目的：探討急性電解質和滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）變化對肝衰竭以及重度肝性腦病患者腦容積和神經功能的影響。
研究設計：對頭部CT掃描和臨床數據進行回顧性分析。
研究地點：三級醫院的ICU。
患者：納入急性或慢加急性肝衰竭以及重度肝性腦病患者。
干預：有臨床指征的CT掃描和血清學實驗室檢查。
測量及主要結果：以連續CT掃描中顱內腦脊液容積的改變作為急性腦容積改變的生物學標記。并測定相應的血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）、血生化及格拉斯哥昏迷量表評分(GCS)變化。應用Spearman相關性(r_s)和回歸模型確定腦脊液容積變化與初始容積變化導致的GCS評分變化間的關系。應用廣義估計方程對重復測量的一致性進行分析。研究納入40例患者，發現滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）均值升高(310mOsm/Kg[296–321mOsm/Kg])而血鈉濃度正常(137mEq/L[134–142mEq/L])。初始滲透壓的改變均值為9 mOsm/kg(5–17mOsm/kg)。27名患者(68%)神經影像學檢查發現腦容積增加。相比鈉離子改變(r=0.28;p=0.08)，腦脊液容積改變與血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的變化相關性更強(r=0.70;p=4×10^-7)。在初始測量與應用所有103個測量數據的廣義估計方程分析中，滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）變化是GCS評分變化(p=1×10^-5)及腦脊液容積變化(p=2.7×10^-5)的獨立相關因素。
結論：在重度肝性腦病患者中，血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的急性下降與腦水腫和神經病變惡化相關。通過減少滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的下降對預防神經病變惡化可能有效。
關鍵詞：腦水腫、昏迷、肝性腦病、肝衰竭、腎臟替代治療
 
肝性腦病(HE)—肝病相關的腦功能障礙—是肝病患者入ICU的主要原因之一，導致發病率和死亡率增加。在肝衰竭時，重度HE與致命性的腦水腫相關。雖然HE與高血氨及其導致的星形膠質細胞功能失穩態相關，但也可能存在其他的致病因素。
低鈉血癥與肝性腦病的發生增加相關，并影響急性肝功能不全后病死率。一些假設星形膠質細胞調節腦容積的滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）機制在HE患者中受到了破壞，從而降低了這一系統的儲備功能。急性血漿滲透活性物質(滲透劑)減少被認為是一些代謝性疾病引起的腦水腫和神經病變惡化的可能機制，這些代謝性疾病包括透析失衡綜合征、糖尿病酮癥酸中毒、高滲性高血糖狀態、運動相關低鈉血癥以及甘露醇治療后反射性腦水腫。由于急性肝病患者很少監測滲透壓，因此，未識別的滲透質改變可能是引起這些患者腦水腫和神經退行性變的原因。
本研究探討在急性肝衰竭(ALF)或慢加急性肝衰竭(ACLF)伴發重度HE患者中，腦容積和神經功能的改變是否與血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）急性改變相關。其次，我們探討腎臟替代治療(RRT)對血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）和腦容積改變的影響。我們比較了RRT加高張鹽溶液(HTS)——一種ICU內用來增加血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的治療方法——與RRT無高張鹽溶液治療的不同。
方法
我們通過提取神經重癥監護中電子記錄數據進行回顧分析，納入了2012年7月至2017年6月入ICU患者，年齡大于等于18歲的ALF或ACLF并發重度HE的患者。由于患者具有相似的臨床表現，本研究通過納入ALF及ACLF患者擬探求病理生理學機制。在制度上神經重癥常規對肝衰竭并發West Haven分級2級（淡漠）及以上的HE患者進行會診。肝衰竭的診斷根據參與治療的重癥醫生的病歷記錄，并根據已發表的定義進行確診。重度HE定義為神經科主治醫師記錄為West Haven分級3級(嗜睡)及4級(昏迷)的患者。納入研究的條件包括：1)48小時內進行過大于等于2次頭部CT掃描;2)首次CT掃描在入院48小時內完成;3)獲取連續測得的血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）及血生化結果；4)有連續GCS評分結果，一項神經檢查量表從3(深度昏迷)-15分(正常，警覺)。GCS評分可信度高，被推薦在HE患者中使用。我們剔除了做過開顱手術或腦脊液(CSF)分流術以及急性局部腦損傷(如卒中)的患者。
與美國急性肝衰竭研究小組一些成員一樣，我們很少使用侵入性顱內壓(ICP)監測來管理HE患者。在這類人群中，我們予以前述的每小時神經學檢查和重復頭部CT來進行評估。神經學影像檢查的頻率由神經損傷程度、既往影像結果以及臨床變化決定。所有ICU的HE患者每小時均由訓練有素的ICU護士進行神經學評估并記錄，包括GCS評分。
我們從每個患者的電子病歷中收集人口統計學及臨床數據，包括GCS評分、血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）、血生化以及其他實驗室檢查結果在內的臨床資料。而Richmond躁動-鎮靜評分(RASS評分,-5為昏迷,0為清醒平靜,4為有攻擊性)作為次要神經學檢查評估。我們也統計了在每次神經學檢查前2小時及6小時內鎮痛及鎮靜藥物的劑量，并確定在每次評估期間，鎮靜程度是否增加、減少或者保持不變。評估期間無患者應用肌松劑。我們計算終末期肝病模型——血鈉(MELD-Na)模型以及急性生理評分(APS)分值作為疾病整體嚴重程度的評估。人口統計學資料、神經學檢查、實驗室檢查、藥物和神經影像學檢查的數據均采用盲法獲取。
腦容積、滲透壓和GCS的評估間隔
      我們采用48小時內兩次頭部CT掃描的獲取時間，來確定腦容積變化和相應的GCS評分、滲透質變化及測量總血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的時間間隔。圖1所示為各測量的時間間隔。病人初始測量間期被用作初步評估，同時應用重復測量統計方法對所有測量間期進行分析。對這些患者，我們常規至少每6小時監測血清滲透壓及血生化水平，并計算對應的血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）間隙。

