中华急诊医学杂志  2021, Vol. 30 Issue (7): 836-840   DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2021.07.008
视神经鞘直径预测重症脑损伤患者死亡风险的价值
张频捷 , 曹利军 , 陈虎 , 胡秋源 , 孙昀     
安徽医科大学第二附属医院重症医学科,合肥 230601
摘要: 目的 探讨超声测量视神经鞘直径(optic nerve sheath diameter,ONSD)对重症脑损伤患者死亡风险的预测价值。方法 本研究为前瞻性观察研究,分析2020年1月至2020年9月就诊安徽医科大学第二附属医院重症医学科的重症脑损伤患者84例。根据患者最终生存状态将其分为存活组和死亡组,比较两组患者术后12 h的临床资料,通过受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估ONSD、神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase,NSE)及两者联合预测重症脑损伤患者死亡的效能,采用二元Logistic回归分析重症脑损伤患者死亡的独立危险因素,建立预测重症脑损伤患者死亡风险的模型。结果 最终存活组61例(72.6%),死亡组23例(27.4%)。与存活组相比,死亡组患者在年龄、术后12 h的格拉斯哥昏迷评分(Glasgow coma scale,GCS)、ONSD、NSE比较差异有统计学意义(均P < 0.05)。采用ROC曲线确定预测患者死亡的ONSD最佳截断值为5.5 mm,NSE最佳截断值为21.75 ng/mL。两者联合时其曲线下面积最大为0.897(P < 0.01),灵敏度为100%,特异度为70.5%。术后12 h的ONSD和GCS评分是重症脑损伤患者死亡的独立危险因素,OR值分别为9.713(95%CI:1.192~79.147)和0.492(95%CI:0.318~0.763),均P < 0.05。结论 术后早期ONSD是重症脑损伤患者死亡的独立危险因素,ONSD和NSE两者联合时预测患者死亡的效果最好。
关键词: 超声    视神经鞘直径    神经元特异性烯醇化酶    
Predictive value of optic nerve sheath diameter in the risk of death in patients with severe brain injury
Zhang Pinjie , Cao Lijun , Chen Hu , Hu Qiuyuan , Sun Yun     
Department of Intensive Care Unit, the Second Hospital of Anhui Medical University, Hefei 230601, China
Abstract: Objective To explore the value of ultrasonic measurement of optic nerve sheath diameter (ONSD) in predicting the risk of death in patients with severe brain injury. Methods This was a prospective observational study based on 84 postoperative patients with severe brain injury from January 2020 to September 2020 in our department. The patients were divided into two groups: the survival group and the deceased group. The clinical features between the two groups were compared. Receiver operating characteristic (ROC) curves were used to evaluate the sensitivity and specificity of ONSD, neuron-specific enolase (NSE) and the combination of the two in predicting death in patients with severe brain injury. Binary logistic regression was used to analyze the independent risk factors for death. A prediction model for the risk of death was constructed. Results There were 61 cases (72.6%) in the survival group and 23 cases (27.4%) in the deceased group. There were significant differences in age, Glasgow coma score (GCS), ONSD and NSE at 12 h after surgery between the two groups. According to the ROC curve, the optimal cutoff levels of ONSD and NSE for predicting death were 5.5 mm and 21.75 ng/mL, respectively. When the two indicators were combined, the area under the curve was 0.897 (P < 0.01). At this threshold, the sensitivity and specificity were 100% and 70.5%, respectively. ONSD (OR=9.713; 95% CI: 1.192-79.147) and GCS scores (OR=0.492; 95% CI: 0.318-0.763) at 12 h after surgery were independent risk factors for death in patients with severe brain injury (both P < 0.05). Conclusions Early postoperative ONSD is an independent risk factor for death in patients with severe brain injury. The combination of ONSD and NSE has the best predictive effect.
Key words: Ultrasound    Optic nerve sheath diameter    Neuron-specific enolase    

重症脑损伤患者是指因颅脑创伤、出血和缺血性脑卒中、颅内感染、颅内肿瘤或其他疾病引起的脑损伤患者,具有较高的致死率和致残率,需要加强监护和治疗[1]。其中由神经系统严重损害引起的颅内压升高是造成重症脑损伤患者不良预后的主要原因。近年来随着床旁超声技术的普及,超声测量视神经鞘直径(optic nerve sheath diameter,ONSD)成为早期、实时、有效监测颅内压的新方法[2]。神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific enolase,NSE)是神经元和神经内分泌细胞中的糖酵解代谢酶,对神经元细胞损伤有较高的灵敏度及特异度[3]。本研究通过术后早期超声测量ONSD以及NSE预测重症脑损伤患者的死亡风险,并构建基于患者术后早期ONSD的死亡风险预测模型,现报道如下。

