心血管外科的中枢神经系统监测

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心血管手术中导致脑损伤的因素

• 主动脉手术时粥样斑块脱落形成的栓子

• 心脏切开抽吸进入循环的脂肪微栓

• 漏气或负压时的空气栓塞

• 脑低灌注和脑超灌注

• 脑高温

• 脑内氧合障碍

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脑电图

心血管手术行脑电图

监测使用局限性

• EEG机器体积庞大

• 传统的EEG的结果分析诊断依赖于对16导联模拟波形的综合分析需要专业训练才能判定

• 麻醉药,低温和体外循环泵都会影响EEG结果分析

• 国际10/20系统电极安置法

• 根据颅骨标志确定,尽可能与头颅大小形状呈正比。

• 国际通用阿拉伯数字：左半球为奇数，右半球为偶数,A1A2为左右耳极

• 将鼻根和枕骨粗隆连线10等分，其中点为头顶。

• 将鼻根、外耳孔、枕骨粗隆连线10等分。

• 根据以头顶为中心的同心圆与半径的交叉点来确定电极部位。

• 优点：电极部位与大脑皮层的解剖关系比较明确，如：C3和C4在中央沟上，F7和F8在外侧裂附近。

脑电图生理学基础

EEG波形的产生

• 头皮电极描记了大脑的表面皮质（灰质）神经元细胞膜电位差，主要产生于皮层3-5层锥体细胞，反映的是大脑灰质的活动

• 记录兴奋和抑制性细胞突触后电位，受脑干和脑干网状结构调节

• 正常时,神经细胞放电是有规律的自发性放电

• 当大脑患有不同疾病时,如脑肿瘤、脑炎、癫痫、脑出血或缺血性疾病、代谢性疾病、不同病因引起的脑病、昏迷等，可出现神经细胞的异常放电

人类睡眠-觉醒周期阶段的特定脑电图特征

脑电图波形描记

1. 频率:通过数在一秒时间内出现的波的个数简单、粗略地计算脑电图的主要波的近似频率。

2. 波幅:波顶与波底的距离单位是微伏（μV）临床上分为低中高波幅。

3. 对称性:大脑左右对称部位的脑电波的频率、波幅、波形的对应程度。

4. 位相:是脑电波呈现形态的一个参数。位于基线以上为负相，位于基线以下为正相。注意与数理教科书中相位相区别。

5. 特异波形:具有临床诊断意义的特殊形态的波形。如棘波、尖波、棘慢综合波、多棘慢综合波、尖慢综合波等。

脑电图法则

• 正常情况下，脑电图的振幅与频率呈负相关

• 振幅和频率同步减低表明存在缺血、缺氧或过度镇静

• 两者平行增加预示癫痫发作或假象

上图是在全身麻醉诱导后头侧中心静脉置管后记录的二导联EEG。振幅和频率同步减少见于缺血缺氧，麻醉诱导和清醒时EEG 无不对称。

常用麻醉深度监测多变量EEG描记仪

1.普遍使用的几种监测仪将EEG,振幅-频率-相位关系模式转化无单位的数字为0-100定量指数

2.双频指数BIS-XP,NarcoTrend 指数（NTI）、患者状态指数（PSI）和SNAP Ⅱ指数（SI）都是由生产厂家基于患者数据库结果而获得的经验值

3.脑状态指数（CSI）是非逻辑演算数值

4.状态熵（SE）是EEG与标准熵方程综合分析获得的

EEG监测预防心血管手术中脑损伤的应用

监测镇静深度、头位不当

1.脑在头部左转动后右侧大脑半球（红色）EEG高频波段的脑电图丢失

2.麻醉诱导后BIS的趋势下降，后趋稳定

     双侧色致密谱阵（CDSA）趋势描绘在麻醉诱导后整个大脑功率的增加 （即高幅低频波）和放置左颈总动脉阻断钳后左侧大脑高频丢失:请注意血管内分流引起高频活动快速回归，同时记录的 EEG回归说明分流的存在，而维持高频活动，保证充足血压以防止脑皮质灌注不足。

血管阻塞和血流方向异常

     一例房间隔修补术患儿在插入14F静脉导管后出现突发弥漫性EEG减慢。虽然心率和血压没有明显改变，但是中心静脉压由6mmHg上升到45mmHg,调整导管后EEG和中心静脉压恢复

低温

     这两侧色致密谱阵（CDSA）显示进行性的温度相关EEG抑制。注意在22时07分，降温开始时 9Hz（橙色）频段的功率在逐渐下降，直至22时27分适度深低温时接近全脑电图抑制。

