非侵入性脑氧饱和度和血压神经监测刻画心脏骤停后的动态脑血管自动调节 - 心脑血管

摘要

背景与目的

脑血管自动调节（CVAR）在心脏骤停后受损。我们描述了心脏骤停后基于近红外光谱（NIRS）的CVAR参数，并刻画了它们随时间的演变。

方法

这是一项回顾性分析，分析了2022年3月至2023年10月期间在单一学术医疗中心前瞻性收集的临床和生理心脏骤停数据仓库。符合条件的患者在心脏骤停后72小时内连接神经监测设备，监测时间超过4小时，且无混淆性神经系统诊断。NIRS推导的脑氧饱和度指数（COx）和自动调节限度是通过时间同步的区域脑氧饱和度（rSO₂）和连续平均动脉压（MAP）之间的线性相关性计算的。CVAR限度[包括最佳MAP（MAP_OPT）、自动调节下限（LLA）和自动调节上限（ULA）]是通过拟合COx与MAP抛物线曲线并设定COx阈值为0.3确定的。

结果

在60名符合条件的患者中，56名接受了神经监测，55名被纳入本分析。平均（标准差[SD]）年龄为53.4（15.4）岁，大多数患者具有高度严重的心脏骤停后综合征。从心脏骤停到首次记录COx的中位数（四分位距）时间为14.2（10.1-21.2）小时；中位数监测持续时间为49.1（26.6-85.3）小时。平均（SD）MAP_OPT和自动调节限度分别为86.0（13.1）mmHg和74.6（11.3）至96.8（13.0）mmHg。85.5%（n=47）的患者的LLA≥65mmHg。所有患者至少有一个时段的CVAR受损或功能障碍。13名患者（23.6%）存活至出院。与非存活者相比，存活者具有更高的MAP（91.6 vs 82.7 mmHg，p=0.039）和更低的COx（0.05 vs 0.15，p=0.041）。

结论

CVAR受损在心脏骤停后至少120小时内很常见且是动态的。如果将基于人群的MAP阈值≥65mmHg应用于我们的队列，可能会导致显著时间低于LLA。虽然确定CVAR限度是可行的，但需要进一步工作来确定基于CVAR的治疗方法是否影响结果。

关键词

心脏骤停、NIRS、结局、脑自动调节

引言

缺氧-缺血性脑损伤（HIBI）是心脏骤停的常见且往往具有毁灭性后果。在自主循环恢复（ROSC）后，患者仍面临继发性脑损伤的风险，这可能是可调节的。作为脑灌注的基本驱动力，足够的血压确保氧气和葡萄糖输送匹配受损大脑的代谢需求。ROSC后低血压（定义为MAP<65 mmHg）发生在超过三分之二的患者中，与更差的神经学结果和更低的生存可能性相关。尽管在危重脑损伤患者中血压监测的重要性已达成共识，但在最佳监测方法方面存在相当大的实践差异，且缺乏数据驱动的治疗阈值。包括近红外光谱（NIRS）在内的高级神经监测工具可用于识别个性化而非基于人群的血压阈值。新兴证据表明，在急性脑损伤中，偏离个性化血压限度与增加的死亡率和更差的功能恢复相关。

脑血管自动调节（CVAR），即大脑维持稳定血流的能力尽管脑灌注压发生变化，但在心脏骤停后受损。美国心脏协会（AHA）和神经危重症医学会（NCS）在2024年发布的联合共识声明建议，当使用高级脑监测时，目标MAP超过80 mmHg或接近预测的最佳MAP。然而，AHA在2025年发布的最新指南建议目标MAP≥65 mmHg。专家小组共识和指南之间的差异，基于证据GRADE，突显了定义最佳血压以及如何和何时在护理的停搏阶段使用个体化监测是关键的、未解答的知识缺口。

虽然心脏骤停后完整的CVAR与降低的死亡率相关，但完整或受损自动调节患者的最佳血压目标及其对结果的影响仍然未知。心脏骤停患者是一个异质性人群，CVAR是一个动态过程。在心脏骤停幸存者中，将血流动力学增强到更高的MAP阈值并未改善结果。使用基于人群的阈值而非个体化目标可能是试验结果中立的原因。利用个体化目标的试验规模较小，方法各异，因为确定CVAR的最佳方法尚不清楚。

