頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)中腦氧飽和度變化及影響因素的研究進展

楊俊岐 韓志強 李利彪

頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)(carotid endarterectomy,CEA)通常在有嚴(yán)重頸動脈狹窄或動脈粥樣硬化的患者中進行,解除頸動脈狹窄可以有效預(yù)防患者發(fā)生缺血性卒中。根據(jù)2022年美國心臟協(xié)會的報告：2020年,全球卒中發(fā)病人數(shù)為1 171萬人,其中缺血性卒中發(fā)病人數(shù)為759萬。其中東亞地區(qū)卒中的標(biāo)準(zhǔn)年齡化發(fā)病率最高[1]。CEA術(shù)中缺血性腦卒中發(fā)生風(fēng)險為2%～5%,其中部分原因是由于頸動脈阻斷期間的腦缺血所致[2],術(shù)中使用腦氧飽和度監(jiān)測可以明顯降低這種風(fēng)險發(fā)生。腦氧飽和度是監(jiān)測腦內(nèi)部分動脈、靜脈和毛細血管中血紅蛋白,實時反應(yīng)氧氣輸送和消耗之間變化[3]。術(shù)中使用近紅外線光譜監(jiān)測腦氧飽和度,可以有效確認(rèn)術(shù)中腦缺血和預(yù)測包括腦過度灌注綜合征在內(nèi)的并發(fā)癥發(fā)生,減輕患者術(shù)中發(fā)生腦梗死的可能性,有利于患者術(shù)后轉(zhuǎn)歸,提高生活質(zhì)量。越來越多臨床醫(yī)生開始重視腦氧飽和度監(jiān)測在術(shù)中的重要性。明確腦氧飽和度正常范圍,以及CEA術(shù)中影響腦氧飽和度因素及其影響程度,才能更準(zhǔn)確把握患者圍術(shù)期的狀態(tài),指導(dǎo)臨床醫(yī)生管理手術(shù)。

1 腦氧飽和度正常范圍

因各種近紅外線光譜測量儀器的方法不同,所測算的機制也不同,而且不同年齡的人的腦氧飽和度也不同,到目前為止還沒有統(tǒng)一的腦氧飽和度范圍。有研究表明,嬰幼兒、幼兒、學(xué)齡前、學(xué)齡期、成人和老年人的腦氧飽和度基本值分別為(70.41±4.66)%,(72.43±3.81)%,(70.77±3.27)%,(70.62±2.20)%,(69.76±6.02)%,(62.69±3.14)%[4]。也有研究表示,年齡和性別也會影響測量的區(qū)域腦血氧飽和度[5]。測量的腦血氧飽和度隨年齡增長而降低,女性的腦血氧飽和度較低。但CEA患者腦氧飽和度較正常的同齡人都偏低,因為頸動脈狹窄導(dǎo)致腦血流減少,近紅外線光譜所測量的氧合血紅蛋白含量也較正常同齡人的少。目前術(shù)中腦氧飽和度監(jiān)測范圍,一般以絕對值<50%或者腦氧飽和度下降>基礎(chǔ)值的20%提示發(fā)生腦缺血可能。相關(guān)研究單因素分析顯示,局部腦氧飽和度(rSO2)持續(xù)時間<40%(P<0.01),最小rSO和rSO2下降百分比與神經(jīng)損傷顯著相關(guān)[6]。術(shù)中近紅外線光譜作為確認(rèn)術(shù)中腦缺血和預(yù)測包括腦過度灌注綜合征在內(nèi)并發(fā)癥的診斷工具準(zhǔn)確性。但在全身麻醉下進行的監(jiān)測和預(yù)想結(jié)果有很大差異,但是腦氧飽和度的變化與手術(shù)事件是一致的[7]。

