近年來，利用近紅外光譜技術的腦氧飽和度監測，由于其簡便、靈敏、持續及無創特點，受到了廣泛的關注和應用。最初在心臟手術中開展應用，在胸外科尤其是術中行單肺通氣的手術中也具有監測價值。腦血氧飽和度下降在心胸外科手術中較為常見，研究發現術后認知功能障礙與術中腦氧飽和度下降有一定的相關性。本文將著重介紹腦氧飽和度監測儀的基本原理，回顧性總結該技術在心臟手術、胸科單肺通氣手術中的應用進展及目前存在的問題。
引用本文： 李培藝, 魏蔚. 腦氧飽和度監測在心胸外科手術中的應用進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2017, 24(12): 988-993. doi: 10.7507/1007-4848.201605039 復制
中樞神經系統對缺氧極為敏感，腦重量僅為體重的 2%，而腦血流卻占全身血流量的 15%～20%。在圍手術期保證大腦、心臟等重要臟器的灌注對患者術后康復起著至關重要的作用。目前臨床常用指脈搏氧飽和度（SpO2）監測機體氧合狀態，無法直接靈敏地反映大腦氧飽和度變化，因為無法在早期發現腦組織缺氧的發生并給予及時治療。腦氧飽和度監測（rScO2）是近年臨床麻醉圍手術期監測中的一項新技術，利用近紅外光譜原理對 rScO2 進行連續、無創、靈敏及簡便的監測，操作簡易，可以在早期發現腦組織氧供需的失衡。最初該監測被用于心臟手術中體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）期間監測 rScO2。目前，在胸科手術、神經外科、腹部手術等非心臟手術、創傷患者的治療和重癥監護等領域也得到逐步關注。研究表明術中 rScO2 下降與術后認知功能障礙（postoperative cognitive dysfunction，POCD）等術后不良事件發生有一定相關性。但如何定義 rScO2 下降，rScO2 下降和術后不良事件發生的關系，以及如何利用 rScO2 指導圍手術期決策的潛在能力，需進一步研究。
1 腦氧飽和度監測—近紅外光譜技術（NIRS）的簡介
1977 年首次提出利用人體組織對近紅外光的吸收不同進而對組織氧飽和度監測的可行性[1]。1985 年，De Blasi 等利用該原理對人體 rScO2 進行監測并報道了相關數據[2]。隨后美國食品和藥物管理局（FDA）批準了該設備的臨床應用[3]，幾種近紅外光譜監測儀被逐漸生產并推廣于市場。相比其它幾種監測設備，這種監測技術是非侵入性、操作簡便、可以連續測量并實時記錄 rScO2，在早期發現腦組織缺氧，因此受到了外科醫生和麻醉醫生的青睞。研究發現 rScO2 監測技術較傳統監測技術（心率、血壓、脈搏氧飽和度）有更高的特異度和靈敏度[4-6]，更有利于保障患者圍手術期安全。
1.1 基本原理
光束從發射源發出后，通過折射、散射及吸收，最后回到接收端。折射取決于光源和組織之間的夾角。散射與光束的波長有關：波長越長，散射越小。吸收度取決于光束在傳播路徑中不同發色團對其的吸收程度。近紅外光波長介于可見光和遠波紅外線之間，波長為 700～1 300 nm。對于近紅外光，人體主要的吸光物質是由金屬絡合物構成的發色團，主要包括血紅蛋白、結合膽紅素、細胞色素 C3 氧化酶等。游離血紅蛋白對近紅外光的吸收范圍是 650～1 000 nm，氧合血紅蛋白的吸收范圍是 750～1 150 nm，細胞色素 C3 氧化酶對 820～840 nm 的近紅外光吸收度最高，游離血紅蛋白和氧合血紅蛋白對 810 nm 的近紅外光有相等的吸收度。因此，rScO2 監測儀多選擇 700～850 nm 之間的近紅外光作為光源[1, 7-8]。與傳統的脈搏氧飽和度的區別在于 rScO2 監測儀有一個發射器和兩個信號接收端，而傳統的脈搏氧飽和度監測儀僅有一個接受端。發射器（發光二極管）持續的發射波長波動介于 700～850 nm 的近紅外光，光子穿透組織的深度是發射端和接收端距離的 1/3。第一個信號接收端安裝在距離光源（發射器）3 cm 的位置，主要捕獲來自于皮膚、骨頭、硬腦膜等淺表組織的信號；第二個接收體放置在距離光源（發射器）4 cm 的位置，隨著穿透深度的增加獲取來自大腦深層組織的信號。電極片通常放置于眼窩上方 2～3 cm，此處是大腦前動脈與大腦中動脈的交叉處，即所謂的“分水嶺”的區域[9]。
計算公式：ΔA1=L1×U ΔA2=L2×U ΔA 深=ΔA2–ΔA1.
