近年来，利用近红外光谱技术的脑氧饱和度监测，由于其简便、灵敏、持续及无创特点，受到了广泛的关注和应用。最初在心脏手术中开展应用，在胸外科尤其是术中行单肺通气的手术中也具有监测价值。脑血氧饱和度下降在心胸外科手术中较为常见，研究发现术后认知功能障碍与术中脑氧饱和度下降有一定的相关性。本文将着重介绍脑氧饱和度监测仪的基本原理，回顾性总结该技术在心脏手术、胸科单肺通气手术中的应用进展及目前存在的问题。
引用本文： 李培艺, 魏蔚. 脑氧饱和度监测在心胸外科手术中的应用进展. 中国胸心血管外科临床杂志, 2017, 24(12): 988-993. doi: 10.7507/1007-4848.201605039 复制
中枢神经系统对缺氧极为敏感，脑重量仅为体重的 2%，而脑血流却占全身血流量的 15%～20%。在围手术期保证大脑、心脏等重要脏器的灌注对患者术后康复起着至关重要的作用。目前临床常用指脉搏氧饱和度（SpO2）监测机体氧合状态，无法直接灵敏地反映大脑氧饱和度变化，因为无法在早期发现脑组织缺氧的发生并给予及时治疗。脑氧饱和度监测（rScO2）是近年临床麻醉围手术期监测中的一项新技术，利用近红外光谱原理对 rScO2 进行连续、无创、灵敏及简便的监测，操作简易，可以在早期发现脑组织氧供需的失衡。最初该监测被用于心脏手术中体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）期间监测 rScO2。目前，在胸科手术、神经外科、腹部手术等非心脏手术、创伤患者的治疗和重症监护等领域也得到逐步关注。研究表明术中 rScO2 下降与术后认知功能障碍（postoperative cognitive dysfunction，POCD）等术后不良事件发生有一定相关性。但如何定义 rScO2 下降，rScO2 下降和术后不良事件发生的关系，以及如何利用 rScO2 指导围手术期决策的潜在能力，需进一步研究。
1 脑氧饱和度监测—近红外光谱技术（NIRS）的简介
1977 年首次提出利用人体组织对近红外光的吸收不同进而对组织氧饱和度监测的可行性[1]。1985 年，De Blasi 等利用该原理对人体 rScO2 进行监测并报道了相关数据[2]。随后美国食品和药物管理局（FDA）批准了该设备的临床应用[3]，几种近红外光谱监测仪被逐渐生产并推广于市场。相比其它几种监测设备，这种监测技术是非侵入性、操作简便、可以连续测量并实时记录 rScO2，在早期发现脑组织缺氧，因此受到了外科医生和麻醉医生的青睐。研究发现 rScO2 监测技术较传统监测技术（心率、血压、脉搏氧饱和度）有更高的特异度和灵敏度[4-6]，更有利于保障患者围手术期安全。
1.1 基本原理
光束从发射源发出后，通过折射、散射及吸收，最后回到接收端。折射取决于光源和组织之间的夹角。散射与光束的波长有关：波长越长，散射越小。吸收度取决于光束在传播路径中不同发色团对其的吸收程度。近红外光波长介于可见光和远波红外线之间，波长为 700～1 300 nm。对于近红外光，人体主要的吸光物质是由金属络合物构成的发色团，主要包括血红蛋白、结合胆红素、细胞色素 C3 氧化酶等。游离血红蛋白对近红外光的吸收范围是 650～1 000 nm，氧合血红蛋白的吸收范围是 750～1 150 nm，细胞色素 C3 氧化酶对 820～840 nm 的近红外光吸收度最高，游离血红蛋白和氧合血红蛋白对 810 nm 的近红外光有相等的吸收度。因此，rScO2 监测仪多选择 700～850 nm 之间的近红外光作为光源[1, 7-8]。与传统的脉搏氧饱和度的区别在于 rScO2 监测仪有一个发射器和两个信号接收端，而传统的脉搏氧饱和度监测仪仅有一个接受端。发射器（发光二极管）持续的发射波长波动介于 700～850 nm 的近红外光，光子穿透组织的深度是发射端和接收端距离的 1/3。第一个信号接收端安装在距离光源（发射器）3 cm 的位置，主要捕获来自于皮肤、骨头、硬脑膜等浅表组织的信号；第二个接收体放置在距离光源（发射器）4 cm 的位置，随着穿透深度的增加获取来自大脑深层组织的信号。电极片通常放置于眼窝上方 2～3 cm，此处是大脑前动脉与大脑中动脉的交叉处，即所谓的“分水岭”的区域[9]。
计算公式：ΔA1=L1×U ΔA2=L2×U ΔA 深=ΔA2–ΔA1.
