脑血流量/脑氧代谢率预测非心脏手术老年患者术后认知功能障碍的可行性

吴萧林 周振锋 王宏法 陈龙 陆玲 钱少杰 方俊标

术后认知功能障碍（postoperative cognitive dysfunction,POCD）是老年患者术后常见的并发症[1]，可导致住院时间延长和医疗费用增加[2]，甚至增加术后1年病死率[3]。虽然目前POCD发生的原因和机制尚不明确，但很多研究提示POCD可能与脑缺血缺氧有关[3-4]。在各种监测手段中，脉搏血氧饱和度（SpO2）、血气分析只能反映体循环的氧合情况；近来不少研究认为经颅红外线频谱法（NIRS）是一种可行的无创监测脑氧饱和度（regional cerebral oxygen saturation,rSCO2）方法[5-6]，但它只能局部监测。目前颈静脉球部血氧饱和度（SjvO2）监测仍是一种反映大脑整体氧供需平衡的可靠方法[7]，但尚无研究评价其对预测POCD发生的潜在作用。本研究以全麻下进行大型非心脏手术的老年患者为研究对象，评价脑血流量/脑氧代谢率（cerebral blood flow/cerebral metabolic rate of oxygen,CBF/CMRO2）预测POCD的可行性，为临床应用提供参考。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2018年11月至2019年2月浙江省人民医院择期全麻下行非心脏手术患者72例。纳入标准：（1）年龄≥65岁；（2）美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiologists,ASA）分级Ⅰ～Ⅱ级，无严重心、肺系统疾病；（3）简易智力状态检查（minimental state examination,MMSE）评分≥24 分；（4）预计手术时间超过3 h且需要颈内静脉置管者和桡动脉穿刺置管。排除标准：（1）心脏或神经外科手术；（2）患有中枢神经系统疾病、精神病、心理疾病和长期药物治疗，包括帕金森病、酗酒、服用镇静剂、抗抑郁药等；（3）肾功能损害：肌酐（Cr）＞177 μmol/L；（4）活动性肝病患者肝功能Child-pugh B级以上；（5）有严重的视力或听力障碍；（6）文盲以及无法有效交流的患者。本研究经本院医学伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 方法 记录患者有关病史、用药史、实验室检查结果和受教育程度（分为文盲、小学、中学和大学）等，术前无用药。入手术室后局麻下经右颈内静脉逆行穿刺置管至颈静脉球部，肝素封管以备抽血。行桡动脉穿刺置管监测血压并供术中血气分析。麻醉诱导采用芬太尼 4 μg/kg、异丙酚 1～2 mg/kg、顺式阿曲库铵0.15 mg/kg。术中吸入七氟烷（0.5 MAC）和静脉注射异丙酚4～6 mg/（kg·h）维持麻醉，酌情追加芬太尼1 μg/kg和顺式阿曲库铵0.1 mg/kg。术中监测心电图（ECG）、脉搏血氧饱和度（SpO2）、呼气末二氧化碳分压（PETCO2）、桡动脉压（RAP）、组织脑氧合指数（tissue oxygenation index,TOI）（使用COVIDIEM公司5100C型脑部与区域血氧检测系统，标准：YZB/USA 1591-21015）和心功能等，术中维持 PETCO2在 35～45 mmHg，调整吸入氧浓度（FiO2）以维持SpO2＞96%。若平均动脉压（MAP）低于60 mmHg或收缩压（SBP）低于术前的60%持续5 min，则认为存在低血压，给予去氧肾上腺素50～100 μg或麻黄碱 6～12 mg静脉注射纠正低血压。在诱导前（T1）、诱导后 2h（T2）和出麻醉复苏室（PACU）（T3）时3个时点分别采集桡动脉和颈静脉球部血样各2 ml，抽取颈静脉球部血样的速度＜2 ml/min行血气分析，计算颈静脉血氧分压（PjVO2）、SjvO2和 CBF/CMRO2，计算公式如下：

