术中脑氧饱和度监测对心血管手术患者术后认知功能障碍发生率的影响

孙聪，皮晓丽，陈莹，刘刚，王俊

（1. 中国医科大学附属第一医院麻醉科，沈阳 110001； 2. 辽宁省人民医院麻醉科，沈阳 110016）

术后认知功能障碍 （postoperative cognitive dysfunction，POCD） 是心血管手术后的常见并发症。POCD的病因是多因素的，包括栓塞、大脑缺氧和系统性炎症反应等，这些因素均可影响脑氧供需平衡［1-2］。深低温停循环 （deep hypothermia and circulatory arrest，DHCA） 技术广泛应用于各种心脏大血管手术，由于术中需要终止脑血流，更容易发生脑缺血性损伤等神经系统并发症，尤其是POCD。因此，DHCA期间监测脑氧饱和度 （cerebral regional oxygen saturation，rSO2） ，对异常rSO2及时干预，保证脑氧供需平衡极其重要［3］。本研究对比了DHCA和体外循环 （cadiopulmonary circulation，CPB） 患者术中rSO2降低与术后POCD发生率的关系，并观察了术中调节并维持rSO2在一定范围内能否降低术后POCD的发生率，首次提出rSO2监测对预防心血管手术后POCD的意义。

1 材料与方法

1.1 一般资料

选取中国医科大学附属第一医院2014年4月至10月择期行心脏手术 （包括主动脉弓置换、升主动脉置换、降主动脉支架植入术、肺动脉取栓术和瓣膜置换术） 的患者52例作为研究对象。排除标准：术前有精神、神经系统疾病史；严重肝、肾功能障碍；酗酒史；精神药物成瘾史；年龄＞75岁。

本研究已经中国医科大学附属第一医院伦理委员会批准，并与患者或家属签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 分组：需要接受DHCA的患者 （包括主动脉弓置换术、降主动脉支架植入术合并或不合并升主动脉置换术和肺动脉取栓术） 为实验组；仅接受CPB的心脏病患者 （包括二尖瓣或主动脉置换合并或不合并冠脉搭桥或者双瓣膜置换术） 为对照组。进一步将实验组患者再随机分为2个亚组，即干预组与非干预组。对于干预组患者，术中根据其rSO2值调整脑灌注量，使术中左脑rSO2不低于基础值的20% （干预措施包括重新调整插管或灌注位置，增加动脉血CO2含量，提高血压、调节泵灌注流量或者麻醉深度，降低体温，应用血管活性药物或输血等）；对于对照组患者，则根据常规方法实施灌注，不对rSO2实施干预。

1.2.2 监测与麻醉：患者入室后，常规监测五导联心电图、脉搏血氧饱和度、呼吸末二氧化碳 （end-tidal carbon dioxide，ETCO2） 、体温、激活全血凝固时间（activated clotting time of whole blood，ACT） 及血气分析；左桡动脉穿刺置管监测动态血压及心排血量，右颈内静脉穿刺置管监测中心静脉压。诱导后用FORE-SIGHT近红外光谱仪连续无创监测双侧rSO2，同时每2 s采集1次数据。将诱导后的rSO2值作为基础值。

麻醉诱导前以右美托咪定0.5 μ g/kg加入生理盐水50 mL中，给予患者静脉输注10 min （维持心率≥50次/min） 。所有患者以利多卡因 （0.5～1 mg/kg） 、依托咪酯 （0.2～0.3 mg/kg） 、顺式阿曲库铵 （0.15～0.2 mg/kg） 、1%～2%七氟烷吸入，芬太尼 （10～15 μ g/kg） 麻醉诱导后行气管插管术。术中用1%～2%七氟醚维持麻醉，体外循环期间泵注丙泊酚 （50～150 μ g·kg-1·min-1） ，每30～60 min间断追加芬太尼25～100 μ g，顺式阿曲库铵4～10 mg。

1.2.3 DHCA方法：DHCA期间选择腋动脉、右锁骨下动脉、右侧头臂血管或者左侧颈动脉插管顺行脑保护。简要过程为全身降温，当鼻咽温降至18 ℃时，取头低位，头置冰帽，减低CPB流量至5～10 mL·kg-1·min-1，全身停循环，经右腋动脉进行单侧脑灌注。待吻合4分支人工血管主干远端与胸降主动脉后，恢复胸降主动脉灌注，提高体外循环流量至全流量。混合静脉血氧饱和度达到90%以上后开始复温，鼻咽温至28 ℃左右，吻合后血管充分排气后，开放主动脉钳，心脏复苏。