2 手術(shù)期間腦氧飽和度影響因素分析

CEA是一種有效預(yù)防二級卒中手術(shù)策略,麻醉方式一般為局部麻醉或者全身麻醉,但無論哪一種麻醉方式,術(shù)中腦氧飽和度監(jiān)測都是必要的。腦氧飽和度監(jiān)測具有實用、無創(chuàng)、有效等優(yōu)點,同時術(shù)中眾多因素在手術(shù)期間均會對腦氧飽和度產(chǎn)生不同程度的影響,麻醉期間的腦氧飽和度值取決于各種因素,如麻醉劑、吸入氧分?jǐn)?shù)、血液二氧化碳水平和全身血壓等。

2.1 麻醉藥物對腦氧飽和度的影響 阿片類藥物會引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制,所以術(shù)中阿片類藥物的過度使用會嚴(yán)重影響腦氧飽和度,甚至將大腦置于更加危險位置。阿片類藥物使用增加了大腦缺氧、術(shù)后認(rèn)知功能減退和嚴(yán)重健康并發(fā)癥的可能性,包括昏迷和死亡。在一項舒芬太尼和芬太尼研究中表明,腦氧飽和度的變化可以很好地預(yù)測術(shù)后認(rèn)知障礙的發(fā)病率,雖然舒芬太尼和芬太尼都是誘導(dǎo)神經(jīng)元超極化和抑制神經(jīng)元興奮性的強效阿片類激動劑,兩者在此方面具有相似性,但舒芬太尼是一種比芬太尼更有效的阿片類藥物,術(shù)中更好發(fā)揮鎮(zhèn)疼作用,改善術(shù)后認(rèn)知[8]。另一項評價芬太尼對局部腦氧飽和度、腦組織氧攝取分?jǐn)?shù)和左心室輸出量的影響的研究,單因素方差分析顯示,術(shù)前腦氧飽和度基線檢查與使用芬太尼后腦氧合、組織耗氧或心輸出量測定之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)[9]。芬太尼用于程序性疼痛和鎮(zhèn)靜對腦氧合、腦組織吸氧或心輸出量無顯著影響。研究表明麻醉誘導(dǎo)期間與使用丙泊酚和瑞芬太尼相比,使用丙泊酚和舒芬太尼更能改善患者的血流動力學(xué)穩(wěn)定性和提高的腦氧飽和度[10]。阿托品的應(yīng)用可能有助于抵消或預(yù)防與這些阿片類藥物相關(guān)的血流動力學(xué)抑制。

一份研究評估了七氟醚和異丙酚在手術(shù)麻醉時和腦電圖突發(fā)抑制時對腦血流和腦氧代謝率的影響,異丙酚在突發(fā)抑制時降低大腦中動脈流速,增加博動指數(shù)(正常組P<0.001和P<0.02,患側(cè)P<0.004和P<0.001)[11]。異丙酚在手術(shù)麻醉時和腦電圖突發(fā)抑制時腦氧飽和度和動靜脈血氧差值的變化差距較大。七氟醚在腦電圖突發(fā)抑制期間對腦氧合的影響較少,且不會改變腦血流,這表明使用七氟醚時增加腦部對氧氣利用。七氟醚,具有使腦血管擴張功能,在安靜期間腦電圖顯示它比異丙酚更能維持腦血流量和腦氧代謝率。在CEA術(shù)中,與丙泊酚麻醉相比,使用七氟醚吸入麻醉可保證手術(shù)對側(cè)腦半球的腦氧飽和度,抑制雙側(cè)腦氧飽和度的不對稱性,并改善術(shù)后早期認(rèn)知[12]。但另有研究顯示了與頸動脈未阻斷期相比,七氟醚和異丙酚2組,均在阻斷期間腦出現(xiàn)了氧飽和度值顯著降低(P<0.05),在頸動脈開放后可以上升至術(shù)前水平以上(P<0.05)[13]。當(dāng)比較七氟醚組和異丙酚組時,七氟醚組在拔管期間腦氧飽和度顯著降低(P<0.05);而在異丙酚組,女性患者在頸動脈阻斷期間的腦氧飽和度值明顯低于男性患者(P<0.05)。但觀察到的下降均≤20%,結(jié)果表明,在接受CEA的患者中,七氟醚或異丙酚麻醉通常不會在阻斷期間和之后引起腦氧合的顯著差異(下降>20%)[13]。使用異丙酚患者腦氧合之間的性別差異和使用七氟醚組患者拔管期間氧合減少的發(fā)現(xiàn)值得進一步研究。

