王文君，高慶春，陳建文，郭健，張偉勁，傅賢，李現(xiàn)亮

腦血流自動調(diào)節(jié)是指當(dāng)血壓在一定范圍內(nèi)波動時，腦血管能夠維持腦血流量相對恒定的能力。既往認(rèn)為腦血流自動調(diào)節(jié)過程僅與腦循環(huán)阻力（cerebral vascular resistance，CVR）有關(guān)[1]，即血管口徑改變是自動調(diào)節(jié)過程最重要的機(jī)制。但隨后發(fā)現(xiàn)某些現(xiàn)象難以用CVR的變化解釋，且把復(fù)雜的腦血流自動調(diào)節(jié)過程歸結(jié)于單一參數(shù)的變化欠妥當(dāng)。近來有學(xué)者將臨界關(guān)閉壓（critical closing pressure，CCP）引入腦血流自動調(diào)節(jié)過程，認(rèn)為血管緊張度才是腦血流自動調(diào)節(jié)過程中最重要因素[2]。本研究通過人為改變正常大鼠血壓，觀察CCP對于腦血流調(diào)控的作用機(jī)制，觀察各血流動力學(xué)指標(biāo)在腦自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)及超出腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后的變化情況，驗(yàn)證腦血流調(diào)控CCP模型的有效性。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物與分組 健康雄性SD大鼠（由中山大學(xué)動物實(shí)驗(yàn)室提供并飼養(yǎng)）140只，體重250～290 g，隨機(jī)分為降低動脈血壓的降壓組和升高動脈血壓的升壓組各70只，分別進(jìn)行下列手術(shù)和操作。

1.2 動脈血壓和腦血流信號采集 3%戊巴比妥鈉（40 mg/kg）腹腔注射麻醉后，氣管插管連接小動物呼吸機(jī)，保持呼出氣體PaCO2維持在37～43 mmHg。雙側(cè)股動脈和右側(cè)股靜脈插管。雙側(cè)股動脈插管分別連接多導(dǎo)生理儀（日本光電RM-6000型多導(dǎo)生理儀）的壓力探頭和用于動脈采血、放血，右側(cè)股靜脈插管用于血液回輸和藥物泵注。硬腦膜完整的前提下暴露左側(cè)大腦中動脈（middle cerebral artery，MCA）主干，用經(jīng)顱多普勒儀（德國DWL Dop-P）的16 MHz探頭測定MCA血流速度（cerebral blood flow velocity，CBFV）。動脈血壓信號輸入經(jīng)顱多普勒超聲儀，與血流信號同步記錄。

1.3 動脈血壓改變和控制方法 股動脈緩慢放血于肝素化注射器中，以降低動脈血壓，血壓從基礎(chǔ)血壓降至40 mmHg以下。微泵經(jīng)股靜脈緩慢泵入去甲腎上腺素（0.08～1.0 μg·ml-1·kg-1）以升高動脈血壓，血壓從基礎(chǔ)血壓升至160 mmHg以上。血壓升降均以10～15 mmHg為一級別，逐級改變。每一級別都要在血壓穩(wěn)定3～5 min后，測量相關(guān)參數(shù)的數(shù)值。

1.4 數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和測定 選擇包絡(luò)線規(guī)則的趨勢圖進(jìn)行分析，將血壓波、血流速度波數(shù)據(jù)分段以ASCⅡ碼形式由TCD機(jī)硬盤導(dǎo)出，采樣率為每秒84點(diǎn)。以20個心動周期計(jì)算平均動脈壓（mean artery blood pressure，MABP）和CBFV。并按照高慶春[3]和Aaslid[4]建立的方法確立CCP和血管面積阻力指數(shù)（resistance area product，RAP）。

1.5 腦血流自動調(diào)節(jié)上、下限的確定方法 首先對腦血流自動調(diào)節(jié)曲線進(jìn)行分類。經(jīng)典型和峰形者，用雙盲法[5-6]目測出腦血流自動調(diào)節(jié)上限（upper limit of autoregulation，ULA）和腦血流自動調(diào)節(jié)下限（lower limit of autoregulation，LLA）的大體范圍，然后對范圍內(nèi)的曲線段通過比較斜率，找出曲線轉(zhuǎn)彎最急處的血壓值作為ULA和LLA。非典型腦血流自動調(diào)節(jié)曲線曲線，則人為規(guī)定血流量或血流速度下降到基線血流量或血流速度10%處[7]的血壓值作為ULA和LLA。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有資料應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件、Medcalc 11.4.2軟件和Excel 2013辦公軟件處理。所有數(shù)據(jù)均進(jìn)行正態(tài)分析，符合正態(tài)分布者，用描述。血壓與血流速度、CCP等值的相關(guān)采用Pearson相關(guān)，用相關(guān)系數(shù)表示指標(biāo)間的相關(guān)性。P＜0.05表示差異（相關(guān)）有顯著性。

