无创脑血氧监测在麻醉科的应用
上海交通大学附属胸科医院麻醉科主任 吴镜湘
本文根据吴镜湘主任报告整理
脑组织重量占人身体总重的2%左右，而氧耗量则占到机体氧耗量的20%左右。假如大脑缺氧10秒钟，人就会失去意识，缺氧4-6分钟就有可能造成脑的死亡。临床上将脑死亡作为判定病患死亡的通用标准。
越高级的神经系统越靠近大脑皮层，耐受缺氧缺血的时间就越短，大脑皮层耐受时间只有4-6分钟。比较低级的中枢比如交感神经节，则可以耐受60分钟的缺血缺氧。因此，对大脑氧供和氧耗的监测非常重要。心电图、血压、氧饱和度，被认为是手术及临床用于监测患者生命体征最重要的三大指标，这三者缺一不可。但是，对于大脑而言会不会出现监测盲点呢？
近红外光谱监测技术
大脑表层组织含有75%静脉血，20%动脉血，5%的毛细血管，这与手指上大部分为动脉血不同。因此，指脉氧并不能反映脑氧的情况。临床上，病人因缺血性脑卒中入院，但是在监测过程中却发现指脉氧饱和度监测值正常的情况也时有发生。因此，急切需要一些特殊的工具来及时、便捷的监测大脑氧供，这对医护做出正确的处理非常重要。
临床上检测脑血氧饱和度多通过在颈动脉和颈静脉埋置导管，不定期采集颅内血样，然后将血样放置于血气分析仪内进行检测。这种方式往往只能在某些时间点进行数据采集，监测时受环境制约较大，不能作为监护手段进行脑氧实时监测。
随着近红外光谱技术(NIRS)在临床的广泛应用，这一现象得到了相应地解决。根据广义朗伯比尔定律(Lambert-Beer)，利用近红外光可以实现在人体、脑、骨骼肌等组织血氧浓度的无创伤测量，对组织在不同环境下的组织氧耗量、血流供应状况进行全面了解。基于此，利用波长在 700～1000nm的近红外光，通过大脑组织中的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对近红外光的吸收不同进而精确计算出脑血氧饱和度。从而实现局部脑组织血氧的无创、实时、精准监测。
麻醉过程中的脑氧耗
脑血氧饱和度反映的是脑组织氧供和氧消耗的平衡。手术临床过程当中，疼痛的刺激，开刀、手术切口等多种情况都可增加大脑的氧耗。患者体温高，机体代谢会增加，也会相应增加大脑的氧耗。另外，感染也会增加机体消耗，例如新冠肺炎的病人。脑组织的损伤，神经功能调节的紊乱都有可能增加脑组织的耗氧量。
脑组织的耗氧量增加但是供血不能及时跟上，再由于手术过程中失血，麻醉的原因血管扩张，血压降低……这些个矛盾综合在一起就会造成脑组织的缺氧。
临床上脑血氧的阈值判断
术中通常用监测脉搏血氧和混合静脉血氧这两种方式来了解全身氧供状况。脉搏血氧可以在指端直接测得，混合静脉血氧监测时需要从患者的颈部插入一根导管到右心房，通过右心房再到右心室，再从右心室一直插到肺动脉，抽取肺动脉中的血液进行检测，才能够测得混合静脉血的氧饱和度。
混合静脉血氧饱和度反映的是全身氧供与氧需之间的平衡，可判断组织的灌注和氧合情况。混合静脉血氧饱和度正常值为75%，降低则提示氧需要量超过氧供应量，氧输送下降和组织氧需增加。混合静脉血氧饱和度>80%，提示氧供应量增加，组织氧需下降，或组织利用氧降低。
但这两种方式通常并不能直接反映脑血氧状况，无创脑血氧监测为临床医生提供了一种新型监测手段，可以随时监测病人局部脑组织的含氧状况。虽然至今为止，医学界对脑血氧阈值尚无定论，但临床医生可以通过脑血氧值的绝对和相对变化这两方面来判断患者氧供是否平衡。
绝对变化是指，脑血氧值低于到50%，可以视为异常，需要引起医护人员的重视及时作出相应处理。相对变化是指病人脑血氧值偏离基线值20%。临床医生还需要关注病人清醒时、麻醉时、术中出血量较多时等不同过程中，病人脑血氧的变化，综合判断。
患者围术期脑缺血缺氧
据相关数据显示，手术过程中脑缺氧发生率高居不下，其中主动脉弓术中脑缺氧为73%，心脏手术为60%；颈动脉内膜切除术为25%；俯卧位脊柱手术为36%；胸科手术为56%；开颅手术为18%；腹部手术为26%；沙滩椅位肩关节手术为80%。
