基于近红外光谱（NIRS）的大脑血氧测定法

脑血氧测定通常是一种

不良反应的“第一警报”指标

结果

Edwin G.Avery，IV，M.D.，C.P.I.，心胸麻醉科主任，副主席，

大学医院病例医学中心研究主任，副教授

俄亥俄州克利夫兰凯斯西储大学医学院麻醉学

介绍

基于近红外光谱（NIRS）的大脑

血氧测定法已被许多心胸外科采用

和血管麻醉师提供连续的

术中对脑灌注和

氧化动力学。附近使用脑血氧计

各种波长的红外光

区域血红蛋白氧饱和度（rSO2）

额叶。这是通过粘合垫实现的

应用于额叶，既发射又捕获

通过颅骨的反射近红外光

骨与下层脑组织的相互作用。超过

持续深入了解局部氧合

NIRS脑血氧测定可使临床医生

使用大脑作为代表

组织灌注和氧合的充分性

重要器官，这一概念得到了多种因素的支持

本监护仪的临床结果研究。此外，

值得注意的是

最近分析了来自胸科学会的数据

外科医生（STS）国家数据库强烈建议

术中使用NIRS脑血氧测定

在心脏外科患者中（23%）

作为术中动态的“第一警报”指示器

这可能导致潜在的不良临床结果。

鉴于采用这种监测的规模很大

成人和儿童心胸和

血管麻醉师，发表的验证

NIRS脑血氧测定技术的研究

多个支持性临床结果研究以及

最近获得的STS数据再次引起了人们对

显示此监视器的使用。这份手稿

旨在提供临床医生的视角

增强对临床有效性的认识

以及该监测器在心胸和

血管外科患者和考虑扩大其

定期用于其他麻醉患者群体。

概述

NIRS脑血氧测定已经研究了更多

30年以上1

并已在商业上提供给

超过20年的临床医生2

.目前有

四种商用美国食品和药品

管理局（FDA）清除了脑血氧计

包括INVOS™ 系统，CASMED Fore-Sight®*，Ornim

CerOx和Nonin-Equanox™* （按时间顺序列出

FDA批准的顺序）。所有四个都是

指示用作脑氧合监测器。

此外，FDA最近允许声称rSO2

使用INVOS进行监控™ 设备改善的结果

体重>2.5kg的患者有减少或缺失的风险

任何监测组织中的血流3

.