术毕行术后静脉自控镇痛（PCIA），舒芬太尼1.5 μg/kg用0.9%氯化钠注射液稀释至200 ml，背景输注速率4 ml/h，单次剂量2 ml，锁定时间15 min，镇痛至术后48 h，维持视觉模拟疼痛评分（visual analog scale,VAS）评分≤3分。VAS评分＞3分时，静脉注射氟比洛芬酯50 mg静脉推注补救镇痛。术后第7天随访患者有无感染、心血管系统及呼吸系统并发症、是否入ICU、有无谵妄等。

1.3 神经心理测验 患者于术前2 d和术后第7天分别由精神卫生科主治以上医师进行神经心理测验。神经心理测验内容包括：A.语言能力测验（词汇流畅性测验），此项是为了测试特定范畴内的信息提取能力和语言能力；B.视觉辨认功能测验（包括功能联系、语义联系、视觉匹配和推理）；C.简易智力状态检查（MMSE评分），包括30小题，分别测定时间和空间定向、即刻和短程记忆、注意力和计算能力、语言和执行能力；D.数字倒背测验，是数字广度测验的一个分测验，用于注意力过程的评估。各项测验均以评分高表示功能好。除测验B无平行版本外，其他各项测验于术前和术后随机采用两份难度相当的平行版本之一进行，以减少重复测验所带来的学习效应。计算术前所有患者各项测验得分的标准差，将术前得分与术后得分的降分值与该项测验的标准差相比，若降分值≥1个标准差，则认为该项测验出现术后认知功能受损。若术后有两项或两项以上测验出现术后认知功能受损，则认为发生POCD。根据是否发生POCD将患者分为有POCD和无POCD组。

1.4 统计学处理 采用SPSS 18.0统计软件。正态分布的计量资料以表示，两组间比较采用成组t检验；手术前后评分的比较采用配对t检验。不同时间比较采用重复测量的方差分析。计数资料组间比较采用χ2检验或Fisher精确法计算确切概率。多因素分析采用logistic逐步回归法，以有无POCD作为应变量，根据既往文献报道和单因素分析中P≤0.1的变量作为自变量。P＜0.05为差异有统计意义。

2 结果

2.1 两组患者一般临床资料的比较 72例患者中发生POCD 24例，无POCD 48例。两组患者受教育程度、术后MMSE评分比较差异均有统计学意义（均P＜0.05），其余术前、术中临床资料包括心率、血压、潮气末七氟醚浓度（End tidal sevoflurane concentration,EtSevoflurane）、体温、手术时间和麻醉时间等比较差异均无统计学意义（均 P＞0.05），见表 1、2。

表1 两组患者一般临床资料的比较

表2 两组患者术中临床资料的比较

2.2 两组患者 CBF/CMRO2、TOI和 SjvO2的比较 与无POCD组比较，POCD组T2和T3时点的CBF/CMRO2更低，差异均有统计学意义（均P＜0.05），但 TOI和SjvO2的差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表3。

表3 两组患者CBF/CMRO2、TOI和SjvO2的比较

2.3 术后发生POCD的多因素logistic回归分析 纳入的变量包括年龄、ASA分级、受教育程度、术后MMSE评分、NYHA分级、高血压、手术类型、T2和T3时点的SjvO2和 CBF/CMRO2，结果显示高血压（OR=4.207，95%CI：1.028～17.208，P=0.046） 和 T2时点的 CBF/CMRO2（OR=0.695，95%CI：0.527～0.915，P=0.010）是预测术后发生POCD的独立危险因素。

3 讨论

POCD是术后常见的并发症，尤其常见于老年患者[1]，POCD是指术前无精神障碍患者，受多种因素的影响，出现术后大脑功能紊乱导致在术后发生的一种可逆和波动性的急性精神紊乱综合征，它包括意识、认知、记忆、定向、精神运动行为以及睡眠等方面的紊乱。有研究发现64岁以上的患者中有15%术前即存在早期老年性痴呆，术后第9天POCD的发生率高达71%，术后第3个月时仍有56%[8]。另一项研究报道60岁以上患者行非心脏手术后1周内POCD的发生率高达41%，其中13%患者症状可持续到术后3个月[9]。本研究发现老年患者行非心脏手术后1周内POCD的发生率高达33.3%，这同样表明老年患者行非心脏手术后易发生POCD，需要重视。