U=C×ε
C=ΔA/L×ε（ΔA-衰減的數量，L-光路徑長度，U-發色團對近紅外光的吸收，C-發光團濃度，ε-吸收系數）。
近紅外光從發射端發出，通過兩條路徑回到兩個接收端得到不同的光子能量的數據，光子能量的變化用光衰減數表示，即 ΔA1，ΔA2，兩者的差值表示光線經過腦組織產生的衰減值即 ΔA 深。當體內膽紅、細胞色素 C3 氧化酶維持于相對穩定水平，體內氧化狀態變化時其吸收光譜會改變，從而導致穿透生物體的光強度發生變化。監測頭顱閉合狀態下的氧合血紅蛋白（HbO2）與還原血紅蛋白（Hb）的混合透射強度，通過 Beer-Lamber 定律，計算出發色團濃度 C=ΔA/L×ε，從而得出局部血紅蛋白的氧飽和度（rScO2）。最終顯示在儀器上的數值代表腦組織內氧供和氧耗，其正常值 55%～75%（吸空氣），吸純氧后會有一定幅度的上升[7-9]。
1.2 NIRS 優點
圍手術期監測腦組織氧供需平衡已不再新奇，許多技術可以達到這一目的：腦電圖（EGG）、經顱多普勒（TCD）及頸靜脈球血氧定量法（SjVO2）、誘發電位等，但各有其局限性。EGG 自 1950 年提出，但由于操作的復雜性、昂貴的成本及深麻醉下腦電圖波形消失等，未能普遍推廣運用。TCD 雖然可以定量實時監測腦血流量的變化，但 10%～20% 的患者無法獲得瞬時窗而無法監測。誘發電位受麻醉藥物及術中電凝刀的影響較大[10-12]。對幾種方法的比較列在表 1 中。
表1
四種腦氧飽和度監測—近紅外光譜技術的異同
1.3 結果偏倚
（1）非血紅蛋白的發色團：黑色素和結合膽紅素對近紅外光也有一定的吸收度。黑色素可以顯著阻礙光傳輸從而影響 rScO2。同時膚色導致皮膚黑色素濃度也有個體化差異。雖然將電極片至于眼窩上方 2～3 cm 即額隆突的位置可以減少影響，仍然無法避免。Murphy 等[13]對 24 例胰腺手術患者研究發現肝功能異常與低 rScO2 有一定關聯，證實了非血紅蛋白的發色團會對 rScO2 的結果產生偏倚。（2）大腦動/靜脈血流比：NIRS 測得的 rScO2 是腦組織混合氧飽和度，是動脈、靜脈和毛細血管血氧飽和度的混合。根據正電子斷層掃描儀測定的結果，該區域靜脈和動脈血分布比為 7:3，毛細血管所占比基本忽略不計。然而不同患者之間動靜脈比有相當大的差異，這對 rScO2 的測定結果也有一定的影響[1, 7-8]。
因此，我們認為臨床應用 NIRS 技術監測 rScO2 時，應注重連續監測、動態比較，注重維持術中 rScO2 在初始基線水平波動而不是某一特定值[9]。
2 腦氧飽和度監測在心臟手術中的應用
心臟手術多需要術中心臟停跳，需要人工CPB甚至術中選擇性大腦灌注維持大腦的血供[14]。CPB 期間雖然可以通過增加泵流量來增加腦灌注壓，但是大腦血流自動調節范圍的變化，復溫階段機體的炎性反應，血液稀釋都會造成腦組織氧供較少，氧耗增加。隨著心臟手術的日趨成熟，手術患者基本身體狀況越來越復雜，這類患者腦血流自動調節功能的受損又進一步增加圍手術期低 rScO2 的發生率，從而導致術后休克，不良事件的發生率也有所升高[15-16]。在 NIRS 技術提出后，利用其監測心臟手術中 rScO2 得到廣泛的關注[16-17]。
