创伤性脑损伤实时监测新突破：漫反射光学技术实现无创监测

在美国，创伤性脑损伤（TBI）是导致死亡和残疾的主要原因之一，平均每天就有155人死于TBI相关伤害。运动时稍不留神、生产事故或是交通意外都可能会导致创伤性脑损伤。

脑损伤的诊断和评估对于制定脑外伤相关并发症（称为继发性脑损伤）的治疗计划至关重要。这些并发症包括意识水平的改变、记忆障碍、混乱、定向障碍、新发或恶化的癫痫发作、听觉、视觉和情绪并发症以及死亡。然而，目前TBI相关并发症的诊断方法仅限于自我报告症状、功能评估，如格拉斯哥昏迷量表、言语测试、语言测试、认知评估和神经生理学测试，缺乏有效的实时监测手段。

目前临床上有无创和有创两种监测方式。在无创监测中，大多数ICU的连续监测仅限于对心肺功能的测量，如心脏遥测或动脉血压监测，也有采用颅内压（ICP）、脑组织氧张力（PbtO2）或区域脑血流（rCBF）的多模式监测。有创式的监测方法需要在颅骨上钻一个毛刺孔，这增加了出血和感染的风险，严重的还会让患者伤上加伤。激光多普勒流速仪（LDF）、经颅多普勒超声 （TCD）、连续脑电图（cEEG）以及热弥散血流（TDF）也因组织体积、颅骨厚度以及病情发展迅速等因素而无法大展拳脚。

有没有一种无创却能实时监测病情进展的方法呢？先前的研究显示漫反射光学技术能够连续地无创测量脑部血管内的血流动力。基于这一技术，美国辛辛那提大学神经内科及康复医学院对其临床转化能力进行了细致研究，利用1064nm的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）检验定时漫反射相关光谱系统的临床应用，验证血流流量监测是否能为TBI监测提供额外的好处。研究团队将成果以“First-in-clinical application of a time-gated diffuse correlationspectroscopy system at 1064nm using superconducting nanowire single photondetectors”为题，发布于《medRXiv》。

研究团队了选取一名因交通事故入院的创伤性脑损伤患者，首先通过有创式多模态颅内监测（MMM）与其他监测方式（包括ICP、PbtO2、脑微透析和皮质电图等）联合使用直接测量rCBF。创伤后的第3天，开始使用便携式定时漫反射相关光谱系统（TG- DCS），四个通道都与SNSPD连接以收集1064nm的反射光子。研究共收集了1小时20分钟的数据以及同时记录的MMM测量数据。

研究表明，TG - DCS BFI和TDF rCBF之间存在Spearman系数关系，停用镇静剂后，LG与EG的增幅更大。进行神经系统检查后，EG和LG都观察到CBF的急剧增加，而再次使用镇静剂后，TG-DCS BFI和 TDF rCBF都下降了。高分辨率（50 Hz）下BFI的波动幅度更大，此时可以观察到一个与心率相关的类似于脉动流的模式。

为了获得进一步证据，研究人员又从10Hz入手，在保持良好的信噪比和时间分辨率的同时研究了表层和深层BFI敏感性。将TG-DCS BFI的频率谱与心率（HR）信号的频率进行比较后，发现TG-DCS和HR信号之间具有显着相关性。研究结果验证了可通过TG-DCS获得脉动性血流，为TBI监测提供额外的好处。此外，研究还证明了TG-DCS的采样频率足以通过与商业心率监测器相关联来解决相关问题。

上述研究是首次使用1064nm的SNSPD进行TG-DCS的临床应用，研究结果证明了1064nm的TG-DCS的临床效用。与传统的CW-DCS相比，TG-DCS显现出了明显优势，解决了目前只能通过有创方法获得脑组织内的连续、脉动性血流的窘境。

虽然TG-DCS处于早期阶段，临床能力尚待完整、系统建立。但目前研究表明，1064nm的定时漫反射相关光谱系统或可成为一种便携式、无创、连续的床边CBF监测仪，为脑损伤患者送去福音。(生物谷Bioon.com）