与此密切相关的围术期卒中发生率为：冠脉搭桥术发生围术期脑卒中，62%是由栓塞引起的脑缺血梗死，出血性脑卒中约占1%。在非心脏非神经外科手术中，由于脑血管血栓形成引起的脑卒中占68%，颅内出血引起的脑卒中占5%。非心脏手术，由于栓塞引起脑卒中为34%，出血性脑卒中为4%。据相关资料显示围术期脑卒中的发生与高死亡率、预后不良密切相关，因此，应该引起麻醉医生和外科医生的关注。
脑血氧监测相关文献及专家共识
中华医学会麻醉分会出版《临床麻醉监测指南》中提示：脑氧饱和度监测作为常用的脑灌注监测之一，在rSO2绝对值或相对值降低时采取改善脑氧含量的措施，能够减少术后神经系统并发症。日本心血管麻醉医师学会报告：《心血管麻醉中近红外光谱脑血氧监测应用指南（2019）》中指出：早期发现并及时处理脑低灌注有助于降低可预防性脑损伤的风险。正确认识和合理实施NIRS脑血氧监测对预防心血管手术患者围手术期神经损伤是必不可少的。在日本，应用NIRS脑血氧饱和度监测已得到广泛认可：84%的心脏和主动脉手术的科室使用NIRS脑血氧监测；90%以上的心脏和主动脉手术认为这种监测方式有效；64%的颈动脉内膜切除术使用NIRS脑血氧监测，并且认为采用这种监测方式有效。《中国老年患者围术期脑健康多学科专家共识（一）》指出：联合无创脑氧饱和度监测实施个体化脑功能保护策略。
脑血氧监测在麻醉科的应用
1）胸科手术
脑部的血流经颈动脉回到上腔静脉再进入到心脏，从而形成一个循环。胸科手术中如病患肿瘤较大压迫上腔静脉，需重新疏通上腔静脉；又如患者近期发生脑梗，但需立即手术。以上两种情况风险都是非常高，及时进行脑氧监护对患者有很大帮助。
2）心脏手术
脑血氧监测手段还特别适合于一种独特的心脏手术。在手术中需要让心脏停下来不跳，然后再去做这个手术，所以必须要有脑氧饱和度的监测设备，才能反映术中大脑是不是缺氧。比较典型的手术有：颈动脉剥脱手术和心脏手术、体外循环手术。
有研究提示，在主动脉弓手术中监测脑血氧饱和度对于确定选择性脑灌注导管的正确位置具有价值。主动脉弓其结构特殊，形状像弓，主动脉弓发出的三根血管，分别是无名动脉，左颈总动脉，左锁骨下动脉，临床医生称为“三根毛”。三根毛的血流其中两根供应大脑，中间的一个为颈总动脉供应左侧的大脑半球组织，右边为无名动脉，无名动脉上边有一支是供应右侧的大脑。
主动脉有病变，三根毛被堵塞或者手术中要修复三根毛的区域，大脑血供被中断，此时进行脑血氧监测，可以帮助医生准确地寻找动脉插管地点，进行血流的灌注，并及时掌握血流灌注情况。
3）DHCA
深低温停循环，是一种降低机体尤其是大脑耗氧的措施。即建立体外循环后,将机体的中心温度降低至18~20℃,然后停止体外循环;完成心脏和大血管手术后,再重新恢复体外循环,将体温恢复;最后停止体外循环。可用于婴幼儿复杂心脏畸形的矫治和升主动脉、主动脉弓手术。手术期间，其他监护手段均无效，要监测大脑只有脑氧饱和度和脑电图，两者结合使用对临床医生非常有帮助。
4）沙滩椅位肩关节镜手术
研究发现沙滩椅位肩关节镜患者在全麻状态下，其血氧饱和度可因体位改变而发生改变，同时，在进行诱导性低血压后，血氧饱和度可降低10%。在术中需要诱导性低血压，以保证减少术中出血量，但在降压过程中，需严密监测心电图、心率等循环指标，禁止盲目追求降压程度而忽视组织的血液灌流量。因此，术中动态监测脑血流量及脑血氧饱和度具有重要的临床意义。及时有效地纠正脑血流量不足及脑供氧不足，可减少术后患者血压、血氧的波动幅度。可有效缓解因诱发低血压对患者脑功能的损害，减小手术对患者认知功能的影响，进而有效地提高患者的生活质量。
除此之外，沙滩椅位肩关节镜术中，血管打开后，防止空气通过血管进入大脑而形成栓塞，进行脑血氧监测非常必要。
5）无线式脑血氧监测设计
现有的床旁脑血氧监护设备，往往应用场景受到诸多限制。无线脑血氧监测设计，尤其是头带的设计，是一个破局式的创新。中科搏锐研发团队潜心研发了无线监测模块，使病患在转运过程中以及高压氧舱、康复等特殊环境下脑血氧饱和度仍能得以正常监测。
而无线式脑血氧监测头带应用可拓展至移动端且不受网络限制。监测者开启微信小程序或APP后，即可在移动端查看实时脑血氧饱和度值，并根据数值变化及时作出相应处理。除此之外，还可以实现报告的分析与分享、数据的统计与导出，为医护诊疗提供可靠依据。据中科搏锐研发人员透露，在网络状况差甚至于无网络的环境下，仍可完成监测。
