腦氧飽和度監(jiān)測在頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)中的應(yīng)用

李寒陽 白鵬 王濤 郭向陽

(北京大學(xué)第三醫(yī)院:1麻醉科; 2神經(jīng)外科，北京 100191)

·綜述·

腦氧飽和度監(jiān)測在頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)中的應(yīng)用

李寒陽1白鵬1王濤2*郭向陽1*

(北京大學(xué)第三醫(yī)院:1麻醉科;2神經(jīng)外科，北京 100191)

腦氧飽和度; 頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)

近紅外線光譜(near-infrared spectroscopy, NIRS)監(jiān)測局部腦氧飽和度(cerebral oxygen saturation, rSO2)是一種新型的局部腦氧供需平衡的監(jiān)測方法。目前腦氧飽和度監(jiān)測在大血管手術(shù)、心臟外科手術(shù)、神經(jīng)外科手術(shù)、胸外科手術(shù)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，本文主要就NIRS技術(shù)監(jiān)測局部腦氧飽和度的基本原理、影響因素及在頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)中的應(yīng)用進行綜述。

一、基本原理

NIRS能夠穿透顱骨等組織，且在穿透時出現(xiàn)波長依賴型吸收性衰減的特性，出現(xiàn)吸收峰值時衰減程度最大。水的吸收峰在950～1050 nm和大于1300 nm兩個譜段，去氧型血紅蛋白(hemoglobin, Hb)在740 nm譜段出現(xiàn)吸收峰值，而氧合血紅蛋白(oxyhemoglobin, HbO2)則在850～1000 nm處出現(xiàn)吸收峰。因此，NIRS rSO2監(jiān)護儀的波長采定范圍為700～850 nm，Hb與HbO2在NIRS的吸收峰最大限度的分離且與水的吸收光譜無重疊[1]。根據(jù)比爾-郎伯定律，A=log(Io/I)=α·c·d，其中：A：光密度；Io：入射光強度；I：反射光強度；α：色基吸收系數(shù)；c：色基濃度；d：光穿過物質(zhì)的路徑長度。由于光存在散射作用，因此，臨床用的NIRS使用改良后的比爾-郎伯定律對腦氧飽和度進行測定：A=log(Io/I)=α·c·DPF+G，其中DPF為波長系數(shù)，G為測量的組織類型和幾何學(xué)系統(tǒng)[2]，就可以計算出氧合血紅蛋白濃度，進而得出腦氧飽和度。

rSO2測得的氧合血紅蛋白濃度并不單指動脈血或靜脈血的氧合血紅蛋白濃度，而是局部腦組織的氧合血紅蛋白濃度。大腦組織中動靜脈交錯，靜脈約占75%，動脈占20%，毛細(xì)血管占5%。因此，rSO2實質(zhì)是局部大腦血紅蛋白的混合氧飽和度，主要代表靜脈血部分，反映腦氧供給與消耗的平衡。

二、rSO2的影響因素

Kishi等[3]研究結(jié)果顯示，rSO2與患者的年齡呈負(fù)相關(guān)，與血紅蛋白濃度呈正相關(guān)，而與患者的身高、體重及頭圍無明顯的相關(guān)性，此外監(jiān)測探頭放置的位置也會對rSO2的數(shù)值產(chǎn)生影響。Fuchs等[4]研究發(fā)現(xiàn)體位也會對rSO2的數(shù)值產(chǎn)生影響，麻醉狀態(tài)下坐位時rSO2明顯降低，而清醒狀態(tài)下的健康志愿者rSO2隨體位變化不明顯。在王錦權(quán)等[5]對ICU患者進行的研究中顯示，rSO2與血氧飽和度及血壓呈正相關(guān)；rSO2 max與患者體溫、動脈血堿剩余及動脈血PCO2呈正相關(guān)，可能因患者在體溫升高的情況下，腦動脈擴張，大腦氧供相應(yīng)增加，而在堿中毒的情況下，氧合解離曲線右移，血紅蛋白與氧的離解能力減低，rSO2則偏高；rSO2 max與動脈血PH呈負(fù)相關(guān)。在此項研究結(jié)果中，rSO2與動脈血PO2無相關(guān)性，因為本組資料中血氧增高的患者往往同時伴有低碳酸血癥，血氧增高不能糾正低碳酸血癥的縮血管效應(yīng)，腦血管收縮使腦組織氧供減少。而rSO2 min僅與堿剩余呈負(fù)相關(guān)，與動脈血PH、PO2、PCO2無明顯相關(guān)性；可能因本組資料中，rSO2較低往往是一過性的或是臨終前，此時干擾因素過多。