我们对前瞻性收集的心脏骤停后实时NIRS推导的最佳血压参数进行了回顾性分析。我们刻画了CVAR限度的演变，并根据不同的脑氧饱和度指数（COx）阈值评估了CVAR功能障碍和受损的频率。

方法

研究设计和患者

这是一项在单一学术医疗中心前瞻性收集的临床和生理心脏骤停数据仓库的回顾性分析。符合条件的患者包括2022年3月至2023年10月期间昏迷的心脏骤停幸存者，这些患者接受了CVAR监测，同时使用NIRS和动脉线获得连续血压。符合条件的患者在心脏骤停后72小时内连接神经监测设备，监测时间超过4小时，且无混淆性神经系统诊断。我们对质量数据库的回顾确定了在19个月的时间框架内，有60名心脏骤停患者被送入符合条件的重症监护病房。本研究获得了耶鲁大学机构审查委员会（HIC 2000030242）的批准。

一般管理

心脏骤停后的管理由机构协议指导。在我们机构，所有实现ROSC的心脏骤停患者都会触发"降温警报"，这会促使神经危重症护理和心脏病学立即评估。此警报的目的是加快早期复苏后管理，包括温度控制、心脏导管插入术和以大脑为中心的血流动力学目标决策。所有不遵循命令且没有温度控制禁忌症（如血流动力学不稳定需要多种升压药或活动性危及生命的出血）的患者均接受33-36°C范围内的低温目标治疗。目标温度根据当地协议选择，受初始核心温度影响。符合条件的被送入医学或神经ICU的患者进行非侵入性连续自动调节监测。由于技术限制，这种监测在心脏ICU中不可用。所有患者均由熟悉使用这些数据指导临床建议的神经科学ICU咨询团队跟进。CVAR监测被认为是急性缺血性卒中、蛛网膜下腔出血（SAH）和创伤性脑损伤（TBI）患者入住耶鲁神经科学ICU的标准治疗。CVAR数据由ICM+软件（Cambridge Enterprise, UK）实时分析，并在整个监测期间对主要和咨询团队可用，但解释和使用由临床团队自行决定。临床神经监测协议概述了可能受益于监测的人群，但没有指导评估频率或推荐的治疗阈值。为了纳入这些个体化目标，临床团队必须查看床边监测器（带有ICM+软件的笔记本电脑）并向临床团队传达血流动力学目标的变化。电子健康记录被回顾以确定神经危重症护理推荐的MAP目标，包括护理文档，以评估临床团队是否执行了这些建议。

CVAR测定

区域脑氧饱和度（rSO₂）使用ForeSight组织血氧传感器（Edwards Lifesciences, Irvine CA, United States）通过近红外光谱评估，传感器附着在患者的前额，连接到CASMED Fore-Sight Elite Monitor（前CASM Medical Systems, Branford CT, United States）。连续侵入性血压使用动脉线测量，并从患者的床边监测器（Phillips Intellivue）导入笔记本电脑，使用ICM+软件（Cambridge Enterprise, Cambridge, United Kingdom）与NIRS数据同步。ICM+软件实时计算并显示脑氧饱和度自动调节指数（COx）、CVAR限度和最佳平均动脉压（MAP_OPT）。除了收集平均COx、MAP和MAP_OPT的数据外，我们还收集了中位记录持续时间、首次COx测量时间、记录的COx总小时数、COx≥0.3阈值的比例和绝对时间、计算MAP_OPT的比例和绝对时间、在CVAR限度之上和之下的比例和绝对时间、CVAR限度之外的区域、在CVAR推导的MAP_OPT±5 mmHg范围内的花费时间百分比，以及MAP与MAP_OPT的平均（标准差）偏差。最后，我们评估了MAP低于CVAR的区域（mmHg x小时），通过低于LLA（毫米汞柱）的偏差幅度乘以低于此阈值的时间（小时）。临床数据以标准化方式从耶鲁心脏骤停数据仓库中收集和提取，如先前发表的那样。

