主动脉瘤手术中脑氧饱和度监测的临床应用
作者：刘楠 孙立忠 常谦 杨九光来源：
点击:1562次时间:2007-07-11 17:20:26
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众多临床研究证实，术中有效的脑保护方法能够降低脑部并发症的发生率及死亡率，但仍缺乏对其保护效果的客观指标的描述和评价。
脑部并发症是主动脉瘤手术主要并发症之一。众多临床研究证实，术中有效的脑保护方法能够降低脑部并发症的发生率及死亡率，但仍缺乏对其保护效果的客观指标的描述和评价。本研究旨在应用近红外光谱分析技术（near-infrared spectroscopy，NIRS）进行脑氧饱和度的持续监测，以探讨其变化与术后脑部并发症发生的相关性；评价和比较单纯深低温停循环（deep hypothermic circulatory arrest, DHCA）与DHCA合并选择性顺行脑灌注（antegrade selective cerebral perfusion, ASCP）两种脑保护方法的效果。
对象与方法
一、对象
2004年11月至2005年4月期间于阜外医院心外科行主动脉手术患者30例，男23例，女7例，年龄44±12岁。术前诊断Stanford A型主动脉夹层24例，升主动脉及主动脉弓部瘤1例，Stanford B型主动脉夹层4例，假性胸腹主动脉瘤1例。在DHCA+ASCP下行主动脉弓部替换术22例（ASCP组），其中年龄46±11岁，术前合并高血压病9例，陈旧性脑梗塞2例，糖尿病1例，颈动脉病变累及者12例；在单纯DHCA下行全胸降主动脉替换术8例（DHCA组），其中年龄37±10岁，术前合并高血压病3例，癫痫病史1例，无颈动脉受累者。影响脑组织血供的因素中，两组的年龄无显著差异（P>0.05），ASCP组的颈动脉受累及脑血管相关合并症的发生率显著高于DHCA组（P<0.05）。
二、方法
1. 手术类型：升主动脉+全弓替换术1例；升主动脉+部分弓替换术5例；升主动脉+全弓替换+支架象鼻术16例；全胸降主动脉替换术1例；胸腹主动脉替换术7例。另外同期进行的手术为Bentall术 7例，Carbol术 3例，主动脉瓣成形 2例，主动脉窦成形术1例及动脉导管未闭直视修补术1例等。术中脑血氧饱和度的影响因素：红细胞压积、最低鼻温以及复温速度两组均无明显差异（P>0.05）；影响脑组织血供的因素中ASCP组的停循环时间明显长于DHCA组（P<0.05）。
2. 脑保护方法：单纯DHCA：体外循环过程中应用变温水箱将鼻温降至18℃，同时给于变温毯及头部冰帽以实现均衡降温。低温阶段应用α稳态血气管理方法。术中给于20%甘露醇 250ml 静脉输注；甲基波尼松龙 30mg/kg 静脉推注及硫酸镁0.5mmol/kg 静脉推注等脑保护药物。DHCA合并ASCP：停循环期间在DHCA脑保护方案的基础上给予右腋动脉插管单侧选择性顺行脑灌注。
3. 监测方法：所有病例均于术中应用近红外光谱分析仪进行经皮脑组织氧监测。单探头置于患者左侧前额。应用该监测系统可每隔2s记录一次颅内脑组织氧的变化。监测指标是组织氧和指数（tissue oxygenation index, TOI）：表示组织氧合血红蛋白与总血红蛋白的比值，即脑氧饱和度。该值根据光度扩散原理在主机内计算并记录下来。
4. 所有患者于术后麻醉作用消失后观察并记录其神经系统功能情况。如发现异常，由神经科医生对异常情况做出评估，并指导进行影像学检查以明确诊断。脑部并发症的临床分型：暂时性神经系统功能紊乱表现为意识障碍，苏醒延迟超过24h，伴或不伴谵妄、惊厥、淡漠、暂时性帕金森症状，任何传统的影像学检查检测不到。永久性神经系统功能紊乱即脑梗塞表现为失语、偏瘫、肢体活动障碍，头颅CT显示有明确的梗塞灶。
三、 统计学处理
SPSS 11.5软件进行资料的统计学处理，计量资料采用 ±SD表示行成组t检验，计数资料以百分数表示行χ2 检验， P<0.05为有显著性差异，P<0.01为有非常显著性差异。所有计量数据检验前均经方差齐性和正态性分布检验。
结 果
1.术后8例患者出现暂时性神经系统功能紊乱（并发症组），均表现为苏醒延迟，意识不清伴或不伴躁动、嗜睡及谵妄，症状持续3~13天，均恢复正常。其中ASCP组和DHCA组各出现4例脑部并发症患者。无永久性神经系统功能紊乱发生。其余22例为非并发症组。
比较两组术中TOI的变化情况：并发症组与非并发症组术中转机前TOI分别为70%±5%和69%±8%，降至58%±8%和55%±8%，两组间无显著差别（P>0.05）。并发症组TOI最低降至49%，较术前水平降低26%。非并发症组TOI最低降至39%，较术前水平降低30%。
2. ASCP组与DHCA组术中TOI变化的比较：
术中降温过程TOI缓慢升高，停循环期间TOI升高、降低或不变，复温过程TOI缓慢降低。停循环期间两组TOI的变化：ASCP组TOI下降多不明显，基本保持在转机前基础值之上；而DHCA组TOI随时间下降明显，最低值出现于停循环末，低于转机前基础值。
