局部脑氧饱和度监测在老年病人围术期中的临床应用进展

2022-11-27刘英英高瑞云段敬丹

中西医结合心脑血管病杂志 2022年17期

刘英英，高瑞云，段敬丹，杨玲

由于社会老龄化及外科、麻醉等技术的发展，临床工作过程中为更多的老年病人进行了麻醉手术。老年病人生理机能减退，组织器官逐渐老化，且合并症多，术中更易发生脑氧供需紊乱[1-2]。近红外光谱(near infrared spectroscopy，NIRS)脑氧饱和度监测具有无创、连续、灵敏等特点[3]，可以评估病人脑部灌注情况，目前已广泛用于围术期麻醉管理。术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction，POCD)在老年病人中发病率高，有文献报道，术中局部脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation，rSO2)的下降与POCD有一定的关系[4-6]。术中动态监测rSO2变化，及时处理低rSO2有助于减少POCD的发生，加快病人术后康复[7]。现对近红外光谱脑氧饱和度监测在老年病人围术期监测中的国内外临床应用进行综述。

1 rSO2监测的原理

脑氧饱和度监测仪是应用近红外光谱测定技术测定rSO2的仪器，其测定原理是将传感器探头置于病人的额部，发光二极管发射出的近红外光进入额部组织后，发生反射、散射和吸收，形成弧形的行进路径，最后被额部传感器上的表面光电探测器和深光电探测器所检测到。近红外光谱通过测量单个光子穿过特定部位的时间，来评估不同部位的氧合情况，从而得出rSO2的数值。近红外光谱测得的rSO2中静脉血、动脉血和毛细血管血液的比例分别为75%、20%和5%，主要代表静脉血氧饱和度，因此，在严重低血压、动脉搏动微弱、深低温等情况下仍可获得稳定数值[8]。

2 rSO2监测的影响因素

尽管目前rSO2监测已广泛应用于临床中，但其作为一种辅助监测的工具，必然会受到多种因素的影响，如皮肤色素、年龄、血红蛋白、平均动脉压(mean arterial pressure，MAP)、血管活性药物等都会对rSO2的数值产生影响。

2.1 皮肤色素、胆红素近红外光谱技术已经被用于评估麻醉手术期间的rSO2达10年之久，但个体间的巨大差异降低了其测量的稳定性，这可能与不同人群之间的皮肤色素沉着不同有关。Sun等[9]对3 282例接受心脏手术病人进行回顾性研究表明，与白种人相比，非洲裔美国人rSO2数值处于较低水平，可能由于皮肤色素吸收了部分的近红外光。也有学者认为胆红素会吸收一部分的近红外光，使rSO2值降低。Madsen等[10]共纳入了48例接受原位肝移植的病人，研究了黄疸病人血浆中胆红素对rSO2值的干扰，结果显示，即使在高胆红素值的影响下，测得的rSO2在肝移植再灌注期间的脑氧合变化也较明显，表明rSO2监测可精准反映脑氧水平变化情况。

2.2 年龄、性别随着年龄的增加，脑血流可能减少，可能是由于老年人髓鞘化增加，导致近红外光进入脑内传播的平均路径变长，光衰减导致测定的rSO2数值偏低。在一项包括1 616例接受心脏介入手术治疗的前瞻性研究中发现，rSO2基线值随着年龄的增长而降低，并且在女性病人中降低程度更低[11]。Hock等[12]的研究纳入了29例受试者，研究衰老对脑功能激活期间rSO2的影响，结果发现老年受试者在执行计算任务时rSO2较年轻受试者更低，这一结果验证了rSO2呈年龄依赖性下降的假设。一项研究比较了不同年龄病人rSO2基础值，共纳入了120例年龄为0～80岁的择期手术病人，包括刚剖宫产娩出的新生儿，结果发现老年组rSO2基础值低于其他5组，婴儿、幼儿、学龄前儿童、学龄儿童和成人rSO2值无明显差异[13]。

