一种用于重度脑损伤多模态监测的床旁单孔钻孔方法

摘要

介绍了一种利用床旁单孔钻孔技术记录重度脑损伤患者多模态监测信号的方法。

摘要

颅内压（ICP）监测是重度急性脑损伤（包括创伤性脑损伤）患者重症监护管理的核心组成部分。尽管颅内压升高较为常见，但关于其测量与治疗的现有数据存在矛盾。人们日益认识到，脑组织供血与需血之间的平衡变化至关重要，因此需要进行多种模式的联合监测。目前尚无统一的监测标准，因此本文介绍了一种在床旁通过单个颅骨钻孔实施多模态监测的方法，该方法可置入多种探头，用于测量颅内压，同时还能监测脑组织氧合、脑血流以及颅内脑电图。文中详细描述了患者的入选标准、手术操作步骤以及在重症监护期间固定探头的实用注意事项。该方法操作简便、安全可靠、固定牢固，并具有良好的灵活性，适用于多种旨在检测或预防继发性脑损伤的多模态监测策略。

引言

严重的脑损伤（如创伤性脑损伤（TBI）或蛛网膜下腔出血）可能导致昏迷，即患者无法对周围环境产生反应的一种临床状态。神经外科医生和神经重症监护医师主要依赖临床神经系统检查，但严重的脑损伤可能使得与脑生理环境相关的改变难以被察觉：如颅内压（ICP）升高、脑血流量减少，或非惊厥性癫痫发作和扩散性去极化。这些生理紊乱可导致进一步的脑损伤，称为继发性脑损伤。

严重创伤性脑损伤后，颅内压（ICP）升高很常见，可能导致脑血流减少，从而引发继发性脑损伤和神经功能恶化。高达89%的患者中已有ICP升高的记录¹，其中四分之一的患者出现神经功能恶化，使死亡率从9.6%上升至56.4%²。因此，ICP测量是评估继发性脑损伤发展的最常用生物标志物，并获得了脑创伤基金会IIb级推荐³。

颅内压（ICP）的测量技术已有50多年的历史⁴，最初是通过颅骨钻孔（常与“骨窗”互换使用）将导管插入脑室，钻孔通常位于冠状缝前方、瞳孔中线处的额骨上。然而，这种外部脑室引流导管（EVD）需要中线解剖结构完整，而严重脑损伤后该结构并不总是存在，且导管错位可能损伤丘脑等深部结构。尽管EVD可用于引流脑脊液，作为一种潜在的治疗手段，但其出血发生率平均为6–7%^5,6。

脑实质内压监测仪的置入 通过 钻孔引流术是脑室外引流（EVD）的常见替代或辅助方法，其出血发生率为3–5%^7,8这些是较小的探头，置于颅骨内板下方2–3 cm处，可连续测量压力，但无法像脑室外引流（EVD）那样引流脑脊液。现有的队列研究⁹ 和荟萃分析^10,11 表明以颅内压（ICP）作为继发性脑损伤的指标进行干预可能改善生存率；然而，目前尚缺乏基于单纯神经系统检查来治疗ICP的随机对照试验 与 测量的颅内压未能证明具有益处¹².

神经外科和神经重症监护领域的进展使人们认识到，脑生理学的复杂性远不止颅内压（ICP）一项指标。研究表明，脑损伤后脑内的自身调节功能会受到损害¹³，从而导致局部脑血流（rCBF）调节发生改变。此外，通过颅内脑电图（iEEG）电极记录，人们逐渐认识到非惊厥性癫痫发作¹⁴和扩散性去极化¹⁵在临床中的重要影响。改善脑组织氧合（PbtO2）的策略已被确立为治疗目标，并在一项大规模、多中心的II期临床试验中证实具有可行性¹⁶。

本文介绍了一种可在床旁对重症急性脑损伤且需重症监护的患者，通过单个简单的颅骨钻孔同时测量多种模态参数的技术，这些参数包括颅内压（ICP）、脑组织氧分压（PbtO2）、局部脑血流（rCBF）和颅内脑电图（iEEG）。文中涵盖了患者的筛选标准及该技术的手术入路。该技术可实现多探头置入，从而对多个生理参数进行靶向监测，有望为继发性脑损伤提供更敏感、更特异的早期预警系统。