NIRS脑血氧测定功能的前提是

半透明的颅骨允许传播

近红外光和红外光进出

下面的脑血管组织。监视器

具体分析

静脉、动脉内的脉动和非脉动血液

直径小于100

微米。4

含氧和脱氧血红蛋白

吸收不同波长的光

这两种血红蛋白的分化。这个

贴在额部无毛皮肤上的粘合垫

波瓣包含发光二极管（LED）或激光

制造商设备中的光源以及光源

传感器。光源波长、传感器特性

并且计算算法对每一个都是特定的

制造商，但所有四种商用设备

具有相同的目标，即确定

额叶，不在皮肤或头颅中。

临床应用

NIRS脑血氧计功能，部分基于

大约75%的血液

在该区域中本质上是静脉或毛细血管，

产生静脉加权的饱和度值。

针对每种情况公布了正常的大脑rSO2值

制造商的设备（例如，INVOS™ 5100正常

成人心脏外科患者的值为67±9%）。虽然

制造商的建议各不相同，因此显得谨慎

事先确定双边室内空气基准rSO2值

全身麻醉的诱导。由于设备

对光污染敏感（即，如果头发有光管道

存在于光路中或污染

rSO2信号，如果传感器暴露在环境房间中

照明），应注意牢固粘附

将衬垫贴到皮肤上。它们还应定期

观察到，由于皮肤出汗或身体紧张

所附接的垫可以部分地分离垫。

连续生成的

双边rSO2值为所有可用临床信息的上下文，以及

因此从未在真空中考虑。有一个

已知的生理变量数量，以及/

或预期会影响观察到的rSO2值。这些

包括但不限于以下内容：心脏

输出量，肺功能，PaCO2，动脉pH，灵感

氧浓度，脑代谢，脑

温度、局部动脉血流、充足性

局部静脉流出物、局部动脉是否充足

自身调节，血红蛋白浓度，预先存在

组织功能障碍（例如脑梗塞）

监测位置和任何机械扰动（例如。，

将头部转动到闭塞大脑的程度

动脉流入或直接机械压迫

动脉或静脉血管）

或从被监测的组织床排出。此外，还有

许多临床程序相关变量可能

影响观察到的rSO2值（例如，意外放置

主动脉内球囊泵入左公共动脉

颈动脉、动脉灌注套管错位或

医源性主动脉夹层导致任一动脉闭塞

颈总动脉），尤其是

没有完整的威利斯圈。色域

可能对程序产生不利影响的程序相关事件

脑氧合并不局限于心胸

外科手术。普通外科患者也可以

经历rSO2监测可能预示的事件。

这些措施包括但不限于大幅削减

氧承载能力或血管内容积（即。，

出血）、低氧血症、术中急性动脉

血管闭塞（即栓塞事件），急性静脉

血管闭塞（即与血管相关的血肿

进入尝试）、急性心血管衰竭（即CO2

静脉栓塞）和心输出量的隐性减少

（即术中心肌梗死）。

验证

有这么多变量可能影响

观察到的rSO2值，临床医生必须

考虑验证这一点的实验证据

监测器反映rSO2值。不幸的是，没有

指数或金标准侵入性或非侵入性试验

明确验证NIRS脑血氧测定

反映额叶脑的局部氧合

组织这使得验证更加复杂

监控是指四种技术中存在的

市售设备差异很大

因此，对其中一项进行了积极或消极的验证研究

设备不一定可以转移到另一个

三值得注意的是，大多数验证

以及同行评审中的临床试验工作

使用INVOS生成文献™ 设备

世界上第一个商用设备

U、 美国市场。乍一看，人们会认为

区域组织的侵入性直接测量

氧压（即tiPO2）可以解决这个问题

验证。然而，很明显，tiPO2不是

与rSO2相同的参数，因此没有绝对的、直接的

可以预期存在相关性。有趣的是，

人类临床研究有支持性证据

使用INVOS进行的tiPO2和rSO2的测试™ 装置

证明两者之间存在明显的相关性

这两个不同的大脑指标

氧合。5, 6

考虑到没有单一的金标准测试

用于评估大脑氧合

进行的相关验证研究评估了

rSO2值与颈静脉的关系

灯泡饱和（SjvO2）；这项研究也进行了

使用INVOS™ 健康志愿者的设备。7

在这个

研究中，Kim和同事研究了这些相关性

SjvO2值之间（从右侧获得

逆行颈静脉导管

颈静脉球水平处的远端）和

同时获得右侧额叶rSO2

和SaO2（从桡动脉导管获得）值。

进行了两组实验，其中一组

正常呼吸期间，PetO2（缺氧）变化

以及第二组，在第二组期间

当etCO2主动增加到高于（即。，

高碳酸血症）。

在这些实验中，SjvO2和rSO2的相关性

被观察到比

SjvO2和SaO2（r=0.78）的变化

（通过增加etCO2 2 mm Hg或7

mm Hg。更复杂的

在一小部分头部创伤患者中进行的实验

患者（n=8）比较rSO2的观察值，

这些研究人员得出结论

其中三个参数代表不同的生理学

脑氧合的测量及其

实验观察到所有三个变量都表现出

当FiO2变化时，类似的变化模式。他们

结论是测量大脑的多个变量

氧化（即rSO2、SjvO（即rSO2、SjvO2和tiPO2）提供

了解是否有实际变化

脑氧合。提交人进一步得出结论：

脑氧合单一指标的改进

不能假定准确反映改进

脑氧合。8

评估以下关系的验证工作

观察到的rSO2值、红细胞压积和血红蛋白

进行了浓缩。9、10非线性

红细胞压积与rSO2的关系

红细胞压积大于

超过30%。然而，rSO2之间的明显关系

测量的红细胞压积小于30%

并且可能表明大脑功能下降

氧承载能力降低时的氧化作用。10

临床结果

鉴于

验证NIRS脑血氧测定的使用，临床医生

已转向对该监测器进行临床试验

测试其临床效用。这些临床试验产生了

切实和相关的成果，提供加强

之前的验证研究。在一个大型回顾性会议中

涉及2279名心脏外科患者的队列研究

对两组患者进行评估。11一组

（治疗，n=1034），接受心脏手术的患者

采用脑血氧测定的外科手术

相关的标准化介入方案

评估。在第二组中

历史对照组（n=1245），接受类似治疗的患者

不使用脑血氧测定的程序

评估。rSO2监测组患者

观察到

卒中发生率（0.97%rSO2组与2.5%对照组；

p<0.044），延长（即>24小时）的发生率

术后机械通气时间（6.8%rSO2

对照组为10.6%；p<0.0014）和长度

术后住院时间（p<0.05）。太棒了

对这项研究的兴趣在于

这三个显著结果的差异是

发现于纽约心脏协会一级

患者。这一事实表明，这不仅仅是最病态的

受益于使用NIRS大脑的患者

血氧监测。

前瞻性随机对照试验

rSO2监测对心脏的影响

手术病人也进行了治疗。默金

等研究了两组患者

用INVOS监控™ rSO2装置。12在第一个

组（治疗，n=100），rSO2结果开放给

临床医生和标准化干预方案

用于处理以下观察到的不饱和度

术前确定的基线值的75%。

在第二组（对照组，n=100）中，rSO2数据

临床医生看不见。对照组患者

曲线下面积（AUC）显著增大

去饱和值（>150分钟•%）（p=0.014）和

重症监护病房的住院时间（p=0.029）比

积极治疗组。此外，观察到的发病率

和死亡率（根据综合结果评估

死亡、心肌梗死、中风、术后

通风时间超过48小时

出血）明显降低

与对照组相比

（p=0.048）。

一项前瞻性随机临床结果研究

使用INVOS进行NIRS脑血氧测定™ 班长

已经证明了该监视器的实用性

手术患者。Casati等人研究了一组

老年腹部手术患者（共122例）

其中一组的成员是随机的

通过标准化干预进行rSO2监测

方案（治疗，n=56）。第二组13名成员

组（对照组，n=66）用大脑

血氧计，但结果对临床医生是盲的。

对照组的平均AUC显著较大

值（p=0.017）

代表着更大的

时间的大小和持续时间（即分钟•%）

花费低于术前确定的75%

基线值。控制患者体验

术中脑去饱和明显

术后第7天较低的平均迷你精神状态

检查得分（p=0.02）与

在活性治疗组中进行去饱和处理。

此外，对照组患者经历

大脑去饱和也显著延长了麻醉后护理单位的住院时间（p=0.01）

住院时间明显延长（对照组，25

天与治疗，10天；p=0.007）与

治疗患者。

大量文献表明

NIRS手术/重症监护监测的益处。它包括

600多项同行评审回顾性研究，

前瞻性观察研究和病例报告

第一个FDA单独通过NIRS脑血氧计。

美国胸科外科医生协会

数据