超声能可视化评估颅脑结构，可评估颅内压、脑血管自动调节功能及脑血管二氧化碳反应性、脑血管痉挛、体循环等。重症超声可帮助临床医生明确神经系统原发损伤，通过床旁、实时、无创的评估与监测，预防和有效管理神经系统继发损伤，指导脑保护措施的实施并评估疗效。
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重症超声技术在儿童重症监护病房中广泛应用，通过以心、肺为基础的多器官评估，能指导临床医生实施更为精准的个体化治疗。脑是人体的重要器官，脑损伤包括原发损伤和继发损伤。各种病因引起的原发损伤在受伤的瞬间已经造成，而继发损伤则是原发损伤触发的一系列细胞、生化和分子事件，通过缺血、兴奋性毒性、脑水肿、弥漫性轴索损伤、炎症等机制导致的细胞功能衰竭。神经重症救治的重点是预防和有效管理继发损伤，即脑保护的管理策略[1]。有效的脑保护管理需要精准的监测，神经重症监测是包括脑血流、颅内压、脑氧、脑代谢、脑电活动等多种参数的多模态监测，旨在帮助临床医生明确患者神经系统的病理生理改变，利于制定个体化的管理策略。超声技术具有安全、无创、可重复、实时床旁监测等优点，可以发现和监测神经系统结构病变，可提供脑血流动力学的动态变化信息。目前常用的颅脑超声技术包括经颅多普勒超声(transcranial Doppler，TCD)和二维灰阶成像结合彩色多普勒血流成像的经颅彩色双功超声(transcranial colour-coded duplex，TCCD)。本文将对重症超声尤其是颅脑超声在脑保护管理中的指导作用进行阐述。
评估神经重症患者颅脑结构是治疗的基础，但由于病情危重，此类患者往往不能耐受头颅CT或MRI检查。在囟门未闭的婴儿和去骨瓣减压患者中，经颅二维超声是评估颅内解剖结构的可靠工具[2,3]，囟门闭合的儿童及成人可通过颞窗获取良好的脑部超声影像[4]。利用超声的可视化评估，可以在床边快速筛查出可能需要早期干预的颅内病变，如颅内出血、脑积水、中线移位等，指导进一步治疗，防止相关继发损伤，改善患者预后。
早期研究发现，经颅超声检查可以对大多数颅内血肿进行成像，观察血肿不同阶段的演变，并识别与颅内血肿相关的脑室受累、脑脊液循环障碍、占位效应等并发症[5]。超声可以测量幕上出血早期时血肿的大小，监测血肿的变化，与CT检查结果有极好的相关性，有助于指导对症治疗[6]。
超声通过前囟在冠状位图像所测量的多项指标如前角宽度、额枕角比率、额颞角比率对诊断婴儿脑积水均有较高的敏感性和特异性[7,8]。对颅缝已闭合的儿童，通过颞窗测量第三脑室的直径来评估整个脑室情况，其判断脑积水的精确度与CT或MRI检查相似[9]。
大脑中线移位(midline shift，MLS)是重症患者危及生命的临床情况，需紧急干预。超声探头通过颞窗在中脑水平获取图像，如果没有中线移位，第三脑室应位于双侧颞骨的中点，通过测量双侧颞骨到第三脑室的距离可计算中线移位距离。脑卒中、创伤性脑损伤(traumatic brain injury，TBI)患者的研究表明，经颅二维超声是监测MLS有效的床边无创手段，与CT检查具有良好的一致性[10,11]。MLS的床旁超声评估有助于早期发现脑部并发症以指导是否需要进一步影像学检查或外科干预，但其绝对阈值尚不明确。以往的成人研究表明，CT上测量MLS大于0.5 cm为不良神经预后的预测指标，超声可能会低估MLS的程度，测量阈值设为0.35 cm时其敏感性与特异性较高[12]。儿科患者的研究尚缺乏。