在心臟手術中監測 rScO2，發現術中大部分患者會發生 rScO2 下降，這種下降與年齡、患者自身情況、術中血流的稀釋等有關。術中 rScO2 下降與術后不良事件的發生，如術后認知功能障礙，腎功能衰竭，ICU 住院時間相關[18-19]。對冠狀動脈旁路移植術（CABG）術中監測 rScO2，發現 rScO2 的降低后及時作出相應處理，患者休克發生率較前未監測時降低[20]。作為預防治療，對既往有穩定型心絞痛或者急性冠狀動脈綜合征的患者，監測 rScO2 可以預測動脈粥樣硬化的患者心腦血管不良事件的發生[21]，雖然這項研究需要進一步的臨床研究，但提示我們對心腦血管疾病患者監測 rScO2 的應用前景[22]。近年國內也逐漸開始對 NIRS 進行研究，于欽軍等[23]對不同年齡行 CABG 的患者進行術中 rScO2 監測，發現高齡患者術中易發生低 rScO2，而且低 rScO2 和術后 POCD 有一定關聯。
截至目前，有 3 項前瞻性隨機對照研究在心臟外科術中監測并干預 rScO2。這些研究均在心臟手術中監測 rScO2，根據是否對低 rScO2 干預分為試驗組和對照組。Murkin 等將 200 例心臟手術患者分為對照組和試驗組，對照組術中暴露于低 rScO2 時間更長，術后休克發生率更高（4% vs. 1%)。對圍手術期重要器官的發病率和病死率進行 MOMM測定，試驗組手術結束后 MOMM 發生率低（3% vs. 11%），術后發生 MOMM 的患者，術前 rScO2 往往更低，或術中 rScO2 降低更多，暴露于低 rScO2 的時間更長，術后 ICU 時間也更長，住院時間長（P=0.003)，且這和術中低 rScO2 有一定的關聯[19]。Goldman 的研究也得出類似結論，對 1 043 例心臟手術術中監測 rScO2，試驗組發生低 rScO2 后及時處理，包括提高泵流量、輸血、提高氧分壓等，最后發現試驗組休克發生率和術后機械通氣時間低于對照組[21]。最新的研究也同樣證實試驗組術后 POCD 發生率明顯降低，多重回歸分析表示術中 rScO2 下降低于基線值的 20% 可以預測術后 POCD 發生[21-25]。
綜上，多項研究表明在心臟手術中進行監測 rScO2，可提示組織氧供需的失衡并對其盡早干預能提高患者圍術期間的安全，改善預后[17，21，26]。但基于患者腦血流自動調節范圍的個體化，我們更建議通過動態的監測 rScO2 管理患者術中氧供需的平衡[27]。
3 腦氧飽和度監測在胸科單肺通氣手術中的應用
隨著胸腔鏡手術的廣泛開展，胸科手術中單肺通氣（OLV）已經成為一種趨勢，廣泛應用于肺部、食管、縱隔等手術。OLV 是術中只用一側肺進行通氣，隔離患側肺防止液體分泌物流入健側肺，同時可以擴大手術視野。它是一種非生理性通氣方式，即使有肺血管的收縮，但引起通氣-血流比例失調及肺內分流，導致氧分壓的下降，甚至發生低氧血癥[28]。目前對 rScO2 監測在 OLV 中的研究主要圍繞以下兩點：OLV 中 rScO2 的下降和術中 rScO2 下降的危險因素及與 POCD 的關系。
3.1 OLV 中 rScO2 的下降
大量的研究證實胸科手術 OLV 中會發生 rScO2 下降。Joseph 發現在 OLV 期間 32.5% 患者術中 rScO2 會降低超過基線值的 25%，這些患者往往年齡更大，體重指數更大，美國麻醉醫師協會（ASA）麻醉分級更高。在 20 例 OLV 手術中，所有患者 rScO2 下降程度達到 15%，70% 患者 rScO2 下降大于 20%，而且常規的臨床監測滯后于 rScO2 的降低，OLV 結束后患者的 rScO2 未能恢復到基線水平[29]。Kazand 報道術中 OLV 時 rScO2 明顯降低，術中 rScO2 降低和術后并發癥的發生有一定關聯[29-30]。國內研究也發現老年食管癌患者在 OLV 期間 rScO2 均有下降，部分患者術中 rScO2 甚至低于 50%，這種降低與常規臨床監測參數之間無明顯相關性[31]。
