脑氧代谢监测

四、脑氧代谢监测

(一)颈静脉球部静脉氧饱和度

颈静脉球血氧饱和度(jugular bulb venous oxygen saturation，SjvO₂)用于评估全脑氧代谢，此项监测技术是20世纪80年代中期以后兴起的，通过颈内静脉逆行置管，测量颈静脉球部以上一侧大脑半球混合静脉血氧饱和度，反映脑氧供及氧需求之间的关系，间接提示脑代谢状况。

置管技术:行颈内静脉穿刺，通过导丝引导向头侧置管，直至位于颅骨基底部面总静脉开口远端的颈静脉球部。当颈侧位片显示导管尖端位于乳突水平C1下缘之上时，即可确定已正确置管。颈内静脉通常是右侧优势，因此一般行右侧置管以保证所取血样来自更具代表性的那侧脑。禁忌证和并发症与颈内静脉中心静脉压置管相同。

测量方法有两种:一是通过抽取一些血样行血气分析测得氧饱和度、动静脉氧差、乳酸、血糖等值，显示取样当时的脑氧合代谢状态。影响准确取血样的因素有:颅外静脉血的混入、导管位置过低或入颞静脉、抽血过快等。另一种是置入光纤管至颈内静脉连续测量SjvO₂，正常值为55%～85%(平均62%)，其变化与脑的氧摄取呈负相关。在最初的校准后便不再需要抽取血样，可以连续SjvO₂实时显示，但是该监测技术易发生零点漂移，需要频繁的体内再校准。当导管顶端发生血栓形成时会降低光线感应探头的近红外光强度，导致读数不准确。另外，感应探头贴壁、患者头部位置变化及静脉血流性质改变时读数也会不准确。

影响颈静脉血氧测定的因素:虽然SjvO₂并未给出脑血流量及脑氧代谢率的量化值，但它却能反映二者之间的平衡关系。低SjvO₂值意味着释放人脑组织氧量过低(低脑血流灌注或低动脉血氧含量)，也可表示高脑氧代谢率引起氧耗量增加。高SjvO₂反映高氧释放量(充血或动静脉血混合)或低脑氧代谢率。但代表发生脑缺血的SjvO₂的阈值可随不同个体和不同病理情况有所变化。

临床应用:如果ICP升高而SjvO₂正常或降低，主要病因是脑组织水肿;如果ICP和SjvO₂均升高，则表示由充血引起，此时宜采用过度通气。SjvO₂可指导过度通气治疗。过度通气引起脑血管收缩，假设脑代谢保持恒定，此时SjvO₂也降低，行过度通气时应保持SjvO₂也在55%以上。对于蛛网膜下腔出血患者，监测SjvO₂有助于术中和术后处理病情时评估是否脑血流不足。

局限性:由于是一种针对全脑的检测，局部的脑氧合状态无法测到，只有当这种局部变化大到足以影响全脑氧饱和度变化时才能反映出来。但在神经外科麻醉和重症监护中此法仍是监测脑氧合的常用手段。

通过SjvO₂的监测，可引申出两个指标，脑动静脉氧含量差和脑氧摄取(CEO₂)。动静脉氧差值是动脉血氧含量与颈内静脉血氧含量的差值，其正常值为8mL/dL;CEO₂是动脉血氧饱和度与颈内静脉血氧饱和度之差，正常值为24%～42%。二者均反映脑氧消耗的状况，其中动静脉氧差值受血红蛋白浓度的影响，而CEO₂与血红蛋白浓度不相关。动静脉氧差值增加提示脑缺血，动静脉氧差值减少表示脑充血。大部分颅脑外伤患者的动静脉氧差值减低。CEO₂直接反映脑氧耗的多少，由于其不受血红蛋白浓度影响，能够提供较准确的信息。

(二)近红外光谱仪

近红外光谱技术是20世纪80年代应用于临床的无创脑功能监测技术。应用近红外光谱仪(near－infrared spectroscopy，NIRS)对局部脑氧合进行无创性监测。监测的基本原理类似脉搏血氧饱和度仪，但无需动脉搏动，直接测量大脑局部氧饱和度，主要代表静脉成分，用于临床治疗和脑氧供需平衡的监测，在低血压、脉搏搏动减弱、低温、甚至心搏骤停等情况下使用不受限制。

人类脑组织仅被近红外线波长范围的光线穿过，光线经过浅层(700～1000nm)的脑组织相对容易。根据它的吸收和发散结果可以评价HbO₂、Hb和细胞色素氧化酶，每一种都有各自不同的吸收光谱，这些物质的浓度依靠它的氧合状态。NIRS使用脉冲性激光发射二极管发送不同波长的近红外光进入脑组织，然后再通过放置在特定区域的发光二极管进行检测。光探头通过遮光的支架固定，范围在4～7cm。一个纤维光学感光检测窗确保光从皮肤表面传导到探头而不会因为空间干扰形成扭曲。探头与激光二极管束正确的定位十分必要。探头照射的脑组织容积最多达10mL，探测深度取决于光探头间的距离，探头放置在前额一侧偏离中线，这样可以避开脑静脉窦和颞侧肌肉。仪器根据推算出的公式，每一波长都会有不同的测量数据的变化，然后转换成HbO₂、Hb浓度的改变和细胞色素氧化酶从0基线开始的浓度变化。