近年研究顯示右美托嘧啶在CEA麻醉中對改善腦氧代謝有著良好的作用[14-16]。麻醉誘導(dǎo)前給予右美托咪定可以降低術(shù)后認(rèn)知功能障礙的風(fēng)險,同時不會降低腦氧飽和度[17]。右美托嘧啶對術(shù)后神經(jīng)損傷有一定的保護作用,可以提高患者的認(rèn)知功能,減少不良反應(yīng)的發(fā)生,尤其是老年患者,在改善術(shù)后認(rèn)知功能狀態(tài)獲益匪淺,甚至可以降低譫妄發(fā)生率,可能是由于炎癥減輕和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)表達增強[18]。

2.2 體溫和體位對腦氧飽和度的影響 手術(shù)室溫度一般設(shè)置為20℃～24℃,較低的溫度可以能抑制病原體繁殖。但相關(guān)研究表示,非心臟手術(shù)患者保持核心溫度≥35.5℃,術(shù)中低溫會增加心肌損傷、手術(shù)部位感染和失血的機會,甚至可能會增加在全身麻醉下手術(shù)患者圍手術(shù)期的發(fā)病率和死亡率[19]。而且在低溫期間腦部功能也會受到嚴(yán)重的影響,腦代謝減少5.1%,血流量減少1.1%[20]。因腦氧代謝率降低,局部腦組織氧飽和度也出現(xiàn)不確定性,但是可以確定的是,低溫改善后的患者對比一直處于低溫的患者,患者蘇醒后的腦氧飽和度有明顯增加,同時術(shù)后神經(jīng)功能也有改善[21]。大多數(shù)患者在術(shù)中發(fā)生腦氧飽和度下降的眾多體位中,半沙灘椅位是發(fā)生率最高。腦氧飽和度最大的下降發(fā)生在固定半沙灘椅的位置時[22]。頭部和胸部抬高可改善腦血流動力學(xué)和神經(jīng)最終的預(yù)后,但平臥的腦灌注壓更高,而且頸動脈血流和腦氧飽和度在平臥和頭部和胸部抬高2組之間無顯著差異[23]。但CEA術(shù)中無論是全身麻醉,還是區(qū)域麻醉,患者一般采用均是仰臥位,頭向?qū)?cè)偏斜,充分暴露頸動脈,建立良好的術(shù)野。但應(yīng)注意變異的頸動脈,扭曲的頸內(nèi)動脈向內(nèi)側(cè)延伸至頸外動脈,需要適當(dāng)?shù)念^部旋轉(zhuǎn)和較寬的縱向皮膚切口。適當(dāng)?shù)念^部旋轉(zhuǎn)不會對腦氧飽和度產(chǎn)生明顯的影響[24]。

