局部氧饱和度及其衍生参数预测脓毒症相关性脑病的价值

张晓晓, 周晓雨, 白龙, 刘雅

河北医科大学第二医院麻醉科ICU(河北石家庄 050000)

脓毒症是宿主对感染的反应失调而导致的危及生命的器官功能障碍[1]。外科脓毒症患者常需要手术清除感染源。脓毒症患者病情进展迅速，循环、呼吸功能不全及脏器损伤致使围术期病生理过程更为复杂。麻醉重症监护病房(AICU)麻醉重症医生经过了系统的麻醉学规范化培训，具有扎实的围术期患者管理经验，有利于为脓毒症患者创造更安全的麻醉与手术条件，最大程度降低风险、减少并发症，改善患者预后。脓毒症相关性脑病(SAE)是由脓毒症所导致的脑功能障碍，是脓毒症所致的全身性炎症反应的结果。其特征是弥漫性脑功能障碍[2]，临床主要表现为精神活动改变、注意力下降、定向障碍、谵妄或昏迷。据报道，SAE的发病率在9%～71%之间[2-5]。此外，与没有SAE的脓毒症患者相比，SAE患者有更高的住院病死率[6]，给家庭和社会带来极大的负担。脑病幸存者可能出现永久性或不可逆转的认知障碍，导致行为改变，生活质量恶化。然而由于SAE发病机制尚未完全阐清，可能涉及中枢炎症反应、血流调节异常、神经递质失调等[7]；同时脓毒脑诊断尚缺乏统一标准，主要依靠排除法[8]；因此目前尚无早期预测其发生的可靠指标。研究表明与脓毒症未合并脑病的患者相比，SAE患者大脑中动脉的血流速度减低，远端血管阻力加大，SAE的发病和脑灌注异常有关[9]。近红外光谱技术监测局部氧饱和度(rSO2)反映局部组织氧供和氧耗之间的平衡，是评估组织、器官灌注的有效指标[10]。本研究拟通过评价rSO2及其衍生参数早期预测AICU SAE的价值，探讨其与SAE的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究已经获得河北医科大学第二医院医学伦理委员会批准(2020-R384)，经患方知情同意。选择2019年7月至2020年1月本院AICU的脓毒症患者。脓毒症诊断标准采用2016年美国重症医学会与欧洲重症医学会联合发布的脓毒症3.0定义及诊断标准[1]。SAE的诊断标准采用CAM-ICU评估量表。患者每天接受CAM-ICU筛查评估意识水平。根据住院期间CAM-ICU结果分为两组：CAM-ICU阳性的为脓毒症合并脑病组(SAE组)，阴性的为脓毒症未合并脑病组(NE组)。

排除标准：年龄<18岁，无法完成相关指标检测的患者，心肺脑复苏术后，原发中枢神经系统疾病(脑血管意外、颅内占位、颅内感染)、脑外伤、代谢性脑病。

样本量估算：本研究采用PASS15估算样本量，根据预试验结果，该研究的ROC曲线下面积(AUC)为0.78，α=0.05，1-β=0.8，患病率P=55%，该研究需要样本量为31例，SAE组17例，NE组14例。

1.2 方法

1.2.1 数据采集 入住24 h内记录患者的年龄、性别、急性生理与慢性健康状况评分Ⅱ(APACHEⅡ)、序贯器官衰竭评分(SOFA)、格拉斯哥昏迷评分(GCS)。入住24 h内对患者行桡动脉穿刺置管、颈内静脉穿刺置管，行动脉血气分析、中心静脉血气分析，获取相应指标，包括pH值、血红蛋白浓度(Hb)、动脉血氧分压(PaO2)、动脉血二氧化碳分压(PaCO2)、动脉血氧饱和度(SaO2)、中心静脉血氧饱和度(ScvO2)、中心静脉血二氧化碳分压(PcvCO2)、血乳酸(Lac)，计算中心静脉-动脉血二氧化碳分压差(Pcv-aCO2)。