颅内压(intracranial pressure，ICP)升高是许多神经系统疾病潜在的危害性后果，是引起继发性脑损伤的重要原因。平均动脉压(mean arterial pressure，MAP)与ICP的差值为脑灌注压(cerebral perfusion pressure，CPP)。CPP是脑血流量的驱动压力。神经重症患儿往往因血管性或细胞毒性脑水肿导致ICP升高，继而损害脑灌注，引起继发缺血性损伤，并可引起危及生命的脑疝综合征，故及时发现并降低颅内高压与优化CPP是神经重症患儿救治的重点。儿童TBI推荐治疗目标ICP<20 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)，以及维持CPP不小于40 mmHg[13]。目前有创脑室内压力监测仍是ICP监测的"金标准"，但需要外科手术操作，有出血、感染等风险，因此超声提供的无创ICP监测手段更易于临床使用。
视神经鞘是硬脑膜的延续，内含脑脊液以及由小梁、间隔和支柱组成的复杂结构，其脑脊液与颅内的蛛网膜下腔相通。理论上当ICP增高时，压力传递至视神经鞘，视神经鞘内间隙增加，通过超声监测视神经鞘直径(optic nerve sheath diameter，ONSD)变化可间接反映ICP变化，通常在球后3 mm的位置测量其直径。目前成人研究表明超声测量ONSD是评估ICP升高的有效工具[14]。在儿童中应用需要考虑大脑的发育、颅骨顺应性的变化等因素。儿童的ONSD随年龄变化，目前尚无明确的正常值，故判断其与ICP的相关性较为困难。Kerscher等[15,16]研究表明，超声测量ONSD用于评估ICP时需要考虑年龄和囟门闭合状况的影响，<1岁患儿ONSD与ICP无明显相关性，>1岁患儿二者相关性良好，但是不同个体之间仍存在差异，而且给予降颅压治疗后，ONSD变化并不能很好地反映ICP的变化。最近的一项荟萃分析显示，在儿童中通过测量ONSD评估颅高压诊断敏感性为93%(95%CI 74%～99%)，特异性为74%(95%CI 52%～88%)[17]。总体而言，应用ONSD评估儿童ICP具有潜在的价值，但尚未发现可准确界定颅高压的ONSD通用阈值，需进一步研究制定该技术在儿童中的临床应用方案。
颅骨是一个近乎固定的容器，其内容纳大脑组织、血液及脑脊液，ICP反映了这三种组成成分的体积。当ICP变化时，脑血流量会随之发生变化。TCD或TCCD能监测脑血流速度(cerebral blood flow velocity，CBFV)，间接反映脑血流量，可在床边方便快捷、无创地进行ICP定性与定量的评估。
TCD或TCCD可获取脑血管的血流频谱，通常以双侧大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)作为测量血管，测得收缩期峰值血流速度(peak systolic velocity，PSV)、舒张末期血流速度(end diastolic velocity，EDV)和平均血流速度(mean velocity，MV)等指标，并且通过计算可得到搏动指数[(pulsatility index，PI)；PI＝(PSV-EDV)/MV]和阻力指数[(resistance index，RI)；RI＝(PSV-EDV)/PSV]。ICP升高会造成血流频谱形态上的变化，由正常波形逐渐演变为收缩期尖锐的"高阻波形"，舒张期血流逐渐消失甚至反向，出现"振荡波"，随着脑循环的停止，发展为只有微弱收缩峰的"钉子波"，直至血流信号消失。随着ICP升高，脑血流速度表现为EDV、MV下降，PI、RI升高[18]。PI是最常用于研究的指标。Bellner等[19]研究发现ICP与PI显著相关，二者关系可用计算公式(ICP＝10.93×PI-1.28)表达。ICP 0～20 mmHg的患者，该方法有较高的敏感性(0.88)和中等的特异性(0.69)；ICP>20 mmHg时，其敏感性略降低(0.83)、特异性增加(0.99)。因此，应用TCD测量PI可以很好地估算ICP。一项针对严重TBI患儿的研究显示，以EDV<25 cm/s和PI>1.31为阈值来预测颅高压(ICP≥20 mmHg)具有很高的敏感性及阴性预测价值[20]。
