脑氧饱和度监测在心血管外科手术中的临床应用

脑氧饱和度监测在心血管外科手术中的临床应用

神经系统并发症是心血管外科手术后最主要的致死致残原因。神经系统并发症主要包括术后认知功能障碍、 谵妄、抑郁症等神经心理改变和脑卒中。近红外光谱仪（near-infrared spectroscopy， NIRS）是一种持续、无创、简便、特异性高和敏感性高的脑氧饱和度（Regional cerebral oxygen saturation rSO2）監测手段。使用近红外光谱仪监测术中脑氧饱和度，指导术中干预措施及积极有效的脑保护，有效降低术后神经系统并发症。本文就脑氧饱和度监测在心血管外科手术中的应用做一综述。

Abstract：Neurological complications after cardiovascular surgery is the primary cause of death causes damage. Neurological complications included postoperative cognitive dysfunction， delirium， depression and other neural psychological change and cerebral apoplexy. Near-infrared spectroscopy in intraoperative monitoring cerebral oxygen saturation， guiding intraoperative interventions and active brain protection， effectively reduce postoperative neurological complications. In this paper， application of Near-infrared spectroscopy in cardiovascular surgery.

Key words：Cerebral oxygen saturation；Cardiovascular surgical procedures；Complications of nervous system disease

心血管外科手术后神经系统并发症是最主要的致死致残原因。术后认知障碍（Postoperative cognitive dysfunction POCD）是常见的神经系统并发症，而且可持续到术后数月，严重影响患者的康复，延长住院时间，给患者带来心理及经济压力。有文献报道心血管手术术后POCD的发生率约33%～83%[1]。而心血管外科手术后谵妄（Postoperative delirium POD）的发生率也高达11.5%～33.6%[2]。心脏手术后神经系统并发症高发可能与体外循环造成的微血栓和低脑灌注相关。这一改变提醒我们以实时监测为指导，调整术者的操作方式来减少术中脑损伤和实施术中的脑保护措施。

1 脑氧饱和度监测的原理

近红外光谱监测组织血氧基本原理如下：在700～900nm这一近红外”光谱窗”内，生物组织对光线的吸收率大大降低，因此光线可进入更深层次的组织。而血红蛋白和细胞色素含氧量不同导致的吸收光谱的差异仍然可以分辨。通过测定入射光和反射光强度上的差异，计算红外光在此过程中的衰减情况，即可计算出脑氧饱和度。

脑组织中存在丰富的微细血管，其中动、静脉比约为1：4。因此，脑氧饱和度是脑组织中动、静脉氧饱和度的加权平均值。脑氧饱和度更接近静脉氧饱和度，可反映脑氧供给与消耗的动态平衡，而不仅反映脑氧供，所以能更客观的评价脑代谢状态。与脉搏氧饱和度不同的是，脑氧饱和度在低血压、深低温、脉搏微弱、甚至心脏停搏的情况下均可正常测量。但脑氧饱和度监测的缺陷在于，它

只能反应局部脑组织的脑氧和，而不能反应全脑氧合。脑氧饱和度监测作为一种无创监测技术，广泛应用于临床[3，4]。

2 无创脑氧饱和度监测在体外循环心脏手术中的应用

体外循环期间的灌注流量和体温根据手术进展而调整，而灌注流量影响脑灌注。有国外学者研究表明，大脑中动脉血流改变与脑氧饱和度的改变呈显著相关性[5]。有学者通过研究发现，脑氧饱和度与体外循环期间流量之间呈正相关，研究结果也表明近红外光谱仪在体外循环中可用于监测脑氧饱和度来实施脑保护策略[6]。Tournay-Jette等通过对61例行冠状动脉搭桥术的老年患者进行研究，发现术中脑氧饱和度的下降与术后早期及晚期认知功能障碍相关，脑氧饱和度的监测对术后认知障碍有预测价值[7]。Julika Schoen 等对231例行心脏手术的患者进行研究，术前及手术全程监测脑氧饱和度，术后3d采用ICU患者意识错乱评估法评估患者脑功能，同时记录术前和术中各项生理指标。结果发现出现谵妄症状的患者在术前及术中都有较低的脑氧饱和度，且年龄较大，同时MMSE评分较低 ，心脏手术风险评分较高，以及较低的血红蛋白。由此推测高龄、低MMSE评分、神经精神疾病和脑氧饱和度降低均是术后谵妄的独立病因。此研究也表明了围术期脑氧饱和度下降和心脏体外循环手术后谵妄的相关性[8]。然而，目前术中低脑氧饱和度没有绝对判断标准，多数研究都以脑氧饱和度下降至基础值的75%以下作为标准。有国外学者研究了维持脑氧饱和度于术前基础值的75%以上的策略的有效性，发现心脏手术患者术后脑卒中的发生率并未明显降低。但发现与干预组对比，对照组患者的病死率和严重器官并发症的发生率更高，且其高发生率与较低的基础值和术中平均脑氧饱和度、更多术中低氧饱和度的发生次数相关[9]。Harilall 等通过研究发现冠状动脉旁路移植术中，老年和术前合并症是术后神经系统并发症高发的独立因素，而实时监测脑氧饱和度并及时给予干预措施提高脑氧饱和度，能降低神经系统并发症的发生率[10]。因此，在体外循环期间监测脑氧饱和度能实时反应脑灌注等生理指标并对患者预后做出评估。更重要的是可在术中及时做出干预措施，调整体外循环灌注流量，改善患者的脑氧和状态，对降低术后神经系统并发症的发生率具有积极的意义。

