红细胞输注对神经外科ICU患者脑组织氧饱和度的影响

张生吉， 陈 毅， 陈才华，蔡 敬，江 川，文唐敏，游闳玮，王 康

重庆市长寿区人民医院1.输血科；2.护理部；3.神经外科,重庆 401220

血红蛋白(Hb)浓度是氧输送(DO2)的重要影响因素之一，动脉血氧饱和度(SaO2)和心输出量(CO)也是影响DO2的重要因素。贫血会降低脑DO2，导致脑组织缺氧。研究表明，贫血与蛛网膜下腔出血和创伤性脑损伤患者的神经功能恶化有关[1]。目前关于红细胞输注治疗贫血对改善患者脑DO2的研究较多，但得出的结论却并不一致，一些研究表明重症监护室(ICU)治疗的患者红细胞输注后预后变差[2-3]。头部创伤和蛛网膜下腔出血患者接受红细胞输注后也得出同样的结论[4]。因此可见，红细胞输注治疗贫血存在明显不良反应。DO2和氧消耗(VO2)间的平衡性可以通过监测患者中心静脉血氧饱和度(ScvO2)来评价[6]。如果基线ScvO2<70%，则红细胞输注能够改善患有神经疾病患者的ScvO2[7]。通过颈静脉血氧测定能够监测患者全脑氧合，在脑局部区域可以使用脑血氧和脑组织氧分压(PbtO2)检测评价脑氧合，后一种脑血氧测定法是非侵入性的、连续的，并可以进行双侧大脑测量[8]。多数 ICU实行限制性输血，但红细胞输注对脑损伤患者的影响还不清楚[5]。因此，本研究采用前瞻性方法评价红细胞输注对神经外科ICU患者全身和局部氧合的影响，旨在为红细胞输注合理应用提供理论依据。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2017年7月至2019年6月在本院神经外科ICU治疗的患者。共纳入38例患者，研究期间所有患者均保持插管治疗。其中男20例、女18例，年龄33～58岁、平均(45.98±13.43)岁；单侧颅脑损伤患者26例，颅内动脉瘤夹闭手术患者6例，颅内肿瘤手术患者6例。26例单侧颅脑损伤患者中，14例为左侧脑损伤，12例为右侧脑损伤。ICU住院时间3～8 d，平均(5.47±2.66)d。红细胞输注数量，29例输注1 U,9例输注2 U。

纳入标准：(1)患者在本院神经外科ICU进行住院治疗；(2)年龄≥18岁；(3)格拉斯哥昏迷评分(GCS)≤8分；(4)患者住院时间≥72 h。排除标准：(1)年龄≥60岁；(2)合并失血性休克的多发伤患者；(3)入院前伴有肺部感染、尿路感染、肾功能不全及心肺功能不全的患者；(4)入院24 h内死亡患者。本研究经过本院医学伦理委员会批准同意，患者家属均签署了知情同意书。

1.2研究方法

1.2.1指标收集与检测 收集患者的基本临床资料，包括年龄、性别、吸入氧浓度(FIO2)、红细胞输注量、Hb、ICU住院时间与病因。在红细胞输注前(基线)、输注结束时刻以及输注结束后6、12、18和24 h采集患者动脉血样，评估患者各生理指标变化，包括：心率(HR)、收缩压(SBP)、中心静脉压(CVP)、血流灌注指数(PI)、灌注变异指数(PVI)、血气分析指标、动脉血氧含量(CaO2)、氧提取分数(OE)、脑部氧摄取分数(CFOE)。血气分析指标包括：二氧化碳分压(PaCO2)、血氧分压(PaO2)、SaO2、血乳酸、ScvO2、脑氧饱和度(rSO2)、经皮指氧饱和度(SpO2)、中心静脉血氧分压(PcvO2)、中心静脉氧含量(CcvO2)。其中：OE=(SaO2-ScvO2)/SaO2；CaO2=(1.34×Hb×SpO2)+(0.003×PaO2)，CcvO2=(1.34×Hb×ScvO2)+(0.003×PcvO2)，CFOE=(SpO2-rSO2)/ SpO2。在红细胞输注结束前和结束后24 h，检测患者Hb值。在输注前、输注结束(开始输注后2 h)以及输注后6、12、18和24 h从中心静脉导管中采集血样，采用血气分析仪(型号：ABL800，丹麦雷度米特医疗设备有限公司)检测患者血气分析指标。采用rSO2检测仪(型号：5100B，Somanetics公司生产)检测患者rSO2，检测时将检测仪探头放置在患者左侧或右侧前额部，检测脑正常侧rSO2与损伤侧rSO2，采用区域血氧监测仪(型号：EQUANOX TM Model 7600，Plymouth公司生产)检测患者PI、PVI与Hb。rSO2和联合血氧测量在基线开始检测，然后每30 min检测1次，输注结束后每6 h进行1次，直至输注完成后24 h终止。