目前認為，OLV 期間 rScO2 下降與以下機制有關：（1）肺通氣量及功能殘氣量降低、肺動-靜脈分流、肺缺血-再灌注，長時間的 OLV 導致多種炎癥因子釋放而激發肺組織及全身炎癥反應[29]。（2）中心靜脈壓（CVP）的增加，導致腦灌注壓下降和腦血流量的改變[29]。（3）有人認為血流動力學的改變也是造成 OLV 期間 rScO2 改變的因素[32-34]。然而 Brinkman 等[35]發現雖然患者心率在手術中有一定程度的降低，但通過每搏量代償性的增加，最終心輸出量基本保持不變，因此該原因仍需進一步探討。
3.2 術中 rScO2 下降的危險因素及與 POCD 的關系
POCD 是術后常見的神經系統并發癥，主要表現為行為能力、記憶力、認知能力和定向力等方面的損害，持續數月至數年，少數發展為永久性損害[36]。術后 POCD 會增加患者住院時間和醫療費用，嚴重影響患者生活質量。多項研究表明，在胸科手術術后早期 POCD 發生率較高，這與 OLV 期間 rScO2 低于 50%，或者降低大于基線值的 20% 有明顯相關性[37-38]。一項回顧性研究報道胸科手術術后 POCD 的發生率為 23.3%，高齡、乳酸值增高、腦氧飽和度較基線值下降是其危險因素[39]。也有研究發現 75 例 OLV 手術患者中 POCD 的發生與患者 OLV 期間 rScO2 下降程度和暴露于低 rScO2 的時間有關[37]。以術中 rScO2 低于基線值的 10% 作為臨界點，預測 POCD 發生的敏感度（Sen）=90%，特異度（Spe）=86.5%[38]。
總之，在胸科 OLV 手術中，動態監測患者 rScO2 變化，及時處理低 rScO2 有助于降低術后神經系統并發癥，減少術后 POCD 的發生，縮短住院時間，降低醫療成本，改善患者長期的預后及提高生活質量[39-41]。
4 NIRS目前存在的問題及展望
rScO2 監測儀的基本原理是光源發出特定波長的近紅外光，腦組織內變化的氧合血紅蛋白和還原氧合血紅蛋白對其產生不同的吸收度。當腦組織氧合狀態發生改變時，將光吸收度的變化通過特殊的計算方式顯示在儀器上，從而提示機體氧供需的失衡。這是一項相對較新的氧飽和度監測技術，較傳統監測方法相比，其優越性顯著，值得人們更進一步深入的探索[42]。
利用 NIRS 在心胸外科手術中監測 rScO2 的技術因其簡便、無創、連續、實時記錄的優點，已經發展為一種圍手術期人體基本生命功能監測的一種重要手段。術中進行 rScO2 監測，可以早期發現氧供需失衡的趨勢，及時發現和處理術中低腦氧，對患者的預后改善及快速康復有積極意義。但目前對手術期間 rScO2 下降沒有一個統一、明確的定義，大多數文獻以患者進入手術室后經面罩吸入 100% 氧氣 2 min 后所測得的 rScO2 為基線值，定義 rScO2 低于基線值的 15% 為 rScO2 下降。但這有可能會增加 rScO2 下降的發生率而造成結果偏移。例如患者基線值為 80%，在 OLV 中下降至 60%，雖然定義為 rScO2 的下降，但其最低 rScO2 水平仍然高于臨床腦損傷的危險水平。
總而言之，雖然 rScO2 監測在心胸外科手術中的應用已經有證據表明其必要性和優勢性，但目前 rScO2 的臨床干預值沒有明確提出，且目前大多數研究為系統性回顧或病例對照研究，論證強度較低。仍然需要論證強度較高的臨床試驗來探索和發掘其臨床應用價值，進一步推動該項新技術在臨床的應用。