通过测定入射光和反射光强度之差，用Beer－Lamber定律计算近红外光在此过程中的衰减程度，可以得到反映脑氧供需平衡的指标———局部脑血氧饱和度(rScO₂)。

脑血氧饱和度实际就是局部脑组织混合血氧饱和度，它的70%～80%成分来自于静脉血，所以它主要反映大脑静脉血氧饱和度。目前认为rScO₂的正常值为(64±3．4)%。＜55%提示异常，＜35%时出现严重脑组织缺氧性损害。

影响rScO₂的因素主要有缺氧、颅内压(ICP)升高、灌注压(CPP)下降。rScO₂对于脑缺氧非常敏感，当大脑缺氧或脑血流发生轻度改变时，rScO₂就可以发生变化。志愿者研究发现rScO₂对缺氧的敏感性高于EEG，这是由于rScO₂直接监测脑组织的氧含量，而EEG探测到的是脑组织发生缺氧以后出现的结果。rScO₂与ICP的关系研究发现，ICP＞25mmHg的颅脑损伤患者的rScO₂明显低于＜25mmHg组的患者，而且在吸入高浓度氧以后结果没有变化，说明ICP升高可以导致脑循环障碍，出现脑组织缺氧性改变。

由于rScO₂监测对患者没有创伤，对颅脑损伤患者进行监测表明，rScO₂对病情判断有明显的提示作用。在深低温停循环的复杂颅内动脉瘤手术中监测rScO₂，rScO₂＜35%的患者出现缺血缺氧性脑病，表现出意识障碍，而rScO₂＞45%的患者术后恢复好。

临床应用:NIRS可以很好的建立在婴儿身上，能够提供脑血氧饱和度，脑血容积(CBV)和脑血管的反应数据，作为治疗性干预的指标。成人主要在ICU中使用。

NIRS优点:相对于PbO₂、SjvO₂是无创性操作，相对于PET来讲是一种实时的床旁监测，患者不会暴露于离子辐射下，NIRS联合应用新的功能影像学能够测量脑氧合以及CBV、CBF。

NIRS缺点:读数反映的是局部区域的变化且有很大的变异性，不如PET的可重复性;另外，颅外血流和氧合的影响，也可使读数变异度大，如果增加光探头间的距离减少这种影响，但探测信号亦变弱。

(三)脑组织氧分压

脑组织氧分压(pressure of brain tissue oxygen，PbO₂)是脑组织细胞外液的氧分压，是直接反映脑组织氧合状态的指标，代表氧化能量代谢(产生ATP)中氧的可利用度、氧供需是否平衡。它是通过放置在脑局部的细探头直接测量的。

监测仪器:Licox传感器现在被普遍使用，Licox测量PbO₂和温度。它覆盖在大约15 mm²的PbO₂敏感区域。此传感器用一个封闭的极谱法电池和可逆的电化学电极。当氧从脑组织经半透膜扩散后，与极谱法的金阴极作用，产生与氧浓度成比例的电流。这种氧的消耗过程具有温度依赖性。而过去经常使用的Neurotrend现在已经不再生产。

置入细探头:传感器的置入可以在ICU中通过颅骨钻孔实现或者通过外科手术明视下插入Licox探头至脑组织，探头直径＜1mm。Licox拥有一个事先计算好的图表能够保证迅速置入。植入探头后要经过X射线断层照相术进行精确定位，这对于其准确的解释原因和使用非常重要。除去与植入相关的微量出血或感受器损害，吸入氧浓度可以短暂增加以确保PbO₂相应增加。植入探头后至读数稳定时的平衡时间大约是半小时。

有效性和安全性:PbO₂的测量与脑静脉血氧分压、SjvO₂、rCBF、PET检测出的末端毛细血管氧分压和微透析产物葡萄糖、乳酸显著相关。尽管其属于有创性操作，但几乎没有并发症的报道。零点的飘移会影响测量的准确性。

临床应用:PbO₂主要用在ICU中和外伤性脑损伤(TBI)患者手术的监测。TBI后低氧和低血压会使预后不佳，避免脑组织的低氧状况会使外伤性脑损伤的预后改善，TBI后出现的脑缺血可能是脑血流波动的结果，而且常常有脑水肿和颅内压升高，术中监测具有重要意义。监测PbO₂不仅可以发现缺氧，还能分辨出正常和异常的脑组织。当患者处于脑死亡时会出现PbO₂、pH值降低同时伴随有PaCO₂增加。一般认为PbO₂的正常范围是16～40mmHg。10～15mmHg提示轻度脑缺氧，＜10mmHg则为重度缺氧。TBI后正常状态脑组织的PbO₂正常阈值的范围认为在37～48mmHg。阈值要根据探针的类型、位置、关键的病理改变和低氧的持续时间来综合考虑，普遍认为＜10mmHg是临床上重要的低限。

PbO₂监测的优点:持续氧合监测，从准确度和技术上将比颈静脉血氧定量法更可靠，在置入前需要校正，直接脑温测量，增加临床可用的有效数据。通过对PbO₂的监测，尽可能的获得最适的脑组织氧输送、早期发现和尽可能的改善继发性脑损伤、监测局部脑损伤区域、监测未损伤的脑组织，预测整个脑部的氧合状况，较好的评价治疗性干预措施。缺点:为有创性操作、感受器的脆弱性、为局部监测，定位在正常脑组织时可评估全脑。