2 結(jié)果

140只大鼠中，降壓組7只大鼠開顱暴露血管手術(shù)失敗，5只動脈插管失敗，4只靜脈插管失?。簧龎航M1只開顱失敗。最后完整采集數(shù)據(jù)降壓組54只大鼠，升壓組69只大鼠。

2.1 腦血流自動調(diào)節(jié)上、下限 升壓組確定ULA為（148.12±7.49）mmHg，降壓組確定LLA為（62.96±3.34）mmHg，因此本研究觀察到的腦血流自動調(diào)節(jié)范圍為（62.96±3.34）～（148.12±7.49）mmHg。

表1 升高動脈血壓過程中血流動力學(xué)參數(shù)的改變（±s）

表1 升高動脈血壓過程中血流動力學(xué)參數(shù)的改變（±s）

注：ULA：腦血流自動調(diào)節(jié)上限；Vm：平均血流速度；Vs：收縮期血流速度；Vd：舒張期血流速度；CCP：臨界關(guān)閉壓；RAP：血管面積阻力指數(shù)；CVR：腦循環(huán)阻力；*：和腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化的絕對值比較P＜0.05；#：和腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化的相對值比較P＜0.05

超過腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后相對變化值%（每10 mmHg）BPm（mmHg） 100.16±4.75 148.12±7.49 - - - -Vm（cm/s） 28.18±2.65 31.26±2.51 0.65±0.27 3.82±2.91* 2.36±1.07 12.22±3.32#Vs（cm/s） 37.45±3.11 40.57±3.70 1.02±1.41 5.73±8.56* 2.86±4.06 13.01±2.12#Vd（cm/s） 20.97±2.33 21.94±2.49 0.21±0.52 2.53±4.23* 0.87±0.02 12.06±2.02#CCP（mmHg） 44.77±3.28 66.84±5.66 4.60±1.06 2.33±1.98* 10.36±2.55 3.49±2.96#RAP 2.00±0.12 2.54±0.23 0.11±0.04 0.14±0.07 5.57±1.96 5.30±2.70 CVR 3.85±0.30 4.76±0.38 0.25±0.04 0.02±0.05* 6.93±1.27 0.50±0.93#變量（n=69） 基礎(chǔ)值 ULA腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)絕對變化值（每10 mmHg）超過腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后絕對變化值（每10 mmHg）腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)相對變化值%（每10 mmHg）

表2 降低動脈血壓過程中血流動力學(xué)參數(shù)的改變（±s）

表2 降低動脈血壓過程中血流動力學(xué)參數(shù)的改變（±s）

注：LLA：腦血流自動調(diào)節(jié)下限；Vm：平均血流速度；Vs：收縮期血流速度；Vd：舒張期血流速度；CCP：臨界關(guān)閉壓；RAP：血管面積阻力指數(shù)；CVR：腦循環(huán)阻力；*：和腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化的絕對值比較P＜0.05；#：和腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化的相對值比較P＜0.05

超過腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后相對變化值%（每10 mmHg）BPm（mmHg） 104.11±7.17 62.96±3.34 - - - -Vm（cm/s） 26.91±2.13 25.14±2.01 0.43±0.23 3.79±1.31* 1.61±0.87 15.09±2.83#Vs（cm/s） 37.91±1.63 35.63±3.39 0.57±0.80 6.87±1.56* 1.53±2.16 19.31±1.65#Vd（cm/s） 21.50±1.71 19.98±0.74 -0.36 ±0.40 2.51±1.23* 1.82±2.03 12.60±1.31#CCP（mmHg） 47.71±3.82 20.18±1.88 6.74±0.59 2.41±0.53* 14.23±1.97 2.97±0.48#RAP 2.10±0.09 1.72±0.07 0.09±0.02 0.05±0.01* 4.44±0.75 2.78±0.03#CVR 3.88±0.21 2.51±0.15 0.33±0.04 0.03±0.11* 8.59±0.68 1.09±0.21#變量（n=54） 基礎(chǔ)值 LLA腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)絕對變化值（每10 mmHg）超過腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后絕對變化值（每10 mmHg）腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)相對變化值%（每10 mmHg）