中樞神經系統對缺氧極為敏感，腦重量僅為體重的 2%，而腦血流卻占全身血流量的 15%～20%。在圍手術期保證大腦、心臟等重要臟器的灌注對患者術后康復起著至關重要的作用。目前臨床常用指脈搏氧飽和度（SpO2）監測機體氧合狀態，無法直接靈敏地反映大腦氧飽和度變化，因為無法在早期發現腦組織缺氧的發生并給予及時治療。腦氧飽和度監測（rScO2）是近年臨床麻醉圍手術期監測中的一項新技術，利用近紅外光譜原理對 rScO2 進行連續、無創、靈敏及簡便的監測，操作簡易，可以在早期發現腦組織氧供需的失衡。最初該監測被用于心臟手術中體外循環（cardiopulmonary bypass，CPB）期間監測 rScO2。目前，在胸科手術、神經外科、腹部手術等非心臟手術、創傷患者的治療和重癥監護等領域也得到逐步關注。研究表明術中 rScO2 下降與術后認知功能障礙（postoperative cognitive dysfunction，POCD）等術后不良事件發生有一定相關性。但如何定義 rScO2 下降，rScO2 下降和術后不良事件發生的關系，以及如何利用 rScO2 指導圍手術期決策的潛在能力，需進一步研究。
1 腦氧飽和度監測—近紅外光譜技術（NIRS）的簡介
1977 年首次提出利用人體組織對近紅外光的吸收不同進而對組織氧飽和度監測的可行性[1]。1985 年，De Blasi 等利用該原理對人體 rScO2 進行監測并報道了相關數據[2]。隨后美國食品和藥物管理局（FDA）批準了該設備的臨床應用[3]，幾種近紅外光譜監測儀被逐漸生產并推廣于市場。相比其它幾種監測設備，這種監測技術是非侵入性、操作簡便、可以連續測量并實時記錄 rScO2，在早期發現腦組織缺氧，因此受到了外科醫生和麻醉醫生的青睞。研究發現 rScO2 監測技術較傳統監測技術（心率、血壓、脈搏氧飽和度）有更高的特異度和靈敏度[4-6]，更有利于保障患者圍手術期安全。
1.1 基本原理
光束從發射源發出后，通過折射、散射及吸收，最后回到接收端。折射取決于光源和組織之間的夾角。散射與光束的波長有關：波長越長，散射越小。吸收度取決于光束在傳播路徑中不同發色團對其的吸收程度。近紅外光波長介于可見光和遠波紅外線之間，波長為 700～1 300 nm。對于近紅外光，人體主要的吸光物質是由金屬絡合物構成的發色團，主要包括血紅蛋白、結合膽紅素、細胞色素 C3 氧化酶等。游離血紅蛋白對近紅外光的吸收范圍是 650～1 000 nm，氧合血紅蛋白的吸收范圍是 750～1 150 nm，細胞色素 C3 氧化酶對 820～840 nm 的近紅外光吸收度最高，游離血紅蛋白和氧合血紅蛋白對 810 nm 的近紅外光有相等的吸收度。因此，rScO2 監測儀多選擇 700～850 nm 之間的近紅外光作為光源[1, 7-8]。與傳統的脈搏氧飽和度的區別在于 rScO2 監測儀有一個發射器和兩個信號接收端，而傳統的脈搏氧飽和度監測儀僅有一個接受端。發射器（發光二極管）持續的發射波長波動介于 700～850 nm 的近紅外光，光子穿透組織的深度是發射端和接收端距離的 1/3。第一個信號接收端安裝在距離光源（發射器）3 cm 的位置，主要捕獲來自于皮膚、骨頭、硬腦膜等淺表組織的信號；第二個接收體放置在距離光源（發射器）4 cm 的位置，隨著穿透深度的增加獲取來自大腦深層組織的信號。電極片通常放置于眼窩上方 2～3 cm，此處是大腦前動脈與大腦中動脈的交叉處，即所謂的“分水嶺”的區域[9]。
計算公式：ΔA1=L1×U ΔA2=L2×U ΔA 深=ΔA2–ΔA1.