2.3 血红蛋白由于近红外光谱对氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收特性有差异，因此，血红蛋白的性质和浓度的改变都会影响rSO2值。Liu等[14]研究血红蛋白含量对rSO2的影响，共纳入了92例3～14岁接受脊柱侧凸矫正手术的儿童，结果发现手术过程中血红蛋白水平的降低导致rSO2降低，因此，为保证病人的安全，需要及时进行容量管理和适当的输注血制品。Kishi等[15]研究发现，血红蛋白浓度与rSO2数值呈正相关。

2.4 平均动脉压高血流量灌注是脑组织的一个明显特征，脑灌注压与平均动脉压、颅内压(intracranial pressure，ICP)密切相关，其数值等于两者差值，生理状态下颅内压基本恒定。当平均动脉压波动于50～150 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)时，脑血流量可以保持基本恒定。但超出其自动调节范围，平均动脉压变化时脑灌注会随之发生较大波动[16]。Traub等[17]通过近红外光谱监测早产儿脑部和躯体氧饱和度来评估其自动调节功能，研究结果表明，大多数早产儿只要维持正常的平均动脉压，可以自动调节脑灌注，当平均动脉压超出其年龄的正常范围时，新生儿就有丧失脑和躯体自动调节功能的风险。Li等[18]的研究发现，高血压病人更容易在全身麻醉期间发生rSO2下降，且未控制的高血压发生率更高，同时术中平均动脉压的下降和rSO2下降有明显的相关性。但是Meng等[19]的研究发现，在丙泊酚和芬太尼麻醉诱导后，平均动脉压从84.4 mmHg降至53.6 mmHg，但rSO2未发生明显变化，这表明麻醉诱导引起的血压下降不会引起脑组织氧供需失衡。因此，平均动脉压和rSO2之间的关系还有待进一步的探究。

2.5 体位由于rSO2监测混合了静脉血和动脉血，体位改变会引起动静脉血流比例变化，其监测值也会发生变化。Deiner等[20]对205例行脊柱手术病人的回顾性研究发现，俯卧位老年脊柱手术病人比仰卧位病人术中出现轻度脑缺氧的可能性高两倍以上。有报道发现，俯卧位行腰椎手术的病人，在俯卧位30 min和60 min时双侧rSO2均明显下降，但在90 min时恢复至仰卧位水平，且年龄越大发生风险越高[21]。因此，在日常麻醉过程中，麻醉医生应关注体位调整对病人脑部灌注的影响。

2.6 术中用药麻醉用药和血管活性药物的应用也会影响rSO2数值，分析原因为其影响了血管舒缩功能，进而影响脑灌注。Jeong等[22]研究不同麻醉药对肩部手术病人rSO2的影响，结果发现，与丙泊酚麻醉相比，七氟醚麻醉术中rSO2<50%和平均动脉压小于50 mmHg的发生率更低，因此，在肩部手术中，七氟醚可能是更为理想的选择。Mavroudis等[23]的研究分析了静脉注射肾上腺素对猪心脏骤停模型的脑血管效应，结果发现在心肺复苏术中第1次使用肾上腺素后，脑血流量和脑氧合增加了10%以上，肾上腺素增加脑血流和脑氧合与剂量相关，但第5次使用肾上腺素后脑血流量和脑氧合并无明显变化。方平等[24]的研究发现，多巴酚丁胺可降低rSO2变化率，可能与其对心排出量的影响有关，同时以rSO2为导向应用小剂量多巴酚丁胺可降低老年单肺通气术后POCD的发生率。因此，rSO2可作为临床医生选择术中用药的参考指标。

2.7 其他除此之外，传感器放置的位置也会影响rSO2数值，传感器位于脑部左右额叶处所测的rSO2数值为准确数值。另外美国增强康复和围术期质量协会联合声明指出，来自不同制造商的近红外光谱设备有明显不同的测量值，不可互换[25]。因此，在围术期rSO2监测过程中，临床医生要综合考虑其影响因素，更多地关注rSO2数值相比基础值的变化情况。