2.3 高碳酸血癥對腦氧飽和度的影響 輕度高碳酸血癥可以提高對局部腦氧飽和度。CO2是一種眾所周知的血管擴張劑,可改善腦血流。輕度高碳酸血癥的神經(jīng)保護機制雖然尚未完全了解,但據(jù)推測是腦血流量增加、氧氣輸送增強、腦內(nèi)葡萄糖使用、氧化代謝改善以及激活的三磷酸腺苷敏感鉀通道的結(jié)果。在腦缺血情況下,以上眾多因素在可以共同維持和增強神經(jīng)元活動,提高腦氧飽和度。手術(shù)期間目的性提高血中二氧化碳濃度,提高至輕度高碳酸血癥(45～55 mm Hg)會增加腦氧飽和度。一項臨床研究表明輕度高碳酸血癥組患者從基線檢查到手術(shù)結(jié)束,腦氧飽和度百分比變化的絕對差異較正常組高出19.0%(P<0.001)。結(jié)果表明,隨著時間的推移,輕度高碳酸血癥下腦氧飽和度的百分比變化明顯[25]。另一篇研究也表明增加呼吸末正壓(positive end expiration pressure,PEEP)導(dǎo)致顱內(nèi)壓和腦氧飽和度顯著增加,而減少呼末二氧化碳會觀察到顱內(nèi)壓和腦氧飽和度顯著降低[26]。輕度高碳酸血癥能增加患者的腦氧飽和度,增加腦血流量,改善腦供氧/耗氧平衡,對大腦起保護作用,而且對術(shù)后認(rèn)知功能障礙的發(fā)病率無顯著影響。研究發(fā)現(xiàn),術(shù)中低氧血癥和低碳酸血癥與術(shù)后譫妄風(fēng)險呈劑量依賴性相關(guān),也就意味著術(shù)中低氧血癥和低碳酸血癥這些不良事件發(fā)生越多,術(shù)后患者發(fā)生譫妄的可能性越高,建議術(shù)中減少不良事件發(fā)生,以避免術(shù)后神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生[27]。但高碳酸血癥的發(fā)生與術(shù)后譫妄之間并未觀察到明顯的關(guān)聯(lián)。

研究顯示,高顱內(nèi)壓也可導(dǎo)致腦氧飽和度值降低,主要是因腦血管阻力增加導(dǎo)致腦血流量減少[28]。然而,作為降低高顱內(nèi)壓管理最佳解決策略的過度通氣,很難在患者身上準(zhǔn)確量化。一旦過度通氣時間過長就會導(dǎo)致的低碳酸血癥會惡化高顱內(nèi)壓。術(shù)中應(yīng)用近紅外線光譜監(jiān)測腦氧飽和度可以有效指導(dǎo)過度通氣正確使用,當(dāng)患者的高顱內(nèi)壓特征升高,可以觀察到同側(cè)腦氧飽和度基線值降低。同時,術(shù)中還觀察到在麻醉誘導(dǎo)期間發(fā)生嚴(yán)重心動過緩時這些同側(cè)腦氧飽和度值會進一步顯著降低。在過度通氣后迅速改善至基線CEA手術(shù)目的是為了防止未來卒中,但由于疾病和手術(shù)本身的特殊性,CEA的肺部并發(fā)癥發(fā)生率高于其他任何手術(shù)。此類患者偶爾會使用肺泡復(fù)張手法。研究表明,30 cm H2O長達30 s的肺泡復(fù)張手法會導(dǎo)致血流動力學(xué)波動,降低平均動脈壓,并降低近紅外線光譜監(jiān)測的腦氧飽和度和經(jīng)顱多普勒超聲監(jiān)測的腦血流速度[29]。筆者發(fā)現(xiàn)這些變化是否會影響長期預(yù)后尚不清楚。

