心脏手术中局部脑氧饱和度与术后认知功能障碍的关系*

易 端 综述 郭向阳 郑 清 审校

(北京大学第三医院麻醉科，北京 100083)

·文献综述·

心脏手术中局部脑氧饱和度与术后认知功能障碍的关系*

易 端 综述 郭向阳 郑 清**审校

(北京大学第三医院麻醉科，北京 100083)

局部脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation，rSO2)能够反映大脑氧供需平衡关系的变化，术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction，POCD)是心脏手术后常见并发症。术中rSO2的降低与POCD的发生可能关系密切，rSO2实时监测有利于麻醉方案的调整，通过采取必要的干预措施，可能有益于降低POCD的发生率。

局部脑氧饱和度； 心脏手术； 神经系统并发症

术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction，POCD)是心脏手术后常见的并发症之一，术后1周发生率可高达50%～70%，2个月后也维持在30%～50%，严重影响患者生活质量及远期生存率[1, 2]。目前，POCD发病机制仍不十分明确， 可能涉及多方面因素，包括栓塞、低灌注、缺氧、炎性反应及患者因素(高龄、脑血管病变等)等，这些因素最终均与大脑局部或整体缺血及氧供耗失平衡有关[2， 3]。通过近红外线光谱(near-infrared spectroscopy，NIRS)技术对局部脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation，rSO2)进行连续无创监测能够发现脑代谢及脑供需平衡关系的变化[4，5]。大量文献[6～10]表明，rSO2监测可减少心脏手术后神经系统并发症(如脑卒中、谵妄、POCD等)发生的几率，缩短住院时间。本文探讨心脏手术中rSO2与POCD关系，通过相关干预措施避免rSO2下降是否能够降低POCD的发生率。

1 rSO2与POCD的关系

Yao等[11]对101例择期体外循环(cardiac pulmonary bypass，CPB)下心脏手术行rSO2监测，术前及术后4～6 d通过简易智能精神状态检查(minimum mental state examination，MMSE)和反向眼球扫视运动检查(antisaccadic eye movement test，ASEM)评分评估患者认知功能，结果显示：CPB期间rSO2值显著下降，术后ASEM和MMSE受损患者与未受损患者相比，术中rSO2值下降程度更大，且低rSO2(<40%、<45%及<50%)面积更大[将低rSO2分为 <40%、<45%及<50%，例如rSO2<50%面积=(50%-rSO2小于50%时的具体值)×持续时间]，单因素回归分析显示：ASEM受损与CPB时间、女性、冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting，CAGB)和低rSO2(<40%、<45%及<50%)面积等有关，MMSE受损与CAGB联合二尖瓣重建术和低rSO2(<40%、<45%及<50%)面积等有关，多因素回归分析显示：rSO2<40%面积同时是ASEM和MMSE受损的独立危险因素。随后Slater等[12]对265例CPB下CAGB进行前瞻性随机对照研究，计算术中rSO2去氧饱和评分[(50% rSO2绝对值-低于50% rSO2具体值)×去氧饱和时间]，术前、出院前及术后3个月通过MMSE、ASEM等多种评分量表对认知功能进行评估，多因素回归分析显示：rSO2(<50%)面积>3000-s%时，患者术后早期POCD风险显著增加，且住院时间延长的风险增加近3倍。de Tournay-Jetté等[13]研究61例择期CAGB，单因素分析显示年龄、性别、体质量、教育程度、高血压、糖尿病等因素均与POCD发生无关；术中出现rSO2<50%的患者和未出现rSO2<50%的患者相比，术后1周发生POCD的风险高7.69倍。上述研究可能提示：心脏手术中rSO2降低与POCD的发生关系密切。

然而，另有一些研究并未发现rSO2与POCD的相关性：Hong等[14]对100例瓣膜手术进行连续rSO2监测，术前、术后1、7 d通过MMSE、连线测试A和凹槽拼板测验检测认知功能，同时记录术中低rSO2(rSO2<50%、40%或较基础值下降>20%)事件的发生情况，结果显示：23例发生POCD，发生POCD患者与未发生POCD患者术中低rSO2发生次数及持续时间均无明显差异(P>0.05)，而多变量回归分析显示术前高体温及低教育水平是POCD的危险因素。同样，Reents等[15]研究47例CPB下行CABG，定义低rSO2事件为rSO2<40%或较基础值下降25%，结果显示：16例发生POCD，发生POCD的患者与未发生POCD的患者相比，术中低rSO2发生次数及持续时间无显著差异(P>0.05)。

