作者：閔祥振，賈智勇，郭蕊，王南海，蚌埠醫學院第一附屬醫院麻醉科
近些年，近紅外光譜學（near-infrared spectroscopy，NIRS）監測患者局部腦氧飽和度（ScO2）技術應用越來越廣泛，但是關於ScO2指導臨床應用的綜述卻鮮有報導。本文就近紅外光譜腦氧飽和度（NIRS-ScO2）監測在預測神經功能損傷、術後認知功能障礙（PND）的作用、心肺腦復甦（CPCR）中的應用以及各種可能對ScO2產生影響的因素等作一綜述，為臨床提供參考。
1.ScO2的作用原理
自1986年首次將NIRS用於術中監測患者的ScO2以來，臨床利用NIRS監測患者ScO2的應用日益廣泛。ScO2監測運用了NIRS技術，其基本工作原理為：固定於左右眉弓上緣的NIRS探頭髮出近紅外光譜依次穿過顱外皮膚顱骨後進入腦組織，處於不同氧合狀態的血紅蛋白吸收光譜的程度有差別，這種差異經過數位化處理就可以得到腦氧飽和度數值，其實質是根據腦組織血液中氧和血紅蛋白和去氧血紅蛋白比例得出數值，其測定的基本原理與SpO2的測定原理相同。
NIRS-ScO2具有較高穩定性，適用血流動力學不穩定的患者，因為該技術不依賴於動脈脈搏，具有較高的穩定性，對於生命體徵不穩定的患者（體溫過低，血壓過低，休克，甚至心臟驟停的患者），仍然可以獲得較穩定的ScO2數值。ScO2對腦灌注具有較高的敏感性，對心臟驟停、肝移植等血流動力學紊亂的患者具有重要意義。
2.ScO2監測的影響因素
ScO2的數值具有很大的個體差異性，這在很大程度上限制了ScO2的應用。在臨床應用NIRS監測ScO2的過程中，臨床醫師應注意有可能會對ScO2數值產生影響的因素，並區分其是生理性還是病理性。
皮膚色素、膽紅素及顱骨厚度對ScO2的影響：Sun等通過大樣本的回顧性研究表明，非裔美國人和白種人相比ScO2數值處於一個較低的水平，這與皮膚色素吸收了部分近紅外光譜有關，表現為色素沉著越深ScO2數值越低，色素沉著越淺ScO2數值越大，這也是ScO2數值個體化差異較大的一個主要原因。臨床醫師應該根據ScO2數值偏離基線的程度來判腦部的灌注狀態，以此來消除個體化差異對ScO2數值造成的影響。有學者認為血液中的膽紅素會吸收一部分近紅外光譜，這將使ScO2數值基線偏低。Jun等研究表明，ScO2數值是和血液中氧供系統聯繫在一起的，例如：血紅蛋白含量、心輸出量、PaCO2、pH等因素有關，血總膽紅素數值不會對ScO2數值相對於基線的變化程度產生影響，所以ScO2可以用於膽紅素較高的肝移植患者。Hirasawa等研究表明，顱外皮膚血流量的變化也可以影響ScO2，而通過改變NIRS探頭至顱骨的距離（15～30mm）並沒有對ScO2的數值產生明顯的影響。
顱骨厚度對ScO2數值的影響：ScO2在新生兒中的應用已經獲得了很大進展，然而由於成人顱骨厚度較厚使得近紅外光譜衰減較多，這在早期一定程度上限制了其應用。另有研究表明不同儀器設備亦可對數值大小產生影響：Schneider等將不同的NIRS-ScO2設備用於相同的新生兒，結果顯示，不同廠家生產的NIRS監測儀器的測量結果存在明顯的差異，最大的變異度可以達到12.66%，這可能是由於不同的廠家處理近紅外光譜數值的算法和機器設備的較準標準不一樣所造成的，所以臨床醫師應該根據ScO2數值的變化趨勢來判斷患者的腦灌注狀態。
不同體位對ScO2的影響：ScO2測定混合了25%的動脈血、75%的靜脈血和5%的毛細血管血液，體位變化可能會對腦循環中動靜脈血液的比例變化產生影響，這可能也是體位變化對結果產生影響的原因。沙灘椅體位下造成的術後腦損傷已經被廣泛報導，ScO2監測可以提示腦灌注不足，提高患者在圍手術期的安全性。患者在由平臥位轉變為沙灘椅位置後可以監測到ScO2的一個明顯下降（約10%），這種下降趨勢在10min後達到最大極限，當再次將患者改為平臥位後，ScO2的數值在第1分鐘內就出現了1個明顯的升高。
