脑氧饱和度监测在颈动脉内膜切除术中的应用

李寒阳 白鹏 王涛 郭向阳

(北京大学第三医院:1麻醉科; 2神经外科，北京 100191)

·综述·

脑氧饱和度监测在颈动脉内膜切除术中的应用

李寒阳1白鹏1王涛2*郭向阳1*

(北京大学第三医院:1麻醉科;2神经外科，北京 100191)

脑氧饱和度; 颈动脉内膜切除术

近红外线光谱(near-infrared spectroscopy, NIRS)监测局部脑氧饱和度(cerebral oxygen saturation, rSO2)是一种新型的局部脑氧供需平衡的监测方法。目前脑氧饱和度监测在大血管手术、心脏外科手术、神经外科手术、胸外科手术等领域都有广泛的应用，本文主要就NIRS技术监测局部脑氧饱和度的基本原理、影响因素及在颈动脉内膜切除术中的应用进行综述。

一、基本原理

NIRS能够穿透颅骨等组织，且在穿透时出现波长依赖型吸收性衰减的特性，出现吸收峰值时衰减程度最大。水的吸收峰在950～1050 nm和大于1300 nm两个谱段，去氧型血红蛋白(hemoglobin, Hb)在740 nm谱段出现吸收峰值，而氧合血红蛋白(oxyhemoglobin, HbO2)则在850～1000 nm处出现吸收峰。因此，NIRS rSO2监护仪的波长采定范围为700～850 nm，Hb与HbO2在NIRS的吸收峰最大限度的分离且与水的吸收光谱无重叠[1]。根据比尔-郎伯定律，A=log(Io/I)=α·c·d，其中：A：光密度；Io：入射光强度；I：反射光强度；α：色基吸收系数；c：色基浓度；d：光穿过物质的路径长度。由于光存在散射作用，因此，临床用的NIRS使用改良后的比尔-郎伯定律对脑氧饱和度进行测定：A=log(Io/I)=α·c·DPF+G，其中DPF为波长系数，G为测量的组织类型和几何学系统[2]，就可以计算出氧合血红蛋白浓度，进而得出脑氧饱和度。

rSO2测得的氧合血红蛋白浓度并不单指动脉血或静脉血的氧合血红蛋白浓度，而是局部脑组织的氧合血红蛋白浓度。大脑组织中动静脉交错，静脉约占75%，动脉占20%，毛细血管占5%。因此，rSO2实质是局部大脑血红蛋白的混合氧饱和度，主要代表静脉血部分，反映脑氧供给与消耗的平衡。

二、rSO2的影响因素

Kishi等[3]研究结果显示，rSO2与患者的年龄呈负相关，与血红蛋白浓度呈正相关，而与患者的身高、体重及头围无明显的相关性，此外监测探头放置的位置也会对rSO2的数值产生影响。Fuchs等[4]研究发现体位也会对rSO2的数值产生影响，麻醉状态下坐位时rSO2明显降低，而清醒状态下的健康志愿者rSO2随体位变化不明显。在王锦权等[5]对ICU患者进行的研究中显示，rSO2与血氧饱和度及血压呈正相关；rSO2 max与患者体温、动脉血碱剩余及动脉血PCO2呈正相关，可能因患者在体温升高的情况下，脑动脉扩张，大脑氧供相应增加，而在碱中毒的情况下，氧合解离曲线右移，血红蛋白与氧的离解能力减低，rSO2则偏高；rSO2 max与动脉血PH呈负相关。在此项研究结果中，rSO2与动脉血PO2无相关性，因为本组资料中血氧增高的患者往往同时伴有低碳酸血症，血氧增高不能纠正低碳酸血症的缩血管效应，脑血管收缩使脑组织氧供减少。而rSO2 min仅与碱剩余呈负相关，与动脉血PH、PO2、PCO2无明显相关性；可能因本组资料中，rSO2较低往往是一过性的或是临终前，此时干扰因素过多。

三、rSO2在颈动脉内膜切除术中的应用

rSO2监测起初被应用于心脏手术监测患者的脑氧饱和度，目前已被广泛应用临床各种类型的手术。在胸外科单肺通气过程中，较长时间的低rSO2暴露可能增加术后认知功能障碍的发生率；肩关节手术的沙滩椅体位过程中，指导血管活性药物和麻醉药物的使用[6]。老年患者脑功能下降，术中更易出现脑氧供需失衡，目前也有许多研究将rSO2监测应用于老年患者腹部、骨科及胸外科手术中，对术后患者脑功能的变化具有一定的指导意义[7]。易端等[8]的研究表明，在冠状动脉旁路移植术联合颈动脉内膜切除术中，通过rSO2变化指导术中转流及血管活性药物的应用，有可能减少术后神经系统并发症的发生。