推测出现上述不同研究结果可能与以下几个方面有关：首先，纳入对象年龄有差异， Hong等[14]和Reents等[15]的受试对象比Yao等[11]和Slater等[12]的受试对象年轻；其次，关于术中低rSO2事件以及POCD的定义有不同，rSO2的合适阈值仍然未达成共识，使用的评分量表有所不同，也可能是导致试验结果有偏差的原因；最后，Reents等[15]、de Tournay-Jetté等[13]研究纳入研究对象过少，不能排除统计过程中二类错误对研究结果的影响[16]。

2 干预措施对POCD的影响

由于心脏手术中rSO2降低与POCD发生可能关系密切，因此，术中监测rSO2并进行干预维持rSO2在合适范围理论上或许可以减少POCD的发生。目前，使用最多的标准干预方案由Denault等[17]提出，包括提升血压、提高吸入氧浓度、提升二氧化碳分压、调整头部位置等，后文所提及研究均基本采用Murkin干预措施。

Fudickar等[18]报道35例CPB下行心脏手术，均采用rSO2监测，术中通过干预措施维持rSO2基础值80%以上或>55%，术前、术后5 d通过连线测试(trail making test,TMT)等一系列评分量表评估患者认知功能，结果显示：POCD发生率为43%，与前期观察性研究中POCD发生几率并无明显差异，且受试者工作特征曲线分析显示rSO2值<65%，预测POCD发生的敏感度为86.7%，特异度为65%，因此，他们认为预防POCD的发生可能需要缩小rSO2的可调节范围。但是Fudickar等的研究缺陷在于纳入样本量过少(35例)，且缺乏对照组。Slater等[12]扩大样本量且加入对照组，将265例CPB下行CABG按照针对低rSO2是否采用干预措施，分为干预组与对照组，结果显示干预组POCD发生率较对照组有下降趋势，但无明显统计学意义。推测原因可能在于：干预措施并未减少干预组术中低rSO2的发生概率，2组术中低rSO2次数无差异(26% vs. 30%)，患者对于治疗方案的依从性较差，后期可能需要改善干预方案再次研究。

Mohandas等[19]选取100例择期CPB，随机分为干预组及对照组，干预组采取干预措施维持rSO2于基础值的80%以上，对照组无法观察到rSO2值变化，通过MMSE和ASEM评估认知功能，结果显示：干预组术中低于rSO2阈值的曲线下面积(AUC)较对照组小，术后1周、3个月MMSE和ASEM评分也较对照组显著升高。Colak等[20]继续扩大样本量至200例(择期CPB下行CABG)，结果显示：术后7 d干预组POCD发生率较对照组显著下降(28% vs. 52%)。

由于术后疼痛、药物的应用等同样会对认知功能评估造成很大影响[12, 21]，同样可能会导致上述研究结果不一致。同样，各研究者关于POCD与低rSO2定义有所不同，评分量表使用差别等原因也导致研究结果的差异。

3 小结

心脏手术中rSO2下降可能会导致POCD，围术期加强rSO2监测并采取针对性的干预措施维持rSO2在正常范围，似乎能够降低POCD发生概率。但由于国内外关于POCD诊断标准仍未达成共识，术中rSO2需要维持的范围仍有争议，目前的研究结果仍有争议，需要继续扩大样本量，完善实验方案进行进一步研究。

1 Newman MF, Mathew JP, Grocott HP, et al. Central nervous system injury associated with cardiac surgery. Lancet, 2006,368(9536):694-703.

2 Bruggemans EF. Cognitive dysfunction after cardiac surgery: Pathophysiological mechanisms and preventive strategies. Neth Heart J, 2013,21(2):70-73.

3 Zanatta P, Messerotti BS, Valfre C, et al. The role of asymmetry and the nature of microembolization in cognitive decline after heart valve surgery: a pilot study. Perfusion, 2012,27(3):199-206.

4 Douds MT, Straub EJ, Kent AC, et al. A systematic review of cerebral oxygenation-monitoring devices in cardiac surgery. Perfusion, 2014,29(6):545-552.