3 rSO2监测在老年病人围术期的应用

3.1 在心脏手术中的应用心脏手术多需要人工体外循环(cardiopulmonary bypass，CPB)，CPB期间虽然可以通过调节泵流量来改善脑循环，但术中应激儿茶酚胺水平的升高以及炎性因子的释放会加重脑缺氧，增加术中低rSO2的发生率。秦学伟等[26]对113例行心脏手术高龄病人的回顾性分析中发现，POCD发生率为16.8%，且这部分病人术中rSO2降低>30%。国内另外一项研究也发现，在心脏手术中对rSO2干预可明显改善病人术后认知功能[27]。Goldman等[28]对1 034例心脏手术病人术中监测rSO2，治疗组通过提高泵流量和氧分压将术中rSO2维持在病人诱导前基线值左右，结果发现治疗组脑卒中发生率低于对照组，术后带管时间较对照组缩短。Murkin等[29]的研究也发现术中暴露于低rSO2的时间越长，术后死亡率、机械通气>48 h、心脑血管意外发生率明显升高。一项多中心随机对照研究显示，近红外光谱加入CPB管理算法可以防止认知功能下降、术后器官损伤、不必要的输血和降低医疗费用[30]。因此，心脏手术中监测并干预rSO2可提高病人围术期安全性，降低术后并发症发生率。rSO2监测还可用于指导心脏手术中术者动静脉插管。有报道关于CPB中rSO2突然下降，提示术者动静脉导管位置错误，及时调整导管位置，从而避免了潜在的危险神经并发症的发生[31]。

3.2 在胸科手术单肺通气(one-lung ventilation，OLV)中的应用胸科手术领域的不断扩大得益于麻醉技术的不断进步，OLV技术目前已经非常成熟，在肺部、食管、纵膈等手术中的应用较广泛。在胸科手术OLV中，由于肺内分流量增加，导致肺静脉血掺杂，使氧分压下降，严重时发生低氧血症[32]。大量的研究证实胸科手术OLV中会发生rSO2下降。Kazan等[33]报道胸科手术OLV与rSO2明显降低相关，且术中rSO2最小值与术后并发症发生呈正相关。龚亚红等[34]的研究发现，在胸科手术过程中，rSO2最低值发生于单肺通气期间，经回归分析显示，OLV期间气道峰压过高是rSO2下降的相关因素。有研究报道，胸科手术POCD发生率在20%以上，可能的危险因素有高龄、乳酸水平升高、rSO2较基线下降[35]。Tobias等[7]在胸科手术OLV期间发现，约有50%的病人术中出现rSO2低于基础水平的80%，且高龄、超重、美国麻醉医师协会(American Society of Anesthesiologists，ASA)分级Ⅲ级以上是rSO2下降的危险因素。因此，在胸科OLV中，动态监测rSO2对改善病人术后认知功能有益。

3.3 在颈动脉内膜剥脱术(carotid endnatectomy，CEA)中的应用颈动脉内膜剥脱术已被证实是治疗颈动脉狭窄的有效方法，可明显降低缺血性脑卒中的发生率[36]。颈动脉内膜剥脱术可有效预防有症状性和无症状性颈动脉狭窄引起的脑卒中[37]，然而CEA期间夹闭颈动脉可能会导致脑缺血和脑损伤[38]。rSO2监测能及时发现术中脑低灌注，指导临床医生做出干预。有研究总共收集了466例行颈动脉内膜剥脱术的病人的资料，评估病人术前以及颈动脉夹闭期间rSO2值与术后脑卒中的相关性，结果显示，术前rSO2预测颈动脉内膜切除术后脑卒中的最佳截断值为50%，敏感度为90.7%；颈动脉夹闭期间rSO2下降20%是预测脑卒中的最佳截断值，敏感度为86.0%，且术前rSO2低于50%以及颈动脉夹闭期间rSO2下降20%的病人住院时间明显增加[39]。rSO2监测还可作为颈动脉内膜剥脱术中指导血压调节的手段，有研究表明，在颈动脉夹闭期间，术侧rSO2明显降低，且平均动脉压与术侧rSO2呈明显正相关[40]。因此，颈动脉内膜剥脱术期间监测rSO2可以使病人获益，利用近红外光谱实时监测rSO2时，指导临床医生对血压进行更精确调控。

