术中脑代谢监测研究进展

周艺蕉(综述)，角述兰，赵宁辉(审校)

(昆明医科大学第二附属医院 a.麻醉科,b.神经外科,昆明 650101)

术中脑代谢监测研究进展

周艺蕉a△(综述)，角述兰a※，赵宁辉b(审校)

(昆明医科大学第二附属医院 a.麻醉科,b.神经外科,昆明 650101)

摘要：在颅脑损伤致死的人群中，脑缺血缺氧的发生率高达90%以上；开颅手术也存在很多因素影响脑代谢，颅脑损伤后继发性脑缺血缺氧的发生与保护一直是研究和探讨的热点。脑代谢监测对于脑保护的重要性无论在神经外科、麻醉科还是重症监护室都不容忽视。术中脑代谢监测的研究，可指导颅脑手术麻醉药物的使用，了解用药是否存在差异，避免手术和麻醉引起脑的损伤，减少术后并发症，更为术中脑保护起到监测指导作用；选择个体化有针对性的监测方式，降低费用，提高患者后期生命质量；为探寻术中麻醉管理方式，加强麻醉管理质量起到了指导意义。

关键词：脑代谢；手术；监测

随着神经外科手术操作精细，麻醉学、影像学的不断进步，监测设备的逐渐完善，术中脑代谢监测越来越受到关注。术中脑代谢监测为理想的麻醉药物及麻醉方式的选择起了导向作用及术中脑保护的指导意义。但目前术中脑代谢监测较为不足。为了寻找一种术中安全、瞬时、有效、不良反应少的监测方法，现就近期脑代谢监测技术和方法进行综述。

1神经电生理监测

神经电生理监测主要包括体感诱发电位(somatosensory evoked potential,SEP)、运动诱发电位(motor evoked potentials,MEP)和肌电图。SEP是一种无创、便捷、有效的术中监测技术，给予周围神经适当的刺激后，神经冲动通过感觉神经通路传至大脑感觉皮层区所记录到的电位变化。优点[1]：①受肌肉松弛剂影响较小；②不受患者意识、睡眠影响；③刺激电压低；④不干扰手术操作。局限性：①SEP对脊髓运动传导束功能监测是间接的，不能实时反映神经功能状态；②吸入麻醉药对SEP波幅及潜伏期影响较大。MEP是通过经颅电刺激或经颅磁刺激激活运动皮层的功能区或脊髓，于相应神经支配的肌肉记录到复合肌肉动作电位。但该技术难度大，受肌肉松弛药及吸入烷类麻醉药的双重影响，电刺激时可能引起患者身体抽动，干扰手术顺利进行。肌电图是神经纤维受到机械或电刺激时所支配的肌肉收缩所产生的电位。优点：实时显示脊髓、神经根运动功能情况，避免术中误伤，增加手术操作的安全性。

Li等[2]对200例颈椎手术监测研究显示，SEP和MEP对神经损伤警报的灵敏度分别为37.5%和62.5%,SEP和MEP结合使用的灵敏度为100%。Lin等[3]对脊柱手术监测表明，在脊柱手术中联合监测SEP、MEP不仅可降低脊髓及神经根损伤的风险，它们的高度灵敏性能预测神经损伤，对手术及麻醉均起到安全管理的作用。李家亮等[4]应用神经电生理联合监测性颅内动脉瘤手术表明，神经电生理监测对术中脑组织供血情况进行实时监测可及早发现可能发生的脑组织缺血性损害，并及时采取相应干预措施，从而提高手术效果。其中，SEP是评估脑组织缺血程度的重要手段，MEP在监测后循环动脉瘤手术过程中价值更大。

2颈静脉球部血氧饱和度监测

颈静脉球部血氧饱和度监测(jugular bulb oxygen saturation，SjO2)是利用颈内静脉逆行置管至颈静脉球部测定脑组织回流静脉血中氧饱和度的方法。所置入导管端的光导纤维探头，既直接连续性测量静脉血氧饱和度，又可抽取静脉血进行血气分析。目前研究普遍认为SjO2正常低值为 50%～60%,高值为75%[5]。当SjO2<50% 提示大脑半球存在缺血性损害风险；SjO2>75%提示存在脑充血或脑代谢降低；SjO2持续< 50%或>70%均提示脑损害预后不良[5]。

柳真裕和毛红燕[5]研究认为SjO2可反映大脑半球氧化代谢状况。许菲璠和刘佰运[6]研究显示,对于脑外伤患者,通过SjO2监测可早期明确诊断脑缺血。通过SjO2监测优化过度通气治疗,可指导补液处理,调整脑灌注压以及及时发现动静脉瘘形成。SjO2联合使用经颅多普勒超声,还可用于分辨脑充血和血管痉挛。