圖1.確定容積變化測量間隔。容積變化測量間隔由病人兩次頭部CT掃描的獲取時間確定。在每次CT掃描時測量腦脊液容量，然后計算出變化值。相應的血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）、血生化、GCS評分在每個測量間期的變化也盡快在CT掃描后檢測。我們在CT掃描前1h即刻進行GCS評分。只有最初的測量間期數據被用于Spearman相關系數及線性和有序回歸分析模型。所有的測量間期數據都被用于廣義評估方程模型。
 
RRT 和 HTS
      我們確定了對每位患者RRT和HTS的應用及啟動時機。RRT的管理根據目前肝衰竭和腦損傷的方法進行。
對于所有重度HE接受RRT治療的患者，我們神經重癥監護會診小組推薦使用HTS避免血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）下降大于10(4級HE患者)至20(3級HE患者)mOsm/Kg/d。RRT啟動時予以3%的HTS輸注或予以23.4%的藥丸式HTS，并監測滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）水平以調整HTS劑量。通過對病歷記錄的回顧，對肝衰竭的患者不予以甘露醇治療。RRT期間是否應用HTS最終由最初ICU接診人員酌情應用。同樣，我們確定了病人做RRT(無論是否同時給予HTS)的測量時間間隔。
腦容積變化的測量
      我們用半自動軟件(Analyze Direct 11.0, Overland Park, KS)和像素灰度閾值技術，連續測量層厚為5mm的CT數字圖像。前期研究表明，腦脊液容積是腦容積變化的可靠生物學標記，它對腦容積改變的指示作用要好于CT上的全腦容積。
統計分析與研究審批
初步評估 僅予以Spearman相關系數，線性回歸及有序回歸模型進行初步評估。并計算CSF容積、血清滲透物質和血生化變化與GCS的初始變化之間的相關系數(r_s)。明確急性血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變是否與CSF容量變化(線性回歸)及GCS變化(有序回歸)獨立相關，并通過預測模型對其進行量化，計算多重共變量的影響。我們從血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變開始逐步建立模型，而GCS模型需包括兩次神經學評估時鎮靜程度的改變。由于不同患者對相同劑量的鎮靜藥物的反應不同，因此將兩次評估間鎮痛和鎮靜分為增加、減少以及不變三個級別。接下來將模型包含的人口統計學及臨床變量分別進行評估(表3)。被納入的變量應具備:1)納入變量改變了模型的β相關系數大于相關系數的標準誤，表明存在效應修飾,或2)變量有顯著性趨勢(p<0.2)。對有序回歸模型，我們應用平行線檢驗確定比例優勢模型。
重復測量 我們同時想確定在初步評估間隔中確定的相關性在后續測量中是否同樣存在。由于有些病人測量結果不止一次，因此可以通過應用廣義評估方程(GEE)分析所有容積變化的測量值。GEE模型中的變量與初始測量的相應變量一致。我們對CSF容量變化采用本身鏈接函數建立線性模型，對GCS變化采用累積Logit鏈接函數建立有序回歸模型。
我們應用曼-惠特尼U檢驗來比較RRT組中的連續性和有序變量。雙尾p值小于等于0.05被認為有統計學差異。應用SPSS v.23 (IBM, Armonk, NY)作為標準統計軟件。該研究得到了我們機構審查委員會的批準。
 
結果
      共有140名肝衰竭病人伴發2級或以上HE。病人被排除的條件包括:結構性腦損傷、HE小于3級及缺少符合要求的神經影像學結果。納入40例(29%)ALF或ACLF伴重癥HE的患者，共計103個測量間期(平均2/人)。初始測量間期平均值為22.8小時(10.5-31.2小時)，所有測量期間的平均值為13小時(8.6-24.7小時)。CT掃描與相應實驗室檢查的時間間隔平均值為1.5小時(0.8-2.6小時)。研究期間沒有病人進行侵入性ICP監測。


表1 人口統計學、初始臨床和放射學參數
CSF=腦脊液，IQR=四分位間距。
a．本研究中所有Richmond躁動鎮靜評分都在0至-5之間。
b．從神經學檢查前6小時時間段內獲取數據，在方法部分有具體說明。2小時時間段獲得的數據與之相似。
破折號表明無中位數（未用藥）
 
表1總結了整個隊列研究的人口統計學和臨床數據。初始血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）平均值是升高的(310mOsm/Kg[296–321 mOsm/Kg]),而初始血鈉濃度正常(137mEq/L[134–142 mEq/L]).在初始評估中，血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變平均為9mOsm/kg (5–17mOsm/kg).27個(68%)初始測量間期中的CSF容量下降與腦容積增加結果一致。我們發現ALF患者較ACLF患者更年輕，入院時血鈉濃度更高，血清尿素氮水平更低，但疾病的嚴重程度評分和血氨水平相似(見補充內容1, http://links.lww.com/ CCM/C988). 補充內容1同時也總結了103個測量間期的所有數據。

表2  初始測量間期滲透物質、CSF容量、GCS評分改變間的Spearman相關系數

CSF=腦脊液
表2總結了每位患者初始容積變化測量中滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）、CSF容積及GCS評分變化的Spearman相關系數。CSF容積變化與滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）變化相關(r_s=0.70; p=4×10^–7)。CSF容積變化與GCS所表現的神經功能變化相關。(r_s=0.75; p=4×10^–8)。對CSF容積、GCS評分和滲透壓改變的圖表說明在補充內容2中展示(http://links.lww.com/CCM/C989)。其他臨床變量與CSF容積和GCS變化的相關性在補充內容3(http://links.lww.com/CCM/C990)中說明。