在缺乏有创ICP监测设备或存在使用禁忌证(如凝血功能障碍)时，无创脑血流监测是一项有效的替代工具。但上述研究中显示该方法特异性不高，不能提供ICP的绝对数值，且不适合连续实时监测。近年有些学者研究在成人及儿童患者中同时监测动脉血压和MCA血流速度，运用数学模型分析数据，以实现全自动、实时连续、个体化的ICP估算，其精确度可与有创ICP监测相媲美[21]。
脑组织自身几乎没有代谢储备，需脑血流持续输送氧与营养物质，故优化脑血流供给量是神经重症患儿治疗的核心，保证恰当的脑血流量是改善脑功能的关键。脑循环的调节依赖于心血管、呼吸及神经生理复杂的相互作用，通过调节流体力学参数来维持足够的脑血流量，这些参数分别是供应脑动脉的压力(动脉血压)、脑静脉系统回流压力(接近于颅内压)和脑血管阻力。脑循环评估包括测定脑血流量及其流体力学参数、脑血流调节功能。TCD或TCCD是评估脑循环的重要工具，可用于监测各种病理状态下的脑血流速度改变、诊断脑血管痉挛及评估脑血流调节功能等。需注意健康儿童的脑血流速度受年龄因素影响，出生后随年龄增长逐渐升高，5～6岁达到最高值，之后逐渐下降，到18岁时降至最大速度的70%[22]，镇静、机械通气的危重患儿脑血流速度普遍低于健康儿童。
脑血管痉挛是蛛网膜下腔出血及TBI后的严重并发症之一，可引起脑缺血和继发性脑损伤，影响神经系统预后。有调查显示，中度TBI患儿MCA血管痉挛发生率8.5%，重度TBI中发生率33.5%[23]。血管痉挛导致血管内径变小、阻力增加、血流速度增加，TCD已被作为诊断脑血管痉挛的首选无创工具。多数成人研究采用MCA平均血流速度>120 cm/s为诊断阈值，TCD诊断脑血管痉挛的敏感性66.7% (95%CI 55.9%～75.9%) ，特异性89.5%(95%CI 80.3%～94.7%)，该技术可作为检测脑血管痉挛的合理工具，但不能用于排除诊断[24,25]。儿童患者的诊断标准为血流速度大于同年龄健康儿童血流速度2个标准差[23]。脑血流速度增加也可由充血引起，使用Lindegaard比值可鉴别脑充血和脑血管痉挛。MCA平均流速除以同侧颈内动脉颅外段平均流速即Lindegaard比值，≥3提示脑血管痉挛，>6提示严重血管痉挛[26]。
脑血流调节功能是指脑血管自身具备的在维持脑循环的动脉血压或CPP、动脉血二氧化碳分压(PaCO2)、大脑皮层神经元活跃程度等发生改变时保持脑血流量稳定的能力，包括脑血管自动调节功能(cerebral autoregulation，CA)、脑血管CO2反应性(carbon dioxide reactivity，CO2R)和神经血管耦联。前两项目前在重症领域临床研究较多。
CA是指当动脉血压在一定范围内变化时，通过小动脉和毛细血管括约肌调节脑血管阻力，维持脑血流量稳定的能力。自动调节的范围具有低限和高限，超出此范围时脑血流量随压力变化而变化。健康成年人中，其限值是MAP在60～160 mmHg或CPP 50～150 mmHg时，脑血管具备自动调节功能[27]。
通过TCD或TCCD监测MCA血流速度随血压变化而改变的能力可用于评估CA，其方法包括静态和动态两种。静态评估是在数分钟或数小时的时间范围内分析动脉血压的改变引起的脑血流量变化，一般通过血管活性药物干预，使MAP上升20～30 mmHg(儿童患者较基线水平上升20%)，计算脑血管阻力(MAP/CBFV)与MAP变化百分比的比值来量化CA，比值<0.4提示CA受损[28,29]。动态评估则是检测脑血流在数秒内对血压的即时变化做出的反应，可由外界诱发或自发血压波动造成。外界诱发的动态CA检测方法较多，短暂充血反应试验(transient hyperaemic response)是其中的一种形式，可通过短时(5～10 s)压迫颈总动脉造成CPP下降，诱发脑血管代偿性扩张，解除压迫后出现短暂的充血反应，通过TCD可监测到同侧MCA血流速度增加。短暂充血反应比值(transient hyperaemic response ratio，THRR)即解除压迫后血流速度与基线血流速度的比值，在成人THRR<1.09提示CA受损[30]。儿童THRR尚无规范数据，在一项缺氧缺血性事件后患儿的小样本研究中，作者采用1.035作为评价CA是否正常的阈值[31]。TCD具有高的时间分辨率，运用数学函数对脑血流速度与动脉血压实时同步数据进行连续处理分析，可实现对CA的动态监测。平均速度指数(Mx)是利用TCD评估CA的一项指标，它是CBFV与CPP之间的皮尔逊相关系数。记录每10秒的CPP或动脉血压平均值和CBFV平均值，连续采集30个数据进行相关性分析得出平均速度指数，0或负值提示CA正常，正值提示CA受损[27,29]。