      心血管手术需要低温停跳， EEG可作为评估低温效果的有效手段。当EEG成直线时表示皮质突触活动静止，可降温过程中通过EEG变化来调控温度

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听觉诱发电位

听觉诱发电位

      听觉诱发电位是指给予声音刺激，在头皮上所记录到由听觉神经通路所产生的电位。

    根据潜伏期的长短不同， 这些成分依次分为听觉脑干诱发电位BAEP、听觉中潜伏期电位MLEP、听觉长潜伏期电位SCR

1.脑干听觉诱发电位（BAEP）可以反映颅内核心温度

2.中潜伏期听觉诱发电位（MLEP）可以评估镇静深度

• BAEP是记录到由耳蜗至脑干听觉神经通路的电位变化

• MLAEPs反应中脑和原始听皮质的电活动

Ⅰ波-听神经的动作电位，

Ⅱ波-于耳蜗神经核，

Ⅲ波-下桥脑的上橄榄核，

Ⅳ波-外侧上丘系核，

V波-中脑下丘，

Ⅵ波-丘脑内侧膝状体，

Ⅶ波-听辐射的电位活动。

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躯体感觉诱发电位

上肢体感诱发电位（SSEP）波形

SSEP：电刺激作用于手臂周围或腿，或两者，跟踪脊髓和皮质下结构神经元传递的信号，提供感觉通路功能的客观测量。

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运动诱发电位  

高强度经颅电刺激或磁刺激可经颅运动诱发电位（MEP）的神经电活动

精确放置皮下刺激电极

• MEPs使用快速脉冲刺激经颅诱发运动电位，监测下行运动通路的完整性

• 应用心胸外科降主动脉手术或血管内修复手术对脊髓保护的监测非常重要

• 尽管是脊髓保护的重要监测技术，但是患者在I型和II型动脉瘤修复期间的使用率仍然很低

运动诱发电位的应用

• 脊髓低灌注的运动诱发电位（MEP）监测。

• 胸腹主动脉瘤手术修复期间，夹闭降主动脉的MEP发生变化。夹钳时双侧下肢MEP消失。

• MEP监测有助于指导主动脉术的动脉血管搭桥的管理，以及考虑肠系膜上动脉和肾动脉重新植入主动脉移植物的依据。

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经颅多普勒超声

• 临床经颅多普勒（TCD）超声波仪的超声波探头，将1至2兆赫的低功率声振动通过最薄的部分颞骨（即声学窗口）传输进入脑组织。

• 血液中的红细胞接收超声波，在血管层流血液中，红细胞在中心区域流动的运动速度比血管壁附近的要快，与不同速度相关的一系列回声反射回探头形成TCD图像。

• 每个回波信号之间的频率与速度成正比，这个速度是由多普勒方程确定的。

• 在心血管手术期间通常对大脑中动脉进行监控，因为其携带大约大脑半球40%的血液流动。

• TCD生理学基础：大血管横截面红细胞层流的速度，血管壁附近为最小值。

• 红细胞速度和血流方向成正比。

• 回声波通过傅里叶变换（FFT）分析产生的瞬时功率谱类似于脑电图分析中使用的功率谱。

• 多普勒频移谱时间序列（右上）类似于动脉压波形，代表每个心动周期中的红细胞速度波动。

• 一些现代TCD声像图小到可以手持或整合到多模态神经生理信号分析仪中。

M型和脉冲频谱显示的比较

• 脉冲超声频谱反映血流速度的瞬间振幅频谱

•  M超声对每一层可根据时间产生波幅和深度的信号图像,不同颜色代表不同血流方向（通常红色代表血流迎向探头，蓝色即血流远离探头），并且颜色的深浅与信号的强弱直接相关

栓子检测

气体和颗粒性栓子比红细胞反射声音更强。PMD或光谱中存在高强度瞬态信号表明存在栓子，可以预测主动脉外科手术神经功能障碍可能

干预阈值

1.TCD流速降低表明严重缺血与EEG活动的深度抑制有关。

2.值得注意的是如果软脑膜侧支循环充足，大脑中动脉血流速度可能在脑功能出现严重减少或缺失的情况下仍然保持不变

3.心血管手术期间，TCD平均速度降低超过80%或舒张期的速度损失提示有临床意义的脑损伤或脑灌注不足。

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局部脑氧饱和度

置于眶上区额头的脑血氧计传感器可同时监测

双侧大脑额叶前•中动脉血流区

• 脑血氧饱和度监测额叶皮质-大脑前动脉（ACA）和大脑中动脉（MCA）分布区域大脑皮层组织

• NIRS测量所有直径小于1毫米，搏动性和非搏动性血管内血红蛋白，组织血氧饱和度大约为70%

• 提供个性化基线和局部灌注不足的客观指标

空间分辨近红外光谱和差异近红外光谱

• 空间分辨NIRS使用一对距离光源足够远的传感器，以确保两个信号都能检测到从颅外和颅内组织反射的光子（左图）,由此产生的脑血氧饱和度测量值似乎约为65%。

• 差异NIRS使用一个非常靠近光源的传感器专门记录颅外信号，另一个距离更远的传感器用于颅外和颅内测量（右图）。单点减法可以抑制大部分颅外信号，但不能抑制颅内光子散射的主体间变化。

局部脑氧饱和度

• 技术局限性：脑血氧饱和度测定的技术局限性主要涉及多种因素如头发，血肿或静脉窦，鼻窦。儿童和成人之间存在非常显著的差异

• 通过与大脑直接微探针测量的组织氧分压比较这两项方式，检测结果是直接的显著相关

• 尽管与体重、身高、头部大小或性别无关，与年龄呈负相关，与血红蛋白浓度呈正相关。传感器在眼睛上方从推荐位置横向移动时，也会受到影响结果。

• 健康成年人标准INVOS rSO2值为71±6%显著高于心脏外科病人。在健康婴儿和先天性心脏病婴儿之间差异更大。

总结

心血管外科手术中应该常规应用多模式神经监测

• 主动脉手术

• 深低温停体循环

• 顺行脑灌注

• 降主动脉手术

• 常规冠状动脉旁路移植术

• 联合颈动脉内膜切除术

• 体外膜氧合

• 麻醉深度监测

重点

1.心脏手术中合并的脑损伤是常见的，多因素的，可以预防的。

2.脑电图：能监测脑缺血/缺氧和癫痫发作并判断镇静深度。

3.中潜伏期听觉诱发电位：能够客观地反映镇静不足。

4.脑干听觉诱发电位：可以监测降温和复温对深部脑组织活动的影响。

5.躯体感觉诱发电位：可监测外周神经及皮质下大脑结构的进行性损伤。

6.经颅多普勒超声：可反应颅内大动脉血流方向和特点，并识别微小血栓。

7.脑血氧定量：对脑氧供需平衡的变化进行连续计量分析。

8.中枢神经系统监测，可减少中枢神经系统损伤的发生率，并保证合适的镇静状态。

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