协变量

从电子健康记录中提取的变量包括：人口统计学特征、病史、停搏细节（停搏地点、目击停搏、旁观者心肺复苏（CPR）、初始非灌注心律、停搏后变量（初始核心温度、温度控制使用、初始乳酸、初始pH值、升压药剂量、神经学检查）和临床结果（生命维持治疗撤除（WLST）、心脏停搏到WLST的时间、存活至出院、出院时的脑功能表现类别（CPC）评分和神经标准死亡（DNC））。如果未记录变量，则输入为不可用。使用年龄调整的Charlson合并症指数（CCI）对发病前医疗状况进行分类。Full Outline of UnResponsiveness（FOUR）评分用于表征ROSC后的即时神经学检查。Pittsburgh Cardiac Arrest Category（PCAC）和修订的用于治疗性低温的心脏停搏后综合征（rCAST）评分用于表征心脏停搏后综合征的严重程度。在所有患者中，我们评估了记录持续期间升压药的使用情况，以及心脏停搏后24小时内峰值同时升压药剂量，以去甲肾上腺素当量（NEE）表示。

结果

虽然这是一项描述性分析，但存活至出院和脑功能表现类别（CPC）评分用于表征组别。CPC是一个5点类别序数评分，其中1表示良好的脑功能（能够工作），5表示死亡，包括DNC。CPC通过言语病理学、职业治疗和物理治疗记录的图表回顾，由盲法研究者（RB）确定，如先前所述。

数据处理

鉴于HIBI的全局性，使用左右半球之间的平均rSO₂值。COx计算为30个连续的、每10秒平均的MAP和rSO₂值的移动Pearson相关系数。MAP值分为5 mmHg的区间，每个相应的COx被平均。COx使用每10秒更新一次的滚动窗口数据点计算，以生成CVAR的连续时间趋势。为每个患者计算第1-3天心脏停搏后的平均COx值。虽然在心脏停搏患者中尚未确定CVAR功能障碍的COx阈值，但我们使用COx值0.3来定义CVAR限度，与先前出版物一致。COx范围从-1到+1，较高值表示脑血流和MAP之间相关性增加；这种压力被动性脑循环表明CVAR丧失。为了理解CVAR的程度，我们定义如果COx值≤0，则CVAR维持；如果COx值>0但<0.3，则CVAR受损；如果COx值≥0.3，则CVAR功能障碍。我们使用2小时窗口，其中COx阈值在记录期间的大部分时间（超过一半）达到，以图形表示CVAR随时间的变化。选择2小时窗口是因为较短的窗口提供动态信息，与CVAR指数有更好的相关性。通过拟合MAP-COx图的抛物线曲线，其最低点表示与最低COx值相关联的MAP值（MAP_OPT）。CVAR限度通过确定与COx阈值0.3相交的MAP来确定。自动调节下限（LLA）定义为拟合的COx与MAP抛物线曲线在较低边界处与COx值0.3相交的MAP值，而自动调节上限（ULA）由上边界定义。使用每分钟重新计算值的移动多窗口指数加权算法，生成MAP_OPT和自动调节限度的连续时间趋势。值每分钟计算一次并在记录期间平均；我们将每个患者的平均（SD）MAP与记录期间的CVAR推导的MAP_OPT进行比较。

数据清洗

ICM+软件用于监测、分析和存储CVAR和侵入性连续血压数据。首先手动清除波形数据以去除伪影，然后自动去除脉压<20 mmHg的钝化或平坦ABP波形，并将数据下采样为10秒平均值。使用Python版本3.8.10（2021）将清洗后的数据汇总为可用于分析的格式。

统计分析

基线特征和结果报告为n（%）、平均（SD）或中位数（四分位距），视情况而定。正态分布的连续变量使用t检验进行比较。分类变量使用卡方检验进行连续性校正进行比较。序数变量或非正态连续变量使用Wilcoxon秩和检验进行比较。p值<0.05被认为具有显著性。对于二次分析，我们将三个离散时间段分层：ROSC后的第1天（0-24小时）、第2天（24-48小时）和第3天（48-72小时）。我们创建了连续时间序列图，以帮助可视化整个记录期间的趋势。患者实际MAP与MAP_OPT之间的差异计算为ΔMAP_OPT，定义为记录期间每分钟的MAP-MAP_OPT，然后取平均。生成散点图与线性回归线，以可视化患者温度与COx之间的关系。分析使用R版本4.3.1（2023）进行。

