曾菊綜述，李清平審校

（西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院，四川瀘州646000）

近紅外光譜在新生兒領(lǐng)域的應(yīng)用

曾菊綜述，李清平△審校

（西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院，四川瀘州646000）

光譜學，近紅外光；嬰兒，新生；血氧測定法；血氣分析；綜述

充分的組織氧合狀態(tài)是進行新陳代謝提供能量的前提條件［1］，氧合狀況是重要的生命指標，血氣分析和經(jīng)皮氧飽和度監(jiān)測僅是血液中的氧分壓和肢端的小動脈血氧飽和度，而不是器官組織的含氧情況。直接獲取器官組織的氧合情況技術(shù)主要是近紅外光譜測定技術(shù)（near infrared spectroscopy，NIRS）。自1977年Jobsis［2］首次將NIRS用于動物頭部的氧含量監(jiān)測以來，1985年將NIRS應(yīng)用于臨床監(jiān)測腦組織氧后［3］，1993年腦血氧飽和度監(jiān)測裝置在美國上市。2005年，中國首次研制出近紅外組織血氧參數(shù)無損檢測儀用于臨床［4］。NIRS的理論基礎(chǔ)是基于光和生物組織相互作用的組織光學，可概括為以下兩方面：（1）基于高散射條件下修正的朗伯-比爾吸收定律；（2）采用多波長、多個監(jiān)測距離的方法。由于近紅外光對外層組織的良好穿透性，即利用一定波長的近紅外光能穿透頭皮、顱骨及腦組織后，發(fā)生透射和散射現(xiàn)象的原理，光譜儀通過測定入射光強度和透射光或返回的散射光強度，從而獲得光在顱內(nèi)衰減的信息，利用其部分漫反射光的信息解算出血氧參數(shù)，即腦組織血氧飽和度（rSO2或TOI）。本研究就其監(jiān)測的基本原理及在新生兒領(lǐng)域的臨床應(yīng)用情況及價值進行綜述。

1　NIRS在醫(yī)學以外領(lǐng)域的應(yīng)用

NIRS在食品、體育等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。食品方面對各種果實成熟度的檢測［5-6］，利用果實不同時期的投射光譜出現(xiàn)顯著變化，從而使得NIRS可用于預測果實的成熟度；由于其具有操作簡單、非破壞性、無污染等優(yōu)勢，可用于食品產(chǎn)地的追溯［7］。在體育運動方面，NIRS可以在體、無創(chuàng)、實時連續(xù)地觀察到運動各個階段局部組織血氧參數(shù)的變化，準確、動態(tài)地了解組織氧合狀況和機體氧化代謝水平［8-10］。李增勇等［11］關(guān)于駕駛員駕駛前后rSO2對比研究結(jié)果顯示，NIRS用于檢測駕駛員疲勞狀況有一定的價值，可用作為檢測駕駛疲勞的一種可行方法。

2　NIRS在醫(yī)學方面的應(yīng)用

NIRS在醫(yī)學方面更早的應(yīng)用主要是在腦外科、心臟外科、乳腺疾病、肝硬化等領(lǐng)域。外科手術(shù)及急危重癥中有廣泛的應(yīng)用，許多研究證明了NIRS監(jiān)測得到的rSO2能在無臨床表現(xiàn)前發(fā)現(xiàn)腦缺血事件，從而提高手術(shù)的成功率［12-16］。故有學者建議在高風險手術(shù)如心臟外科手術(shù)、胸外科手術(shù)及老年人的腹部大手術(shù)中應(yīng)用NIRS監(jiān)測腦rSO2［17］。在心搏驟停方面，rSO2可預測心搏驟停者的神經(jīng)系統(tǒng)預后［18］。有研究結(jié)果顯示，若rSO2低于25%則神經(jīng)系統(tǒng)預后不良；在創(chuàng)傷性腦損傷中，因rSO2與腦組織氧分壓有良好的相關(guān)性，而使NIRS在創(chuàng)傷性腦損傷中得到廣泛的應(yīng)用［19］。也有研究表明，NIRS也用于感染性休克患者微循環(huán)障礙的評估［20］。

