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(cè)在頸動(dòng)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(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)

近紅外線光譜(near-infrared spectroscopy, NIRS)監(jiān)測(cè)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(cè)方法。目前腦氧飽和度監(jiān)測(cè)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(cè)局部腦氧飽和度的基本原理、影響因素及在頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

一、基本原理

NIRS能夠穿透顱骨等組織，且在穿透時(shí)出現(xiàn)波長依賴型吸收性衰減的特性，出現(xiàn)吸收峰值時(shí)衰減程度最大。水的吸收峰在950～1050 nm和大于1300 nm兩個(gè)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(hù)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(qiáng)度；I：反射光強(qiáng)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(duì)腦氧飽和度進(jìn)行測(cè)定：A=log(Io/I)=α·c·DPF+G，其中DPF為波長系數(shù)，G為測(cè)量的組織類型和幾何學(xué)系統(tǒng)[2]，就可以計(jì)算出氧合血紅蛋白濃度，進(jìn)而得出腦氧飽和度。

rSO2測(cè)得的氧合血紅蛋白濃度并不單指動(dòng)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(dòng)靜脈交錯(cuò)，靜脈約占75%，動(dòng)脈占20%，毛細(xì)血管占5%。因此，rSO2實(shí)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(cè)探頭放置的位置也會(huì)對(duì)rSO2的數(shù)值產(chǎn)生影響。Fuchs等[4]研究發(fā)現(xiàn)體位也會(huì)對(duì)rSO2的數(shù)值產(chǎn)生影響，麻醉狀態(tài)下坐位時(shí)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(duì)ICU患者進(jìn)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(dòng)脈血堿剩余及動(dòng)脈血PCO2呈正相關(guān)，可能因患者在體溫升高的情況下，腦動(dòng)脈擴(kuò)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(dòng)脈血PH呈負(fù)相關(guān)。在此項(xiàng)研究結(jié)果中，rSO2與動(dòng)脈血PO2無相關(guān)性，因?yàn)楸窘M資料中血氧增高的患者往往同時(shí)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(dòng)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(shí)干擾因素過多。

三、rSO2在頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)中的應(yīng)用

rSO2監(jiān)測(cè)起初被應(yīng)用于心臟手術(shù)監(jiān)測(cè)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(shí)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(cè)應(yīng)用于老年患者腹部、骨科及胸外科手術(shù)中，對(duì)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(dòng)脈旁路移植術(shù)聯(lián)合頸動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(xiǎn)，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(dá)28.4%[10]，所以CEA時(shí)夾閉頸動(dòng)脈，需對(duì)側(cè)支循環(huán)的血流是否充足進(jìn)行連續(xù)的評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)。常用的監(jiān)測(cè)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(dòng)脈殘端壓(stump pressure, SP)以及rSO2等，和其他監(jiān)測(cè)相比，rSO2監(jiān)測(cè)簡單，能夠提供無創(chuàng)傷、連續(xù)的腦氧飽和度監(jiān)測(cè)，已經(jīng)成為CEA術(shù)中預(yù)測(cè)腦缺血的重要工具。

在Rigamonti等[11]的研究結(jié)果提示，夾閉頸動(dòng)脈試驗(yàn)時(shí)rSO2下降超過15%的患者，發(fā)生嚴(yán)重腦缺血的機(jī)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(shí)，其敏感性達(dá)到80%，特異性為82%，但陽性預(yù)測(cè)值僅為33.7%，而陰性預(yù)測(cè)值高達(dá)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(cè)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(dòng)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(dòng)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(duì)值相差>25%也提示存在腦缺血事件風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)流。也有研究顯示，在頸動(dòng)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(duì)值≤20%不提示分流，短暫的(<2 min)rSO2相對(duì)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(shí)，就存在腦缺血事件的風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)流術(shù)[14]。但由于rSO2監(jiān)測(cè)的特異度較低，目前無法確定一個(gè)明確的閾值來單獨(dú)應(yīng)用rSO2變化來預(yù)測(cè)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(xiǎn)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(dá)50%[16]。NIRS對(duì)預(yù)測(cè)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(dòng)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(shí)，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(dú)立預(yù)測(cè)因素[17]。

四、與其他監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)比

腦電圖和經(jīng)顱多普勒是目前CEA圍術(shù)期監(jiān)測(cè)腦功能的金標(biāo)準(zhǔn)[18]，但兩種監(jiān)測(cè)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(jìn)行TCD監(jiān)測(cè)，且TCD費(fèi)用昂貴，需要監(jiān)測(cè)者有較熟練的操作技術(shù)。EEG監(jiān)測(cè)出現(xiàn)變化與缺血時(shí)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(shí)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(xiàng)獨(dú)立監(jiān)測(cè)指標(biāo)指導(dǎo)術(shù)中轉(zhuǎn)流的選擇，但并沒有給出一個(gè)確切的rSO2變化閾值。rSO2作為一項(xiàng)無創(chuàng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，其結(jié)果可以迅速、簡單的解讀，但同時(shí)也存在其局限性，它只能反映由大腦前動(dòng)脈供血的額葉區(qū)腦血流變化，而對(duì)其他腦區(qū)的灌注情況無法進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。與EEG相比，其陰性預(yù)測(cè)值偏高[20]。

五、小結(jié)

rSO2監(jiān)測(cè)簡單，能夠提供無創(chuàng)傷、連續(xù)的腦氧飽和度監(jiān)測(cè)，已經(jīng)成為CEA術(shù)中預(yù)測(cè)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(dòng)脈血?dú)鈪?shù)都會(huì)對(duì)局部腦氧飽和度產(chǎn)生影響，可能對(duì)rSO2變化值臨床意義的判斷解讀產(chǎn)生影響。它只能監(jiān)測(cè)大腦前動(dòng)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(duì)值低于50%行轉(zhuǎn)流術(shù)。仍缺乏關(guān)于應(yīng)用rSO2監(jiān)測(cè)指導(dǎo)CEA術(shù)，維持rSO2值于一個(gè)滿意范圍，是否會(huì)降低術(shù)后腦卒中等并發(fā)癥的前瞻性隨機(jī)對(duì)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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