腦氧飽和度監測在心血管外科手術中的臨床應用

摘要：神經系統并發癥是心血管外科手術后最主要的致死致殘原因。神經系統并發癥主要包括術后認知功能障礙、 譫妄、抑郁癥等神經心理改變和腦卒中。近紅外光譜儀（near-infrared spectroscopy， NIRS）是一種持續、無創、簡便、特異性高和敏感性高的腦氧飽和度（Regional cerebral oxygen saturation rSO2）監測手段。使用近紅外光譜儀監測術中腦氧飽和度，指導術中干預措施及積極有效的腦保護，有效降低術后神經系統并發癥。本文就腦氧飽和度監測在心血管外科手術中的應用做一綜述。

關鍵詞：腦氧飽和度；心血管外科手術；神經系統病并發癥

Abstract：Neurological complications after cardiovascular surgery is the primary cause of death causes damage. Neurological complications included postoperative cognitive dysfunction， delirium， depression and other neural psychological change and cerebral apoplexy. Near-infrared spectroscopy in intraoperative monitoring cerebral oxygen saturation， guiding intraoperative interventions and active brain protection， effectively reduce postoperative neurological complications. In this paper， application of Near-infrared spectroscopy in cardiovascular surgery.

Key words：Cerebral oxygen saturation；Cardiovascular surgical procedures；Complications of nervous system disease

心血管外科手術后神經系統并發癥是最主要的致死致殘原因。術后認知障礙（Postoperative cognitive dysfunction POCD）是常見的神經系統并發癥，而且可持續到術后數月，嚴重影響患者的康復，延長住院時間，給患者帶來心理及經濟壓力。有文獻報道心血管手術術后POCD的發生率約33%～83%[1]。而心血管外科手術后譫妄（Postoperative delirium POD）的發生率也高達11.5%～33.6%[2]。心臟手術后神經系統并發癥高發可能與體外循環造成的微血栓和低腦灌注相關。這一改變提醒我們以實時監測為指導，調整術者的操作方式來減少術中腦損傷和實施術中的腦保護措施。

1 腦氧飽和度監測的原理

近紅外光譜監測組織血氧基本原理如下：在700～900nm這一近紅外\"光譜窗\"內，生物組織對光線的吸收率大大降低，因此光線可進入更深層次的組織。而血紅蛋白和細胞色素含氧量不同導致的吸收光譜的差異仍然可以分辨。通過測定入射光和反射光強度上的差異，計算紅外光在此過程中的衰減情況，即可計算出腦氧飽和度。

腦組織中存在豐富的微細血管，其中動、靜脈比約為1：4。因此，腦氧飽和度是腦組織中動、靜脈氧飽和度的加權平均值。腦氧飽和度更接近靜脈氧飽和度，可反映腦氧供給與消耗的動態平衡，而不僅反映腦氧供，所以能更客觀的評價腦代謝狀態。與脈搏氧飽和度不同的是，腦氧飽和度在低血壓、深低溫、脈搏微弱、甚至心臟停搏的情況下均可正常測量。但腦氧飽和度監測的缺陷在于，它只能反應局部腦組織的腦氧和，而不能反應全腦氧合。腦氧飽和度監測作為一種無創監測技術，廣泛應用于臨床[3，4]。

2 無創腦氧飽和度監測在體外循環心臟手術中的應用

體外循環期間的灌注流量和體溫根據手術進展而調整，而灌注流量影響腦灌注。有國外學者研究表明，大腦中動脈血流改變與腦氧飽和度的改變呈顯著相關性[5]。有學者通過研究發現，腦氧飽和度與體外循環期間流量之間呈正相關，研究結果也表明近紅外光譜儀在體外循環中可用于監測腦氧飽和度來實施腦保護策略[6]。Tournay-Jette等通過對61例行冠狀動脈搭橋術的老年患者進行研究，發現術中腦氧飽和度的下降與術后早期及晚期認知功能障礙相關，腦氧飽和度的監測對術后認知障礙有預測價值[7]。Julika Schoen 等對231例行心臟手術的患者進行研究，術前及手術全程監測腦氧飽和度，術后3d采用ICU患者意識錯亂評估法評估患者腦功能，同時記錄術前和術中各項生理指標。結果發現出現譫妄癥狀的患者在術前及術中都有較低的腦氧飽和度，且年齡較大，同時MMSE評分較低 ，心臟手術風險評分較高，以及較低的血紅蛋白。由此推測高齡、低MMSE評分、神經精神疾病和腦氧飽和度降低均是術后譫妄的獨立病因。此研究也表明了圍術期腦氧飽和度下降和心臟體外循環手術后譫妄的相關性[8]。然而，目前術中低腦氧飽和度沒有絕對判斷標準，多數研究都以腦氧飽和度下降至基礎值的75%以下作為標準。有國外學者研究了維持腦氧飽和度于術前基礎值的75%以上的策略的有效性，發現心臟手術患者術后腦卒中的發生率并未明顯降低。但發現與干預組對比，對照組患者的病死率和嚴重器官并發癥的發生率更高，且其高發生率與較低的基礎值和術中平均腦氧飽和度、更多術中低氧飽和度的發生次數相關[9]。Harilall 等通過研究發現冠狀動脈旁路移植術中，老年和術前合并癥是術后神經系統并發癥高發的獨立因素，而實時監測腦氧飽和度并及時給予干預措施提高腦氧飽和度，能降低神經系統并發癥的發生率[10]。