3　NIRS在新生兒領(lǐng)域的應(yīng)用

由于近紅外光可穿透頭皮或顱骨，無損、直接、快速地監(jiān)測rSO2，并可同時獲得腦組織中的還原血紅蛋白（Hb）、總血紅蛋白（tHb）、氧合血紅蛋白（HbO2）等指標。

3.1NIRS的相關(guān)數(shù)據(jù)意義rSO2實時顯示、直接反映腦組織氧合情況。tHb是紅細胞和血液中的主要成分，其變化可反映腦血容量的變化。

3.2NIRS測量值的臨床意義國內(nèi)多中心研究顯示，正常足月新生兒rSO2測定值為（62±2）%，低于58%提示腦組織缺氧［21］。國外相關(guān)文章報道的正常值范圍與國內(nèi)存在一定差異，可能因使用的設(shè)備、探頭靈敏度、人種的差異等所致［22-23］。

3.3NIRS的檢測方法將儀器探頭置于前額正中部位，安靜狀態(tài)下記錄儀描記曲線，曲線穩(wěn)定2 min后顯示的數(shù)值為rSO2。

3.4NIRS在新生兒領(lǐng)域的主要應(yīng)用

3.4.1足月新生兒

3.4.1.1非疾病狀態(tài)下新生兒的腦rSO2周叢樂等［21］采用NIRS技術(shù)對無特殊疾病的223例足月兒和95例早產(chǎn)兒分別在出生后第1、2、3天進行rSO2測定，選取102例患有影響腦氧合疾病的新生兒，對比分析兩組間rSO2差異。得出正常足月新生兒rSO2測定值為（62±2）%，低于58%提示為腦組織缺氧。疾病狀態(tài)新生兒rSO2測定值為（55±7）%，與無特殊疾病新生兒組比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。有研究報道，對出生在Bellevue醫(yī)院的胎齡、性別、出生體質(zhì)量、Apgar評分、頭圍、喂養(yǎng)方式等比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。對所有新生兒在出生第1、2天進行rSO2的測定，最后得到完整數(shù)據(jù)的有38例（其中有26例西班牙裔，7例亞裔，3例白種人，2例非洲裔美國人），最后得到的結(jié)果為以上新生兒在出生后第1天［（78.2±7.9）%］和第2天［（78.3±6.1）%］的rSO2比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）［24］。

3.4.1.2出生后過渡期的局部rSO2Baik等［22］通過對190例足月剖宮產(chǎn)兒生后2、5、10、15 min進行rSO2的監(jiān)測，分析得出rSO2在出生后呈1個緩慢上升的過程，最后趨于穩(wěn)定的波動在66%～75%，見圖1；但該研究僅獲得了足月剖宮產(chǎn)兒動態(tài)rSO2變化情況。而Pichler等［23］則是對無需任何醫(yī)療支持的381例新生兒（82例足月經(jīng)陰道分娩，272例足月剖宮產(chǎn)，27例早產(chǎn)剖宮產(chǎn)）于生后2、5、10、15min測rSO2，同樣得到rSO2呈上升趨勢，約5 min后達到穩(wěn)定狀態(tài)，其中得到早產(chǎn)剖宮產(chǎn)新生兒的rSO2較足月剖宮產(chǎn)新生兒rSO2較高，見圖2；分析其可能原因是早產(chǎn)兒在不需呼吸支持時的正常適應(yīng)表現(xiàn)。還有可能因國外文獻報道使用的設(shè)備與國內(nèi)不同，所得數(shù)值均高10%左右。