2.2 動脈血壓變動過程中腦血流參數(shù)的改變升壓組和降壓組，在動脈血壓逐級升高或降低動脈血壓過程中，腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，大腦中動脈血流速度中的平均血流速度（mean blood flow velocity，Vm）、收縮期血流速度（systolic blood flow velocity，Vs）、舒張期血流速度（diastolic blood flow velocity，Vd）隨動脈血壓改變輕微，超出自動調(diào)節(jié)范圍后則改變明顯（圖1～2）。平均動脈壓每變動10 mmHg，腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)血流速度改變的絕對值和相對值均明顯小于超出腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后的變動，P均＜0.05（表1～2）。而CCP和CVR則與血流速度的變化趨勢相反，自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)隨動脈血壓改變明顯，超出自動調(diào)節(jié)范圍后變化相對緩和（圖1～2）。平均動脈壓每變動10 mmHg，自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)CCP和CVR改變的絕對值和相對值明顯大于超出自動調(diào)節(jié)范圍后，P均＜0.05（表1～2）。RAP在動脈血壓升高和降低過程中，雖然也有自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的變化趨勢大于超出自動調(diào)節(jié)范圍后的現(xiàn)象，但只有降壓過程的自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的改變量明顯大于超出自動調(diào)節(jié)范圍后，升高血壓過程中的變化量未達(dá)顯著差異（圖1～2，表1～2）。

圖1 升壓組腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)及超過腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后血壓與CCP、Vm和RAP的散點(diǎn)圖

2.3 腦血流參數(shù)與平均動脈壓改變的相關(guān)性 腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，盡管血流速度隨動脈血壓變化輕微，但Vm和Vs與平均動脈壓呈明顯的正相關(guān)（升壓r=0.656、0.412；降壓r=0.625、0.343，P均＜0.001），而Vd則與平均動脈壓無明顯的相關(guān)（升壓r=-0.063，P=0.134；降壓r=-0.069，P=0.113）。超出自動調(diào)節(jié)范圍后，血流速度，Vm、Vs和Vd隨動脈血壓改變的相關(guān)性均明顯增強(qiáng)（升壓r=0.896、0.823、0.878；降壓r=0.945、0.922、0.913，P均＜0.001）（表3～4）。CCP、CVR、RAP與血壓的關(guān)系均與血流速度相反。自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，CCP、CVR、RAP和血壓呈明顯正相關(guān)（升壓r=0.967、0.853、0.827；降壓r=0.969、0.838、0.814，P均＜0.001），超出腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后，CCP、RAP與血壓的相關(guān)性降低（升壓r=0.508、0.447；降壓r=0.458、0.447，P均＜0.001），升壓組CVR甚至與血壓則無明顯相關(guān)（r=-0.042，P=0.549）（表3～4）。

圖2 降壓組腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)及超過腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后血壓與CCP、Vm和RAP的散點(diǎn)圖

3 討論

經(jīng)典腦血流自動調(diào)節(jié)理論認(rèn)為，腦血流量（cerebral blood flow，CBF）是由腦灌注壓和腦血管阻力共同決定的，即CBF=CPP/CVR。當(dāng)顱內(nèi)壓不高時，腦灌注壓（cerebral perfusion pressure，CPP）可近似等于MABP。故可得到，CBF=MABP/CVR。血壓變化時，血管平滑肌相應(yīng)收縮、舒張，血管直徑隨之改變，CVR升高或降低，從而維持腦血流量恒定[8]。根據(jù)此理論只有當(dāng)灌注壓為0時，血流才停止。近年來發(fā)現(xiàn)，離體器官灌注時，灌注壓低于某一值后血流即停止[9]。因此，認(rèn)為腦血流自動調(diào)節(jié)過程中，除血管舒縮通過血管管徑改變循環(huán)阻力的機(jī)制外，可能還存在其他機(jī)制。

