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河北省胸科医院重症医学科 李宁 翻译 重症行者翻译组 摘要 在过去的几年中，非脑损伤患者中无创神经监测的使用有所增加，因为人们认识到这些患者中的许多人在多种临床情况下都面临脑损伤的风险，可以采取干预措施来防止伤害和改善结果，因此可能从它的应用中受益。其中包括心脏骤停后综合征、脓毒症、肝功能衰竭、急性呼吸衰竭，以及在没有原发性脑损伤的围手术期，某些患者群体有发生神经系统并发症的高风险。虽然有许多用于脑损伤患者的神经监测方式，但其中大多数要么是侵入性的，如颅内压监测；需要特殊技能，如经颅多普勒超声检查；要么是间歇性的，如瞳孔测量，因此无法提供连续监测。使用近红外光谱的脑血氧测定法是一种简单的无创连续脑氧合测量方法，已被证明可用于预防重症监护病房和围手术期脑低氧血症。目前，对麻醉期间或一般重症监护中标准监测的建议主要集中在血液动力学和呼吸监测上，而没有针对大脑的特定指征，尤其是脑血氧饱和度。本手稿的目的是提供最新的病理生理学概述和脑氧合在非脑损伤患者中的应用，作为非侵入性多模态神经监测的一部分，用于早期识别和治疗该人群的神经系统并发症。 关键词：神经监测 手术室 重症监护室 脑氧合 1. 简介 近年来，非侵入性神经监测工具在非原发性脑损伤患者中的应用有所增加。许多临床适应症已被建议使用不同的非侵入性神经监测工具。其中，应用或没应用ECMO的严重呼吸衰竭、外伤、心脏骤停、肝功能衰竭、血管内治疗期间的动脉内溶栓和脓毒症尽管没有原发性脑损伤的情况,神经系统并发症是很常见并且会影响患者的预后。非侵入性方法的好处包括安全性、可用性和在床边提供可重复的连续数据，从而帮助临床医生发现神经功能恶化和早期干预。在不同的神经监测方法中，最近有人建议使用脑氧合。当然，脑氧饱和度的使用并不新鲜，因为多年来它一直是治疗创伤性脑损伤患者的主要方法，目前有三种方法可用：颈静脉球饱和度，可以估计整体氧合，需要在颈静脉球内放置有创导管；脑组织氧合，现在被认为是金标准，通过Clark电极测量局部氧合；近红外光谱学(NIRS)，它可以非侵入性地测量组织血氧饱和度，从而估计大脑的氧气输送和代谢需求之间的平衡。NIRS是当今唯一一种估计脑氧合的非侵入性方法，它似乎是最适合在主要病理不是脑损伤的重症监护中接受手术或镇静的患者使用的方式。本综述的目的是提供关于NIRS的主要技术和病理生理学特征的最新观点，以及最常见的临床病症，这些病症有可能受益于应用该技术检测非脑损伤患者神经系统疾病的并发症，以及描述其适用性和未来方向的当前局限性。 1.1脑氧合 大脑健康取决于代谢需求与氧气和营养物质的适当输送以及细胞废物的清除之间的密切匹配。脑组织中的氧气水平是影响神经和神经胶质细胞功能的关键因素。大脑的重量仅占人体的2%，但脑组织使用了大约25%的葡萄糖和20%的氧气输送到全身来正常运作。脑氧输送由血氧含量（血红蛋白、饱和度和少量溶解氧）和脑血流量决定，这在很大程度上取决于心输出量（每搏输出量x心率）以及其他因素，例如碳二氧化碳张力。在生理条件下，大脑中的总血流量是恒定的，因为脑压自动调节大动脉中的血管阻力、血管阻力以及实质小动脉的基础张力。 耗氧量为3.5mL氧气/100g组织/1分钟，其中75-80%的神经元恢复神经元膜电位消耗的能量在去极化过程中丢失。氧气向脑组织的扩散取决于毛细血管的几何形状和组织的新陈代谢。氧气的提取与恒定代谢下的血流量成反比，与恒定流量下的代谢成正比。氧输送的减少增加了氧的摄取。当CBF减少50-60%时，随之而来的氧提取升高不足以维持恒定的脑氧代谢率(CMRO2)。 氧气级联是一个多步骤的生理途径，氧气从大气中输送到线粒体。