表3 CSF容量改變和GCS評分改變的回歸模型
APS=急性生理評分，BUN=血尿素氮，CSF=腦脊液，GCS=格拉斯哥評分，GEE=廣義評估方程，OR=優勢比
a．β系數代表預測變量每增加一個單位帶來的預期腦脊液容量改變（mL）。
b．OR值代表預測變量每增加一個單位帶來的GCS評分（增加≥ 1分）改善的預期優勢比。
c．圖中所示為6小時麻醉/鎮靜評估結果，在方法部分有詳述。2小時評估結果與之相似。
模型中所用變量包括血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變、年齡、性別、急性/慢加急性肝衰竭、APS、入院復合SIRS標準的人數、終末期肝病——鈉模型、評估期間腎臟替代治療、評估期間平均體溫、評估期間體溫變化、血氨變化、血鈉變化、BUN變化、血糖變化、入院時血氨、血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）測量與CT掃描間時間延遲、（對于GCS模型）測量期間麻醉/鎮靜藥物劑量改變。
 
表3總結了CSF容量變化和GCS變化的線性、有序以及GEE回歸模型。在線性回歸模型中，血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變與CSF容積變化獨立相關(β=1.54;p=2.7×10^–5)。在有序回歸模型中血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變（優勢比,1.08;p=1×10^–5）、血氨濃度改變(優勢比,0.994;p=0.011)以及入院時APS(優勢比,1.018;p=0.015)都與GCS變化獨立相關。血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變的相關性與應用RASS檢測時相似(補充內容4,http://links.lww.com/CCM/C991)。

