严重创伤性脑损伤和中风的新治疗方法:脑干功能自动实时监测的发展

创伤性脑损伤和中风可能导致一种潜在的致命疾病，即经小脑幕疝(TTH)。监测镇静病人的适应症，以确定TTH正在发展，出现许多并发症。纽约大学的詹姆斯·斯通博士开发了一种改良版的声音反应大脑活动测试方法，有望发现TTH的早期迹象。这个高度敏感的监控工具，昏迷警报^TM可以在预防进一步严重损害和提高结果质量的阶段进行早期干预。

人类的大脑是电生理学的奇迹。通过离子化学梯度产生微小的电子脉冲，大约800亿个神经细胞已经建立起一个20瓦功率的电网。尽管大脑的复杂性仅足以照亮一个小灯泡，但任何人造系统都远远无法匹敌，而且很可能会一直如此。从第一个类人生物开始，经过400 - 500万年的进化塑造和适应，人类大脑的复杂性在地球上仅部分反映在我们的灵长类祖先身上。人类大脑在各种各样的干扰下，能够在一生中保持高水平、复杂的功能，这说明了设计和建筑的宏伟之美。

由于头部创伤或中风(脑部血流不足)而导致死亡或残疾的脑功能障碍并不罕见。事实上，中风是世界上第二大最常见的死亡原因(每年约630万人死亡，世界卫生组织，2016年)。

如果考虑到死亡率和永久性残疾，估计创伤性脑损伤(TBI)每年影响5000万人。尽管近年来越来越受到关注，但创伤性脑损伤一直是一个主要但在很大程度上被忽视的全球性问题。它是年轻人死亡的主要原因，是所有年龄段残疾的主要原因，并被认为增加了晚年痴呆症的风险。据估计，创伤性脑损伤造成的经济后果每年使全球经济损失4000亿美元(Maas)Lancet Neurol等16:987 2017; 1048)。

目前的方法和局限性
改善严重创伤性脑损伤、恶化的中度创伤性脑损伤、大容量卒中或任何意识改变的大型占位性脑疾病预后的关键需要迅速诊断和及时治疗。需要及时插管和充分通气来降低二氧化碳水平——二氧化碳会导致大脑血管充血和颅内压(ICP)增加。一旦插管，病人必须注射镇静剂。在镇静作用下，除了瞳孔的反应性外，通常的临床神经学指标都丧失了。必须尽快进行脑部CT扫描，以确定是否存在颅骨骨折、脑组织出血或挫伤，以及血肿(硬脑膜下或硬脑膜外)压迫大脑表面。血肿或肿胀的脑组织可引起颅底中线移位和拥挤，导致颞叶内侧突出。这将中脑和邻近的深部结构(对生命至关重要)穿过中线(称为uncal或小脑幕疝，TTH)。

一个非侵入性的、实时的、自动的和报警的警报系统是必要的，以捕捉到TTH的最早迹象，使医生和外科医生有足够的时间进行干预。

在这种情况下，TTH是致命或严重残疾的常见原因，因为挫伤和损伤发生在脑干或邻近区域的中脑部分。TTH的发病通常与瞳孔大小的变化或反应性有关，约有30-40%的病例伴有严重脑外伤。中度创伤性脑损伤、大容量卒中或其他脑疾病也可导致TTH的恶化，可达20%。伴TTH的瞳孔变化可在损伤后几分钟、几小时或几天内发生。TTH一旦出现，在紧急神经外科减压术后并不总是完全可逆的。一个非侵入性的、实时的、自动的和报警的警报系统是必要的，以捕捉TTH的最早迹象，并让医生和外科医生有足够的时间进行干预。

在许多其他病例中，血肿大小、脑肿胀和中线移位被认为不值得手术，患者在重症监护病房(ICU)观察。每天一次或两次，在粗略和通常不可靠的努力检查患者对疼痛刺激的反应能力和四肢活动时，可以暂时停用镇静。不幸的是，许多接受观察的病人几天后病情恶化，在没有明显警告的情况下滑入不同程度的TTH。罪魁祸首通常是进行性脑肿胀或脑挫伤实变，并伴有呼吸或体液问题。

在过去的3-4年里，重症创伤性脑损伤的重症监护重点是在脑室(充满液体的脑腔)或脑组织内放置有创颅内压监测器。心室放置可以提供更准确的压力，液体引流可以帮助控制ICP，但前提是心室充分开放和交流。由于担心引起进一步损伤或放置恶化，ICP监测器通常被放置在主要损伤的对面一侧，因此可能低估ICP水平或TTH倾向。

因为大脑被封闭在坚硬的头骨中，所以我们可以假设在头骨或大脑的任何地方进行测量就会显示出一个全球压力——就像汽车轮胎中的气压一样。不幸的是，事实并非如此。事实上，脑组织本身(约占颅骨内容物的70%)主要是粘弹性(塑料)固体结构，而不是像脑室液那样的液体组成。由于高度不可压缩但又可变形，大脑物质容易产生压力梯度，特别是在半封闭的区域，如颞腔和小脑腔。靠近脑干，这些区域不适合放置ICP。因此，TTH的潜伏发作可能发生。一种非侵入性监测设备可以在瞳孔发生变化之前捕捉到TTH的早期发展，并导致及时的医疗和/或手术治疗，这将大大降低幸存者的高死亡率和非常严重的永久性残疾。