3脑组织氧分压技术

脑组织氧分压(brain tissue oxygen partial pressure,PbtO2)技术是随着电子和光纤技术发展起来的有创脑氧监测技术。通过颅骨钻孔向脑组织置入微传感器，直接测定脑组织氧分压,反映所监测脑组织氧代谢情况，为早期发现脑缺血缺氧提供最直接的依据。优点[7]：①操作相对简单，不需反复校对；②监测探头有特殊的固定装置，固定性较好；③对于颅脑外伤患者过度通气治疗的脑氧监测，PbtO2可反映不当过度通气造成的氧分压下降。局限性：①只可反映局部脑组织的氧代谢情况；②探头置入可能引起微量出血，影响脑氧监测的准确性。一般认为PbtO2正常值为15～40 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，10～14.9 mmHg为轻度缺氧状态,5～9.9 mmHg为中度缺氧状态,<5 mmHg为重度缺氧状态,维持脑皮质功能PbtO2必须大于5 mmHg。

张秋生等[8]对112例重型颅脑损伤患者监测预后显示，可应用PbtO2监控对颅内压和脑灌注压进行调整干预，甚至在PbtO2正常情况下允许颅内压处于较高水平，PbtO2与预后呈显著正相关。PbtO2对临床治疗有指导意义，可反映患者的预后，是一种理想的脑氧代谢监测手段。

4近红外光谱技术及局部脑氧饱和度

近红外光谱技术(near infrared reflectance spectroscopy,NIRS)是利用近红外光在700～900 nm的光谱范围内生物组织具有高散射、低吸收的特性，反映大脑皮质激活状况的血氧代谢变化信息。经NIRS的局部脑氧饱和度(regional oxygen saturation,rSO2)测定,是一种安全、无创伤性、操作简单的监测方法，可连续监测rSO2动态变化规律，实时反映大脑静脉血氧饱和度及整个大脑氧代谢的情况。局限性：读数的可靠性受到脑外血流的影响。目前认为rSO2是反映脑氧供量的良好指标。rSO2对脑缺氧非常敏感，即使脑氧变化很小都能引起rSO2值的变化。在常温静息条件下，rSO2>75%时，临床医师不需有创测定颅内脑灌注压也可知道脑灌注压在正常范围；rSO2<55%时，68.2%的时间脑灌注压值是<70 mmHg，提示脑灌注不足[9]。

rSO2监测有助于早期发现脑缺血缺氧状况；具有指导治疗的作用，当rSO2下降至一定程度时，积极进行手术、脱水、降低脑代谢等治疗，以降低颅内压、提高脑灌注压。rSO2的变化规律对颅脑外伤预后评估有重要意义。Rummel等[10]通过多通道连续波近红外光谱监测认为人类的氧合变化通常发生在急性脑卒中，该监测可作为一个防止脑缺氧损伤的早期预测指标。

5经颅多普勒超声检查

经颅多普勒超声检查(transcranial Doppler,TCD)是目前应用最广泛的方法，其原理基于多普勒效应，通过多普勒探针发出超声波，经过颅骨反映出颅内血管中红细胞的移动。根据其血流速度、指标及波形，判断颅内血流动力学变化，为患者术中是否发生脑灌注不足提供证据[11]。局限性：①高度依赖操作人员；②TCD测量局限于较大动脉并只能提供总体指数,而不是局部脑血流速度。正常人大脑中动脉平均血流速度为(65±17) cm/s，重型颅脑伤患者大脑中动脉初始速度通常低于正常水平65 cm/s。蛛网膜下腔出血患者平均血流速度可达250～300 cm/s，在脑损伤后脑血管痉挛，血流速度增加则不甚显著，通常为100～200 cm/s。

Helmy 等[12]研究显示，低血流速度持续时间越久,脑损伤越重。高血流速度是脑血管狭窄、大脑中动脉痉挛的反映，合并SjO2增高时提示脑充血。重度颅脑损伤患者在早期可见脑血流量减少，若恢复期见脑血流量增加，提示脑损伤康复可能有利。联合应用TCD和NIRS测定技术监测可针对脑血流动力学、术中栓子以及大脑氧代谢方面进行实时、同步监测,及时发现并有效纠正外科、麻醉的临床操作,减少并防止神经系统损害的发生[13]，具有最佳脑保护的指导意义。

6微透析技术

微透析技术是在脑灌流基础上发展起来的较理想、微创、安全、全新的监测手段。它是从创伤组织的细胞外液中通过0.2～0.5 mm的中空探针插入组织液进行采样，可根据渗透膜浓度梯度发生改变。微透析技术独有取样连续性，为颅脑创伤生物化学研究和损伤后脑保护研究提供了新的途径[14]。优点：①探针比其他监测仪器小；②渗透膜起到物理屏障的作用，阻止大分子及混杂物进入脑组织；③可通过探针注射药物或其他化合物。局限性：①分辨率有时间的限制，通常10 min作为收集时间较好；②仍属于侵袭技术，对组织有创伤；③低分子溶质在灌流液可能扩散到间质中，从而干扰细胞外环境或稳态平衡。