1.2.2 实施过程 入住24 h内完成脑氧饱和度(ScO2)、鱼际肌氧饱和度(SmO2)监测，具体方法如下：患者取平卧位，使用酒精纱布涂擦患者前额部位、双手大鱼际处，待皮肤干燥后，将左右两个电极片贴于患者前额眉弓上，探头边缘旁开额中线1 cm，连接监测仪及电脑，观察患者脑组织氧饱和度监测结果，固定电极片。再将左右两个电极片贴于患者双手鱼际肌处，观察患者局部氧饱和度监测结果，固定电极片。基线稳定状态下记录左右侧ScO2、SmO2，计算左右侧的平均值，并计算肌-脑组织氧饱和度梯度(Sm-cO2)(Sm-cO2=SmO2-ScO2)。ScO2、SmO2采用近红外组织血氧参数无损监测仪/脑氧监测仪(EGOS-600A监测仪，中国苏州爱琴生物电子医疗有限公司)监测。

1.2.3 临床治疗 纳入的脓毒症患者按照脓毒症救治指南进行临床处理。均采用相同的血流动力学治疗方案：根据早期目标导向治疗EGDT策略，液体复苏维持中心静脉压(CVP)8～12 mmHg，应用去甲肾上腺素维持MAP≥65 mmHg，如ScvO2<70%，输注红细胞维持血细胞比积≥30%，加用正性肌力药物。根据容量反应性原则滴定式调整循环容量，以组织灌注改善为目标指导寻找合适的压力及流量。

2 结果

2.1 一般临床情况 研究纳入32例脓毒症患者，SAE组18例，NE组14例，SAE的发病率为56%，28 d病死率为56%。两组患者性别、年龄、SBP、DBP、MAP、HR、PaO2、PaCO2、Pcv-aCO2、SaO2、ScvO2、pH、Hb差异无统计学意义(P>0.05)。SAE组的APACHEⅡ、SOFA、Lac较高，GCS较低，28 d病死率增加。见表1。

表1 两组的人口统计学和临床特征的比较

2.2 两组ScO2、SmO2、Sm-cO2的比较 SAE组SmO2、Sm-cO2水平较NE组升高(P<0.05)。两组间ScO2差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组ScO2、SmO2、Sm-cO2水平的比较

2.3 SmO2、Sm-cO2预测SAE的价值 SmO2、Sm-cO2预测SAE的准确性较高，AUC>0.7。SmO2预测SAE的敏感度和特异度均较高，Sm-cO2预测SAE的特异度较高，敏感度较低。见表3、图1。

图1 SmO2和Sm-cO2预测脓毒症相关性脑病的ROC曲线

表3 脓毒症患者SmO2和Sm-cO2预测SAE的相对表现

3 讨论

Zhang等[11]的研究表明SAE的发病率为50.88%，病死率为65.52%。本研究SAE的发病率为56%，28 d病死率为56%，与上述研究结果类似。APACHE Ⅱ升高、SOFA升高、GCS降低、乳酸性酸中毒等指标是SAE发生和死亡的危险因素[5，12]。APACHEⅡ评分系统被广泛认为是疾病严重程度的非特异性指标。SOFA评分目前广泛应用于脓毒症多脏器功能衰竭患者器官功能的动态评估，反映器官功能衰竭程度。GCS为临床评估意识障碍提供了一种实用的方法。本研究显示，SAE患者的APACHE Ⅱ评分、SOFA评分高于NE患者，GCS评分低于NE患者，说明SAE与疾病的严重程度、器官功能障碍程度有关。本研究还发现SAE组的动脉Lac水平高于NE组。因此，笔者团队推测全身灌注的早期改善可能降低SAE的发生率，改善SAE的临床疗效。