5 易 端，郑 清，曾 鸿，等.脑氧饱和度监测在同期行冠状动脉搭桥术联合颈动脉内膜剥脱术中的应用2例.中国微创外科杂志, 2015,15(8):761-762，765.

6 Goldman S, Sutter F, Ferdinand F, et al. Optimizing intraoperative cerebral oxygen delivery using noninvasive cerebral oximetry decreases the incidence of stroke for cardiac surgical patients. Heart Surg Forum, 2004,7(5):376-381.

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10 萨那斯日古楞, 李恩有.局部脑氧饱和度预防术后认知功能障碍的探讨.国际麻醉学与复苏杂志2014,35(8):728-731.

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12 Slater JP, Guarino T, Stack J, et al. Cerebral oxygen desaturation predicts cognitive decline and longer hospital stay after cardiac surgery. Ann Thorac Surg, 2009,87(7):36-45.

13 de Tournay-Jetté E, Dupuis G, Bherer L, et al. The relationship between cerebral oxygen saturation changes and postoperative cognitive dysfunction in elderly patients after coronary artery bypass graft surgery. J Cardiothorac Vasc Anesth, 2011,25(1):95-104.

14 Hong SW, Shim JK, Choi YS, et al. Prediction of cognitive dysfunction and patients’ outcome following valvular heart surgery and the role of cerebral oximetry. Eur J Cardiothorac Surg, 2008,33(4):560-565.

15 Reents W, Muellges W, Franke D, et al. Cerebral oxygen saturation assessed by near-infrared spectroscopy during coronary artery bypass grafting and early postoperative cognitive function. Ann Thorac Surg, 2002,74(1):109-114.

16 Zheng F, Sheinberg R, Yee MS, et al. Cerebral near-infrared spectroscopy monitoring and neurologic outcomes in adult cardiac surgery patients: a systematic review. Anesth Analg, 2013,116(3):663-676.

17 Denault A, Deschamps A, Murkin JM. A proposed algorithm for the intraoperative use of cerebral near-infrared spectroscopy. Semin Cardiothorac Vasc Anesth, 2007,11(4):274-281.

18 Fudickar A, Peters S, Stapelfeldt C, et al. Postoperative cognitive deficit after cardiopulmonary bypass with preserved cerebral oxygenation: a prospective observational pilot study. BMC Anesthesiol, 2011,11(1):7.

19 Mohandas BS, Jagadeesh AM, Vikram SB. Impact of monitoring cerebral oxygen saturation on the outcome of patients undergoing open heart surgery. Ann Card Anaesth, 2013,16(2):102-106.

20 Colak Z, Borojevic M, Bogovic A, et al. Influence of intraoperative cerebral oximetry monitoring on neurocognitive function after coronary artery bypass surgery: a randomized, prospective study. Eur J Cardiothorac Surg, 2015,47(3):447-454.

21 Murkin JM, Newman SP, Stump DA, et al. Statement of consensus on assessment of neurobehavioral outcomes after cardiac surgery. Ann Thorac Surg, 1995,59(5):1289-1295.

(修回日期：2015-10-17)

(责任编辑：李贺琼)

ZhengQing,E-mail:zhengqing1970@live.cn

Cerebral oxygen saturation; Cardiac surgery; Postoperative cognitive dysfunction

北京大学第三医院临床重点项目(批准号：63531-03)

A

1009-6604(2016)01-0081-03

10.3969/j.issn.1009-6604.2016.01.023

2015-05-24)

**通讯作者，E-mail: zhengqing1970@live.cn

Relations Between Regional Cerebral Oxygen Saturation During Cardiac Surgery and Postoperative Cognitive DysfunctionYiDuan,GuoXiangyang,ZhengQing.DepartmentofAnesthesiology,PekingUniversityThirdHospital,Beijing100083,China

【Summary】 Regional cerebral oxygen saturation (rSO2) can be used to monitor the changes of cerebral oxygen demand and supply, and postoperative cognitive dysfunction (POCD) is a relatively common adverse effect following cardiac surgery. The intraoperative rSO2decrease may associate with the incidence of POCD. Real-time intraoperative monitoring of rSO2and necessary interventions performed to correct cerebral rSO2desaturation may reduce the incidence of POCD of cardiac surgery.