脑氧监测的部分临床应用与思考

  氧是维持人体正常生命活动的最重要物质之一。人体组织(骨骼肌、大脑皮层、皮瓣等) 只有得到充足的氧供应,并保持正常的氧合水平,细胞才能实现正常的有氧代谢, 从而实现相关的生理功能。相反,如果组织供氧、供血不足, 就会引发缺氧。较长时间的缺氧可导致组织出现功能性和器质性损伤, 甚至危及生命[1]。以人体脑组织 (指大脑皮层,下同)为例, 其重 量只占体重的2%,但安静状态下的耗氧量即可占全身耗氧量的 20%[2], 因此耗氧量巨大。并且脑组织对缺氧缺血高度敏感, 据统计, 临床上因脑损伤致死的人群中, 缺血缺氧的比例高达90%[3]。因此, 实时监测人体组织的氧合状况, 并据此采取相应的有效措施以防止缺氧, 具有重要的临床意义。

 

    无创脑氧饱和度（regional cerebral oxygen saturation,rso2）监测是运用近红外光谱学方法，对大脑局部区域混合血液进行氧饱和度监测，藉以评估脑组织氧代谢状况的一种非创伤性监测技术[4]。具有应用范围广，不受温度和搏动血流的影响，灵敏度高和特异性高等特性，能够及早发现所测定脑区的氧供需平衡状况和脑血流变化情况，因而在临床上的应用日益广泛。  

 

01

rSO2同SjO2（颈静脉血氧饱和度, JugularVenous Oxygen Saturation）存在较好的相关性

 

    作为人体组织的血氧参数之一，rSO2是局部脑组织中微动脉血、微静脉血和毛细血管血液血氧饱和度的加权平均, 并且微静脉血的血氧饱和度占主要地位。以人体脑组织为例：动脉血由左心室依次经主动脉、颈动脉进入人体脑组织; 而脑组织中的静脉血通过颈静脉汇入上腔静脉, 最终流入右心房。结合脑组织 rSO2 的生理意义可知, 它可在一定程度从颈静脉血氧饱和度得到对应, 而后者可通过对颈静脉置管, 用血气分析测得。用近红外光谱测量了2头新生猪缺氧过程中脑组织的rSO2, 同时用血气分析法测得此时的SjO2; 结果表明, rSO2同SjO2存在较好的相关性 (相关系数 R≥ 0.9,p<0.001)[5], 这验证了脑组织 rSO2 的生理意义。

 

02

危重症中的脑血氧监测

   脑氧饱和度监测技术提出于1977年。基于这项技术，遵循在不同病理、生理状态下识别脑组织氧供需障碍的一些研究和循证医学证据，而将 rScO2 整合脑血流和脑功能不同诊疗模式来指导重症患者神经系统功能的监测和治疗，不仅可在病情严重时快速筛查病因并判断颅内急性病理生理变化，可以无创、实时、迅速地监测神经系统功能复苏水平并进行反馈治疗，而且一定程度上对于预防慢性神经系统后遗症方面潜力较大。

 

重症颅脑创伤

    在急性脑损伤中，细胞缺氧/缺血是导致继发性损伤的多种病理生理过程的重要组成部分。NIRS（近红外光谱） 为基础的脑组织氧饱和度监测已被应用于利用鉴别颅内血肿[6]和脑水肿方面的研究[7]对18例创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）小型观察性研究发现脑rScO2（局部脑组织氧饱和度）＜60%的时间越长，与颅内高压有关，病死率升高并脑灌注压力受损，病死率增加［8］。最近不少研究对于NIRS监测动脉瘤性蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛时皮质变化［9］。Yokose 等［10］用NIRS方法获得的信息证明血管痉挛的敏感度达到100% 和14例蛛网膜下腔出血等疾病的预测特异性可达 85.7%，出血和缺血鉴别应用方面，无创脑氧饱和度可能成为最佳选项。

 

心脏或其他重大手术中的血氧监测

   监测脑氧饱和度已经在心血管手术的患者中得到较广泛应用。任新英等[11]在体外循环心内直视手术中使用RSO2监测，发现在低温体外循环无搏动血流期脉搏氧饱和度无法测定或测定不准确，而RSO2不受影响。若干研究表明，监测大脑饱和度可以改善心血管手术患者的预后。Murkin等[12]试验表明，在冠状动脉搭桥手术中监测RSO2，避免RSO2极度下降可以减少术后并发症的发生。

 

   Schoen等[13]就RSO2能否预测术后认知功能障碍进行了研究。结果表明，术后谵妄的患者术前和术中的脑血氧饱和度值比未发生谵妄的患者要低，体外循环手术术后发生谵妄和低RSO2值、老龄、神经精神疾病史相关，我国对体外循环和脑氧饱和度的研究得到了类似的结论。故术中应持续监测RSO2。

  

重症颅脑创伤患者复苏有效性和转运中的血氧监测

 

（1）复苏的有效性

   血乳酸水平作为全身组织灌注相关的指标被广泛应用，而目前脏器功能受累的程度尤其是脑组织灌注的水平指标是明显缺乏的，有关复苏有效性的研究［14］表明，休克患者入 ICU 后复苏过程中相当有用，局部脑组织氧饱和度与血乳酸呈显著负相关，充分说明了脑氧饱和度不仅仅可以作为局部氧合情况的指标，更能反映局部有效的灌注情况。

 

   一项研究心肺复苏中 NIRS 为基础的有效性，研究表明能够可靠地评估 rScO2 胸外按压质量，尽管胸部按压的效率是完全基于视觉检测和难以质量量化的胸外按压来进行［15］。使用自动胸部按压装置［16-17］可以提高胸部按压的质量。当比较患者复苏手动与机械胸外按压 rScO2，采用后者复苏观察到一个更高的平均脑组织氧饱和度［18］。