2.4 升壓藥對腦氧飽和度影響 術(shù)中低血壓的主要問題之一是腦灌注是否充足,因為當(dāng)平均動脈壓低于腦自動調(diào)節(jié)下限時,腦血流量會被動減少,隨之腦氧飽和度也會減少。術(shù)中低血壓的治療包括使用對腦血流動力學(xué)具有不同藥理作用的藥物,如正性肌力藥和血管加壓藥;對于首選的藥物尚無共識。研究表明,麻黃堿和去氧腎上腺素治療的患者患側(cè)和對側(cè)區(qū)域的腦氧代謝率相似[30]。但與去氧腎上腺素相比,術(shù)中使用麻黃堿更能提高腦血流量和局部腦氧飽和度。另一個薈萃分析也顯示,多巴胺和麻黃堿更有可能改善腦氧飽和度,其次是去甲腎上腺素[31]。與其他正性肌力藥/血管加壓藥相比,去氧腎上腺素降低了腦氧飽和度。由于直接或者間接比較9個隨機試驗之間存在不精確性,排名順序并非是絕對排名。與中年患者相比,≥65歲患者的大腦更容易受到血流循環(huán)系統(tǒng)性的影響。譫妄可能與大腦自身調(diào)節(jié)功能障礙有關(guān)[31]。近紅外線光譜派生的腦氧指數(shù)可以用來確定最佳術(shù)中平均動脈壓范圍。一項動物實驗研究顯示,在持續(xù)的低全身血流量期間給予腎上腺素會增加腦血流灌注壓和區(qū)域性腦血流,腦氧合和腦代謝;同時觀察到當(dāng)平均動脈壓≥60 mm Hg時,給予腎上腺素會有效改善全身血流循環(huán)代謝[32]。CEA患者的動脈粥樣硬化影響,往往自身血壓高于正常人,在高血壓患者中,自身調(diào)節(jié)曲線向右移動,使這些患者對低血壓比血壓正常個體更敏感。研究表明,高血壓患者和血壓正常的患者在術(shù)中接受升壓藥物糾正術(shù)中低血壓時,2組并未觀察腦氧飽和度變化程度有明顯統(tǒng)計學(xué)意義,但升壓藥使用確實會提升術(shù)中腦氧飽和度數(shù)值,減少腦部血管和組織損傷[33]。

2.5 液體目標(biāo)導(dǎo)向治療對腦氧飽和度影響 一項研究顯示提倡在圍手術(shù)期管理中通過維持或增加心輸出量來維持腦氧飽和度,但結(jié)果顯示通過液體增加心輸出量并沒有顯著改變腦氧飽和度[34]。盡管如此,心輸出量的相對變化與腦氧飽和度的相對變化還是有關(guān)。然而,目前觀察結(jié)果的在臨床影響尚不清楚,還是需要以后大量相關(guān)研究解釋。同時,其他研究也有一樣結(jié)論,以腦氧平衡為基礎(chǔ)的個體化目標(biāo)導(dǎo)向治療沒有對腦氧飽和度產(chǎn)生更好的結(jié)果,但是,使用個體化目標(biāo)導(dǎo)向治療可能會降低相關(guān)并發(fā)癥發(fā)病率[35]。雖然液體目標(biāo)導(dǎo)向治療對腦氧飽和度似乎沒有影響,但手術(shù)中血紅蛋白水平的降低會導(dǎo)致腦氧飽和度的降低。所以為了保證手術(shù)中患者的安全,必須進行容量管理,及時進行適當(dāng)?shù)妮斠汉脱a液[36]。

2.6 顱外干擾信號對腦氧飽和度影響 在其他手術(shù)和非手術(shù)環(huán)境中進行的研究粗略估計一下,顱外干擾信號可對腦氧飽和度產(chǎn)生15%～20%的變化,發(fā)現(xiàn)了其中有很大程度上的不穩(wěn)定性,其中一個不可忽略信號干擾的就是來自于頸外動脈的干擾[35]。這種可變性不太可能完全單獨歸因于近紅外線光譜儀器型號。頸動脈疾病也可能會影響近紅外線光譜信號;頸內(nèi)動脈狹窄會使血流分流,頸外動脈側(cè)支的灌注增加,可能會增加對信號產(chǎn)生干擾,這可以解釋一些信號不穩(wěn)定性,因為目前的研究中沒有一項對狹窄程度進行控制。這一結(jié)果進一步證明,盡管專利算法聲稱可以去除其他信號干擾,但近紅外線光譜設(shè)備并不能完全消除顱外血流灌注對近紅外線光譜信號的影響[22]。目前,盡管排除了全身麻醉和區(qū)域麻醉下的閾值下的近紅外線分析這一因素,但研究方法上仍然存在很大的差異,顱外干擾信號同時被量化采集,并同術(shù)中腦氧飽和度值一同顯示。