方案

本方案被制定为标准诊疗流程。辛辛那提大学机构审查委员会已通过免除知情同意的方式，批准在诊疗过程中收集的数据用于回顾性研究。

1. 患者选择

1. 确定急性脑损伤（创伤性脑损伤、卒中）患者。
   注意：外科团队与重症监护团队之间的协作讨论至关重要，以确保对哪些急性脑损伤情况需要进行监测达成共识。
   1. 排除可能干扰临床检查的混杂因素，例如酒精水平升高或接触毒性物质。
   2. 排除神经外科操作的禁忌证，包括但不限于血小板计数 <100 g/dL、国际标准化比值 >1.5、近期使用非维生素K拮抗剂类抗凝药物；对于正在接受双重抗血小板治疗（例如阿司匹林和氯吡格雷联用）的患者应谨慎。
2. 进行格拉斯哥昏迷评分。若患者能够遵从指令，或因失语无法遵从指令但可自发睁眼或对声音刺激睁眼，则予以排除。
3. 当患者被认为符合高级神经监测指征后，应在充分讨论操作风险与获益的基础上获取手术知情同意。
   注意：风险包括显著出血的总体风险为1.9%，以及理论上的感染风险。获益在于能够监测颅内参数以指导靶向治疗，但目前尚无I类证据支持任何一种颅内监测方式的应用。

2. 手术部位与皮肤准备

1. 确定螺栓放置的正确位置。该位置应位于鼻根后方11 cm处，或冠状缝前方1 cm处，并在瞳孔中线水平向侧方2–3 cm处。
2. 剪除步骤2.1中确定的螺栓穿刺部位头皮区域的毛发。随后再次确认正确位置，并用笔或标记物做标记。
3. 使用胶带或其他固定方法固定头部，确保在钻孔过程中头部不会移动。
4. 使用聚维酮碘溶液对局部区域进行消毒，并等待消毒区域完全干燥。
   注意：商用氯己定溶液可能标注其因具有神经毒性，不得用于与脑脊液接触的情况。
5. 使用10 ml含肾上腺素的1%利多卡因，在步骤2.2中标记的位置实施充分镇痛。首先在皮肤部位注射形成较大的皮丘，然后将针头推进至骨膜表面，在缓慢退针至皮肤表层的过程中分次注射数毫升麻醉药。

3. 仪器设备的准备

1. 使用以下设备设置无菌操作台。
   1. 准备一个颅骨通路器械包或类似的器械套装，包括手术刀片、止血钳、镊子、纱布和手持式螺旋钻。
   2. 将颅内监测设备打开并置于无菌区域（表1 和 材料表），包括：(i) 四腔螺栓套件及锁定螺母（最多4个）；该套件还包括一个5.3 mm颅骨钻头，用于与手持式螺旋钻配合使用（步骤3.1.1）；(ii) 颅内压/脑组织氧分压（ICP/PbtO₂）探针；(iii) 脑局部血流（rCBF）探针；(iv) 带针芯的深部电极；(v) 可选（图中未示出）70微透析螺栓导管或其他颅内探针。
   3. 将每根探针依次穿过一个锁定螺母，然后插入螺栓的其中一个腔道中。ICP/PbtO₂探针最粗，应优先插入最高的腔道，其余探针可插入剩余任意腔道。
   4. 测量从螺栓末端到各探针尖端的距离，保持在2.5–3 cm。推进深部电极，直至最靠近近端的电极刚好位于螺栓末端之外。
   5. 当探针调整至距螺栓末端合适距离后，先拧紧螺栓腔道上的锁定螺母，再固定探针本身，使探针牢固锁定在位。
   6. 锁定螺母拧紧后，松开其与腔道的连接，并将每根带锁定螺母的探针取下。将其放置在螺栓旁的无菌操作台上。