ASCP组与DHCA组转机前TOI分别为68%±8%和72%±5%。虽然DHCA组（16.67min）的停循环时间明显短于ASCP组 (23.25 min)，但是此期间DHCA组TOI从77%±6%降至52%±7%，最低达39%；而ASCP组TOI从75%±6%降至71%±7%，最低降至60%。ASCP组TOI持续高于转机前值；而DHCA组TOI于停循环后3~10 min 降至转机前基础值之下。
讨 论
近红外线光谱技术（NIRS）能够无创伤连续地监测脑组织氧饱和度（TOI）。大脑中动、静脉交错，静脉占75％，动脉占20％，毛细血管占5％，这就意味着TOI 主要代表静脉血中氧含量，可以直接反映脑的氧供需平衡及血流变化的情况。TOI的正常值为68%左右。我院60例正常人TOI测定结果：左前额72.9%±3.8%（63%~85%），右前额72.6%±3.5%（66%~81%）<sup>[1]。在一项对70例体外循环下心脏手术脑损伤的相关研究中，应用NIRS的监测评价术中脑血流的变化，发现TOI值下降10%（6%~15%）以上提示脑灌注不足 [2]。
在并发症组与非并发症组的比较中，TOI最低值和下降百分比在统计学上无显著差别。这是由于本组病例的TOI虽有下降但缺氧程度均未导致脑功能紊乱的发生。在Kurth等<sup>[3]对17例新生儿DHCA下脑缺氧的研究中发现在15℃停循环后TOI随时间逐渐下降，当停循环超过40min时TOI不再下降，维持在30-35%。这一结论符合生理学基础：正常时线粒体氧分压为8mmHg。20℃血氧饱和度为30％时氧分压约为7~10mmHg，此时血管与线粒体之间的氧分压差消失。即使耗氧仍存在，脑组织已不能再从血液中摄取氧。因此虽然TOI不断下降，但只有当<35％时，氧储耗尽才会导致脑组织损害。另一项DHCA下主动脉弓部手术脑损伤的研究中也发现，12例病人中只有1例术中TOI从56%降至29%，并于术后出现脑部并发症[4]。本研究中下降最明显的患者TOI降至39%，而该患者术后并未出现脑部并发症。由此推断只有当TOI低于一定临界值（<35%）时，它的降低则与脑部并发症的发生密切相关。
另外，导致脑部并发症的原因很多，除弥漫性的脑缺氧外，局部脑供血不足、多发性脑梗塞以及脑部超灌注等原因引起的脑水肿均可导致暂时性神经系统功能紊乱。NIRS是通过监测由大脑前动脉供血的额叶部分的TOI来反映全脑各部位的氧供情况。因此非额叶灌注不良导致的脑缺氧，特别对于高龄或脑血管病患者，轻微的低灌注就可导致病变血管供血局部的脑组织发生缺血性损伤，但NIRS检测不到。另外微栓导致的多发性脑梗塞也不能监测到TOI的异常变化。在Orihashi K[5]的研究中，虽然得出NIRS对术后脑部并发症有预测价值，但是也观察到其对于脑栓塞及基底部的灌注不足引发的脑损伤检测不敏感。
因此，TOI的变化与脑部并发症的关系是：脑部并发症的发生不一定伴有TOI的降低，而TOI只有降低到一定程度才与脑部并发症的发生相关。对于脑部并发症NIRS监测的意义在于及时发现术中意外事件导致的严重脑缺氧如：主动脉夹层剥脱、灌注管打折、栓子栓塞及脑部降温障碍等并给于有效处理以预防脑部并发症的发生。
本研究中应用的脑保护方法之一为单纯DHCA。低温的脑保护机制为：降低脑代谢率，提高高能磷酸化合物浓度和细胞内PH值，推迟酸中毒的发生。虽然低温能有效的降低脑氧耗，但不能完全停止脑氧代谢，随停循环时间的延长，TOI将缓慢下降，结果仍可导致缺氧性脑损伤的发生。因此DHCA明显受到停循环时间的限制。有研究证明，当温度降至18~20℃时，脑氧代谢率下降至基础代谢率的40%，可实现安全停循环时限35~40min [6,7]。本研究中停循环时间均在该时限范围内，实现有效的脑保护。
ASCP的脑保护机制为：低温停循环期间选择性提供脑部灌注，以延长停循环的安全时限，或在更短的停循环时限内实现中低温（25℃）以减轻深低温的副作用[8]。在Katsushi等<sup>[9]的评价双侧选择性脑灌注的保护效果的对照研究中发现：停循环的主动脉弓部替换术中TOI的最大升高值和最大降低值与体外循环下冠脉搭桥手术无显著差别，证明这种脑保护方法的安全性等同于一般心脏手术。在Higami等<sup>[10]的研究中，采用NIRS监测14名接受主动脉弓重建手术的患者，比较围术期接受逆行性脑灌注( RCP )和ASCP下主动脉瘤手术后的脑氧变化。结论认为ASCP是效果更好的脑保护方法。
本组研究中，NIRS监测结果提示：单纯DHCA组的停循环时间均在安全时限内，部分患者虽有明显的脑灌注不足，但TOI的降低并未导致严重的缺氧性损伤。而与单纯DHCA比较，停循环期间ASCP组TOI无显著下降，多数没有脑灌注不足的发生。这提示ASCP在停循环过程中能够维持低温状态下脑代谢的需要，有效延长安全停循环时限，满足本组病例停循环时限（最长为90 min）的要求。另外术中所监测的是脑灌注对侧（左侧）额叶的脑组织，灌注对侧的脑组织氧的正常变化同样证实了单侧脑灌注通过大脑基底环循环完全可以实现全脑的保护。
总之，这两种方法都能有效的实现停循环期间的脑保护。但是单纯的DHCA在停循环期间仍有脑灌注不足的发生，受到停循环时间的限制；而ASCP+DHCA是更好的脑保护方法，并且证明单侧脑灌注在一定安全时限内能够提供足够的脑氧供。
参考文献（略）
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