圖1　出生后不需醫(yī)療支持的足月新生兒rSO210%、25%、50%、90%分布情況

圖2　不需醫(yī)療支持新生兒出生后過渡期rSO2的情況

3.4.2早產(chǎn)兒方面的應(yīng)用

3.4.2.1早產(chǎn)兒出生后過渡時期的rSO2情況已有研究表明，極低出生體質(zhì)量兒出生后的rSO2較足月兒高，剖宮產(chǎn)新生兒中早產(chǎn)兒較足月兒rSO2在達到穩(wěn)定狀態(tài)后更高，可能是早產(chǎn)兒在不需呼吸支持時正常適應(yīng)性表現(xiàn)［23-25］。

3.4.2.2早產(chǎn)兒出生過渡期后的rSO2情況早產(chǎn)兒的rSO2取決于多種因素共同決定，如新生兒的臨床狀態(tài)（呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)的不同疾?。⑸蟮哪挲g等波動在一個較大的范圍。國外報道的數(shù)據(jù)在55%～85%［25-28］。

3.4.2.3早產(chǎn)兒低血壓時的rSO2情況有研究表明，監(jiān)測腦rSO2在早產(chǎn)兒低血壓的治療管理中有積極重要的作用，該研究得到rSO2長時間小于50%的低血壓患兒神經(jīng)系統(tǒng)預后不良，而rSO2無明顯異常僅血壓低的患兒神經(jīng)系統(tǒng)預后無明顯異常［29］。

3.5rSO2監(jiān)測與新生兒缺氧缺血性腦病（HIE）侯新琳等［30］研究顯示，新生兒在不同程度的缺氧下，當rSO2在30%～40%時，新生兒出現(xiàn)腦損傷，當rSO2小于30%，出現(xiàn)嚴重的腦損傷；rSO2越低，腦功能、腦損傷越重；無創(chuàng)NIRS檢測到的rSO2可以在腦缺氧過程中反映腦損傷及損傷的程度。NIRS已用于HIE患兒的rSO2監(jiān)測［31-32］。林澤鵬等［33］分別在12、24、72 h用MIRS測定安靜狀態(tài)下的rSO2，并使用脈搏血氧儀監(jiān)測SpO2，進行組間比較后得到NIRS數(shù)據(jù)顯示3組（HIE輕、中、重度組）不同時間rSO2組間比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；在輕、中、重度HIE組中，同一時間的rSO2比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；而SpO2監(jiān)測分析，HIE組與對照組比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。在HIE時，NIRS能準確監(jiān)測rSO2，并客觀評價腦組織的氧合狀態(tài)，為評價HIE患兒腦損傷程度提供客觀、量化的依據(jù)。

HIE患兒在亞低溫治療中腦組織rSO2低于亞低溫結(jié)束后，HIE患兒生后12～48 h的rSO2較高的病例組預后較差，這可能與腦組織二次耗能的減少有關(guān)［34］，見圖3。近年有類似的研究顯示，rSO2在6、12、24 h較高者神經(jīng)系統(tǒng)預后差［35］。

圖3　窒息患兒在不同時間的rSO2情況

3.6NIRS的優(yōu)缺點及局限性雖然NIRS監(jiān)測rSO2已廣泛用于臨床，但是在新生兒重癥監(jiān)護中仍缺乏大樣本、多中心研究，尤其是國內(nèi)的相關(guān)研究報告極少，rSO2尚缺乏明確嚴格的“正?！敝担?7］，NIRS研究還需要更嚴格證明其臨床實用性與所需的區(qū)域氧合指導目標。

綜上所述，NIRS作為床旁、無創(chuàng)、實時地監(jiān)測rSO2，從而預測危重患兒的近期或遠期預后，有不可替代的臨床價值，以后發(fā)展方向?qū)⑹荖IRS、振幅整合腦電圖（aEEG）、MRI、超聲檢查等共同應(yīng)用［31，36］，從而綜合評估相應(yīng)器官的功能狀態(tài)，而更好地為臨床工作進行引導。

［1］Scheeren TL，Schober P，Schwarte LA，et al.Monitoring tissue oxygenation by near infrared spectroscopy（NIRS）：background and current applications［J］.J Clin Monit Comput，2012，26（4）：279-287.