ScO2是局部脑氧饱和度，反映了区域脑组织氧输送和消耗之间的平衡。ScO2降低常常提示区域脑组织氧供减少或氧耗增加，局部脑组织缺氧，脑灌注不足。此时需要改善循环，降低氧耗，增加氧供，改善脑灌注，调节脑氧供和代谢的平衡。在本研究中，与NE组相比，SAE组ScO2无明显差异。大脑作为高耗氧器官，具有一套精密的局部自我调节机制[13]，ScO2无明显差异可能是自我调节后的结果，因此ScO2可能不适合作为SAE的早期预测指标。

SmO2是局部肌组织氧饱和度，本研究中代表手掌鱼际肌局部氧饱和度，反映肢体远端末梢灌注。SmO2越低，说明肢体末梢灌注不足；反之，SmO2越高，说明肢体末梢氧摄取较差，氧利用较低。本研究显示，发生脑病的脓毒症患者较非脑病组脓毒症患者SmO2明显升高，说明SAE组患者肢体末梢氧摄取较差，局部微循环障碍。这可能与脓毒症患者血管反应性改变有关。脓毒症时，机体受到感染性侵袭，引发炎症反应。细菌或毒素激活巨噬细胞等炎症细胞，释放大量的炎症介质，其中白细胞介素-1和肿瘤坏死因子是最早释放的炎症介质，并进一步激活机体其他炎症细胞，释放更多炎症介质，形成瀑布样连锁反应。炎症性细胞因子可引起广泛血管舒张效应，血管舒张效应在静脉尤其明显。炎症性细胞因子也可使毛细血管通透性增强，造成间质水肿。肌肉组织的血管处于扩张状态，间质水肿，弥散障碍，共同导致SmO2升高。

Sm-cO2是局部肌-脑组织氧饱和度的差值，反映肌、脑组织代谢率的相对差异。通常，脑循环在局部自我调节机制的驱动下具有紧密的血流-代谢耦合，而体循环具有交感调节的阻力，这些阻力随着自主传出神经的改变而迅速改变[14]。同时评估脑氧饱和度和肌组织氧饱和度，这种包括大脑和非大脑组织、器官的监测策略可以评估由不同的神经激素机制调节的灌注器官的供氧情况，从而揭示血流分布的变化和患者状态的变化[15]。本研究发现，SAE组患者Sm-cO2较NE组显著升高。当两组的ScO2无明显差异时，SAE患者Sm-cO2、SmO2增大，可能是由于机体为了保证脑灌注，造成的肌组织的微循环障碍，氧摄取减低。

本研究选取的脓毒症患者均来自我院AICU，81%患者为外科来源，手术、麻醉及其他操作等应激使脓毒症本身的病生理更复杂。在脓毒症患者的管理中，需要完善的镇痛镇静，来降低应激对脏器的影响，保护脏器功能，麻醉重症医师有丰富的全身麻醉管理经验，使用镇痛镇静药物更加科学化和个性化。同时，麻醉医生所擅长的循环管理、气道管理、内环境稳态调控及急救复苏等，也利于脓毒症器官功能的维护，为治愈原发病提供时机。

本研究采用经典的统计学方法ROC曲线评价了SmO2、Sm-cO2在预测SAE中的价值。由于监测的局部氧饱和度及其衍生参数是入AICU 24 h内的指标，所以本研究认为SmO2、Sm-cO2可用于早期预测脓毒症相关性脑病的发生。

本研究的局限性在于其为小样本单中心研究，仅初步评价了近红外光谱技术预测SAE的可行性，未来需要增加研究中心扩大样本量行进一步验证。

综上所述，局部氧饱和度及其衍生参数可用于预测SAE。建议临床上对脓毒症患者，早期监测其局部氧饱和度，这对预测SAE的发生，早期进行干预具有一定的临床价值。

利益相关声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献说明：张晓晓是本研究的设计者和研究的执行者，完成数据分析，论文初稿的写作；周晓雨、白龙参与数据收集、整理、分析；刘雅是研究的构思者及负责人，指导研究设计、论文修改。