文献·分享| 现代技术衍生的成人脑组织血氧饱和度标准值
【摘要】
基于现代近红外光谱技术的脑组织血氧饱和度监测应用越来越广泛。本研究试图分析采用这种技术测量的成人脑组织血氧饱和度（SctO2）的标准值范围。研究测量健康志愿者SctO2，并评估其与主要生理和血流动力学特征的关系。连续5分钟记录SctO2、脉搏血氧饱和度（SpO2）、心脏指数和平均动脉压。评估SctO2在大脑半球间、性别、皮肤类型、共病或吸烟等因素中的差异，以及SctO2与年龄、身高、体重、SpO2和血流动力学参数之间的关系。研究共在98例22～60岁的志愿者中记录了32000多个观察结果，其中男性41例（42%）。研究人群中1/5有一种或多种共病（n=22，22.5%），1/10为现有或既往吸烟史（n=13，13%），Fitzpatrick皮肤类型大多数为Ⅲ型或以下（n=84，86%）。结果显示，98例志愿者的综合平均SctO2为67.6%，且置信区间较窄（95%置信区间66.8%～68.6%），没有单一综合平均SctO2低于56%。研究发现SctO2在两侧大脑半球之间的差异尽管微小但具有统计学意义，并且SctO2与平均动脉压和心脏指数之间存在关联。这些发现对于脑组织血氧饱和度的临床解释和该信息在个体患者中的应用具有重要意义。
【介绍】
利用近红外光谱技术（NIRS）测量局部脑组织血氧饱和度的研究越来越受到人们的关注。NIRS利用贴附于额头两侧的传感器，分析了氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白在左右额叶脑组织微循环中的相对吸光度。该区域脑组织容易发生缺血，而NIRS可以实时评估区域性脑血氧供需的平衡。由于该组织的微循环是无搏动的，因此NIRS亦可在体外循环时进行测量。
SctO2是一个衍生值，取决于动脉血和静脉血对微循环的贡献程度。由于商业设备间的具体算法不同，所以很难比较不同设备所测得的SctO2。SctO2水平通常与患者的基线值或临床经验得出的参考值进行比较，如果脑组织血氧饱和度的变化低于基线值的80%或低于50%（绝对值），被认为与术后认知功能障碍、卒中和其他并发症的发生率增加有关。在临床使用过程中，设备的正常值范围对于定义临床异常情况至关重要，而临床经验得出的参考值也有其局限性，特别是它们取决于各个患者的SctO2变化，并且获取可参考的“正常”值数据可能来自于ICU患者、等待心脏或血管手术的患者、或者是使用较早技术测量的小样本研究中。此外，这些数值没有考虑可能影响它们的变量，如大脑半球、性别、共病、吸烟、皮肤类型、身高、体重、心脏指数、平均动脉压和其他主要血流动力学参数。
因此，本研究测量了健康志愿者的SctO2值，并评估其在大脑半球间、性别、皮肤类型、共病、吸烟等因素中的差异，以及SctO2与主要生理、人口统计学、血流动力学参数之间的关联。
【材料与方法】
研究设计与伦理
经人类研究伦理委员会（HREC）批准（HREC no. LNR/15/Austin/468），在一家大型教学医院对健康成人志愿者进行前瞻性观察研究。
研究参与者
研究邀请ICU工作人员参与。纳入志愿者的年龄在20～60岁，且既往没有神经系统疾病或任何影响其心肺功能的疾病。
技术
利用NIRS设备，将一次性使用的传感器粘贴在前额两侧，记录SctO2。该传感器包含一个近红外光源发射器和两个光电探测器，分别接收深层颅内组织和浅层颅外组织的反馈信号。深层光电探测器测量20毫米深度的额叶外皮层血红蛋白氧饱和度；浅层光电探测器测量头部浅表组织，由于小脑外组织反射、色素沉着或脑组织含水量变化，该区域会受到光子散射的影响。利用血流动力学监护仪，记录血流动力学参数，连续无创测量心输出量和平均动脉压。
数据收集
每个志愿者提供有关自身人口统计学、共病、非处方药使用和吸烟状况的信息。在安静的环境中让参与者至少静坐五分钟后开始记录数据。
研究结果
研究的主要结果为测量健康成人志愿者的SctO2。次要结果为评估大脑半球、性别、皮肤类型、共病、吸烟等因素之间的SctO2差异。其他次要结果包括评估SctO2与年龄、性别、皮肤类型、吸烟史和主要血流动力学参数之间的相关性。
数据分析
计算每个参与者的综合平均SctO2[(左SctO2＋右SctO2)/2]。计算参与者体表面积[DuBois公式：体表面积(m2) =0.007184×身高 (cm)0.725 ×体重 (kg)0.425]。使用0mmHg的右心房压力估算全身血管阻力（SVR，dynes/s cm5）和SVR指数（dynes/s cm5/m2）。使用Fitzpatrick皮肤分型记录皮肤类型。连续变量表示为平均标准差（SD），95%置信区间，而分类值表示为数字（n）和百分比（%）。变量采用二分法：皮肤类型：Ⅲ型或Ⅲ型以下vs Ⅳ型或Ⅳ型以上；共病：有vs无；吸烟史：无vs既往或现有。
【结果】
主要生理和人口统计学