3.4 在沙滩椅位行肩关节手术中的应用行肩关节手术时，为配合手术医生操作，病人被动采取沙滩椅位这种特殊的体位，这一体位会使脑血流下降，脑灌注减少。已有报道沙滩椅体位肩部手术后出现缺血性脑损伤和脊髓损伤的病例[41]。有研究将对不同体位行肩关节手术进行了对比，结果显示，沙滩椅位病人术中整体rSO2比侧卧位低，且沙滩椅位病人转为坐位后，即使保持平均动脉压波动于基础值20%以内，rSO2也会快速降低[42]。左友梅等[43]的研究发现，治疗性高碳酸血症对沙滩椅位下行肩关节手术病人有益，与对照组相比，治疗性高碳酸血症组rSO2值更高，且术中脑去氧饱和度事件发生率降低。一项系统性回顾研究纳入了沙滩椅位行肩关节手术的病人339例，术中rSO2下降20%或<55%发生率高达28.8%，且与沙滩椅位倾斜角度有一定的相关性，但能够引起术后认知功能下降的rSO2降低程度和持续时间仍需进一步明确[44]。因此，沙滩椅位引起的低脑灌注对麻醉医生的管理是一个挑战，术中监测并改善rSO2可能改善病人预后，但需大样本量的研究支持。

3.5 在Trendelenburg体位行腹腔镜手术中的应用腹腔镜技术发展迅速，越来越多地运用于腹部手术中。Trendelenburg体位是腹腔镜行下腹以及盆腔手术的常用体位。Trendelenburg体位时腹腔脏器移向头侧，心脏负荷增加，脑静脉回流减少，颅内压升高，加之术中二氧化碳气腹对脑血管的扩张作用，使得脑血流量增加，进一步增加颅内压[45]。在机器人辅助行前列腺手术中，随着Trendelenburg体位和气腹持续时间的延长，脑血管自动调节功能逐渐恶化[46]，因此，在这种特殊体位下rSO2的监测更具价值。Park等[47]的研究纳入了32例机器人辅助下前列腺根治术的病人，均无脑出血和脑缺血发作史，术中rSO2轻度增加，且与二氧化碳分压的增加有一定的相关性。但对于低脑灌注的高危人群，Trendelenburg体位下的rSO2明显下降，rSO2从Trendelenburg体位前为(60.8±5.6)%，建立气腹后为(57.1±9.3)%，有的病人甚至降低至50%以下，手术完成后为(64.0±7.3)%[48]。因此，对于既往有脑血管意外和颅脑外伤史的病人，脑血管的自动调节功能有一定的受损，rSO2的监测更为重要。

3.6 在骨科手术中的应用一项老年病人行脊柱手术的研究结果显示，23%的病人发生了POCD，且经回归分析发现手术期间rSO2下降<60%的持续时间与老年病人术后第7天POCD的发生相关[49]。在一项老年病人行全髋关节置换术的研究中发现，术后1周有19.6%的病人发生了POCD，且年龄增加和rSO2下降是POCD的危险因素，rSO2下降对预测POCD的特异度和敏感度分别为77.8%和86.5%[50]。表明rSO2对预测老年病人骨科手术后POCD有一定的准确性。Papadopoulos等[51]对髋骨骨折修复术病人的研究结果表明，尽管rSO2与POCD之间的关联仍有待进一步的探索，但术中监测rSO2并及时对其做出干预，可以在很大程度上降低POCD发生率，还能减少术后其他并发症的发生。