1.2.4 POCD评估方法：于术前1 d和术后第7天分别运用简易智力状况检查法 （mini-mental state examination，MMSE） 对患者进行评分，术后评分较术前评分降低≥1个标准差即视为发生POCD。

1.3 统计学分析

采用SPSS 19.0软件进行统计分析。组间定量资料比较正态分布用独立样本t检验，不服从正态分布者用非参数的Mam-WhitneyU检验；定性资料用χ2检验或者Fisher精确检验。rSO2阈值下的面积应用originPro 9.0计算。P＜ 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 实验组与对照组的比较

2.1.1 一般临床资料比较：在年龄、性别、教育水平、左心室射血分数、房颤史、高血压史、糖尿病史、心肌梗死史、贫血史、吸烟史、饮酒史方面，2组患者均无统计学差异 （P＞ 0.05） 。实验组患者的脑血管意外比例明显低于对照组，差异有统计学意义 （P＜0.05） ，具有可比性。见表1。

2.1.2 术中与术后情况比较：2组患者在麻醉时间、体外循环时间、主动脉阻断时间、右脑rSO2下降20%发生率方面均无统计学差异 （P＞ 0.05） 。而实验组左脑rSO2下降20%发生率及POCD发生率方面明显高于对照组，差异均有统计学意义 （P＜ 0.05） ，见表2。

表1 实验组与对照组一般临床情况比较 （±s）Tab.1 Comparison of general clinical data between the trial and control groups （±s）

表1 实验组与对照组一般临床情况比较 （±s）Tab.1 Comparison of general clinical data between the trial and control groups （±s）

Age （year）46.9±13.754.1±13.40.068 Gender （male/female） （n）19/1210/110.089 Educational level （junior high school above） ［n （%）］6（19.4）6（28.6）0.765 Ejection fraction 0.59±0.11 0.59±0.63 0.676 Atrial fibrillation ［n （%）］1（3.2）4（19.1）0.145 Hypertension ［n （%）］18（58.1）8（38.1）0.258 Diabetes ［n （%）］1（3.2）1（4.8）1.000 Cerebrovascular accident ［n （%）］0（0.0）6（28.6）0.003 Myocardial infarction ［n （%）］0（0.0）1（4.8）0.404 Anemia ［n （%）］2（6.0）4（19.1）0.207 Smoking ［n （%）］22（71.0）9（42.9）0.051 Drink ［n （%）］16（52.0）9（42.9）0.582

术中左脑rSO2下降与POCD的Spearman相关系数r= 0.012，两者有显著相关性 （P＜ 0.05） 。

2.2 干预组与非干预组的比较

表2 实验组与对照组术中及术后情况比较 （±s）Tab.2 Intraoperative and postoperative status in the trial and control groups （±s）

表2 实验组与对照组术中及术后情况比较 （±s）Tab.2 Intraoperative and postoperative status in the trial and control groups （±s）

CPB，cardiopulmonary circulation.

Anesthesia time （min）312.7±85.8281.9±73.50.372 CPB time （min）108.3±35.393.7±32.40.136 Aortic clamp time （min）66.7±19.567.9±25.80.856 Left rSO2 decreased 20% compared to baseline value ［n （%）］17（55）5（24）0.025 Right rSO2 decreased 20% from the basal value ［n （%）］11（35）10（48）0.278 POCD ［n （%）］16（52）5（24）0.042

2.2.1 一般临床资料比较：2组患者在年龄、性别、教育水平、左心室射血分数、房颤史、高血压史、糖尿病史、心肌梗死史、脑血管意外史、贫血史、吸烟史、饮酒史方面均无统计学差异 （P＞ 0.05） ，具有可比性。见表3。

2.2.2 术中与术后情况比较：2组患者在麻醉时间、体外循环时间、主动脉阻断时间、停循环时间方面均无统计学差异 （P＞ 0.05） 。而干预组发生POCD 3例 （27%）；非干预组发生POCD 15例 （52%） ，干预组POCD发生率明显低于非干预组，差异有统计学意义 （P＜ 0.05） 。见表4。

2.2.3 2组患者术中rSO2变化趋势：如图1及表5所示，干预组患者从DHCA开始后出现左脑rSO2上升的趋势，直至CPB结束；非干预组患者从DHCA开始后出现左脑rSO2下降的趋势。2组于t3、t4、t5 （t3：DHCA开始，t4：DHCA开始后5 min，t5：DHCA结束）这3个时点rSO2值有统计学差异 （P＜ 0.05） 。