研究在98例22～60岁的志愿者中记录了32130个观察结果，其中男性41例（42%）。研究人群中1/5有一种或多种共病（n=22，22.5%），1/10为现有或既往吸烟史（n=13，13%），Fitzpatrick皮肤类型大多数为Ⅲ型或以下（n=84，86%）（表1）。每个参与者记录的SctO2值差异范围为1%～10%，中位数为2.5%（四分位数范围为2%～3%）。个体内和个体间的两侧半球SctO2正常值的偏态和峰态评估均无统计学意义，左半球（p=0.41，p=0.23），右半球（p=0.08，p=0.48）。
SctO2、血流动力学和外周氧合测定
左、右和综合平均SctO2分别为67.3%、67.9%和67.6%，均接近正态分布。左、右或综合平均SctO2的95%可信区间均不低于66.5%或大于69.1%（分别为66.5%～68.4%，66.8%～69.1%，66.8%～68.6%）。在参与者中观察到的最低SctO2，右侧为50%，左侧为57%，综合值为56%。平均SpO2、血压、心率和其他血流动力学参数均在正常值范围内（表2）。
SctO2 与二分变量间的差异
SctO2在两侧半球之间存在差异（p<0.001），在性别（p=0.09）、皮肤类型（p=0.83）、共病（p=0.21）或吸烟状态（p=0.06）方面无进一步的统计学差异（表3）。
SctO2 与连续变量的关联
单变量线性回归分析显示，平均动脉压（MAP）（p=0.001）和心脏指数（CI）（p=<0.001）的升高与SctO2的升高有关。MAP每增加10mmHg，CI每增加1L/min/m2，SctO2分别增加0.01%和0.1%。然而，SctO2与深色皮肤（p=0.84）、现有或既往吸烟史（p=0.06）、男性（p=0.10）之间没有关联。在多元回归分析中，仍然显示MAP、CI与SctO2之间具有相关性。
【讨论】
以往研究
在2017年一项对11例采用NIRS技术的随机对照试验的系统回顾中显示，心脏术前患者的基线SctO2为66.4%，参考范围为51%～82%，但这些基线数据的研究样本为等待心脏手术的患者，并不是健康的成年人。
在1998年的一项SctO2前瞻性研究中，Misra等人测量了93名健康者，发现SctO2值相似，约为67.1% （SD 8.8%，95%置信区间65.3%～68.9%），范围为48%～79%，两侧半球之间的差异为3.7%（p=0.044），但这项研究使用了较早之前的测量技术，样本中的右半球SctO2数据较少，女性占比较高（69%），并且没有呈现人口统计学或病史细节。
在2004年一项对1000名计划进行心脏手术的患者的前瞻性观察研究中，结果显示平均SctO2为67%（SD 10%，95%置信区间66.4%～67.6%），但这些为等待冠状动脉旁路移植术或主动脉瓣、二尖瓣置换术的患者，年龄范围最高达91岁，此外没有提供关于术前和氧合情况的细节。
Kim等人在2000年测量了42名20～36岁健康受试者，发现SctO2的平均值高达70.7%（SD 6.1%，95%置信区间68.9%～72.5%），但研究只记录了右侧半球SctO2，放置了有创导管（动脉，颈静脉球），并使用了呼吸面罩。Valencia等人在2015年测量了50例接受小手术的患者，发现SctO2较低，约为62.0%（SD10.4%，95%置信区间59.1%～64.9%），并且SctO2范围较广（30%～92%），具有性别差异（男性67.6%，女性60.0%，p=0.023），以及与体重（p=0.014）、身高（p=0.014）之间存在关联。但这项研究不涉及健康个体，且纳入了因恶性肿瘤而需要疝气修补或乳房切除术的患者[包括8例（16%）有严重全身疾病和实质性功能受限的患者]，另外此研究样本量小（n=50），主要为女性（72%）。
对临床的启示
首先，研究获得的双侧半球平均SctO2最低值为56%，这意味着低于56%的SctO2值应被视为“异常低”。其次，在本研究中发现极少数SctO2值低于60%，意味着如果低于这个阈值应当引起重视，并建议进行持续测量。最后，本研究的观察结果显示，大脑半球、性别、皮肤类型、共病、吸烟史、年龄或任何血流动力学参数均未在临床意义上影响SctO2值，这表明在健康成年人中，脑组织氧饱和度不受这些因素影响。
【结论】
本文是对98名健康成人SctO2的前瞻性观察研究。确定综合平均SctO2为67.6%，置信区间为66.8%至68.8%，呈正态分布，没有单一综合平均SctO2值低于56%。研究观察到两侧半球之间的差异尽管微小但有统计学意义，并且SctO2和CI与MAP之间存在关联。这些发现对于SctO2的临床解释和该信息在个体患者中的应用具有重要意义。
文献： Eyeington CT, AnconaP, Osawa EA, et al. Modern technology-derived normative values for cerebraltissue oxygen saturation in adults. Anaesth Intensive Care, 2019, 47(1): 69‐75.