这个过程需要整合不同的模式和呼吸、心血管、微循环和线粒体等。大脑具有高代谢需求和相应的易受氧气供应中断的影响，依赖于持续的灌注和氧气输送以维持体内平衡。脑血流量(CBF)的调节对于维持当前需求的稳定至关重要。充足的CBF由四种主要机制提供：脑血管系统对脑灌注压变化的反应(自我调节)，血管对血管活性刺激的反应，对认知刺激的局部神经活动变化的反应[神经血管耦合(NVC)]和内皮依赖反应。CBF对于支持神经元和其他脑细胞的活动至关重要，任何基线、时间或区域水平的脑血流调节中断都可能发展为神经退行性疾病。 1.2 NIRS：它是什么，不是什么 NIRS：近红外光谱，利用头皮和颅骨对红外光的透明度以及氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白之间吸收光谱的差异，捕获经过颅骨到底层脑组织的反射近红外光，从而测量组织氧合情况，从而量化大脑中血红蛋白的局部氧饱和度。该方法假设取样组织包含大约75%的静脉血和25%的动脉血（图1）。NIRS使用600到1000nm之间的波长范围，其机制基于两个主要因素：散射——这是生物组织中的主要因素，与组织内微观折射率的变化有关；吸收，这与组织内部一个特定的发色团的存在所导致的光子的损失有关，从而将光强转化为其他类型的能量。因此，由于每个发色团都有一个特定的光谱形状，所以每个发色团对整体吸收都有不同的贡献。NIRS中使用的多波长光源实际上利用了能够分离每个发色团的贡献的特定波长，从而量化其浓度。 NIRS机器的基本功能依赖于单点数据采集，它包括使用一个被发射到组织中的连续光，然后在几厘米外收集透射的衰减光。通过这种方式，仅收集光衰减的变化（即发射光的透射/反射光强度的变化和减少），这些变化可以根据修正的比尔-朗伯定律计算含氧[HbO2]和脱氧血红蛋白[HHb]浓度。组织饱和度反映了[HbO2]浓度与总血红蛋白浓度之间的比率([HbT]=[HbO2]+[HHb])（图1）。这已被商业脑血氧仪广泛利用。最近，有人提出了该技术的一些扩展，利用空间分辨光谱(SRS)技术，基于对几个源/检测器分离处的光衰减的测量，以及获得绝对组织氧饱和度值的能力[在文献中称为组织氧合指数(TOI)或组织饱和度(StO2)]。  基于上述病理生理因素，NIRS也是床边便携式、连续、长期、无创监测局部脑血流的一种很有前景的工具。氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白([Hb])的组织浓度之间的差异是脑血流量(CBF)的替代指标，并且已被观察到与脑血流量(CBF)高度相关。然而，这不仅对脑血流量(CBF)变化敏感，而且对脑氧代谢率（CMRO2）和脑血容量（CBV）也敏感。近年来，人们开发了许多指标，试图获得一种无创的基于NIRS的自调节测量参数，尤其是Cox，它代表动脉血压与区域饱和度rSO2之间的相关系数，假设组织氧饱和度的变化与流量直接相关，假设代谢需求恒定。Cox的正值表明自动调节受损，而负相关表明血管舒缩反应和自动调节得以保留。 尽管NIRS可能有用，但它在实践和方法学上有许多局限性，包括假设的光路长度在穿过不同组织时的一致性，以及血红蛋白浓度、SpO2、血容量随时间的变化，尤其是颅外污染的风险。总的来说，尽管近红外光谱在非脑损伤患者中的应用似乎很有希望，但必须考虑到这些局限性，目前阻碍了该技术在实践中的广泛和系统应用。 1.3临床应用 1.3.1手术室脑氧合的神经监测 即使在非神经外科患者中，术中和术后神经系统并发症也很常见。这些患者最常见的并发症包括谵妄、术后认知能力下降、中风、脊髓缺血，并可能增加死亡率和发病率。 