1 资料与方法 1.1 一般资料

本研究为前瞻性观察研究,纳入2020年1月至2020年9月在安徽医科大学第二附属医院重症医学科就诊并行手术治疗的84例重症脑损伤患者。纳入标准:(1)临床资料完整,可追溯;(2)符合重症脑损伤的定义,即颅脑创伤、出血和缺血性脑卒中、颅内感染、颅内肿瘤或其他疾病引起的脑损伤患者,需要加强监护和治疗;(3)首次发病,无既往病史;(4)发病时间≤6 h并及时手术者。排除标准:(1)年龄小于18岁;(2)重症医学科治疗时间少于24 h;(3)存在严重眼外伤、视神经炎、青光眼、视神经肿瘤等眼科疾病患者;(4)排除合并其他重要脏器损伤或骨盆骨折。

本研究已获得医院伦理委员会审批(伦理审批编号:安医大二附院伦审[YJ-LC2019-003]),患者家属签署知情同意书。

1.2 数据收集

记录所有患者的性别、年龄、术后12 h的ONSD、收缩压、舒张压、格拉斯哥昏迷评分(Glasgow Coma Scale,GCS)、血糖、动脉血氧分压(PaO2)、动脉血二氧化碳分压(PaCO2)、NSE等一般基线资料。GCS评分由管床医生评估。根据入选患者的最终生存状态将其分为存活组和死亡组。

1.3 超声测量方法

患者于术后12 h使用便携式彩色超声诊断仪M-Turbo(FUJIFILM SonoSite,博塞尔市,美国)测量ONSD。超声测量时,患者取仰卧位,透明敷贴保护双眼,头居中,使用高频(6~13 MHz)线阵探头,涂抹凝胶后,将探头轻放于患者闭合的眼睑上,对眼球后方3 mm处的视神经鞘进行测量,双眼扫描方向包括横断面和矢状面,各进行3次扫描,取平均数,精确至0.1 mm。ONSD测量由同一名经过床旁超声测量ONSD培训的重症医学科医生完成。见图 1

图 1 超声测量视神经鞘直径示意图 Fig 1 Ultrasound measurement of optic nerve sheath diameter
1.4 统计学方法

采用Excel 2016软件建立数据库,所有数据处理均采用SPSS 26.0统计软件。计量资料根据是否正态分布采用均数±标准差(Mean±SD)或中位数(四分位数)[M(QL, QU)]表示。正态分布资料组间比较采用t检验,非正态分布资料组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料采用频数(百分比)表示,计数资料之间的比较采用χ2检验。通过建立受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估ONSD、NSE及两者联合预测重症脑损伤患者死亡的效能,并用约登指数确定其最佳截断值。采用二元Logistic回归分析确定导致重症脑损伤患者死亡的独立危险因素,并构建患者死亡风险的预测模型。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 患者一般资料比较

最终纳入84例患者,男性57例(67.9%),女性27例(32.1%);年龄(56.3±13.4)岁;存活组61例(72.6%),死亡组23例(27.4%)。两组患者在性别比例、术后12 h的收缩压、舒张压、血糖、PaO2和PaCO2差异无统计学意义(均P > 0.05),而在年龄、术后12 h的GCS评分、ONSD及NSE差异有统计学意义(P < 0.05)。其中死亡组患者的年龄、术后12 h的ONSD和NSE值大于存活组,术后12 h的GCS评分小于存活组,差异有统计学意义(P < 0.05或P < 0.01)。见表 1

表 1 存活组与死亡组患者临床资料比较 Table 1 Comparison of clinical data between the survival group and the death group
指标 存活组(n=61) 死亡组(n=23) 统计值 P
男性(例,%) 41(67.2) 16(69.6) 0.042 0.837
年龄(岁,Mean±SD) 54.5±13.8 61.0±11.1 -2.040 0.045
收缩压(mmHg,Mean±SD) 128±18 123±21 1.084 0.282
舒张压(mmHg,Mean±SD) 66±11 66±12 0.214 0.831
血糖[mmol/L, M(QL, QU)] 8.7(7.4, 11.1) 8.1(6.8, 10.2) -0.818 0.413
PaO2 [mmHg, M(QL, QU)] 136(100, 176) 129(89, 174) -1.053 0.292
PaCO2 [mmHg, M(QL, QU)] 38.4(34.5, 41.6) 36.5(34.3, 41.1) -0.737 0.461
格拉斯哥昏迷评分[分, M(QL, QU)] 7(6, 7) 3(3, 6) -5.187 < 0.01
视神经鞘直径[mm, M(QL, QU)] 5.2(4.9, 5.5) 5.7(5.6, 6.0) -4.897 < 0.01
神经元烯醇化酶[ng/mL, M(QL, QU)] 18.75(13.02, 27.41) 38.36(24.62, 111.50) -4.429 < 0.01
注:PaO2为动脉血氧分压,PaCO2为动脉血二氧化碳分压
2.2 ONSD、NSE及两者联合预测重症脑损伤患者死亡的价值