目前POCD发生的原因和机制尚不明确。现有多种术后POCD致病机制假说：术中脑灌注和（或）氧合受损导致的脑缺血[10]，全身性炎症和促炎性细胞因子对大脑的影响[11]，胆碱能神经元传递的改变[12]，麻醉药物的神经毒性反应[13]等。既往研究发现了一些与术后POCD可能相关的因素[10，12]，包括老年、术前合并心脑血管疾病、糖尿病、术前饮酒、术前认知功能损害、围术期用药、术中事件、术后并发症以及遗传因素和环境因素等。本研究发现术后发生POCD患者文盲和大学的比例更高，但随后的多因素回归分析并未证实受教育程度是术后发生POCD的独立危险因素；而且术前合并高血压者术后发生POCD的风险增加约4倍，这部分患者更需要关注和预防术后POCD的发生。

有研究提示POCD可能与脑缺血缺氧有关，与记忆有关的海马对一过性脑缺氧敏感，在许多脑缺氧的病理情况下如慢性阻塞性肺病、成人呼吸窘迫综合征、阻塞性睡眠呼吸暂停综合征、心脏骤停等都可以出现认知功能损害[14]。很多研究也试图通过各种监测以预测术后POCD。Browne等[14]通过血气分析认为冠脉搭桥术后的低氧血症与短期POCD有关。据报道，胸外科手术中rSCO2下降可预测早期POCD[15]，在许多手术中可能与POCD有关[16-17]。但在各种监测手段中，SpO2、血气分析只能反映体循环的氧合情况；最近发展起来的NIRS虽然是一种有前途的无创监测rSCO2的方法，但它只是一种局部监测方法；目前SjvO2监测仍是一种比较可靠的反映大脑整体氧供需平衡的方法[18]。

有研究表明，心脏手术期间局部rSCO2降低与随后的POCD相关[19-20]，但在Zheng等[10]系统评价中，认为只有低水平的证据证明心脏手术期间低rSCO2与术后神经系统并发症相关，目前相关数据不足以得出结论：改善rSCO2可预防中风或POCD。但非心脏手术的研究结果和上述心脏手术的研究结果并不一致。有研究表明胸部和腹部手术期间rSCO2的减少预示着POCD的早期发生[15]。最近另一项研究表明，腰椎手术期间rSCO2下降持续时间＜60%与老年患者术后1周POCD的发生、发展有关[21]。也有研究发现沙滩椅位置进行肩部手术会降低大脑的自动调节能力，但手术期间rSCO2的减少与POCD无关[22]。最近另一项研究不支持术中脑氧合减少（TOI较低）和POCD有关[23]，本研究同样发现术中TOI与POCD无关，并不能预测术后POCD的发生。SjvO2是全面评价脑部氧气消耗的指标，并且与全身麻醉期间的吸入氧气浓度无关[24]。一项研究在心脏手术患者采用SjvO2监测，发现SjvO2降低与短期POCD有关[19]。本研究发现SjvO2不能预测术后POCD的发生，术中单独脑部氧气消耗的指标并不能预测术后POCD。CBF/CMRO2是大脑代谢偶联的指标，本研究通过单因素分析和多因素logistic回归分析发现诱导后2 h的CBF/CMRO2可以预测术后POCD，而术前和出苏醒室时的CBF/CMRO2并不能预测术后POCD，说明术中维持大脑代谢偶联平衡更重要。

本研究与其它研究不一致的可能原因为：POCD的测试复杂，因为没有单一的测试可以识别这些症状。因此，通常使用神经认知测试的组合。POCD的患病率取决于所使用的评估方法、测试时间和所使用的统计方法，因此很难进行研究之间的比较[25]。迄今为止，还没有诊断POCD的金标准。

综上所述，麻醉诱导后2 h的CBF/CMRO2是预测术后发生POCD的独立危险因素，可以预测术后POCD的发生。