［2］Jobsis FF.Noninvasive，infrared monitoring of cerebral and myocardial oxygensufficiencyandcirculatoryparameters［J］.Science，1977，198（4323）：1264-1267.

［3］Ferrari M，Giannini I，Sideri G，et al.Continuous non invasivemonitoring of human brain by near infrared spectroscopy［J］.Adv Exp Med Biol，1985（191）：873-882.

［4］丁海曙，騰軼超，李岳，等.我國首次研制出近紅外組織血氧參數(shù)無損監(jiān)測儀應(yīng)用于臨床［J］.中國醫(yī)療器械信息，2005，11（3）：30.

［5］Zude M，Herold B，Roger JM，et al.Non-destructive tests on the prediction of Apple fruit flesh firmness and soluble solids content on tree and in shelf Life［J］.J Food Eng，2006，77（2）：254-260.

［6］毛莎莎，曾明，何紹蘭，等.近紅外光譜技術(shù)在水果成熟期預測中的應(yīng)用［J］.亞熱帶植物科學，2010，39（1）：1009-1011.

［7］馬冬紅，王錫昌，劉利平，等.近紅外光譜技術(shù)在食品產(chǎn)地溯源中的研究進展［J］.光譜學與光譜分析，2011，31（4）：593-594.

［8］Crenshaw AH.Reproducibility and Gender comparisons of oxygenation，blood flow and oxygen consumption for the forearm［J］.Med Sci Sport Exerc，2010，42（5）：384-385.

［9］Bowen TS，Cannon DS.Moderate.intensity exercise increases subsequent MuscleOxygenation and speeds V02 kinetics in chronic heart failure［J］. Med Sci Sport Exe，2010，42（5）：23.

［10］王林高，朱倩.運動中的腦氧、肌氧和心率無線同步采集系統(tǒng)研究［J］.傳感技術(shù)學報，2008，21（12）：1981-1985.

［11］李增勇，代世勛，張小印，等.駕駛員疲勞態(tài)下腦氧飽和度的近紅外光譜法檢測及其分析［J］.光譜學與光譜分析，2010，30（1）：58-61.

［12］Casati A，F(xiàn)anelli G，Pietropaoli P，et al.Continuous monitoring of cerebralOxygensaturationinelderlypatientsundergoing major abdominal surgery minimizes brain exposure to potential hypoxia［J］.Anesth Analg，2005，101（3）：740-747.

［13］Casati A，F(xiàn)anelli G，Pietropaoli P，et al.Monitoring cerebraloxygen saturation in elderly patients undergoing general abdominal surgery：a prospective cohort study［J］.Eur J Anaesthesiol，2007，24（1）：59-65.

［14］Murkin JM，Adams SJ，Novick RJ，et al.Monitoring brainoxygen saturation during coronary bypass surgery：a randomized，prospective study［J］.Anesth Analg，2007，104（1）：51-58.

［15］Kazan R，Bracco D，Hemmerling TM.Reduced cerebral oxygen saturation measured by absolute cerebral oximetry during thoracic surgery correlates withpostoperativecomplications［J］.BrJAnaesth，2009，103（6）：811-816.

［16］Tang L，Kazan R，Taddei R，et al.Reduced cerebral oxygensaturation duringthoracicsurgerypredictsearlypostoperativecognitivedysfunction［J］. Br J Anaesth，2012，108（4）：623-629.

［17］吳松霏，劉洪濤.近紅外光譜腦氧飽和度監(jiān)測臨床應(yīng)用的研究進展［J］.臨床麻醉學雜志，2015，31（7）：716-719.

［18］Ito N，Nanto S，Nagao K，et al.Regional cerebral oxygensaturation on hospital arrival is a potential novel predictor of neurological outcomes at hospital discharge in patients with out-of-hospital cardiac arrest［J］. Resuscitation，2012，83（1）：46-50.

［19］Leal-NovalSR，CayuelaA，Arellano-OrdenV，etal.Invasiveand noninvasive assessment of cerebral oxygenation in patients withsevere traumatic brain injury［J］.Intensive Care Med，2010，36（8）：1309-1317.