如图2和表6所示，2组患者从DHCA开始后均出现右脑rSO2上升的趋势，干预组患者更明显，这种变化一直持续到DHCA结束。2组患者于t3、t4、t5这3个时点的rSO2值有统计学差异 （P＜ 0.05） 。

3 讨论

POCD为许多重大手术，特别是心脏手术患者术后常见的并发症，表现为麻醉手术后患者记忆力、抽象思维及定向力等方面的障碍，同时伴有社会活动能力减退，可导致患者康复延迟、并发症增多、病死率增加、住院天数延长、医疗费用增加，甚至影响患者出院后的生活质量［4］。POCD的危险因素包括年龄、合并高血压、糖尿病、脑卒中史及动脉粥样硬化史和手术种类等［5］。本研究中对照组患者的脑血管意外发生比例明显高于实验组，考虑是由于病例选择造成的，因为对照组患者多为瓣膜病患者，而瓣膜病本身是脑血管意外发生的危险因素。LI等［6］研究认为脑血管意外不是影响POCD发生的显著因素，因此该因素对本研究的结果影响不大。本研究发现在心血管手术中监测并调控rSO2可明显减少POCD的发生。

表3 接受DHCA患者干预组与非干预组之间一般情况比较 （±s）Tab.3 Comparison of general clinical data between the intervention and the non-intervention groups （±s）

表3 接受DHCA患者干预组与非干预组之间一般情况比较 （±s）Tab.3 Comparison of general clinical data between the intervention and the non-intervention groups （±s）

Age （year）50.4±11.240.7±15.90.097 Gender （male/female） （n）16/43/80.484 Educational level （junior high school above） ［n （%）］6（30）1（9）0.606 Ejection fraction 0.53±0.23 0.60±0.20 0.097 Atrial fibrillation ［n （%）］2（10）4（36）0.355 Hypertension ［n （%）］13（65）1（9）0.076 Diabetes ［n （%）］0（0）0（0）0.645 Cerebrovascular accident ［n （%）］ 0（0）0（0）1.000 Myocardial infarction ［n （%）］0（0）0（0）1.000 Anemia ［n （%）］2（10）1（9）0.719 Smoking ［n （%）］16（80）6（55）0.140 Drink ［n （%）］12（60）1（9）0.189

表4 接受DHCA患者干预组与非干预组之间术中与术后情况比较Tab.4 Comparison of intraoperative and postoperative situation between the intervention and the non-intervention groups

图1 非干预组和干预组左脑rSO2变化趋势图Fig.1 Changes in rSO2 in the left brain in the non-intervention and intervention groups

表5 非干预与干预组患者左脑围手术期6个时点rSO2 （±s，%）Tab.5 The left rSO2 of non-intervention and intervention groups at 6 time points of perioperative period （±s，%）

表5 非干预与干预组患者左脑围手术期6个时点rSO2 （±s，%）Tab.5 The left rSO2 of non-intervention and intervention groups at 6 time points of perioperative period （±s，%）

t1，post anesthesia introduction；t2，CPB start；t3，DHCA start；t4，5 min after DHCA start；t5，DHCA end；t6：CPB end. For non-intervention group，t3，30 min after CPB start；t4，35 min after CPB start；t5，45min after CPB start.

Non-intervention 20 70.96±3.12 69.40±7.02 69.68±7.18 34.75±8.72 62.08±7.48 70.30±6.61 Intervention 11 71.52±5.93 71.19±5.31 80.47±6.88 78.31±9.14 77.62±9.72 72.49±5.00 P 0.732 0.468 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.346

图2 非干预组和干预组右脑rSO2变化趋势图Fig.2 The changes of rSO2 in the right brain in the non-intervention or intervention groups

表6 非干预与干预组患者右脑围手术期6个时点rSO2 （±s，%）Tab.6 The right rSO2 of non-intervention and intervention groups at 6 time points of perioperative period （ x-±s，%）

表6 非干预与干预组患者右脑围手术期6个时点rSO2 （±s，%）Tab.6 The right rSO2 of non-intervention and intervention groups at 6 time points of perioperative period （ x-±s，%）

t1，post anesthesia introduction；t2，CPB start；t3，DHCA start；t4，5 min after DHCA start；t5，DHCA end；t6，CPB end. For non-intervention group，t3，30 min after CPB start；t4，35 min after CPB start；t5，45 min after CPB start.

