【临床应用】无创脑血氧监护在心脏手术围术期的应用

心脏手术期间无创监测氧饱和度通常应用SpO2，但其只能对血管丰富区域（如手指）的搏动性血液的氧合程度进行监测。CPB期间心脏停搏，脉搏非常微弱，SpO2通常不能测出。CPB期间脑氧饱和度，特别是颈静脉球氧饱和度，可以通过近红外光谱仪（near-infraredspectroscopy，NIRS）监测得到，且不依赖于脉搏。因此当脉搏微弱时，尤其是CPB期间，NIRS几乎成为持续无创监测脑氧饱和度的唯一方法[1]。

NIRS于1977年由Jobsis提出，是一种实时、连续的光学诊断方法。近红外光谱仪通过放置在前额的传感器发射并检测无害的近红外光，测定含氧和脱氧血红蛋白的独特吸收光谱，利用比尔—兰伯特定律计算rScO2，从而估计脑组织的氧合程度[2]。

rScO2是由25%～30%的动脉血成分、70%～75%的静脉血成分和部分毛细血管加权后得出的混合静脉血血氧饱和度，更接近于静脉血氧饱和度，可反映脑氧供给与消耗的动态平衡状况。

由于该技术不依赖于动脉搏动，因此即使在深低温、低血压、脉搏微弱甚至无脉搏的特殊情况下，也可正常测量脑氧参数，故其在心肺复苏领域具有较好的应用前景[3]。

既往研究报道显示，大脑皮层的静脉/动脉分布在个体之间存在差异，且其绝对数值在人群中变化较大，通过检测，健康志愿者和心脏手术患者的rScO2值均为(67±10)％，因此其相对变化值更具临床意义[4]。

高质量的CPR能改善患者结局，但更新的证据提示，将个体化的生理反应纳入CPR操作中可以显著改善患者预后。通过NIRS监测可以在CPR过程中提高心肺复苏操作质量，提示患者自发性循环恢复，同样还可能预测神经功能预后。Genbrugge等发现院外心搏骤停患者，其在院前高级生命支持中，自主循环恢复者rSO2的基础值和相对增加值均高于未恢复患者，提示提高rSO2与自主循环恢复相关，并建议在心搏骤停的患者中使用NIRS监测指导CPR操作。Nishiyama等多中心观察性研究，共纳入1921例院外心搏骤停患者，发现刚入院时的rSO2基础值与90d后的神经功能预后相关，神经功能预后较好患者的rSO2基础值显著高于神经功能受损者（rSO2基础值分别为56%和15%），作者认为NIRS监测不仅能够反映CPR质量，还能反映神经功能预后。Schnaubelt等荟萃分析表明，院内或院外心搏骤停患者较高的rSO2值能提示更高的自主循环恢复概率，在CPR过程中NIRS监测更有利于临床决策，避免徒劳的CPR；但关于患者rSO2基础值能否反映神经功能预后还需进一步的证据。

心脏手术CPB期间，由于心脏停搏，脉搏非常微弱，NIRS监测几乎成为唯一持续、无创监测rSO2的方法。在CPB期间NIRS监测能早期识别脑缺氧并及时调整麻醉方案积极干预（如提高血压、吸入氧浓度、纠正贫血等维持术中rSO2降低幅度<基础值的20%或15%），有利于防止PND的发生，减少重要脏器损伤，改善患者预后。多项心脏CPB手术的前瞻性随机对照研究（randomized controlled trial, RCT）对试验组低rSO2值进行干预，而对照组rSO2值隐藏，均证实术后患者PND发生率明显降低、重要器官并发症减少、住院时间缩短。以往研究表明，PND的发生与术中rSO2值降低和术前rSO2的基础值存在一定的关系。但Lei等 的RCT研究共纳入250例老年心脏手术患者，发现术前rSO2基础值小于50%会增加POD的发生，但试验组术中对低rSO2干预并不能改善POD的发生。同样Rogers等 多中心RCT研究共纳入204例心脏CPB手术患者，结果发现，试验组术中基于NIRS监测个体化的脑保护策略并不能改善患者的PND发生率和心、脑、肾等重要脏器的预后，作者认为这有可能与试验组患者不依从改善rSO2策略的比例高达18%有关，也可能与试验持续4年之久有关。Lei等回顾了大量既往RCT研究，认为成年人心脏手术中基于NIRS个体化监测的脑保护策略不能减少患者术后主要器官并发症的发生率和病死率，不能降低费用。

Lopez等前瞻性观察了310例心脏手术CPB患者，发现术中rSO2过高与POD发生、体内氧化性损伤的生物学标记物增多密切相关，作者认为rSO2过高导致的氧化性损伤可能会导致POD的发生。此结论与常规心脏手术患者围手术期管理中保持过氧化的策略截然不同。因此，对于成年人心脏手术患者术中进行NIRS监测并及时干预纠正rSO2能否改善术后患者的认知功能尚存争议，需进一步研究。