三、rSO2在頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)中的應(yīng)用

rSO2監(jiān)測起初被應(yīng)用于心臟手術(shù)監(jiān)測患者的腦氧飽和度，目前已被廣泛應(yīng)用臨床各種類型的手術(shù)。在胸外科單肺通氣過程中，較長時間的低rSO2暴露可能增加術(shù)后認(rèn)知功能障礙的發(fā)生率；肩關(guān)節(jié)手術(shù)的沙灘椅體位過程中，指導(dǎo)血管活性藥物和麻醉藥物的使用[6]。老年患者腦功能下降，術(shù)中更易出現(xiàn)腦氧供需失衡，目前也有許多研究將rSO2監(jiān)測應(yīng)用于老年患者腹部、骨科及胸外科手術(shù)中，對術(shù)后患者腦功能的變化具有一定的指導(dǎo)意義[7]。易端等[8]的研究表明，在冠狀動脈旁路移植術(shù)聯(lián)合頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)中，通過rSO2變化指導(dǎo)術(shù)中轉(zhuǎn)流及血管活性藥物的應(yīng)用，有可能減少術(shù)后神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生。

缺血性卒中作為頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)(carotid endarterectomy, CEA)最常見的圍手術(shù)期并發(fā)癥，其發(fā)生率在癥狀性頸動脈狹窄患者中為3.3%～6.4%，無癥狀性患者中占1.2%～3.0%[9]，對于業(yè)已存在較嚴(yán)重血管狹窄基礎(chǔ)的CEA手術(shù)患者，圍術(shù)期血壓降低，使相應(yīng)血管供血區(qū)腦血流灌注降低，增加缺血性腦卒中風(fēng)險，并使與之相關(guān)的術(shù)后早期認(rèn)知功能障礙發(fā)生率高達28.4%[10]，所以CEA時夾閉頸動脈，需對側(cè)支循環(huán)的血流是否充足進行連續(xù)的評價和監(jiān)測。常用的監(jiān)測方法包括腦電圖(electrocephalograph, EEG)、經(jīng)顱多普勒(transcranial Doppler, TCD)、體感誘發(fā)電位(somatosensory evoked potential, SSE)、頸動脈殘端壓(stump pressure, SP)以及rSO2等，和其他監(jiān)測相比，rSO2監(jiān)測簡單，能夠提供無創(chuàng)傷、連續(xù)的腦氧飽和度監(jiān)測，已經(jīng)成為CEA術(shù)中預(yù)測腦缺血的重要工具。

在Rigamonti等[11]的研究結(jié)果提示，夾閉頸動脈試驗時rSO2下降超過15%的患者，發(fā)生嚴(yán)重腦缺血的機率將上升20倍，預(yù)示有發(fā)生神經(jīng)并發(fā)癥的可能性，其敏感度為44%，特異度為82%。Samra等[12]的研究結(jié)果也表示，利用rSO2下降閾值(較基礎(chǔ)值下降20%)辨別CEA圍術(shù)期腦缺血事件時，其敏感性達到80%，特異性為82%，但陽性預(yù)測值僅為33.7%，而陰性預(yù)測值高達97.4%。因此，應(yīng)用rSO2的下降閾值來發(fā)現(xiàn)CEA術(shù)中腦缺血性事件，其具有較高的陰性預(yù)測意義，而陽性意義偏低。Hirofumi等[13]的研究結(jié)果顯示，CEA術(shù)中頸動脈阻斷引起了rSO2的明顯下降(從61.2%降至49.5%，較基礎(chǔ)值下降19.1%)，在頸動脈開放后，rSO2值回復(fù)至了65.6%；此研究還提示，雙側(cè)腦氧飽和度絕對值相差>25%也提示存在腦缺血事件風(fēng)險，需要進行轉(zhuǎn)流。也有研究顯示，在頸動脈重度狹窄的患者中，術(shù)中根據(jù)rSO2值來指導(dǎo)分流，以rSO2下降的相對值≤20%不提示分流，短暫的(<2 min)rSO2相對值下降>20%也是被允許的。rSO2<54.0%～56.1%，即rSO2基礎(chǔ)值減少15.2%～18.2%時，就存在腦缺血事件的風(fēng)險，需要進行轉(zhuǎn)流術(shù)[14]。但由于rSO2監(jiān)測的特異度較低，目前無法確定一個明確的閾值來單獨應(yīng)用rSO2變化來預(yù)測術(shù)中腦缺血事件的發(fā)生。