U=C×ε
C=ΔA/L×ε（ΔA-衰減的數量，L-光路徑長度，U-發色團對近紅外光的吸收，C-發光團濃度，ε-吸收系數）。
近紅外光從發射端發出，通過兩條路徑回到兩個接收端得到不同的光子能量的數據，光子能量的變化用光衰減數表示，即 ΔA1，ΔA2，兩者的差值表示光線經過腦組織產生的衰減值即 ΔA 深。當體內膽紅、細胞色素 C3 氧化酶維持于相對穩定水平，體內氧化狀態變化時其吸收光譜會改變，從而導致穿透生物體的光強度發生變化。監測頭顱閉合狀態下的氧合血紅蛋白（HbO2）與還原血紅蛋白（Hb）的混合透射強度，通過 Beer-Lamber 定律，計算出發色團濃度 C=ΔA/L×ε，從而得出局部血紅蛋白的氧飽和度（rScO2）。最終顯示在儀器上的數值代表腦組織內氧供和氧耗，其正常值 55%～75%（吸空氣），吸純氧后會有一定幅度的上升[7-9]。
1.2 NIRS 優點
圍手術期監測腦組織氧供需平衡已不再新奇，許多技術可以達到這一目的：腦電圖（EGG）、經顱多普勒（TCD）及頸靜脈球血氧定量法（SjVO2）、誘發電位等，但各有其局限性。EGG 自 1950 年提出，但由于操作的復雜性、昂貴的成本及深麻醉下腦電圖波形消失等，未能普遍推廣運用。TCD 雖然可以定量實時監測腦血流量的變化，但 10%～20% 的患者無法獲得瞬時窗而無法監測。誘發電位受麻醉藥物及術中電凝刀的影響較大[10-12]。對幾種方法的比較列在表 1 中。
表1
四種腦氧飽和度監測—近紅外光譜技術的異同
1.3 結果偏倚
（1）非血紅蛋白的發色團：黑色素和結合膽紅素對近紅外光也有一定的吸收度。黑色素可以顯著阻礙光傳輸從而影響 rScO2。同時膚色導致皮膚黑色素濃度也有個體化差異。雖然將電極片至于眼窩上方 2～3 cm 即額隆突的位置可以減少影響，仍然無法避免。Murphy 等[13]對 24 例胰腺手術患者研究發現肝功能異常與低 rScO2 有一定關聯，證實了非血紅蛋白的發色團會對 rScO2 的結果產生偏倚。（2）大腦動/靜脈血流比：NIRS 測得的 rScO2 是腦組織混合氧飽和度，是動脈、靜脈和毛細血管血氧飽和度的混合。根據正電子斷層掃描儀測定的結果，該區域靜脈和動脈血分布比為 7:3，毛細血管所占比基本忽略不計。然而不同患者之間動靜脈比有相當大的差異，這對 rScO2 的測定結果也有一定的影響[1, 7-8]。
因此，我們認為臨床應用 NIRS 技術監測 rScO2 時，應注重連續監測、動態比較，注重維持術中 rScO2 在初始基線水平波動而不是某一特定值[9]。
2 腦氧飽和度監測在心臟手術中的應用
心臟手術多需要術中心臟停跳，需要人工CPB甚至術中選擇性大腦灌注維持大腦的血供[14]。CPB 期間雖然可以通過增加泵流量來增加腦灌注壓，但是大腦血流自動調節范圍的變化，復溫階段機體的炎性反應，血液稀釋都會造成腦組織氧供較少，氧耗增加。隨著心臟手術的日趨成熟，手術患者基本身體狀況越來越復雜，這類患者腦血流自動調節功能的受損又進一步增加圍手術期低 rScO2 的發生率，從而導致術后休克，不良事件的發生率也有所升高[15-16]。在 NIRS 技術提出后，利用其監測心臟手術中 rScO2 得到廣泛的關注[16-17]。