特别是，在血管和心脏手术等某些类型的手术中，发生主要神经系统并发症的风险非常高，据报道，颈动脉支架置入术后卒中发生率为7%，动脉内膜切除术后卒中发生率为3.2% 。 同样，包括术后谵妄在内的神经认知功能障碍发生在近50%的心脏手术病例中，卒中发生率高达2%，而术后功能障碍发生率高达42%。然而，神经系统并发症也可能发生在非高风险手术后，例如肩部手术，主要由半坐卧位和低血压引起。 最近有人提议在术前和术中的心脏手术中使用NIRS，目的是检测有神经系统并发症风险的患者，并允许识别和治疗急性脑灌注不足。事实上，NIRS可以提供围手术期脑氧合变化的信息，提高对术中脑事件的怀疑。在颈动脉手术期间，局部脑氧合低于50%似乎是低灌注的指标；主动脉手术时，腰椎rSO2值<75%，持续15min可预测脊髓损伤的发生。最近，一项评估心脏手术术前rSO2值的大型系统回顾和荟萃分析发现平均基线值为66%，rSO2值的中位参考范围在51%和82%之间。 根据现有证据，如果rSO2值与基线相比降低>10%，或者低于50%的绝对值，则需要进行术中干预，因为NIRS检测脑缺血的敏感性范围为60到100%，具有良好的特异性(94–98%)。 在一项包括90例接受骨科手术的老年患者的研究中，发现术后3个月认知功能障碍患者术中脑氧饱和度下降更为频繁，且rSO2较术前至少下降10%，提示该人群脑血氧饱和度检测与神经系统并发症之间存在显著关系。 重要的是，研究一致观察到，不仅是绝对单一值，而且低于50%rSO2的时间都与术后并发症（例如谵妄）的发生显着相关。 因此，NIRS应用于多模式神经监测方法，其值应谨慎解释，需考虑基线值及其趋势，以及术前患者的状态因此。 1.3.2急诊科和重症监护病房 急诊科(ED)和ICU的无创神经监测可能是对非原发脑损伤患者的临床诊断和放射图像的有价值的补充。 神经系统并发症在ED和ICU患者中很常见，尤其是那些因败血症、代谢、肾或肝功能不全、中毒和心脏骤停而入院的患者。 NIRS已被用于评估心脏骤停后的脑灌注和自动调节，并检测脑氧饱和度下降，显示其值与疾病严重程度之间存在相关性，rSO2值与预后之间存在可变关联。同样，NIRS已被证明可用于评估急性呼吸窘迫综合征和COVID-19患者在呼吸操作和使用呼吸抢救疗法期间的脑血氧饱和度下降，以及在脓毒症患者中发现脑饱和度下降是神经系统后遗症的预测因素。 脓毒症相关脑功能障碍(SABD)被认为是脓毒症后的脑功能障碍，在没有直接或主要结构性中枢神经系统感染的情况下，它会影响多达70%的ICU脓毒症患者，并与更差的结果相关。全身性炎症导致脑血流改变、脑血屏障破坏和自身调节改变。最近的证据表明，半数脓毒症患者的脑自动调节发生改变，并且与SABD的发生有关。 同样，发生先兆子痫的孕妇大脑自动调节功能经常受损。在这种情况下，NIRS已证明能够检测严重子痫前期产妇的脑氧合损伤，从而表明该人群可能发生脑微循环障碍和/或脑氧合变化。 尽管ED中无创性多模态神经监测具有诊断和预后潜力，但这些技术在这些环境中的使用仍然有限，目前在ICU入院后的紧急情况下更频繁地采用。 2.结论 越来越多的证据表明，在重症监护中接受麻醉或镇静且原发性损伤不涉及大脑的患者的管理中，无创脑血氧饱和度测定是一项关键的监测策略。这似乎不仅与围手术期相关，而且与急诊科和ICU相关。NIRS的优势在于它是一种无创、低成本、安全的床边可用工具，在诊断和治疗有神经系统并发症风险的患者方面具有巨大潜力。在图2中，我们提出了一种决策束，用于管理发生脑血氧饱和度下降的患者。为了证实现有文献中的发现，需要进一步的研究和指导方针，并且迫切需要培训和教学计划以在日常临床实践中实施这种神经监测工具的使用。  |
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