4. 钻取骨窗

1. 使用手术刀在已麻醉的区域（步骤 2.5）做一 1–2 cm 的切口。用钝头器械分离帽状腱膜下组织，暴露骨膜。
2. 插入六角扳手，将 5.3 mm 钻头固定到颅骨钻上并拧紧。
3. 将颅骨钻垂直置于颅骨表面。在旋转钻头的同时持续施加压力。继续钻孔直至手感阻力发生变化。当钻动变得困难时，表明已到达颅骨内板。继续钻孔时应向上施加反向支撑力，以避免钻头突然深入皮层。
4. 取出钻头，并使用刮匙或止血钳清除骨孔中的骨屑或碎屑。
5. 使用手术刀片以十字形切开硬脑膜。确认硬脑膜已完全打开。
   注意：某些操作者可能会采用替代方法，例如使用 18 G 针头凭触觉反馈穿刺硬脑膜，直至充分打开。无论采用何种技术，充分的硬脑膜切开至关重要；硬脑膜切开不完全可能导致细而柔软的导管难以置入或导管位置不当。

5. 植入颅骨螺栓

1. 用手握住螺栓的塑料翼，通过稳固的顺时针旋转动作将其旋入钻孔。注意不要过度拧紧，以免压迫邻近的皮肤和软组织。
   注意： 脑脊液可能从螺栓的管腔中流出，尤其是在颅内压升高的情况下。
2. 将每个预先测量好的探针插入，直至锁紧螺母与管腔接触。
   1. 硬脑膜可能会产生阻力，尤其是对于较细的探针。建议先插入最细的探针，这有助于避免通过时遇到阻力。
   2. 插入带有导丝的深部电极。放置到位并拧紧于管腔后，轻轻松开探针上的锁紧螺母，松开至足以取出导丝，然后重新拧紧。
      注意： 当所有探针均通过其对应的管腔并锁定后，手术的无菌操作部分即已完成。

6. 固定探针

1. 安排相关人员将ICP/PbtO₂探头连接至床旁监护仪，以监测颅内压和脑组织氧含量。
2. 使用丝线或其他耐用胶带，轻轻地将每根探头打环，并将其固定在对应的管腔上，以提供抗拉保护。操作时需注意避免探头出现“折弯”，因其内部结构较细，易发生断裂。
3. 可选步骤：使用一张较大的6英寸×2英寸的透明敷料（Tegaderm）或一条薄型闭塞性凡士林纱布包裹固定螺栓基部，以减少皮肤与钻孔界面的暴露。闭塞性凡士林纱布还具有抑菌作用。
4. 转运前，使用编织纱布将整个螺栓完全包裹，确保所有未连接的探头均被卷入纱布内，并用丝线胶带固定纱布末端。此举可防止在转移至手术床或影像检查床途中意外牵拉未连接的探头末端。

7. 验证探针数据

1. 记录到初始颅内压（ICP）后，若临床情况允许，应开具非增强头颅计算机断层扫描（CT），以确认颅内探针的位置，探针应位于额叶皮质下白质内。该检查还可发现置入过程中偶发的不良事件，例如硬膜下或脑实质内出血。
2. 确认探针位置后，将所有探针连接至本地数据记录系统（设备型号可能不同），并执行一些简单的数据验证步骤，以确保每种监测模式的信号按计划正常记录：
   1. 对于颅内压监测，确认存在搏动性波形。ICP/PbtO₂探针测得的ICP数据会在本地记录系统上生成可见波形。
   2. 对于脑组织氧监测，首先检查脑温，并确认其与在其他部位测得的核心体温（如膀胱或食管温度）相近。其次，通过短暂将患者的吸入氧浓度（FiO₂）提高至1.0（100%），验证监测仪的响应性。
      注意：在15分钟内，PbtO₂应至少升高10 mmHg。若未达到，提示溶解氧的弥散受阻，可能原因为小血肿（需复查步骤7.1的CT扫描）或探针置入引起的局部微损伤。可考虑略微松开锁紧螺母，顺时针旋转探针90°，再重新拧紧锁紧螺母，以排除探针氧通透面可能积聚的少量凝血。
   3. 对于脑血流监测，首先等待初始测量完成，此过程可能需要长达6分钟，以建立稳定的热场。
      1. 确保脑血流探针的温度与脑组织温度相差在0.7 °C以内。
         注意：若温差过大，提示脑血流探针可能置入过浅，需进一步推进。
      2. 确保探针放置辅助（PPA）数值（在7.2.3.1步骤中与脑血流探针温度同步生成）读数<2。
         注意：该数值由机械探针测量，通过感知与搏动相关的探针位移而获得，范围为0.0（热场稳定）至10.0（邻近搏动性血管导致热场极不稳定，无法生成rCBF）。若PPA数值>2，可考虑将探针回撤0.25–0.5 cm。
   4. 对于深度脑电图（EEG），需目视检查信号。
      注意：深度电极需要接地电极和参考电极。本地神经电生理技术人员可协助放置这些电极。正确记录的EEG应在15 µV/mm尺度下显示混合频率，动态范围为±200–400 µV，高通滤波设为0.5 Hz，低通滤波设为50 Hz。若未见此表现，建议核查参考电极或接地电极的放置。