通过建立ROC曲线,评价ONSD、NSE用于预测重症脑损伤患者死亡的效能,约登指数最大值时确定最佳截断值。其中,超声测量ONSD的最佳截断值为5.5 mm,曲线下面积(AUC)为0.846(95%CI:0.757~0.935,P < 0.01),灵敏度为82.6%,特异度为75.4%;NSE最佳截断值为21.75 ng/mL,曲线下面积为0.815(95%CI:0.708~0.922,P < 0.01),灵敏度为87.0%,特异度为67.2%。当ONSD联合NSE用于预测重症脑损伤患者死亡时,其曲线下面积最大,为0.897(95%CI:0.833~0.962,P < 0.01),灵敏度为100%,特异度为70.5%。见图 2

图 2 不同方法预测重症脑损伤患者死亡风险的ROC曲线 Fig 2 Receiver operating characteristic (ROC) curves of different methods for predicting the risk of death in patients with severe brain injury
2.3 ONSD预测重症脑损伤患者死亡风险的模型

单因素分析提示,存活组与死亡组患者年龄、术后12 h的GCS评分、ONSD与NSE方面差异有统计学意义(P < 0.05)。故为消除混杂因素的影响,将上述指标进行二元Logistic回归分析,结果显示重症脑损伤患者死亡的危险因素为:术后12 h的ONSD和GCS评分,得到的Logistic模型具有统计学意义(χ2=39.86,P < 0.05)。该死亡风险预测模型的预测正确率为83.3%,灵敏度为60.9%,特异度为91.8%,阳性预测值为73.7%,阴性预测值为86.2%。同时建立死亡风险预测模型:

P=1/(1+e-Y),其中Y=-9.718+2.273×ONSD(mm)-0.709×GCS(分),P为重症脑损伤患者住院期间正确预测死亡的概率,GCS和ONSD均取实际值。见表 2

表 2 二元Logistic回归分析重症脑损伤患者死亡的独立危险因素 Table 2 Independent risk factors for death in patients with severe brain injury by binary logistic regression
  预测变量 B值 S.E.值 P OR 95%CI
视神经鞘直径 2.273 1.070 0.034 9.713 1.192~79.147
格拉斯哥昏迷评分 -0.709 0.223 0.002 0.492 0.318~0.763
3 讨论

颅内压的升高与重症脑损伤患者不良预后关系密切,神经系统的不可逆转损伤往往在颅内压升高后数分钟内就开始发生[4-5]。临床上需要对这类高危患者进行颅内压监测,以便随时根据颅内压变化调整治疗方案,必要时还需急诊手术。目前常用的评估方法如:神经系统查体、头颅CT、脑组织氧耗等,均存在灵敏度和特异度较差、仪器便携性不高、花费较大等缺陷,而有创颅内压监测又存在着容易发生感染、颅内出血的风险。因此,需要寻找更为可靠、方便、无创的手段来有效评估患者的颅内压和临床预后。近年来,研究人员发现当颅内压升高时ONSD也随之增加,通过超声测量ONSD可以很好地评估颅内压。国内外多项研究已经证实超声测量ONSD与颅内压的相关性,并且该检查具有简单易学、可重复性高、价格低廉、无创伤,可在床旁完成等优势[6-8]

既往的研究大多集中在超声测量ONSD与颅内压的相关性,但对于超声测量ONSD与重症脑损伤患者死亡风险关系的研究较少,且超声测量ONSD预测死亡风险的具体截断值也尚不明确。本研究希望通过超声测量重症脑损伤患者术后12 h的ONSD,用于早期预测重症脑损伤患者的死亡风险,提高预测患者不良结局的能力。本研究发现,ONSD预测重症脑损伤患者死亡的最佳截断值为5.5 mm。当超声测量ONSD > 5.5 mm时,重症脑损伤患者发生死亡的概率明显升高。同时根据二元Logistic回归分析,发现术后12 h的超声测量ONSD是重症脑损伤患者死亡的独立危险因素,基于此构建的死亡风险预测模型能在一定程度上预测重症脑损伤患者的死亡风险,其灵敏度为60.9%,特异度为91.8%,阳性预测值为73.7%,阴性预测值为86.2%。

