD及脑组织氧合监测技术对40例胎龄（26.7±1.6）周、出生体重（855.25±190.70）g的早产儿进行前瞻性研究，探索输注红细胞对大脑循环系统的影响，分别在输血前、输血结束即刻及输血后24 h动态监测脑组织氧合指数、大脑前动脉及中动脉的流速和心输出量等，发现输血结束即刻及输血24 h 后，患儿大脑RI、PI及右室输出量均显著改善，但脑组织氧合指数无显著变化，提示输血虽未改善早产儿的脑组织氧合指数，但提高了脑动脉血流量和心输出量。

Zamora等[44]利用多普勒超声对36例接受体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation, ECMO）治疗的患儿进行了研究，每日分别在按压和不按压前囟门状态下，测量颅内动脉的RI值，同时记录患儿ECMO辅助治疗的年龄、性别、胎龄、分娩方式、适应证、ECMO类型及持续时间等，发现RI值的变异幅度与患儿的脑血管并发症发生有一定相关性，ECMO辅助治疗的前5 d内RI值的变异性较大，为10%或更高，与脑血管并发症发生风险增加相关。

四、多普勒超声监测脑血流临床应用的不足与展望
多普勒超声监测脑血流技术简单直观，是一种非侵入性、无辐射的技术，可根据各参数的变化判断脑血流的状态，具有广阔的应用前景。

但亦具有一定的局限性：（1）为间接测量，对脑血流量的测定只能根据血流速度的变化推测而非直接测量；（2）非连续性监测；（3）对脑组织的脑细胞代谢及氧合情况缺乏有效显示；（4）受操作者的经验、熟练程度及仪器的质量和调节等的影响。

总之，本文对新生儿脑血流动力学监测的常用技术—多普勒超声及其在新生儿疾病中的应用进展进行了简要介绍，该技术对操作者的水平有一定的依赖性，可在危重症新生儿的床边使用，动态测量脑血流动力学参数，早期发现新生儿脑血流动力学的改变及脑损伤。

各单位可结合自身实际情况或临床科研工作的需求进行开展。