［20］De Blasi RA，Palmisani S，Alampi D，et al.Microvasculardysfunction and skeletal muscle oxygenation assessed by phasemodulation near-infrared spectroscopy in patients with septic shock［J］.Intensive Care Med，2005，31（12）：1661-1668.

［21］周叢樂，劉云峰，張家潔，等.新生兒局部腦組織氧檢測的多中心研究［J］.中華兒科雜志，2009，47（7）：517-522.

［22］Baik N，Urlesberger B，Schwaberger BA，et al.Reference ranges for cerebral tissue Oxygen saturation index in term neonates during immediate neonatal transition after birth［J］.Neonatology，2015，108（4）：283-286.

［23］Pichler G，Binder C，Avian AA，et al.Reference ranges for regional cerebral tissue Oxygen saturation and fractional Oxygen extraction in neonates during immediate transition after birth［J］.J Pediatrics，2013，163（6）：1558-1563.

［24］BaileySM，Hendricks-MunozKD，MallyP.Cerebral，renal，and splanchnic tissue oxygen saturation values in healthy term newborns［J］.Am JPerinatol，2014，31（4）：339-344.

［25］AlmaazmiM，SchmidMB，HaversS，etal.Cerebralnear-infraredspectroscopy during transition of healthy term newborns［J］.Neonatology，2013（103）：246-251.

［26］沈崇靈.法理學［M］.北京：北京大學出版社，1994：51-52.

［27］Fuchs H，Lindner W，Buschko A，et al.Brain oxygenation monitoring during neonatal resuscitation of very low birth weight infants［J］.J Perinatology，2012，32（5）：356-362.

［28］Pellicer A，Greisen G，Benders M，et al.The SafeBoosC phase II randomised clinical trial：a treatment guideline for targeted near-infraredderived cerebral tissue oxygenation versus standard treatment in extremely preterm infants［J］.Neonatology，2013，104（3）：171-178.

［29］Alderliesten T，Lemmers PM，Van Haastert IC，et al.Hypotension in preterm neonates：low blood pressure alone does not affect neurodevelopmental outcome［J］.J Pedia，2014，164（5）：986-991.

［30］侯新琳，丁海艷，周叢樂，等.新生豬不同程度腦缺氧與腦功能，腦損傷關(guān)系的近紅外光譜研究［J］.中華兒科雜志，2007，45（7）：523-528.

［31］Wintermark P，Hansen A，Warfield SK，et al.Near-infrared spectroscopy versus magnetic resonance imaging to study brain perfusion in newborns with hypoxic-ischemic encephalopathy treated with hypothermia［J］. Neuroimage，2014，85（1）：287-293.

［32］Dehaes M，Aggarwal A，Lin PY，et al.Cerebral Oxygen metabolism in neonatal hypoxic ischemic encephalopathy during and after therapeutic hypothermia［J］.J Cereb Blood Flow Metab，2014，34（1）：87-94.

［33］林澤鵬，張素玲，林開顏，等.近紅外光譜技術(shù)在HIE患兒腦氧飽和度檢測的臨床應(yīng)用研究［J］.河北醫(yī)學，2010，16（1）：6-8.

［34］Toet MC，Lemmers PM，Van Schelven LJ，et al.Cerebral oxygenation and electrical activity after birth asphyxia：their relation to outcome［J］.J Pedia，2006，117（2）：333-339.

［35］Ancora G，Maranella E，Grandi S，et al.Early predictors of short term neurodevelopmental outcome in asphyxiated cooled infants.A combined brain amplitude integrated electroencephalography and near infrared spectroscopy study［J］.Brain Dev，2013，35（1）：26-31.

［36］Vespa P，Menon D，Le Roux P，et al.The International Multi-disciplinary Consensus Conference on Multimodality Monitoring：Future Directions andEmergingTechnologies［J］.NeurocritCare，2014，21（Suppl2）：270-281.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.19.021

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（2016-04-23）