CA是维持合适脑灌注非常重要的稳态机制，某些疾病状态下，其范围会发生改变，而CA的监测有助于制定个体化的最佳MAP和CPP目标。Chaiwat等[28]研究显示，在严重TBI儿童中，CA受损是伤后6个月格拉斯哥评分较差的独立危险因素，该因素与动脉血压是否正常无关。大量研究也表明，若患者CPP低于或高于根据CA监测确定的最佳值，均与不良预后相关。CA监测不仅是预后的评价手段，更是指导临床个体化治疗极具潜力的工具。
每个器官的血流量是心输出量的一部分，心输出量的急性、慢性变化均会导致脑血流量的改变。而急性脑损伤也可导致心脏功能异常，如应激性心肌病，可引起致命性或不可逆的心脏损害。故神经重症患者除需关注脑血流外，心功能和体循环容量的评估也尤为重要。心脏超声结合腔静脉超声等检查可快速判断容量状态，对心脏功能进行定性、定量的评估，较为准确地测量心输出量及间接估算体循环外周血管阻力，进而指导治疗以维持适合的体循环。
严重脑损伤患儿常合并肺部并发症，如吸入性肺炎、急性呼吸窘迫综合征、神经源性肺水肿等，而肺部并发症造成的低氧血症、高碳酸血症及全身炎症又可能加重脑损伤，二者在病理生理上存在交互作用。当患者同时存在脑损伤与肺损伤时，治疗上可能会面临挑战，尤其是机械通气管理方面。急性呼吸窘迫综合征治疗时的高呼气末正压、肺复张、俯卧位可能影响脑静脉回流和降低MAP，而小潮气量通气、限制平台压、驱动压的策略可能导致高碳酸血症，引起ICP升高。肺部超声可以评估肺通气情况，指导通气管理如呼气末正压的滴定，TCD可监测不同呼吸支持条件下脑血流动力学改变。肺部超声和颅脑超声的结合有助于实施神经重症患者的"脑保护性肺通气策略"[34]。
上文所述超声引导的神经重症管理策略在PICU的多种临床情况均有应用报道，包括TBI、体外膜肺氧合、心肺复苏后、中枢神经系统感染、脓毒症相关性脑病(sepsis-associated encephalopathy，SAE)等，指导治疗的同时也促进了PICU医师对儿童神经重症的认识。SAE是脓毒症患者常见的并发症，通常伴随更高的病死率和后遗症发生率。脑微循环障碍和脑血流量改变可能是SAE的主要发病机制，TCD可用于评估脓毒症患者的脑血流动力学状态。Crippa等[35]使用平均速度指数评价脓毒症患者的脑血流自动调节功能，发现一半的患者存在CA受损，是发生SAE的独立危险因素。另一项针对儿童严重脓毒症和脓毒性休克患者的研究显示，SAE患儿PI和RI显著升高，脑血管阻力增高与病死率增加相关[36]。了解这类患者的脑血流情况有助于进一步研究相关干预措施及评价治疗效果，可能有助于降低SAE的发生率。
总之，重症超声指导的脑保护管理正逐渐成为儿童重症监护治疗的重要组成部分。超声对颅脑结构的可视化评估能及时发现和监测颅内出血、脑积水、大脑中线移位等，指导及时的外科干预；通过测量视神经鞘直径和TCD或TCCD可监测ICP指导降颅压与优化CPP治疗；利用TCD或TCCD可诊断脑血管痉挛，可评估CA和CO2R，协助制定最佳MAP和CPP目标；通过心肺等超声可对体循环进行评估，可监测肺部病变指导脑保护性肺通气管理。超声也存在局限性，其作用主要体现在脑血流动力学的评估与管理。重症超声与脑氧合、脑电活动、脑代谢等多种监测结合的多模态监测模式有助于临床医生更全面地了解神经重症患者的病理生理变化，制定精准的个体化脑保护管理策略。
所有作者均声明不存在利益冲突