表4 初始RRT復合活無高滲鹽溶液輸注的容量變化參數
HTS=高滲鹽溶液，IQR=四分位間距，RRT=腎臟替代治療。
應用了所有103個測量結果的線性GEE模型也顯示血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）變化與CSF容量變化呈獨立相關(β=1.34;p=3×10^–10)。所有103個測量結果的有序GEE模型提示血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）變化也與GCS變化獨立相關(OR,1.07;p=1×10^–8)。
值得注意的是，與ACLF相比，ALF不能作為以上任何一個模型可納入的變量。另外，在ALF及ACLF患者中，不同的GEE模型表明CSF容積、GCS和血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）變化兩兩之間獨立相關(補充內容5,http://links.lww.com/CCM/C992)。
29例患者(73%)在RRT時予以間隔測量。在14例(48%)患者中，RRT啟動時予以HTS治療(以重點管理滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）水平)，而15例(52%)患者RRT治療時未予以HTS。這些組間MELD-Na、APS、初始GCS評分、初始血氨濃度、血清滲透壓、血鈉、BUN、血糖、間隙滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）以及RRT的方式（間歇或連續）都沒有差異。表4比較了RRT治療時復合HTS與未用HTS的容量改變間隔。相比無HTS的RRT治療，RRT復合HTS的患者血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）增高。臨床結果為，無HTS的RRT患者CSF容量下降，相應的腦水腫加重，同時GCS評分下降。
13例(33%)患者在住院期間死亡。雖然死亡病人在其初始測量間隔期間傾向與更低的GCS評分(平均值6[3-7]相比7[4-12];p=0.08)，但我們并沒有得到CSF容量變化或血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變的死亡預測模型。
討論
      在本隊列研究納入的重度HE患者中，血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的下降與腦水腫加重密切相關。而血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）降低和腦水腫增加都與神經功能惡化相關。我們發現無論ALF還是ACLF患者，血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的改變都會影響腦水腫和神經學檢查結果，提示這兩組病人都受著同樣潛在機制的影響。盡管單個滲透物質與CSF容量變化存在二變量相關，但只有總的滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）變化與CSF容量變化獨立相關。
雖然大多數患者初始血鈉水平偏低或正常，這與肝病患者預期結果一致，但大部分病人的血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）水平都是升高的。此外，滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）升高還包含一個滲透間隙，這一間隙并非由可測量的滲透物質產生的。某些患者間隙滲透水平變化很快從而導致總滲透壓的變化。這些間隙滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）可能表明肝衰竭患者中存在一些未被發現的滲透活性物質。為確定滲透間隙對急性滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變的影響，需要直接對滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）進行測量和精確測量其動態變化。