在心臟手術中監測 rScO2，發現術中大部分患者會發生 rScO2 下降，這種下降與年齡、患者自身情況、術中血流的稀釋等有關。術中 rScO2 下降與術后不良事件的發生，如術后認知功能障礙，腎功能衰竭，ICU 住院時間相關[18-19]。對冠狀動脈旁路移植術（CABG）術中監測 rScO2，發現 rScO2 的降低后及時作出相應處理，患者休克發生率較前未監測時降低[20]。作為預防治療，對既往有穩定型心絞痛或者急性冠狀動脈綜合征的患者，監測 rScO2 可以預測動脈粥樣硬化的患者心腦血管不良事件的發生[21]，雖然這項研究需要進一步的臨床研究，但提示我們對心腦血管疾病患者監測 rScO2 的應用前景[22]。近年國內也逐漸開始對 NIRS 進行研究，于欽軍等[23]對不同年齡行 CABG 的患者進行術中 rScO2 監測，發現高齡患者術中易發生低 rScO2，而且低 rScO2 和術后 POCD 有一定關聯。
截至目前，有 3 項前瞻性隨機對照研究在心臟外科術中監測并干預 rScO2。這些研究均在心臟手術中監測 rScO2，根據是否對低 rScO2 干預分為試驗組和對照組。Murkin 等將 200 例心臟手術患者分為對照組和試驗組，對照組術中暴露于低 rScO2 時間更長，術后休克發生率更高（4% vs. 1%)。對圍手術期重要器官的發病率和病死率進行 MOMM測定，試驗組手術結束后 MOMM 發生率低（3% vs. 11%），術后發生 MOMM 的患者，術前 rScO2 往往更低，或術中 rScO2 降低更多，暴露于低 rScO2 的時間更長，術后 ICU 時間也更長，住院時間長（P=0.003)，且這和術中低 rScO2 有一定的關聯[19]。Goldman 的研究也得出類似結論，對 1 043 例心臟手術術中監測 rScO2，試驗組發生低 rScO2 后及時處理，包括提高泵流量、輸血、提高氧分壓等，最后發現試驗組休克發生率和術后機械通氣時間低于對照組[21]。最新的研究也同樣證實試驗組術后 POCD 發生率明顯降低，多重回歸分析表示術中 rScO2 下降低于基線值的 20% 可以預測術后 POCD 發生[21-25]。
綜上，多項研究表明在心臟手術中進行監測 rScO2，可提示組織氧供需的失衡并對其盡早干預能提高患者圍術期間的安全，改善預后[17，21，26]。但基于患者腦血流自動調節范圍的個體化，我們更建議通過動態的監測 rScO2 管理患者術中氧供需的平衡[27]。
3 腦氧飽和度監測在胸科單肺通氣手術中的應用
隨著胸腔鏡手術的廣泛開展，胸科手術中單肺通氣（OLV）已經成為一種趨勢，廣泛應用于肺部、食管、縱隔等手術。OLV 是術中只用一側肺進行通氣，隔離患側肺防止液體分泌物流入健側肺，同時可以擴大手術視野。它是一種非生理性通氣方式，即使有肺血管的收縮，但引起通氣-血流比例失調及肺內分流，導致氧分壓的下降，甚至發生低氧血癥[28]。目前對 rScO2 監測在 OLV 中的研究主要圍繞以下兩點：OLV 中 rScO2 的下降和術中 rScO2 下降的危險因素及與 POCD 的關系。
3.1 OLV 中 rScO2 的下降
大量的研究證實胸科手術 OLV 中會發生 rScO2 下降。Joseph 發現在 OLV 期間 32.5% 患者術中 rScO2 會降低超過基線值的 25%，這些患者往往年齡更大，體重指數更大，美國麻醉醫師協會（ASA）麻醉分級更高。在 20 例 OLV 手術中，所有患者 rScO2 下降程度達到 15%，70% 患者 rScO2 下降大于 20%，而且常規的臨床監測滯后于 rScO2 的降低，OLV 結束后患者的 rScO2 未能恢復到基線水平[29]。Kazand 報道術中 OLV 時 rScO2 明顯降低，術中 rScO2 降低和術后并發癥的發生有一定關聯[29-30]。國內研究也發現老年食管癌患者在 OLV 期間 rScO2 均有下降，部分患者術中 rScO2 甚至低于 50%，這種降低與常規臨床監測參數之間無明顯相關性[31]。