缺血性卒中作为颈动脉内膜切除术(carotid endarterectomy, CEA)最常见的围手术期并发症，其发生率在症状性颈动脉狭窄患者中为3.3%～6.4%，无症状性患者中占1.2%～3.0%[9]，对于业已存在较严重血管狭窄基础的CEA手术患者，围术期血压降低，使相应血管供血区脑血流灌注降低，增加缺血性脑卒中风险，并使与之相关的术后早期认知功能障碍发生率高达28.4%[10]，所以CEA时夹闭颈动脉，需对侧支循环的血流是否充足进行连续的评价和监测。常用的监测方法包括脑电图(electrocephalograph, EEG)、经颅多普勒(transcranial Doppler, TCD)、体感诱发电位(somatosensory evoked potential, SSE)、颈动脉残端压(stump pressure, SP)以及rSO2等，和其他监测相比，rSO2监测简单，能够提供无创伤、连续的脑氧饱和度监测，已经成为CEA术中预测脑缺血的重要工具。

在Rigamonti等[11]的研究结果提示，夹闭颈动脉试验时rSO2下降超过15%的患者，发生严重脑缺血的机率将上升20倍，预示有发生神经并发症的可能性，其敏感度为44%，特异度为82%。Samra等[12]的研究结果也表示，利用rSO2下降阈值(较基础值下降20%)辨别CEA围术期脑缺血事件时，其敏感性达到80%，特异性为82%，但阳性预测值仅为33.7%，而阴性预测值高达97.4%。因此，应用rSO2的下降阈值来发现CEA术中脑缺血性事件，其具有较高的阴性预测意义，而阳性意义偏低。Hirofumi等[13]的研究结果显示，CEA术中颈动脉阻断引起了rSO2的明显下降(从61.2%降至49.5%，较基础值下降19.1%)，在颈动脉开放后，rSO2值回复至了65.6%；此研究还提示，双侧脑氧饱和度绝对值相差>25%也提示存在脑缺血事件风险，需要进行转流。也有研究显示，在颈动脉重度狭窄的患者中，术中根据rSO2值来指导分流，以rSO2下降的相对值≤20%不提示分流，短暂的(<2 min)rSO2相对值下降>20%也是被允许的。rSO2<54.0%～56.1%，即rSO2基础值减少15.2%～18.2%时，就存在脑缺血事件的风险，需要进行转流术[14]。但由于rSO2监测的特异度较低，目前无法确定一个明确的阈值来单独应用rSO2变化来预测术中脑缺血事件的发生。

术后持续性高血压被认为是脑过度灌注及过度灌注综合征(cerebral hyperperfusion syndrome, CHS)的主要危险因素，CHS发生率在0～3%之间[15]，是引发围手术期脑水肿及脑出血的主要原因[9]，一旦发生脑出血，死亡率可高达50%[16]。NIRS对预测过度灌注综合征也有一定的意义。有研究显示，发生CHS的患者，其颈动脉阻断开放后的rSO2值超过了基础值的105%，在手术结束时，rSO2超过了基础值的110%。阻断前5 min的rSO2值与阻断开放后的rSO2最低值之比降低，也是术后CHS发生的独立预测因素[17]。

四、与其他监测技术对比

脑电图和经颅多普勒是目前CEA围术期监测脑功能的金标准[18]，但两种监测方法均存在一定的局限性。由于颞窗厚度的限制，约有10%～20%的患者无法进行TCD监测，且TCD费用昂贵，需要监测者有较熟练的操作技术。EEG监测出现变化与缺血时间相关，其结果容易受到麻醉药物的影响，结果的解读有时也存在一定困难[19]。Pennekamp等[20]在2013年的研究显示，以EEG变化为金标准指导术中转流应用，转流组与非转流组的rSO2变化有明显差异，提示NIRS可作为一项独立监测指标指导术中转流的选择，但并没有给出一个确切的rSO2变化阈值。rSO2作为一项无创的监测项目，其结果可以迅速、简单的解读，但同时也存在其局限性，它只能反映由大脑前动脉供血的额叶区脑血流变化，而对其他脑区的灌注情况无法进行实时的监测。与EEG相比，其阴性预测值偏高[20]。

五、小结

rSO2监测简单，能够提供无创伤、连续的脑氧饱和度监测，已经成为CEA术中预测脑缺血的重要工具。但rSO2值所受的影响因素也较多，术中体位、体温、氧饱和度、动脉血气参数都会对局部脑氧饱和度产生影响，可能对rSO2变化值临床意义的判断解读产生影响。它只能监测大脑前动脉供血区的灌注情况。目前关于需要转流的rSO2下降阈值尚无定论，但建议下降超过基础值20%或绝对值低于50%行转流术。仍缺乏关于应用rSO2监测指导CEA术，维持rSO2值于一个满意范围，是否会降低术后脑卒中等并发症的前瞻性随机对照研究。

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1671-2897(2017)16-469-03

李寒阳，住院医师，E-mail:lihanyang319@foxmail.com

*通讯作者：王涛，主任医师，E-mail:tony428@sina.com; 郭向阳，主任医师，E-mail:puthmzk@163.com

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