1.2.2红细胞输注方法 首先防治患者发生全脑性缺血或区域性缺血，降低颅内压，改善脑血流和脑灌注压，根据手术指征对患者进行手术治疗。当患者Hb<10 g/dL时，由临床医师酌情进行红细胞输注。且输血不作为扩容治疗的主要方法。红细胞制剂为同种异体去白细胞悬浮红细胞，1 U由200 mL全血制备而来，均由重庆市长寿区中心血库提供。

2 结 果

2.1患者红细胞输注前后临床特征 患者基线Hb为(7.85±0.98)g/dL，输注后Hb提高至(9.93±0.26)g/dL，较基线期显著提高，差异有统计学意义(t=12.646，P<0.001)。患者FIO2为0.5(0.4，0.5)。

2.2输注前后患者生理指标变化 输注结束时，患者CaO2较基线期显著提高(t=3.349，P=0.001)；输注后，患者CaO2仍较基线期显著提高(F=3.785，P<0.001)，差异均有统计学意义。红细胞输注后，患者CcvO2与ScvO2也较基线期水平升高，差异有统计学意义(P<0.05)。红细胞输注24 h后患者OE较基线期显著降低(t=7.022，P=0.001)。在研究期间，患者系统性血液动力学指标如HR和CVP未发生显著变化(P>0.05)。而红细胞输注24 h后SBP较基线期显著提高(P<0.05)。患者基线期体温为(36.61±0.32)℃，输注24 h后，患者体温为(36.80±0.27)℃，差异无统计学意义(t=1.325，P=0.189)。在研究期间，患者PI(F=1.520，P=0.184)、PVI(F=0.611，P=0.695)和血乳酸(F=1.198，P=0.317)没有发生显著变化，在整个研究期间差异无统计学意义。见表1。

表1 输注后患者生理指标变化情况(n=38)

注：与基线期比较，*P<0.05。

表2 红细胞输注后患者rSO2与CFOE情况

注：与基线期比较，*P<0.05。

2.3红细胞输注后患者rSO2与CFOE情况 红细胞输注6 h后，患者脑损伤侧(t=3.145，P=0.002)与脑正常侧rSO2(t=2.633，P=0.010)均较基线期显著提高，差异有统计学意义。在红细胞输注24 h后，患者脑损伤侧(t=3.975，P<0.001)与脑正常侧rSO2(t=2.505，P=0.015)仍显著高于基线值。红细胞输注24 h后，患者脑损伤侧(t=2.292，P=0.025)与脑正常侧CFOE(t=2.272，P=0.023)均较基线期显著降低，差异有统计学意义。见表2。与接受2 U输注的患者相比，接受1 U输注的患者脑损伤侧(t=2.313，P=0.024)和脑正常侧(t=2.940，P=0.004)rSO2值显著提高，差异有统计学意义。见表3。

表3 脑区域rSO2变化与红细胞输注量的关系

3 讨 论

红细胞是最常见的血液输注成分，红细胞输注能够增加患者体循环红细胞水平，进而改善组织供氧并提高携氧能力。组织供氧的影响因素较多，包括CO、Hb、氧饱和度、CaO2和毛细血管流量。但在临床实践中，患者是否需要红细胞输注目前仅依靠Hb指标进行判断。但仅通过红细胞输注改善Hb可能无法达到预期，还会引发并发症。因此临床医师尝试结合其他生理参数如ScvO2来判断是否应对患者进行红细胞输注[9-10]。DHAR等[11]的前瞻性研究采用正电子发射计算机断层扫描评价了42例1 U红细胞输注的蛛网膜下腔出血患者的脑血流和脑代谢，患者的基线Hb值为7～13 g/dL，随着大脑受伤害区域的变化，所有患者的大脑供氧和CFOE均有所改善。这一研究表明，红细胞输注改善了DO2和OE，该变化与基线Hb无关。在急性脑损伤患者中，贫血和脑血管痉挛等继发性损伤可导致患者脑缺血并使神经功能受损。因此，将限制性红细胞输注的概念推广到神经ICU患者是不合理的。本研究尝试通过脑血氧测量法测量rSO2来评价红细胞输注对有贫血性缺氧风险患者脑组织的影响。