動脈血壓升高或降低過程中，MCA管徑無明顯改變，短時間內(nèi)MCA的血流速度的變化與頸動脈的血流量的變化是高度相關(guān)的[10]，所以可以用經(jīng)顱多普勒監(jiān)測MCA血流速度代替直接測定腦血流量[11]進(jìn)行腦血流自動調(diào)節(jié)的相關(guān)研究。本研究中，動脈血壓升壓和降低過程中，腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，大鼠MCA腦血流速度的部分參數(shù)，雖然與平均動脈呈正相關(guān)，但與超出自動調(diào)節(jié)范圍后的相關(guān)性相比明顯較低，且血流速度的具體變化量非常輕微；而超出自動調(diào)節(jié)范圍后，腦血流隨動脈血壓明顯改變。這一現(xiàn)象符合經(jīng)典的腦血流自動調(diào)節(jié)規(guī)律。盡管如此，本結(jié)果也提示，在自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，腦血流并非絕對恒定，只是隨動脈血壓改變非常微小，這與以往的實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果類似[10]。不但腦血流自動調(diào)節(jié)趨勢與以往觀察類似，本研究測定的腦血流自動調(diào)節(jié)上、下限，或腦血流自動調(diào)節(jié)的平均動脈壓范圍為（62.96±3.34）～（148.12±7.49）mmHg，與以往觀察[5]完全相符。因此提示，本研究中腦血流自動調(diào)節(jié)觀察采用方法學(xué)確實(shí)可靠。

表3 升高血壓過程中血流速度、CCP、RAP及CVR與平均動脈壓改變的相關(guān)性

表4 降低血壓過程中血流速度、CCP、RAP及CVR與平均動脈壓改變的相關(guān)性

自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，用于解釋腦血流穩(wěn)定的CVR，是灌注壓與腦血流比值計(jì)算的結(jié)果，不是直接測量的結(jié)果，代表的是腦內(nèi)從動脈到靜脈期間所有血管床的總阻力。然而自動調(diào)節(jié)過程中，只有微動脈平滑肌具有的收縮和舒張功能，對腦血流進(jìn)行調(diào)控，不包括傳導(dǎo)動脈、毛細(xì)血管和靜脈。因此，理論上直接觀察微動脈在自動調(diào)節(jié)過程的作用更為合理。近來有學(xué)者提出，CCP是腦循環(huán)的有效下游壓[12]，是微動脈即將塌陷時的血壓值，是微動脈血管平滑肌緊張度的反映。在微動脈的CCP后到毛細(xì)血管灌注壓間有一壓力瀑布[13]。CCP理論認(rèn)為[14]，腦血流自動調(diào)節(jié)過程中，動脈血壓改變導(dǎo)致微動脈平滑肌的收縮或舒張，主要通過調(diào)控微動脈的血管緊張度，即CCP的升高或降低，調(diào)控腦循環(huán)的有效灌注壓（MABP-CCP）來穩(wěn)定腦血流。根據(jù)CCP測定方法學(xué)，RAP是小動脈循環(huán)阻力和TCD檢測血管管腔面積的乘積，在MCA等血管腔基本穩(wěn)定的前提下可客觀反映小動脈的循環(huán)阻力[1]。因此本研究，直接測定自動調(diào)節(jié)過程中微動脈的CCP和RAP，觀察CCP對腦血流調(diào)控的作用。

本研究結(jié)果顯示，升高動脈血壓和降低動脈壓組過程中，腦血流自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，大鼠CCP、RAP與血壓呈顯著正相關(guān)，隨著血壓升高或降低而改變。超出腦血流自動調(diào)節(jié)范圍后，CCP、RAP與血壓的相關(guān)性明顯降低，血壓改變過程中CCP和RAP基本保持不變。因此可以認(rèn)為，RAP和CCP參與腦血流自動調(diào)節(jié)過程。自動調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，血壓波動時，RAP和CCP相應(yīng)增大或減小，維持灌注壓恒定，CBFV基本保持不變，超過自動調(diào)節(jié)范圍后，RAP和CCP變化明顯減小，說明此時機(jī)體的調(diào)節(jié)能力已達(dá)最大，血管緊張度的改變和血管管徑的收縮、擴(kuò)張已不能維持正常的腦灌注壓，腦循環(huán)有效灌注壓開始隨血壓的改變而變化，CBFV也不能保持恒定而開始升高和降低。因此，CCP和RAP比CVR更能真實(shí)地反映腦血流調(diào)控機(jī)制。

因此，從腦血流動力學(xué)參數(shù)的相互關(guān)系中可以看出，CCP和RAP共同參與了腦血流自動調(diào)節(jié)過程，即微動脈血管緊張度和微動脈直徑均在此過程中起到作用，用CCP和RAP兩個參量代替經(jīng)典理論中的單一參數(shù)CVR，更能客觀、真實(shí)地反映腦血流動力學(xué)的調(diào)控機(jī)制。至于自動調(diào)節(jié)過程中，CBF與CCP和RAP間具體的定量關(guān)系，本課題組將在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中繼續(xù)觀察。

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