患者在沙灘椅位置時，ScO2的數值與MAP的波動具有相關性，然而在清醒的患者中ScO2的數值和體位沒有關係，表明除了麻醉藥物對ScO2的影響，沙灘椅體位也是使ScO2數值在麻醉過程中降低的一個因素。患者在頭低腳高位置時ScO2的數值會升高，PEEP10cmH2O頭低腳高位麻醉過程中ScO2的水平會維持在一個比較平穩的水平，在俯臥位的患者中當用頭架把頭部託起時ScO2的數值將會有一個小範圍的提升（1%～3%），當把頭偏向左側或者右側時ScO2的數值將出現一個明顯的下降（大於5%），說明俯臥位的患者建議頭部保持中立。ScO2測定技術已經被證明在監測腦灌注方面效果較好，它可以比較容易的監測體位變化中出現的腦供血不足並及時的給予臨床幹預措施，從而降低嚴重併發症的發生率。
PaCO2對ScO2的影響：PaCO2的增加將明顯增加ScO2和SjvO2。PaCO2將明顯影響ScO2，這可能與PaCO2的增加將明顯擴張腦血管增加腦血流的作用有關。腔鏡手術相較於傳統開腹手術具有損傷小、併發症少等優點。國內外的學者也都把研究重點放在CO2對患者內環境的影響上。Tuna等研究表明，將CO2氣腹壓控制在8～10mmHg時，患者的ScO2並不會產生明顯的變化，這表明將CO2氣腹壓控制在適當的範圍內對維持患者內環境的穩定至關重要。
3.ScO2對PND的預測作用
非心臟手術患者PND：PND表現為患者手術前後患者認知功能的改變，這種改變主要表現為記憶力的減退，反應遲緩，對日常事務的處理能力下降，這種情況可以持續數月或者數年，有研究表明41%的全髖關節置換術患者在術後7d發生不同程度的認知功能障礙，這種情況在老年患者中發生率較高，研究者通過簡易精神狀態量表（MMSE）、認知功能表來了解患者手術前後認知功能的變化，對於老年患者可以應用簡短精神狀態檢查（ASEM）測試，來判斷患者術後是否發生了PND。
持續ScO2監測技術並且於數值下降時給予幹預措施，患者PND的發生率下降，有利於患者的快速康復並降低了患者住院費用。心臟外科患者術後發生PND的概率要遠高於普通手術，持續ScO2監測可以作為預測認知功能結果的一個敏感指標。持續的ScO2監測亦可以對腦蛛網膜下腔出血做出提前預判。老齡患者（年齡＞65歲）和肥胖患者（BMI＞30kg/m2）更容易發生ScO2降低，術後PND的發生率亦高於普通患者。ScO2測定具有較大的變異性，臨床醫師不應該僅以ScO2作為參考依據，臨床醫師應該用ScO2下降的最大百分數作為指導臨床應用的指標。ScO2下降的最大百分比超過11%，PND發生的敏感度和特異性分別為86.5%和77.8%，提示如果ScO2下降的最大百分比超過11%，就應該採取相應的措施來提高ScO2以避免患者發生腦缺血。
心臟手術後PND的預測：心臟外科手術中如果ScO2下降幅度超過基礎值的30%，患者術後發生神經認知功能損傷的可能性很大。有研究表明，對ScO2有效管理可以降低認知功能障礙的發生率，ScO2對術中出現低血壓引起的神經功能損害顯示出了較好預測效果。有研究表明，在接受心臟手術的患兒中有約1/3發生神經功能損傷，並且術中都出現ScO2降低。ScO2如果低於術前手術基礎值的20%，患者則有可能發生神經系統的不良後果，術後床旁ScO2監測在預測短期或長期神經功能損害有較好的效果。
4.ScO2在心肺復甦的應用
缺血性腦損傷是心臟驟停患者死亡的主要原因，而且心肺復甦成功的患者約有50%遺留不同程度神經系統的併發症。當MAP波動於50～150mmHg時，腦可以通過腦血管的自動調節機制使腦血流量保持恆定。美國心臟學會（AHA）建議維持心臟驟停患者MAP＞65mmHg，心臟驟停患者必定存在內環境紊亂，腦血管的自動調節能力下降，依靠MAP的水平作為復甦效果的指標不是唯一指標。
Sekhon等研究表明，將MAP和ScO2聯合起來進行數據分析可以較好地評估患者的復甦效果。MAP增高同時ScO2下降表明腦血管的自動調節能力嚴重受損；MAP升高伴隨ScO2不變提示腦血管的自動調節機制仍然發揮作用。心肺復甦失敗的原因與臨床上缺少實時監控腦和其他器官血流灌注的設備有關。有研究表明處於一個高水平的ScO2可能和自發循環恢復有關，ScO2動態測量在心臟驟停中的應用可降低患者的死亡率。在新生兒的復甦過程中進行ScO2監測並根據監測結果做出相應的幹預措施會減少腦缺氧和腦過度氧合的機率。有研究已經證明，心肺復甦過程中自發循環恢復患者的ScO2明顯高於未恢復的患者，ScO2下降幅度超過基礎值30%的患者發生自發循環恢復的機率為0，說明心臟驟停患者ScO2測定可為復甦質量提供相應的數據。