目前認為，OLV 期間 rScO2 下降與以下機制有關：（1）肺通氣量及功能殘氣量降低、肺動-靜脈分流、肺缺血-再灌注，長時間的 OLV 導致多種炎癥因子釋放而激發肺組織及全身炎癥反應[29]。（2）中心靜脈壓（CVP）的增加，導致腦灌注壓下降和腦血流量的改變[29]。（3）有人認為血流動力學的改變也是造成 OLV 期間 rScO2 改變的因素[32-34]。然而 Brinkman 等[35]發現雖然患者心率在手術中有一定程度的降低，但通過每搏量代償性的增加，最終心輸出量基本保持不變，因此該原因仍需進一步探討。
3.2 術中 rScO2 下降的危險因素及與 POCD 的關系
POCD 是術后常見的神經系統并發癥，主要表現為行為能力、記憶力、認知能力和定向力等方面的損害，持續數月至數年，少數發展為永久性損害[36]。術后 POCD 會增加患者住院時間和醫療費用，嚴重影響患者生活質量。多項研究表明，在胸科手術術后早期 POCD 發生率較高，這與 OLV 期間 rScO2 低于 50%，或者降低大于基線值的 20% 有明顯相關性[37-38]。一項回顧性研究報道胸科手術術后 POCD 的發生率為 23.3%，高齡、乳酸值增高、腦氧飽和度較基線值下降是其危險因素[39]。也有研究發現 75 例 OLV 手術患者中 POCD 的發生與患者 OLV 期間 rScO2 下降程度和暴露于低 rScO2 的時間有關[37]。以術中 rScO2 低于基線值的 10% 作為臨界點，預測 POCD 發生的敏感度（Sen）=90%，特異度（Spe）=86.5%[38]。
總之，在胸科 OLV 手術中，動態監測患者 rScO2 變化，及時處理低 rScO2 有助于降低術后神經系統并發癥，減少術后 POCD 的發生，縮短住院時間，降低醫療成本，改善患者長期的預后及提高生活質量[39-41]。
4 NIRS目前存在的問題及展望
rScO2 監測儀的基本原理是光源發出特定波長的近紅外光，腦組織內變化的氧合血紅蛋白和還原氧合血紅蛋白對其產生不同的吸收度。當腦組織氧合狀態發生改變時，將光吸收度的變化通過特殊的計算方式顯示在儀器上，從而提示機體氧供需的失衡。這是一項相對較新的氧飽和度監測技術，較傳統監測方法相比，其優越性顯著，值得人們更進一步深入的探索[42]。
利用 NIRS 在心胸外科手術中監測 rScO2 的技術因其簡便、無創、連續、實時記錄的優點，已經發展為一種圍手術期人體基本生命功能監測的一種重要手段。術中進行 rScO2 監測，可以早期發現氧供需失衡的趨勢，及時發現和處理術中低腦氧，對患者的預后改善及快速康復有積極意義。但目前對手術期間 rScO2 下降沒有一個統一、明確的定義，大多數文獻以患者進入手術室后經面罩吸入 100% 氧氣 2 min 后所測得的 rScO2 為基線值，定義 rScO2 低于基線值的 15% 為 rScO2 下降。但這有可能會增加 rScO2 下降的發生率而造成結果偏移。例如患者基線值為 80%，在 OLV 中下降至 60%，雖然定義為 rScO2 的下降，但其最低 rScO2 水平仍然高于臨床腦損傷的危險水平。
總而言之，雖然 rScO2 監測在心胸外科手術中的應用已經有證據表明其必要性和優勢性，但目前 rScO2 的臨床干預值沒有明確提出，且目前大多數研究為系統性回顧或病例對照研究，論證強度較低。仍然需要論證強度較高的臨床試驗來探索和發掘其臨床應用價值，進一步推動該項新技術在臨床的應用。