NSE主要存在于神经元及神经内分泌细胞,其中尤以中枢神经系统含量丰富,但在外周血中则含量甚微。当脑组织出现损伤,并伴随着神经元细胞膜及血脑屏障破坏时,外周血NSE会明显升高。近年来,越来越多的研究发现外周血NSE对神经元细胞损伤有较高的灵敏度及特异度,可以作为脑损伤严重程度的生物标志物[9-13]。本研究中死亡组较存活组的NSE明显升高。其预测重症脑损伤患者死亡的最佳截断值为21.75 ng/mL,灵敏度为87.0%,特异度为67.2%。

此外,本研究通过受试者工作特征曲线分析显示,超声测量ONSD联合NSE预测重症脑损伤患者死亡风险的效能明显优于两者单独评估,其曲线下面积为三者中最大,且灵敏度为100%,特异度为70.5%。

综上所述,ONSD是患者死亡的独立危险因素,当术后12 h的超声测量ONSD > 5.5 mm、NSE > 21.75 ng/mL时患者的病死率明显升高,而两者联合可以更好地预测重症脑损伤患者的死亡风险。另外,本研究也有一定的局限性:样本量有限,为单中心研究。未来还需多中心、大样本量研究验证ONSD的临床应用价值。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献
[1] 中国医师协会神经外科医师分会神经重症专家委员会. 重症脑损伤患者镇痛镇静专家共识[J]. 中华危重病急救医学, 2013, 25(7): 387-393. DOI:10.3760/cma.j.issn.2095-4352.2013.07.003
[2] 陈常兴, 俞康龙, 刘毅. 视神经鞘直径早期评估颅脑损伤的价值[J]. 中华急诊医学杂志, 2018, 27(2): 208-211. DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2018.02.020
[3] Powell JR, Boltz AJ, DeCicco JP, et al. Neuroinflammatory biomarkers associated with mild traumatic brain injury history in special operations forces combat soldiers[J]. J Head Trauma Rehabil, 2020, 35(5): 300-307. DOI:10.1097/htr.0000000000000598
[4] Che XR, Wang YJ, Zheng HY. Prognostic value of intracranial pressure monitoring for the management of hypertensive intracerebral hemorrhage following minimally invasive surgery[J]. World J Emerg Med, 2020, 11(3): 169-173. DOI:10.5847/wjem.j.1920-8642.2020.03.007
[5] 汪慧娟, 曹艳佩, 郑红云, 等. 脑电双频与颅内压监测下颅脑创伤患者的镇静管理[J]. 中华急诊医学杂志, 2019, 28(5): 640-642. DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2019.05.022
[6] Robba C, Santori G, Czosnyka M, et al. Optic nerve sheath diameter measured sonographically as non-invasive estimator of intracranial pressure: a systematic review and meta-analysis[J]. Intensive Care Med, 2018, 44(8): 1284-1294. DOI:10.1007/s00134-018-5305-7
[7] 陈涛, 李珉, 蔡菁, 等. 脑外伤急性期床旁超声ONSD监测颅内压变化研究[J]. 中华急诊医学杂志, 2016, 25(2): 224-226. DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2016.02.017
[8] 吴楚伟, 黄贤键. 超声检测视神经鞘直径与颅内压的相关性研究进展[J]. 浙江创伤外科, 2019, 24(3): 650-651. DOI:10.3969/j.issn.1009-7147.2019.03.115
[9] 黄铭, 黄伟, 昌震. 神经元特异性烯醇化酶、D-二聚体水平监测对老年高血压脑出血术后转归的预测价值[J]. 中国老年学杂志, 2019, 39(17): 4153-4155. DOI:10.3969/j.issn.1005-9202.2019.17.014
[10] 徐鹏, 何飞, 范国峰, 等. 神经元烯醇化酶和脑电双频指数评估心肺复苏患者预后[J]. 中华急诊医学杂志, 2016, 25(4): 470-474. DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2016.04.015
[11] Tokshilykova AB, Sarkulova ZN, Kabdrakhmanova GB, et al. Neuron-specific markers and their correlation with neurological scales in patients with acute neuropathologies[J]. J Mol Neurosci, 2020, 70(8): 1267-1273. DOI:10.1007/s12031-020-01536-5
[12] Lindblad C, Nelson DW, Zeiler FA, et al. Influence of blood-brain barrier integrity on brain protein biomarker clearance in severe traumatic brain injury: a longitudinal prospective study[J]. J Neurotrauma, 2020, 37(12): 1381-1391. DOI:10.1089/neu.2019.6741
[13] Kang J, Gong P, Ren YB, et al. Effect of β-sodium aescinate on hypoxia-inducible factor-1α expression in rat brain cortex after cardiopulmonary resuscitation[J]. World J Emerg Med, 2013, 4(1): 63-68. DOI:10.5847/wjem.j.issn.1920-8642.2013.01.012