8. 患者护理

注意： 操作完成后，无需进一步镇痛处理，也无需使用预防性抗生素。

1. 在临床监测期结束时，先逐一移除各探头，然后逆时针旋转螺栓，直至其从颅骨松脱并可被取出。
2. 采用无菌技术缝合皮肤切口，并观察置入部位是否有脑脊液渗漏、出血或肿胀。

结果

近期发表了一项关于在43例重度创伤性脑损伤（TBI）患者中应用该方法的经验¹⁷。患者选择标准限制了符合条件的患者数量，但在一级创伤中心仅针对TBI患者开展时，每月大约可纳入2例患者。该数量取决于医院的收治量，若将其他急性脑损伤（如出血性卒中患者）也纳入监测范围，病例数可能会增加。

植入可针对非手术治疗的严重损伤患者，或已接受手术的患者进行，具体取决于各医疗机构的偏好（图1）。该技术在损伤后中位数为12.5 h（四分位距[IQR] 9.0–21.4 h）的时间内实施，探针已留置 原位 中位数为 97.1 小时（IQR 46.9–124.6 小时）¹⁷通常将螺栓置于非优势额叶，除非存在禁忌证。在优势额叶置入的螺栓中，有四分之三位于先前开颅术对侧。然而，在创伤性脑损伤（TBI）患者中，该...

讨论

本文介绍了一种在急性脑损伤后向脑内置入多个探头的方法，旨在通过多模态手段研究继发性脑损伤背后的生理机制。现有的脑创伤基金会指南建议对特定创伤患者进行颅内压监测（IIb级）³，但有证据表明，即使在接诊量较大的一级创伤中心，该建议的执行情况也存在差异^19,20。这种差异可能部分源于不同技术之间的区别（脑室引流 vs. 实质探头）、解剖结构差异（是否存在中线移位或裂隙状脑室）以及操作者的偏好。无论如何，越来越多的证据表明，仅依靠颅内压测量可能不足以检测和减轻继发性脑损伤。

通过螺栓插入多个探头可为重症监护所需的时间提供可靠的患者监测方法。尽管探头移位或终止使用的情况时有发生，但部分原因与患者转运有关。在初步经验基础上，现行方案中已增加额外的安全措施，例如应力缓解措施。相比之下，隧道式探头可能更容易受到牵拉和移位的影响，因为其探头长度无法实现用于固定脑室外引流管（EVD）的皮下筋膜层固定。有人认为隧道式探头可...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
颅骨通路套件	Natus Medical Inc.	NA	颅骨通路套件
Neurovent PTO	Qflow 500	NA	ICP/PBtO2 导管
Qflow 500 灌注探针	Hemedex, Inc	#H0000-1600	rCBF 导管
Qflow 500 钛合金螺栓	Hemedex, Inc	#H0000-3644	颅骨通路螺栓
Spencer 深部电极	Ad-Tech Medical Instrument Corporation	NA	iEEG