術(shù)后持續(xù)性高血壓被認(rèn)為是腦過度灌注及過度灌注綜合征(cerebral hyperperfusion syndrome, CHS)的主要危險因素，CHS發(fā)生率在0～3%之間[15]，是引發(fā)圍手術(shù)期腦水腫及腦出血的主要原因[9]，一旦發(fā)生腦出血，死亡率可高達50%[16]。NIRS對預(yù)測過度灌注綜合征也有一定的意義。有研究顯示，發(fā)生CHS的患者，其頸動脈阻斷開放后的rSO2值超過了基礎(chǔ)值的105%，在手術(shù)結(jié)束時，rSO2超過了基礎(chǔ)值的110%。阻斷前5 min的rSO2值與阻斷開放后的rSO2最低值之比降低，也是術(shù)后CHS發(fā)生的獨立預(yù)測因素[17]。

四、與其他監(jiān)測技術(shù)對比

腦電圖和經(jīng)顱多普勒是目前CEA圍術(shù)期監(jiān)測腦功能的金標(biāo)準(zhǔn)[18]，但兩種監(jiān)測方法均存在一定的局限性。由于顳窗厚度的限制，約有10%～20%的患者無法進行TCD監(jiān)測，且TCD費用昂貴，需要監(jiān)測者有較熟練的操作技術(shù)。EEG監(jiān)測出現(xiàn)變化與缺血時間相關(guān)，其結(jié)果容易受到麻醉藥物的影響，結(jié)果的解讀有時也存在一定困難[19]。Pennekamp等[20]在2013年的研究顯示，以EEG變化為金標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)術(shù)中轉(zhuǎn)流應(yīng)用，轉(zhuǎn)流組與非轉(zhuǎn)流組的rSO2變化有明顯差異，提示NIRS可作為一項獨立監(jiān)測指標(biāo)指導(dǎo)術(shù)中轉(zhuǎn)流的選擇，但并沒有給出一個確切的rSO2變化閾值。rSO2作為一項無創(chuàng)的監(jiān)測項目，其結(jié)果可以迅速、簡單的解讀，但同時也存在其局限性，它只能反映由大腦前動脈供血的額葉區(qū)腦血流變化，而對其他腦區(qū)的灌注情況無法進行實時的監(jiān)測。與EEG相比，其陰性預(yù)測值偏高[20]。

五、小結(jié)

rSO2監(jiān)測簡單，能夠提供無創(chuàng)傷、連續(xù)的腦氧飽和度監(jiān)測，已經(jīng)成為CEA術(shù)中預(yù)測腦缺血的重要工具。但rSO2值所受的影響因素也較多，術(shù)中體位、體溫、氧飽和度、動脈血氣參數(shù)都會對局部腦氧飽和度產(chǎn)生影響，可能對rSO2變化值臨床意義的判斷解讀產(chǎn)生影響。它只能監(jiān)測大腦前動脈供血區(qū)的灌注情況。目前關(guān)于需要轉(zhuǎn)流的rSO2下降閾值尚無定論，但建議下降超過基礎(chǔ)值20%或絕對值低于50%行轉(zhuǎn)流術(shù)。仍缺乏關(guān)于應(yīng)用rSO2監(jiān)測指導(dǎo)CEA術(shù)，維持rSO2值于一個滿意范圍，是否會降低術(shù)后腦卒中等并發(fā)癥的前瞻性隨機對照研究。

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1671-2897(2017)16-469-03

李寒陽，住院醫(yī)師，E-mail:lihanyang319@foxmail.com

*通訊作者：王濤，主任醫(yī)師，E-mail:tony428@sina.com; 郭向陽，主任醫(yī)師，E-mail:puthmzk@163.com

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