结果

患者特征

我们确定了56名有可用神经监测数据的患者，其中55名被纳入我们的分析。平均（SD）年龄为53.4（15.4）岁。在55名患者中，35名（63.6%）为男性，27名（49.1%）为白人。中位数（IQR）CCI为2（1-6）。大多数队列（n=43, 78.2%）经历了院外CA，具有非休克心律（n=46, 83.6%），并且是目击停搏（n=39, 70.9%）。很少有患者接受了旁观者CPR（n=14, 25.5%）。心脏停搏后综合征严重程度评分较高，中位数（IQR）Pittsburgh Cardiac Arrest Category（PCAC）评分为4（3-4），修订的用于治疗性低温的心脏停搏后综合征（rCAST）评分为10.5（8.0-14.5）。大多数患者接受了温度控制（n=53, 96.4%）。平均（SD）初始乳酸为9.5（5.1）mmol/L，平均（SD）初始pH值为7.22（0.17）。升压药使用很常见，发生在60.0%（n=33）的队列中。在队列中，16名（29%）患者在神经危重症护理记录中指定了个体化MAP阈值。在所有情况下，神经危重症护理记录与护理命令一致。在那些有个体化目标的患者中，推荐的自动调节下限范围从70-100 mmHg。所有没有记录个体化MAP目标（n=39）的患者都有医嘱将药物滴定为MAP≥65 mmHg。

CVAR特征

在41,787个5分钟平均COx测量中，8,366个（20.0%）高于0.3的COx阈值。从心脏停搏到首次COx测量的中位数（IQR）时间为14.2（10.1-21.2）小时。监测的中位数（IQR）持续时间为49.1（26.6-85.3）小时。所有患者都确定了MAP_OPT，记录期间的中位数（IQR）为82.7（62.4-93.7）%。对于大多数患者（n=40, 72.7%），在监测的第一天计算了MAP_OPT和CVAR限度。其余患者都在73.5小时前计算了CVAR限度。

平均（SD）MAP和MAP_OPT显著高于基于人群的65 mmHg阈值[分别为83.1（11.7）mmHg和86.0（13.1）mmHg]。同样，LLA平均比AHA指南推荐的高出10点[74.6（11.3）mmHg]。MAP_OPT在记录期间是动态的。大多数患者的平均MAP_OPT≥75 mmHg（n=43, 78.2%），一半患者的平均MAP_OPT≥85 mmHg（n=27, 49.1%）。患者的实际MAP与MAP_OPT平均偏差为10.3（4.9）mmHg。

85.5%（n=47）的患者的LLA≥65 mmHg。CVAR限度在三天及以后显示在图2B中。LLA高于65 mmHg的中位数（IQR）时间为记录持续时间的84.9（68.5-96.4）%。大多数患者在计算的CVAR限度内维持，记录期间中位数（IQR）有25.6（14.1-43.2）%的时间在这些限度之外。这个时间平均分配在CVAR限度之上[10.1（6.2-15.1）%]和之下[10.8（6.3-23.0）%]。COx≥0.3的时间各不相同，很少有（n=9, 16.4%）患者在记录中有≥50%的时间超过这些阈值。

心脏停搏患者CVAR趋势

存活者和非存活者在前120小时的CVAR数据如表2所示。存活者的MAP较高（91.6 vs 82.7 mmHg，p=0.039），COx较低（0.05 vs 0.15，p=0.041）。MAP_OPT、ΔMAP_OPT或CVAR外时间方面没有统计学差异，然而，对于这些探索性分析，我们的样本量不足。存活者和非存活者在停搏后第1-3天的CVAR数据如补充表1所示。存活者和非存活者随时间的COx时间序列表示如图3所示。

CVAR是动态的，并且患者之间各不相同。图4显示了每个患者在心脏停搏后前120小时内的监测记录，以2小时为间隔，红色表示CVAR功能障碍，黄色表示CVAR受损，蓝色表示CVAR维持。所有患者至少有一个CVAR受损或功能障碍的时段。大多数患者在CVAR维持和受损或功能障碍之间动态变化。CVAR受损或功能障碍的时段数量与不良结果之间没有相关性（p=0.204）。

COx与温度的关系

所有患者均记录了每小时温度数据。COx与温度之间的关系以散点图显示；实心黑线反映了跨所有患者的线性回归拟合。随着温度升高，COx增加，但几乎没有相关性（r=0.07）。

讨论

我们的研究表明，成功获取和整合动态个体化血压目标使用连续CVAR监测到心脏停搏患者的实时临床护理是可行的。我们能够在所有患者中识别CVAR。LLA远高于基于人群的MAP≥65 mmHg阈值。重要的是，CVAR限度在ROSC后前120小时内是动态的。虽然我们的发现是假设性的，但它们表明，将MAP目标设定为65 mmHg可能会导致显著部分时间在自动调节限度之外，特别是在第二天之后。虽然这些发现支持AHA/NCS关于心脏骤停复苏患者CVAR监测的共识声明，但需要进一步工作来确定MAPopt指导治疗是否改善神经学结果。