Bossers等[15]的系统回顾显示，微透析技术是迄今为止唯一的抽样技术，延长了成分变性时间。Purins等[16]对创伤性脑损伤患者的研究显示，微透析技术监测脑组织氧合可作为监测的一种补充，而不是替代监测。Asgari等[11]对创伤性脑损伤患者用微透析技术进行血管舒张或收缩剂应用的监测显示，可作为大脑血管代谢的监测管理应用。

7脑电双频指数监测

脑电双频指数(bispectral index,BIS)监测是计算机利用双频谱分析法，将原始脑电图信号的时间与振幅关系转换成频率与功率关系后所得的无量纲指数。当肌电值<40、质量信号指数>80%时记录数据。伍义[17]研究发现，当BIS值持续>80，患者具有较大可能会清醒；当BIS值持续<20且呈进行下降的患者，其存活可能性则大大降低；当BIS值持续稳定在40～60，则患者大多呈植物状态，表明对心肺复苏患者的预后，BIS值有预测的价值。伍义[17]研究表明，BIS值主要反映大脑皮层电活动,尚无证据表明BIS值能反映脑干电活动。

8核磁共振代谢组学检验

核磁共振代谢组学检验是利用共振波谱分析的物理原理，原子核通过磁场发射某种射频信号，被接收器截获后编码信息并处理得到图像或波谱的一种方法。它不需要进行样品的提取、纯化等复杂的预处理过程，对创伤患者入院24 h内腰椎穿刺进行脑脊液样本采集，经过离心、去蛋白、离心等转移至核磁共振管中即可进行监测[18]。氢质子磁共振波谱作为无创探测活体组织化学特性的方法，敏感性较高。林爱琴等[19]的研究提示可通过提高N-乙酰天门冬氨酸值以达到早期治疗、减轻致残率和致死率的目的。

9术中CT

术中CT是一种简单易行、成像时间短、能提供高质量图像的技术，其不但可明确脑内血管开放程度，还可提供脑组织灌注情况。优点[20]：①可及时、准确提供脑灌注情况；②可明确动脉瘤是否完全夹闭、载瘤动脉及穿支动脉是否通畅；③可明确术区有无出血及术中血肿清除是否满意。

10PET局部脑氧代谢率测定

PET是一种能无创监测机体任何部位生理、生化过程的技术，通过静脉注射由放射正电子核素标记的示踪剂,放射出的正电子与人体内的电子相结合,湮灭后产生的γ射线穿出人体,在体外用PET 进行测量正电子产生γ射线的技术。该技术目前更多地停留在基础和临床研究的层面。

11小结

目前，术中脑代谢的监测种类多，已有非常大的进展。围术期、临床观察及基础研究中可利用这些监测技术判断早期脑缺血缺氧，指导麻醉用药及手术操作，评价颅脑病情、临床诊治及预后等，从而早期诊治，降低致残率和病死率，起到术中脑保护的作用。在今后的研究中，如何合理、有效地运用这些监测技术并将其广泛运用到临床，仍待进一步探索。

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Research Progress of Intraoperative Brain Metabolism MonitoringZHOUYi-jiaoa,JIAOShu-lana,ZHAONing-huib.(a.DepartmentofAnesthesiology,b.DepartmentofNeurosurgery,theSecondAffiliatedHospitalofKunmingMedicalUniversity，Kunming650101,China)

Abstract：In craniocerebral injury death population,the incidence of cerebral ischemia and hypoxia is as high as 90%;in craniotomy there are also many factors affecting cerebral metabolism,the occurrence and protection of secondary cerebral ischemia and hypoxia after craniocerebral injury have always been the hot spots of research and discussion.The importance of cerebral metabolic monitoring should not be ignored either in neurosurgery,or anesthesia or intensive care unit.The research on monitoring of intraoperative brain metabolism,can guide neurosurgical anesthesia drug use and understand the drug differences,avoid surgery and anesthesia caused brain damage,reduce the postoperative complications,and provide monitoring guidance for intraoperative cerebral protection;individualized monitoring can reduce the cost,improve the quality of life of the patients for later stage; and explore intraoperative anesthesia management,and strengthen anesthesia quality management.

Key words：Brain metabolism； Operation； Monitoring

收稿日期：2014-10-20修回日期：2014-12-26编辑：相丹峰

基金项目：云南省中青年学术技术带头人后备人才资助项目(2009CI034)；云南省卫生厅卫生系统学科带头人培养计划(D-201221)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.17.046

中图分类号：R651.11

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)17-3196-03