“不受控制的ICP”是致命的。然而，这种情况更常发生在最初不需要手术，但神经icu医疗治疗开始失败的地方。这可能表明，即使瞳孔大小和反应性尚未改变，th疝已经开始逐渐加重。在这个绝望的时刻，可以考虑手术减压或消除脑挫伤或肿胀(水肿)，但缺乏脑功能监测来指导我们，及时的机会往往溜走。

必须理解的是，大脑的功能是一个电化学器官，而ICP测量与任何特定的大脑功能没有直接关系:它仍然是一种明显间接的大脑功能障碍测量。值得注意的是，对脑干(中脑)基本电导率/生存能力进行无创、可靠、连续的神经生理学记录是我们能够实现的。在次人灵长类动物的对照实验中已经证明，与ICP记录相比，在听觉刺激后头皮上的脑干(中脑)记录可以明显更早地发出TTH警告。

斯通博士和他的团队认为，目标应该是开发出持续的神经生理学监测，以便在患者的功能仍有可能恢复的情况下，尽早预警TTH。

在过去的30年里，包括采用ICP监测在内的神经重症监护方面的总体进展表明，严重创伤性脑损伤的死亡率有了明显的改善，但存活人数的显著改善并没有带来良好的结果。最近，一项针对缺乏ICP监测的严重创伤性脑损伤患者的研究方案显示，频繁的CT扫描，特别是当ICP疑似升高并接受治疗时，加上定期的镇静戒断临床检查，结果与那些随机接受基于ICP监测方案的患者没有显著差异。作者警告说，上述方案值得进一步研究，但“有证据表明，ICP监测的缺失并不妨碍在没有监测的情况下通过积极治疗获得满意的恢复。””(栗,等人J Neurotrauma35：54-63。2018）。

从脑创伤中恢复是一个时间游戏，在这个游戏中，时间真的很重要。在头三个小时内诊断可以大大改善病人的预后。

一个更好的方法吗?
詹姆斯·斯通博士研究脑外伤功能已有40多年。他一直关注着该领域的每一个里程碑和技术进步。斯通认识到，作为一个电器官，大脑将受益于更直接和更敏感的神经活动测量。他早期的亚人类灵长类工作建立了ICP和TTH进展的动物模型，并通过序列诱发电位(EPs)监测并发脑功能障碍。

在Cook Country头部损伤实验室，Stone使用猴子的颞/顶骨内的颅内气球来研究ICP的增加及其对大脑功能的影响，直到TTH点。记录生命体征、瞳孔大小、反应性和诱发电位(EP)反应。EP反应是一种由特定刺激引起的神经活动。Stone的工作主要集中在体感诱发电位(SSEP)和脑干听觉诱发电位(BAEP)，也被称为听觉脑干反应(ABR)。简单地说，BAEP测试包括向患者呈现不同音量级别的声音，通常是“咔嚓”声，并监测重要脑干的中脑部分的神经反应。随着气球在4小时内逐渐膨胀，BAEP、SSEP的变化和ICP的增加之间发现了很强的相关性。在TTH之前，BAEP给出了最敏感的警告，通过学生的变化来表示，其次是ICP和SSEP。

一个新的标准
从这一点开始，石头旨在使用BAEP（Wave V和VN幅度和延迟测量）检查来建立更敏感和早期的Tth警告。当时，Baep Waves花了大约7-8分钟纪录;石头旨在将这种延迟减少到3-4分钟。为实现这一目标，他通过改变同时刺激两只耳朵的听觉刺激，增加呈现（构建V和VN幅度）的速率并利用四个响度强度来改变刺激的听觉刺激。记录电极放置在前额和颈部上。75正常听证人类志愿者建立了适当的MBAEP测试模式进行研究。接下来，研究了大约150例脑脑病变患者，以测试MBAEP的可靠性。许多患者同时测量了ICP值。在超过100名患者中也进行了两种不同的声强度，以及MBAEP的标准BAEP。在最近的研究中，石头使用CT扫描和患者的MRI扫描，以记录病变的大小和位置，并在外科除去质量病变后的MBAEP改善。 This allowed the use of multiple comparative measures to assess validity and sensitivity. Compared to the standard BAEP, Stone’s mBAEP produced more prominent V and Vn waves for latency and amplitude measurements. This allowed greater and more robust statistical analyses. Importantly, this meant a faster and arguably more reliable measure of midbrain dysfunction than the standard snapshot BAEP techniques currently employed.

未来的发展方向
作为一个整体，Stone的工作试图强调，与其他流行的方法相比，在早期阶段改善严重脑外伤、大容量中风和其他占位性脑损伤和功能障碍的脑监测的必要性。脑干听觉诱发电位(BAEP)的引入和发展在这一方向上继续取得成功。通过一系列研究，Stone证明了mBAEP的有效性。

虽然它们相对于其他措施的改进是明显的，但局限性仍然存在。这些测量目前还不是自动化的，需要技术人员进行重复测量，以及随后对结果的解释。对于Stone来说，有必要在神经重症监护室开发自动化的、护士/工作人员友好的神经生理监测和警报，以最好地利用这些重要的BAEP测量(Stone等2017)。他将其与神经外科手术室进行了比较，在那里已经存在这种监测，当达到某些关键阈值时，会对工作人员发出警报。这种系统将实现对脑外伤和其他患者的有效、友好的监测，具有成本效益和员工友好性，在提高患者生存率和结果质量方面具有巨大潜力。他的目标是与工业界合作，建立“昏迷警报”的原型^TM并在他目前居住的纽约市开始实施和研究。