ScO2的水平可以作為一個強烈預示患者能否觸發自發循環恢復的指標。在心肺復甦後的第1個24h內，存活的患者ScO2數值與死亡的患者有明顯的不同，在復甦過程中應用ScO2測定可以預測患者存活的可能性並對患者後期是否會產生神經功能的損害進行評估。患者心臟驟停後進行ScO2測定可以預測神經損傷的程度，具有較高的特異性和較高的預測價值。Fukuda等的研究表明，可以使用ScO2作為指導心肺復甦的指標，但是不應該單獨使用ScO2當做停止心肺復甦的指標，臨床醫師可以將ScO2監測技術聯合其他監測技術一起綜合評價心肺復甦患者的復甦效果和復甦成功患者的遠期預後。
5.ScO2指導麻醉藥物的應用
在一些外科手術的過程中和緊急情況（例如肝脾損傷手術後的患者發生術後缺血性腦病的風險較大）中存在許多可以使腦灌注不足的因素，如何保護患者的中樞神經系統的安全成為麻醉科醫師的主要任務。NIRS-ScO2監測技術作為一種無創實時的監測技術可以探測到ScO2的細微變化，這也就為臨床醫師在腦保護中使用不同麻醉藥物提供了技術支持。
ScO2指導瑞芬太尼的應用：Silva等將不同劑量的瑞芬太尼應用於豬身上得出腦氧飽和度相較於頸靜脈飽和度在反映腦組織的灌注狀態更具有優勢，正常劑量瑞芬太尼的使用導致ScO2增加說明腦血流量有所增加，大劑量的瑞芬太尼導致ScO2下降說明大劑量瑞芬太尼使腦灌注減少，這可能是由於大劑量瑞芬太尼抑制心肌收縮力，降低心輸出量，進一步降低腦灌注壓導致。因此，如果臨床應用大劑量瑞芬太尼將使腦灌注不足，從而導致腦損傷。
七氟醚和丙泊酚對ScO2影響：七氟醚和丙泊酚都具有保護中樞神經系統的作用。Valencia等的研究表明，七氟醚麻醉下（≤1.5MAC）ScO2要明顯高於丙泊酚麻醉，可能與七氟醚擴張腦血管有關，可以使腦組織的血流動力學維持在一個合適的範圍之內。但是該研究排除了顱內壓增高的患者，在這類患者中丙泊酚麻醉要優於七氟醚吸入麻醉更具有優勢，因為丙泊酚麻醉可以降低患者的腦耗氧量及顱內壓。在使用七氟醚吸入麻醉維持的過程中，患者幾乎無ScO2的下降，提示臨床醫師七氟醚吸入麻醉可以降低腦損傷事件發生機率。
有文獻報導，對於2歲以下的患兒MAP下降的情況下，七氟醚吸入麻醉仍然可以使ScO2升高；對於≤6個月的患兒，維持MAP≥33mmHg，≥6月齡的患兒維持MAP≥44mmHg可以使ScO2維持在一個較平穩的狀態，降低腦損傷事件的發生率，改善患者的預後。這些研究表明七氟醚麻醉可以有效地提升腦灌注壓，對於腦灌注壓較低（排除顱內壓過高）的患者七氟醚麻醉是一種較優的麻醉方法。
6.ScO2在新生兒和小兒中的應用
缺血缺氧性腦病（HIE）一直是新生兒死亡的主要原因。有研究表明在大腦局部嚴重缺血時ScO2成病態增高趨勢。新生兒出生第1天腦血流量病態增加可以作為有可能產生不良後果的敏感指標。過去由於新生兒的神經損傷功能短期內難以測量，這限制了ScO2的應用。現在血清S100β的測定可以用於測定神經功能的損傷，這使得ScO2在新生兒的應用增加。ScO2的下降和血清S100β的下降具有一致性。使ScO2保持在基線水平的50%以上可能可以很大程度上避免腦損傷。
Mebius等通過對56例有先天性心臟病的新生兒研究發現，這些新生兒在出生的第1個72hScO2數值處於一個比較低的水平；早期的診斷和改善血流動力學的不穩定狀態將有助於改善合併心臟病變患兒的預後。NIRS越來越廣泛的應用將為臨床醫師監測局部腦灌注提供有效指標，使臨床醫師可以早期發現潛在的神經損傷和血流動力學的紊亂，早期進行幹預改善患者的預後。
7.小結
近紅外光譜腦氧飽和度監測技術作為一種無創、可持續監測、簡單的腦氧供需平衡的監測技術，在指導臨床實踐活動中具有重要意義。近紅外光譜腦氧飽和度監測技術經過了迅速的發展，現在已經廣泛的應用於臨床診療的各個領域，臨床工作中臨床醫師應該充分考慮各種可能對ScO2產生影響的因素鑑別其下降為生理性還是病理性。根據ScO2數值做出相應的措施，避免嚴重併發症的發生。根據各種藥物對ScO2數值的影響選擇最優的藥物進行麻醉操作。近紅外光譜腦氧飽和度監測技術作為一項實時、無創反映腦供需平衡技術，值得臨床推廣。
來源：閔祥振,賈智勇,郭蕊,王南海.近紅外光譜腦氧飽和度監測的臨床應用進展[J].臨床麻醉學雜誌,2020,36(03):307-310.
轉載來源：麻醉平臺