3 无创脑氧饱和度监测在深低温停循环（Deep hypothermic circulatory arrest DHCA）期间的应用

深低温停循环多应用于复杂先天性心脏、主动脉弓及胸主动脉手术中。为手术提供无血手术视野，为主动脉远端吻合提供了便利。但同时造成的脑组织缺血缺氧和恢复循环后继发脑组织再灌注损伤，增加了术后神经功能障碍及术后卒中等神经系统并发症的发生率，对神经系统造成不可逆的损害。有资料显示深低温停循环术后脑卒中发生率高达6%～13%[11]。因此，停循环期间的脑保护成为手术预后的关键。单纯DHCA期间的脑保护主要依赖于低温条件下脑组织处于低代谢状态。有国外学者研究得出深低温（10℃～15℃）下的安全时限为20～25min[12]。国内学者研究中发现单纯DHCA病例最长时限达40min，脑氧饱和度下降30%，术后无持续神经功能障碍。并发现患者个体差异的存在，DHCA期间脑保护的安全时限也应个体化，实时监测脑氧饱和度可作为安全时限的预警[13]。

近年来深低温停循环联合选择性顺行性脑灌注（selective antegrade cerebral perfusion ，SACP）在临床得到广泛运用，能有效降低神经系统并发症[14]。选择性順行性脑灌注能够提供持续的、近似生理的脑灌注，起到良好的脑保护作用[15]。最优化的SACP流量是脑保护的关键因素，术中实时监测脑血流量和脑氧饱和度可作为调节脑灌注流量的重要参考指标[6]。因为术中平均动脉压的目标值通常是根据术前病史、年龄、术前血压做出经验性的选择，所以将平均动脉压作为调节脑灌注流量的参考指标不够客观。而有研究证实，在体外循环期间自主调节功能在低限时（Lower limit of auto regulation ，LLA）NIRS可对平均动脉压值给出更准确的判断。另外，NIRS能及时发现在深低温停循环期间低脑氧和的关键阶段，可及时提醒术者注意手术操作，并提示灌注师采取适当的处理措施，根据脑氧饱和度监测调整脑灌注流量[16]。另有研究发现NIRS可监测脑血流自主调节功能，对预防体外循环期间低血压起到重要作用。同时也证实了脑氧饱和度、大脑中动脉平均流速和泵流量的波动变化同步[17]。关于选择性顺行性脑灌注流量的选择，国外多名学者研究认为，灌注流量在10ml·kg-1·min-1，并保证脑灌注压在50～70mmHg之间，能够提供理想的脑灌注流量，且患者预后较好[18，19]。国内学者研究应用顺行性脑灌注量10ml·kg-1·min-1能够维持大脑中动脉流速还能保持脑氧和度大于45%[20]。因个体存在差异，以脑氧饱和度为指导目标，选择个体化的脑灌注流量是最优化的策略。

总之，脑氧饱和度监测在心血管手术中能及时、准确反应脑灌注及脑氧供需情况。脑氧饱和度监测作为一种无创、连续、的监测方法，基本不受外界环境及动脉压等干扰，在心血管手术中有其独特的优势，有效减少术中脑损伤，降低术后并发症的发生率。今后应将继续研究脑氧饱和度监测在心血管手术中个体化的管理策略以及在手术不同阶段的管理策略，研究精确化的脑保护策略。

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