誘導滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）升高的治療被稱作"滲透療法",廣泛應用于神經損傷患者腦水腫的治療。一些可能會質疑RRT清除了BUN和滲透間隙會導致血清滲透壓下降，從而加重致腦水腫。在一項納入30例急性肝衰竭患者的臨床試驗中，與對照組相比，輸注HTS逐漸達到中度高血鈉能夠降低顱高壓發生率。雖然這些研究者沒有測量血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓），或闡述一個可能的生理機制，但也提出原因之一可能是滲透物質的改變。我們的研究提示緩慢輸注HTS可能對除鈉以外的滲透質的改變起到緩沖作用，從而減輕腦水腫。
RRT激發我們的興趣是由于其在肝衰竭治療中的廣泛應用以及能夠快速去除循環中小分子物質。我們發現相比只接受RRT而未用HTS治療的病人，RRT復合HTS組患者滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）下降的可能性降低，影像學腦水腫的發生也降低。這些觀察結果突出提示了血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）、神經影像結果及神經學檢查之間的潛在相關性。即使予以現代技術和持續RRT治療，危重患者(尤其是有腦病理變化的患者)可能會發生RRT相關腦水腫引起的神經損傷或死亡。雖然有人建議在RRT治療過程中預防性調整透析液或輸注高滲性物質，但大部分的推薦都是建立在有限的人體試驗數據并且未經驗證過。我們的數據提示盡可能減少RRT過程中血漿滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的下降可能帶來更好的臨床結果。然而，像血流速度和液體清除速度這樣的透析設置數據的缺失是本研究的局限性所在。
透析失衡綜合征是一種RRT治療后出現急性神經系統癥狀和腦水腫的綜合征，血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的改變在該綜合征中被研究的最多。其理論基礎是RRT時血漿BUN清除過快會形成血腦間滲透梯度。由于BUN不能自由出入腦，水則會沿滲透梯度進入腦內。尿毒癥動物模型也發現透析后尿素滲透梯度與觀察到的腦水腫程度一致。此外，尿毒癥動物腦內尿素轉運體表達減少，水通道蛋白-4表達升高并且其表達隨肝衰竭而升高。這些分子的變化參與了尿素梯度存在時腦水腫的形成。在本研究中觀察到的相關性可能與上述急性滲透梯度形成、滲透質平衡延遲以及大腦中水轉運的機制相似。
本研究還存在一些局限性。回顧性研究的方法限制了我們控制混雜因素。雖然我們評估了CT掃描和滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）測量之間的時間延遲，為了減少潛在的時間延遲引起的偏倚，CT和血生化檢查的同時性是必要的。這一單中心研究也限制了研究的普遍性。我們對于滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的關注可能也會削弱嚴重滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變的潛在影響，這一變化可能在不常規監測滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）改變的中心出現。我們盡量避免監測ICP，這使得我們的研究不能與ICP建立聯系。雖然在ALF和ACLF患者中，數據顯示滲透壓的機械影響都一致，但讀者們也應意識到其他一些HE的影響因素，如炎癥，以及在不同人群中特定機制的效應可能不同。更多基于HE機制的臨床研究應該分別探討ALF和ACLF的治療效果。
結論
在重度HE患者中，血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）的急性變化與顱內CSF容積變化及神經功能獨立相關，而CSF容積變化是腦水腫時腦容積變化的生物學標記。由于無論在低血鈉或正常血鈉時，高滲狀態都可能存在，重度HE患者血漿滲透壓的測量可能會帶來益處。努力預防重度HE患者血清滲透壓（摩爾濃度滲透壓，摩爾滲透壓）急性下降可能有助于減輕腦水腫和神經病變惡化。