2.7 手術(shù)操作對腦氧飽和度的影響 整個手術(shù)過程中,外科醫(yī)生的操作也是影響腦氧飽和度的重要因素之一。其中腦氧飽和度下降最明顯的是頸動脈夾閉時,但下降的程度一般不會大于基線的20%,如果下降程度>20%,可以考慮術(shù)中轉(zhuǎn)流,維持患者一定腦血流供給,避免因夾閉所致的腦缺血的發(fā)生[21]。在分離頸動脈的時候,尤其是分離頸總動脈分叉處時,過分的按壓頸內(nèi)動脈起始端,不停的按壓刺激頸動脈竇,迷走神經(jīng)張力升高,傳入腦反射性地使內(nèi)臟血管擴張,心率減慢,血壓下降,同時也會一過性降低腦氧飽和度。如果出現(xiàn)此情形,立即囑術(shù)者停止操作,用1%～2%利多卡因1～2 ml浸泡頸總動脈分叉處的外膜,可立即解除這種現(xiàn)象[1]。這類按壓所致腦氧飽和度一過性降低,及時處理后一般不會產(chǎn)生不良影響,但還是建議分離頸總動脈分叉處時動作輕柔、謹(jǐn)慎,減少粗暴的操作手法,同時不停的觀察心電圖變化。

2.8 阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征對腦氧飽和度影響 CEA患者往往都會有血脂和血糖代謝異常,所以CEA患者體重指數(shù)(BMI)一般都偏高。由于生理的改變和代謝的需求增加,隨著身體體重指數(shù)的增加,慢性疾病往往也會增加。阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征就是肥胖所帶來隱性健康的風(fēng)險。阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征是一種常見的睡眠障礙,定義為呼吸暫停-低通氣指數(shù)≥ 30次/h。重度阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征是發(fā)生心腦血管疾病的危險因素。在嚴(yán)重阻塞性睡眠呼吸暫停患者中,休息時腦血流量受損、腦血管對高碳酸血癥的反應(yīng)以及運動耐量降低。腦氧飽和度和腦部血流動力學(xué)受損可導(dǎo)致認(rèn)知和運動的發(fā)生出現(xiàn)下降[37]。術(shù)中腦缺氧對阻塞性睡眠呼吸暫停患者的腦較正?；颊邠p傷更大。研究表明,睡眠呼吸障礙的急性腦血流動力學(xué)變化是由呼吸事件的持續(xù)時間和類型決定的,這兩個決定因素的結(jié)合可能導(dǎo)致大腦循環(huán)機制的失調(diào),最終導(dǎo)致腦組織缺氧[38]。睡眠有關(guān)的腦血流動力學(xué)調(diào)節(jié)機制,雖然在呼吸暫停部分患者中有效,但不能將腦氧飽和度增加到正常值。研究發(fā)現(xiàn),較長的不良事件和呼吸暫停會導(dǎo)致腦飽和度下降[39]。阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征患者在術(shù)中出現(xiàn)較高的心率也會引起在腦氧飽和度的變化。這些結(jié)果表明,在重度阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征患者中,術(shù)中更應(yīng)該監(jiān)測腦氧飽和度,關(guān)注腦氧飽和度,而且腦氧飽和度變化較其他患者也更明顯。

綜上所述,熟悉和理解手術(shù)期間對腦氧飽和度的眾多影響因素、正常范圍,更能有助于臨床醫(yī)生在手術(shù)中維持最佳血流,確保腦血流灌注,預(yù)防腦缺血和腦高灌注綜合征等并發(fā)癥。腦氧飽和度監(jiān)測雖然不能降低死亡率,但是為制定目標(biāo)導(dǎo)向的大腦保護策略提供了可靠的依據(jù),有效減低術(shù)中并發(fā)癥發(fā)生[40]。因此,腦氧飽和度監(jiān)測在圍術(shù)期具有深遠的、廣泛的臨床應(yīng)用前景。