CPB期间为了避免脑缺氧导致的功能和结构受损，监测脑氧饱和度是有必要的，脑氧饱和度可以被颈静脉球氧饱和度和混合静脉氧饱和度合理地反映，但其不适合持续监测；NIRS无创且可持续监测，因此NIRS监测成为一种较优选择。Moerman等研究发现rSO2与混合静脉氧饱和度的有很高的相关性，且rSO2能准确地反映混合颈静脉饱和度。一项研究发现术中rSO2降低幅度＞基础值的20%，CPB期间需要更多的血液制品，且需要升压药的辅助；低rSO2组有3例患者发生了神经系统并发症，rSO2正常组没有神经系统并发症的发生（P=0.03）；对低rSO2组做回归分析发现，其影响因素为糖尿病及年龄；因此术中rSO2降低幅度＞基础值的20%与术后神经系统并发症相关，需要临床干预预防低rSO2的发生。

有研究旨在评估NIRS预测颈静脉球氧饱和度的可用性，通过测量脑和肾氧饱和度的方法，探索NIRS与心排血量测量方法的相关性及检测其发现低心排血量综合征（low cardiac output syndrome，LCOS）的能力。研究发现颈静脉球氧饱和度与脑氧饱和度（r=0.58）、肾氧饱和度（r=0.60）及脑肾氧饱和度联合（r=0.71）相关。同样的，SBP指数与NIRS值相关：脑（r=0.60）、肾（r=0.50）及两者联合（0.66）。

以rSO2为导向的临床干预可减少神经系统并发症，缩短心脏手术患者的拔管时间、ICU停留时间及住院时间，并可减少并发症的发生率及病死率；NIRS亦可在术后应用发现LCOS的发生。NIRS不仅可以应用于心脏围手术期，还可以应用于其他手术围手术期（如颈动脉内膜剥脱、单肺通气手术等）来反映rSO2，预防神经系统并发症的发生。因此NIRS监测rSO2值得临床推广、应用。

另外，脑氧监测在心脏手术期间应用的专家共识不只于此，《心胸血管手术麻醉中应用的专家共识》中同样指出了NIRS在成年/患儿心脏手术中的应用          

成年患者心脏手术

1. 建议在诱导前测量基线值，在此背景下解释围术期rScO2的变化(证据等级B，推荐强度I)。

2. 建议术中测量值与诱导前基础值进行比较，并结合围术期的变化和生理变量解读围术期rSc02的变化(证据等级B，推荐强度Ⅱa)。

3. 术前即可采用rSc02监测来评估和预测高风险心脏手术患者的不良预后(证据等级B，推荐强度Ⅱa)。

4. 在心脏手术中使用rSc02监测来识别急性脑缺血缺氧事件并指导处理(证据等级C，推荐强度Ⅱa)。

5. 心脏手术中进行rSc02监测可能会缩短手术后患者在 ICU 的停留时间(证据等级C，推荐强度Ⅱb)。

患儿心脏手术

1. NIRS可以测量患儿rSc02和躯体rSt02，不同组织血管床之间氧饱和度的相对关系，可以反映全身及局部组织的氧供需状态(证据等级C，推荐强度Ⅱb)。

2. 在接受心脏手术的患儿中，rSc02数值的变化很大程度上取决于相关的心脏病情，紫绀型心脏病患儿出现rSc02降低需要积极处理(证据等级C,推荐强度Ⅱa)。

3. rSc02监测是预测DHCA安全时限的有效指标,以及用于确定选择性脑灌注期间左半球低灌注的风险。出现新发的两侧半球rSc02差异>10%,外科医师应立即采取适当的干预措施(证据等级C，推荐强度Ⅱb)。

4. 围术期rSc02降低与近期及远期神经系统并发症的发生有关，多位点联合监测可发现围术期低心排血量状态，围术期rSr02降低与急性肾损伤有关(证据等级B，推荐强度Ⅱa)。

针对冠状动脉旁路移植手术患者的前瞻性研究表明，采取积极干预措施将rScO2维持在基线值的75%或以上可以降低患者死亡率、重要器官功能不全（机械通气时间＞48h、脑卒中、心肌梗死等）发生率，并缩短ICU滞留时间。rScO2降低的时间长短也是影响患者预后的重要因素。因此，及时干预低rScO2,尽量减少阈值下累计饱和度的曲线下面积( area under the curve , AUC)，可降低术后并发症发生率。

AUC是rScO2在设定的阈值下，一段时间以内的累计饱和度面积，单位是min·%。AUC的累积会增加心脏手术患者术后重要脏器并发症和死亡(major organ morbidity and mortality, MOMM) 的发生率。

由于个体rScO2基础值不同，相对基础值（如在麻醉诱导前建立基线）的变化值可能比rScO2绝对值提供更多的信息。单侧或双侧rScO2 较基线值相对降低超过20%或绝对值降至小于50%时应积极采取措施，包括：检查动静脉插管位置、头部位置、动脉血氧饱和度、MAP、中心静脉压、心脏指数、混合静脉血氧饱和度、血红蛋白浓度等。

中科搏锐（北京）科技有限公司依托中科院自动化研究所脑网络组研究中心近20年脑血氧监测技术积累，自主研发和生产的无创脑氧监护仪、无线式脑血氧监测头带，主要在临床用于患者脑氧饱和度的监测，根据朗伯比尔定律，并借助近红外光技术可实现无创、连续、实时的脑氧饱和度监测。