我们的结果与先前的出版物一致，表明CVAR可能在心脏骤停后右移，需要更高的血压目标来维持脑血流和脑灌注。然而，多项针对心脏骤停后更高血压目标的前瞻性试验未能改善结果。这种差异的可能原因包括：1）使用基于人群的而非个体化阈值；2）主要在ROSC后最初48小时内关注血压增强；3）方法学差异，例如使用平均值而不是在目标值之上或之下花费的时间百分比或区域。在COMACARE研究的事后分析中，具有不良神经学结果的患者总体上CVAR受损，但这一发现在ROSC后的12-24小时期间不适用。鉴于HIBI后脑水肿的已知轨迹，最佳血压从第2-5天上升是有道理的；这对接种血流动力学增强的最佳时间窗有影响。未来的研究应将增强的时间窗扩展到最初48小时之后。

重要的是，我们的数据表明所有患者都有CVAR受损的时段，这可能使他们面临继发性脑损伤的风险。我们不能将CVAR视为全有或全无的现象，需要确定特定疾病的阈值并评估在关键范围内花费的时间的影响。我们的可行性研究为支持使用实时床边监测移动相关系数来识别和表征临床上有用且动态变化的个体化血流动力学目标的新兴复苏文献做出了贡献。

局限性

鉴于HIBI的全局性，我们平均了NIRS信号来自两个半球，与先前的分析一致，但这种方法可能导致错误。我们的研究突显了在心脏停搏患者中识别个体化血压目标的方法学挑战。与急性缺血性卒中先前的研究相比，CVAR限度和MAP_OPT的计算时间较短。心脏停搏后综合征和休克可能导致血压变异性降低。由于CVAR评估依赖于血压观察的范围，使用升压药可能导致CVAR限度识别延迟。

虽然我们提供了对心脏停搏后CVAR监测患者的描述性分析，但由于心脏停搏后综合征严重程度高且心脏或可休克心律停搏发生率低，通用性可能有限。由于我们没有在心脏ICU中监测患者，我们的数据低估了Utstein心脏停搏生存率，死亡率较高，CPC 1-2结果较低。这很重要，因为我们的结果可能不适用于心脏停搏后疾病严重程度较低的队列。

最重要的是，CVAR数据的解释没有标准化，因此我们无法验证CVAR数据被审查的频率以及MAP建议是否基于监测数据进行调整。虽然我们确实进行了图表回顾，确定队列中约30%的患者有个体化MAP建议，但我们不知道这些建议是静态的还是动态的，以及它们更新的频率。尽管队列中的大多数人（N=39）使用了基于人群的阈值，但MAP经常被滴定到该参数之上。口头建议优化血压目标可能影响了护理人员对升压药的滴定，尽管医嘱要求MAP≥65 mmHg。此外，虽然我们的标准神经危重症建议侧重于以大脑为中心的复苏目标，包括二氧化碳分压35-45 mmHg和氧气分压80-150 mmHg，但我们没有审查可能影响CVAR的通气参数变化。

最后，心脏停搏患者代表了一个具有独特生理学的人群，其特征可能是扩散限制，可能影响基于NIRS的CVAR参数。0.3的COx阈值已被用于表征多种疾病状态下CVAR的上下限，并且在文献中被广泛接受，但它是从临床前研究和心肺旁路的临床研究中采用的。一项旨在检测猪仔低血压期间自动调节丧失的临床前研究发现，当COx≥0.36时，COx对压力被动性脑血流的敏感性为92%，特异性为63%。尚未在心脏停搏患者中进行定义COx阈值以检测压力被动性脑血流的生理学研究。

结论

我们的研究支持先前的心脏停搏文献，其中CVAR受损在ROSC后五天内很常见且是动态的。如果将基于人群的MAP阈值≥65 mmHg应用于我们的队列，可能会导致显著时间低于LLA。需要进一步工作来验证心脏停搏患者中的COx阈值，并确定个体化CVAR外时间对结果的影响。推进复苏科学中的精准灌注作为定义可挽救表型和改善心脏停搏幸存者结果的下一步具有令人难以置信的前景。