本研究评价了红细胞输注对神经外科ICU住院患者脑组织rSO2影响。由于脑氧储备较低，大脑尤其是受伤大脑是最早受到氧输送不良影响的器官。在现有检测方法中，本研究选择脑血氧测定来监测脑区域rSO2，该方法是非侵入性的，可以进行连续测量，也可以独立监测大脑的两侧半球。观察脑氧合的另一种方法是测量局部脑组织氧分压(PbtO2)，但这一检测方法具有局部性和侵入性局限[12]。虽然通过脑血氧测定法测量的rSO2反映了DO2/VO2平衡，PbtO2反映了患者脑组织氧扩散情况。研究表明，仅有57%红细胞输注患者输注1 h后PbtO2值增加[13]。另一项研究则显示，75%红细胞输注患者PbtO2增加，25%的患者PbtO2无变化甚至降低[14]。以上研究表明红细胞输注不能改善所有患者的脑局部氧合作用，其机制目前还不清楚，因此在红细胞输注前无法预测患者脑局部氧合结果。

rSO2是一个由脑血流和新陈代谢决定的复杂变量，可以反映组织的氧提取能力。由于rSO2是脑组织监测指标，测量值来自小动脉、毛细血管、小静脉和脑组织。rSO2的专有算法是假设动脉、静脉横截面积的比例为16∶84，但患者这一比例不尽相同，尤其是脑损伤患者动静脉横截面积比例变化更大。头部损伤和其他类型脑损伤的患者可能出现局部组织水肿和动静脉分流，从而改变脑血氧测量法测量的组织成分组成，因此红细胞输注后rSO2的变化方向可能无法预测[15]。

本研究发现红细胞输注后大脑两侧rSO2均显著增加。红细胞输注1 U患者rSO2较输注2 U患者显著提高。rSO2检测缺氧的阈值为60%，在近期一项神经ICU患者的随机对照试验中，以rSO2值小于60%作为红细胞输注的阈值，结果表明与采用Hb标准组相比，采用rSO2标准组输血量更低[(1.0±0.1) Uvs. (1.5±0.4) U，P<0.05]；两组患者临床预后比较，差异无统计学意义(P>0.05)[16]。本研究显示患者基线rSO2在正常范围内并且大脑两侧半球rSO2值无明显差别，患者基线值rSO2大于脑缺血阈值的60%。输注后所有患者rSO2均增加，同时伴随OE降低。OE降低意味着更好的氧供应和氧债消除。这表明即使基线rSO2值大于60%，神经ICU患者也可从红细胞输注治疗中获益。

由于rSO2值可能受脑血流量(CBF)的影响，特别是在自我调节受损的情况下，评价rSO2的变化应将影响CBF的因素考虑在内。二氧化碳、心输出量、体液状态、体温和组织灌注状态可能影响rSO2值。本研究使用PI和PVI作为相关性指标，PI和PVI指标反映了患者身体体液和CO状态。PI和PVI在整个研究期间没有显著变化，提示患者体液和CO状态保持稳定。自我调节是解释本研究结果时需要考虑的一个重要因素。脑自我调节是一种在血压变化时维持恒定CBF的生理机制，受动脉二氧化碳浓度、神经激活和大脑代谢率等因素的影响。如果受伤的大脑失去了自我调节，近红外光谱检测指标很有可能会被动地反映红细胞输注后氧承载能力的增加。无论是预先存在的还是由输注触发的自我调节受损，都可能由DO2增加而导致rSO2增加[17]。本研究发现SBP显著升高，这可能会增加自我调节受损患者的CBF，但红细胞输注后受伤侧的rSO2增加值是正常侧的2倍，这一结果的出现很可能是由于损伤侧大脑的自我调节受损。一项针对头部损伤患者的研究表明，增加FIO2只会增加大脑受伤侧的rSO2值[18]。在头部损伤中，尽管一侧有手术损伤，但损伤是完全异质的。在蛛网膜下腔出血患者中，脑血管痉挛和迟发性缺血性神经功能缺损不仅限于动脉瘤相关血管，而且还波及远处血管。此外，急性脑损伤，无论病因如何，都会导致自我调节受损。这可能是本研究观察到的损伤侧和正常侧rSO2发生不同变化的原因。

综上所述，本研究表明，红细胞输注能够增加神经ICU住院患者脑组织氧饱和度。神经外科和输血科临床医师应当根据患者rSO2变化情况，对神经外科ICU患者进行更加合理和有效的红细胞输注治疗。