 

    Ito 等［19］评估了旁观者 CPR （心肺复苏术）对 rScO2 的影响。研究比较到达医院复苏和旁观者组心跳骤停患者到达急诊时心肺复苏（76 例）状态下的测量值（33±20）% 和（22±13）%，差异显著（P=0.00003）。结论是旁观者启动 CPR 可以带来显著局部脑组织氧饱和度升高，预后有显著改善。

 

 

（2）重症患者的转运过程

   Weatherall 等［20］进行重症患者转运过程中应用 rScO2 监测的可行性研究（公路和直升机）［21］。33 例 CPR 患者和 30 例健康志愿者的直升机运送期间进行 rScO2 进行登记和数值监测，结果发现监护条件充分的情况下，转运过程或患者本身不影响测量数据对局部组织的监测质量。结果表明，rScO2 值可能在转运过程中是一项有价值的监测参数。

 

   在困难的转运条件下，常规监测并不总是能提供准确、实时、连续的信号，特别是在转运过程中，例如在无脉电活动（PET）下，rScO2 监测可以补充心电图监测。Ito 等［22］一项多中心回顾性观察研究发现，院外心肺复苏患者的到达医院时低 rScO2 与存活率下降明显相关，当rScO2低于正常值下限后，患者入院神经系统预后明显恶化。

 

03

老年患者手术中的脑血氧监测

 

    相关资料显示，近年来，老年手术患者越来越多，因老年患者身体机能较差，脑功能明显下降，导致术中容易出现脑氧失衡，从而影响手术效果，处理不当将导致患者死亡，因此及时采取有效措施，对于改善此类安全隐患方面具有十分重要的意义。

 

    NIRS广泛应用于心血管疾病的手术过程中，并取得良好效果。在老年手术患者的应用过程中，主要应用于单肺通气胸科手术过程中，其手术过程较为复杂，容易导致动脉氧分压下降，导致机体缺氧，因此对其执行NIRS监测，及时观察监测rSO2变化，从而针对老年患者进行相应的手术操作，可有效避免术中脑氧供需失衡，采取有效药物或手术干预，及时扩张血管，抑制不良反应，继而提升安全性。[23]

 

结束语

 

    随着近红外光技术和芯片小型化技术等不断进步，它可能在各种重症患者突发场景和常规监测中发挥作用。对于神经重症患者，一般监测仅包括监测生命体征或依靠临床检查来评估不同器官的灌注，例如监测意识水平作为预测脑灌注的工具等。尽管目前还未形成统一的无创脑氧监测的规范和流程，但不可否认脑氧饱和度提供了关于患者状态的更多颅脑相关的氧代谢信息，而方法学的便利性使其更易于使用并可以迅速在床旁进行实施，一方面减少了对重症患者侵入性操作的风险，更重要的是，提供了目前其他常规颅脑监测手段无法打开的窗户，让我们有机会更进一步了解神经重症患者神经系统损伤背后的机制，达到重症患者重要脏器的精准化治疗的最终目的。[24]

 

参考文献：

【1】Kurth C D, Levy W J,McCann J. Near - infrared spectroscopy cerebral oxygen ischemia in piglets[J].J. Cereb. Blood Flow Metab. 2002, 22: 335~341

 

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【3】Kiening K L, H!rtl R, Unterberg A W et al.. Brain tissue pO2- monitoring incomatose patients: implications for therapy [J]. Neurol. Res. 1997, 19: 233~240

 

【4】McCormickPW, Stewart M, Dojovny M, et al. Clinic application of diffuse near infraredtransmission spectroscopy to measure cerebral oxygen metabolism.Hospimedica,1990,12:39-47. 

 

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【11】任新英，洪毅，张爱华。体外循环（CPB）中脑氧饱和度（Rso2）监测的临床意义.新疆医学，2003，33（2）：45

 

【12】Mukin JM, Adams SJ , Novick RJ , et al .Monitoring brain oxygen saturation during coronary bypass surgery: arandomized, prospective study. Anesth Analg, 2007 ,104(1):51-58

 

【13】Schoen J ,Meyerrose J ,Paarmann H ,et al. Preoperative regional cerebral oxygen saturation is a predictor ofpostoperative delirium in on-pump cardiac suigery patients : a prosperctiveobservational trial.Crit Care ,2011 ,15(5) :218

 

【14】Tayar AA, Abouelela A, Mohiuddeen K. Can the cerebral regionaloxygen saturation be a perfusion parameter in shock? [J]. J Crit Care, 2017,38: 164-167.

 

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【21】Ito N, Nishiyama K, Callaway CW, et al.Noninvasive regional cerebral oxygen saturation for neurologicalprognostication of patients with out-of-hospital cardiac arrest: a prospectivemulticenter observational study [J]. Resuscitation, 2014, 85(6): 778-784.

 

【22】Ito N, Nishiyama K, Callaway CW, et al.Noninvasive regional cerebral oxygen saturation for neurologicalprognostication of patients with out-of-hospital cardiac arrest: a prospectivemulticenter observational study [J]. Resuscitation, 2014, 85(6): 778-784.

 

【23】缪文禹,，时伟兵. 脑部血氧饱和度监测仪在老年患者术中的应用. 中国医疗器械信息,（辽宁 沈阳 110016）

 

【24】陈焕 , 王小亭. 无创脑氧监测：临床意义与挑战[J/OL].中华重症医学电子杂志 , 2018, 4(3): 231-237.

 

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