Non-intervention 20 73.80±3.26 72.36±6.68 75.70±8.35 73.88±7.46 78.67±6.87 74.34±7.42 Intervention 11 73.92±4.02 74.31±6.96 85.76±5.18 84.41±4.98 85.02±5.02 76.32±5.99 P 0.930 0.456 0.001 0.000 0.012 0.454

目前临床上使用的rSO2监测仪有4种［7］。近红外光谱仪监测rSO2的基本原理可简要概括为近红外光谱仪发射器发出690、780、805、850 nm 4种波长的红外光，此激光能穿透头皮、颅骨及数厘米的脑组织，进入大脑后被脑内还原血红蛋白、氧和血红蛋白和细胞色素aa3吸收，未被吸收的红外光被接收器捕获，计算机通过这些捕获的信息按照特定的计算公式计算出rSO2。本研究使用的FORE-SIGHT监测仪具有双频通道，能独立计算出双侧大脑的rSO2。

本研究结果显示，DHCA患者较CPB患者术中rSO2下降更明显。曾有报道指出，CPB过程中，红细胞压积与血红蛋白的大幅度降低、血液与非内皮型管道长时间的直接接触、非搏动性的血流消失等一系列的变化造成了生理状态紊乱，脑氧代谢平衡也受到影响。接受DHCA的心脏病患者在CPB基础上，还需停止血液循环，更易使患者脑氧供需失衡。本研究中，DHCA患者较CPB患者rSO2下降更明显，POCD发生率更高，且术中rSO2降低与POCD之间有相关性，可以推论术中rSO2下降是POCD发生率增高的一个可疑因素。为了进一步证实该结论，将接受DHCA的患者在组内再随机分为干预组与非干预组，干预组通过灌注师、麻醉医师及外科医师共同调节维持rSO2平稳。研究结果显示，从DHCA开始后干预组患者左右脑rSO2均呈上升的趋势，直至DHCA结束。而非干预组患者左脑rSO2由于血供的影响呈下降的趋势。干预组患者POCD的发生率明显低于非干预组，表明术中rSO2的下降是POCD发生率增高的原因之一，保持术中rSO2稳定可以明显减少POCD的发生。MURKIN等［8］研究指出，在CPB下冠状动脉搭桥患者术中监测rSO2，灌注师根据rSO2值调整灌注量，使rSO2维持在基础值的±25%以内，患者术后器官障碍发生率明显降低，rSO2值维持在不低于基础值的20%以内可以降低POCD的发生率，与本研究结果一致。

研究［9］显示，rSO2基础值60%、55%、50%以下持续的时间 （单位s） 和面积 （时间×rSO2） 降低可以明显预测患者POCD的发生率。而本研究中，实验组rSO2阈值即60%、55%、50%以下持续的时间和面积均值高于对照组，但无显著统计学差异，可能与本研究观察例数较少有关。此外，2组患者在CPB期间体温的差别也可能对结果造成影响。

综上所述，DHCA患者术中持续监测并维持rSO2稳定，可有效降低POCD发生率。对于接受心脏大血管手术的患者，术中监测rSO2具有重要的临床意义。

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［3］ AHONEN J，SALMENPERA M. Brain injury after adult cardiacsurgery ［J］. Acta Anaesthesiol Scand，2004，48 （1）：4-19. DOI：10.1111/J.1399-6576.2004.00275.X.

［4］ QIAO Y，FENG H，ZHAO T，et al. Postoperative cognitive dysfunction after inhalational anesthesia in elderly patients undergoing major surgery：the influence of anesthetic technique，cerebral injury and systemic inflammation ［J］. BMC Anesthesiol，2015，15：154. DOI：10.1186/S12871-015-0130-9.

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［6］ LI YH，WANG DX，LI LH，et al. The effects of cardiopulmonary bypass on the number of cerebral microembloli and the incidence of cognitive dysfunction after coronary artery bypass graft surgery ［J］.Anesth Analg，2009，109 （4）：1013-1022. DOI：10.1213/ane.0b013e-3181aed2bb.

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［8］ MURKIN JM，ADAMS SJ，NOVICK RJ，et al. Monitoring brain oxygen saturation during coronary bypass surgery：a randomized，prospective study ［J］. Anesth Analg，2007，104 （1）：51-58. DOI：10.1213/01.ane.0000246814.29362.f4.

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