因此，在體外循環期間監測腦氧飽和度能實時反應腦灌注等生理指標并對患者預后做出評估。更重要的是可在術中及時做出干預措施，調整體外循環灌注流量，改善患者的腦氧和狀態，對降低術后神經系統并發癥的發生率具有積極的意義。

3 無創腦氧飽和度監測在深低溫停循環（Deep hypothermic circulatory arrest DHCA）期間的應用

深低溫停循環多應用于復雜先天性心臟、主動脈弓及胸主動脈手術中。為手術提供無血手術視野，為主動脈遠端吻合提供了便利。但同時造成的腦組織缺血缺氧和恢復循環后繼發腦組織再灌注損傷，增加了術后神經功能障礙及術后卒中等神經系統并發癥的發生率，對神經系統造成不可逆的損害。有資料顯示深低溫停循環術后腦卒中發生率高達6%～13%[11]。因此，停循環期間的腦保護成為手術預后的關鍵。單純DHCA期間的腦保護主要依賴于低溫條件下腦組織處于低代謝狀態。有國外學者研究得出深低溫（10℃～15℃）下的安全時限為20～25min[12]。國內學者研究中發現單純DHCA病例最長時限達40min，腦氧飽和度下降30%，術后無持續神經功能障礙。并發現患者個體差異的存在，DHCA期間腦保護的安全時限也應個體化，實時監測腦氧飽和度可作為安全時限的預警[13]。

近年來深低溫停循環聯合選擇性順行性腦灌注（selective antegrade cerebral perfusion ，SACP）在臨床得到廣泛運用，能有效降低神經系統并發癥[14]。選擇性順行性腦灌注能夠提供持續的、近似生理的腦灌注，起到良好的腦保護作用[15]。最優化的SACP流量是腦保護的關鍵因素，術中實時監測腦血流量和腦氧飽和度可作為調節腦灌注流量的重要參考指標[6]。因為術中平均動脈壓的目標值通常是根據術前病史、年齡、術前血壓做出經驗性的選擇，所以將平均動脈壓作為調節腦灌注流量的參考指標不夠客觀。而有研究證實，在體外循環期間自主調節功能在低限時（Lower limit of auto regulation ，LLA）NIRS可對平均動脈壓值給出更準確的判斷。另外，NIRS能及時發現在深低溫停循環期間低腦氧和的關鍵階段，可及時提醒術者注意手術操作，并提示灌注師采取適當的處理措施，根據腦氧飽和度監測調整腦灌注流量[16]。另有研究發現NIRS可監測腦血流自主調節功能，對預防體外循環期間低血壓起到重要作用。同時也證實了腦氧飽和度、大腦中動脈平均流速和泵流量的波動變化同步[17]。關于選擇性順行性腦灌注流量的選擇，國外多名學者研究認為，灌注流量在10ml·kg-1·min-1，并保證腦灌注壓在50～70mmHg之間，能夠提供理想的腦灌注流量，且患者預后較好[18，19]。國內學者研究應用順行性腦灌注量10ml·kg-1·min-1能夠維持大腦中動脈流速還能保持腦氧和度大于45%[20]。因個體存在差異，以腦氧飽和度為指導目標，選擇個體化的腦灌注流量是最優化的策略。

總之，腦氧飽和度監測在心血管手術中能及時、準確反應腦灌注及腦氧供需情況。腦氧飽和度監測作為一種無創、連續、的監測方法，基本不受外界環境及動脈壓等干擾，在心血管手術中有其獨特的優勢，有效減少術中腦損傷，降低術后并發癥的發生率。今后應將繼續研究腦氧飽和度監測在心血管手術中個體化的管理策略以及在手術不同階段的管理策略，研究精確化的腦保護策略。

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編輯/金昊天