U=C×ε
C=ΔA/L×ε（ΔA-衰减的数量，L-光路径长度，U-发色团对近红外光的吸收，C-发光团浓度，ε-吸收系数）。
近红外光从发射端发出，通过两条路径回到两个接收端得到不同的光子能量的数据，光子能量的变化用光衰减数表示，即 ΔA1，ΔA2，两者的差值表示光线经过脑组织产生的衰减值即 ΔA 深。当体内胆红、细胞色素 C3 氧化酶维持于相对稳定水平，体内氧化状态变化时其吸收光谱会改变，从而导致穿透生物体的光强度发生变化。监测头颅闭合状态下的氧合血红蛋白（HbO2）与还原血红蛋白（Hb）的混合透射强度，通过 Beer-Lamber 定律，计算出发色团浓度 C=ΔA/L×ε，从而得出局部血红蛋白的氧饱和度（rScO2）。最终显示在仪器上的数值代表脑组织内氧供和氧耗，其正常值 55%～75%（吸空气），吸纯氧后会有一定幅度的上升[7-9]。
1.2 NIRS 优点
围手术期监测脑组织氧供需平衡已不再新奇，许多技术可以达到这一目的：脑电图（EGG）、经颅多普勒（TCD）及颈静脉球血氧定量法（SjVO2）、诱发电位等，但各有其局限性。EGG 自 1950 年提出，但由于操作的复杂性、昂贵的成本及深麻醉下脑电图波形消失等，未能普遍推广运用。TCD 虽然可以定量实时监测脑血流量的变化，但 10%～20% 的患者无法获得瞬时窗而无法监测。诱发电位受麻醉药物及术中电凝刀的影响较大[10-12]。对几种方法的比较列在表 1 中。
表1
四种脑氧饱和度监测—近红外光谱技术的异同
1.3 结果偏倚
（1）非血红蛋白的发色团：黑色素和结合胆红素对近红外光也有一定的吸收度。黑色素可以显著阻碍光传输从而影响 rScO2。同时肤色导致皮肤黑色素浓度也有个体化差异。虽然将电极片至于眼窝上方 2～3 cm 即额隆突的位置可以减少影响，仍然无法避免。Murphy 等[13]对 24 例胰腺手术患者研究发现肝功能异常与低 rScO2 有一定关联，证实了非血红蛋白的发色团会对 rScO2 的结果产生偏倚。（2）大脑动/静脉血流比：NIRS 测得的 rScO2 是脑组织混合氧饱和度，是动脉、静脉和毛细血管血氧饱和度的混合。根据正电子断层扫描仪测定的结果，该区域静脉和动脉血分布比为 7:3，毛细血管所占比基本忽略不计。然而不同患者之间动静脉比有相当大的差异，这对 rScO2 的测定结果也有一定的影响[1, 7-8]。
因此，我们认为临床应用 NIRS 技术监测 rScO2 时，应注重连续监测、动态比较，注重维持术中 rScO2 在初始基线水平波动而不是某一特定值[9]。
2 脑氧饱和度监测在心脏手术中的应用
心脏手术多需要术中心脏停跳，需要人工CPB甚至术中选择性大脑灌注维持大脑的血供[14]。CPB 期间虽然可以通过增加泵流量来增加脑灌注压，但是大脑血流自动调节范围的变化，复温阶段机体的炎性反应，血液稀释都会造成脑组织氧供较少，氧耗增加。随着心脏手术的日趋成熟，手术患者基本身体状况越来越复杂，这类患者脑血流自动调节功能的受损又进一步增加围手术期低 rScO2 的发生率，从而导致术后休克，不良事件的发生率也有所升高[15-16]。在 NIRS 技术提出后，利用其监测心脏手术中 rScO2 得到广泛的关注[16-17]。
在心脏手术中监测 rScO2，发现术中大部分患者会发生 rScO2 下降，这种下降与年龄、患者自身情况、术中血流的稀释等有关。术中 rScO2 下降与术后不良事件的发生，如术后认知功能障碍，肾功能衰竭，ICU 住院时间相关[18-19]。对冠状动脉旁路移植术（CABG）术中监测 rScO2，发现 rScO2 的降低后及时作出相应处理，患者休克发生率较前未监测时降低[20]。作为预防治疗，对既往有稳定型心绞痛或者急性冠状动脉综合征的患者，监测 rScO2 可以预测动脉粥样硬化的患者心脑血管不良事件的发生[21]，虽然这项研究需要进一步的临床研究，但提示我们对心脑血管疾病患者监测 rScO2 的应用前景[22]。近年国内也逐渐开始对 NIRS 进行研究，于钦军等[23]对不同年龄行 CABG 的患者进行术中 rScO2 监测，发现高龄患者术中易发生低 rScO2，而且低 rScO2 和术后 POCD 有一定关联。
截至目前，有 3 项前瞻性随机对照研究在心脏外科术中监测并干预 rScO2。这些研究均在心脏手术中监测 rScO2，根据是否对低 rScO2 干预分为试验组和对照组。Murkin 等将 200 例心脏手术患者分为对照组和试验组，对照组术中暴露于低 rScO2 时间更长，术后休克发生率更高（4% vs. 1%)。对围手术期重要器官的发病率和病死率进行 MOMM测定，试验组手术结束后 MOMM 发生率低（3% vs. 11%），术后发生 MOMM 的患者，术前 rScO2 往往更低，或术中 rScO2 降低更多，暴露于低 rScO2 的时间更长，术后 ICU 时间也更长，住院时间长（P=0.003)，且这和术中低 rScO2 有一定的关联[19]。Goldman 的研究也得出类似结论，对 1 043 例心脏手术术中监测 rScO2，试验组发生低 rScO2 后及时处理，包括提高泵流量、输血、提高氧分压等，最后发现试验组休克发生率和术后机械通气时间低于对照组[21]。最新的研究也同样证实试验组术后 POCD 发生率明显降低，多重回归分析表示术中 rScO2 下降低于基线值的 20% 可以预测术后 POCD 发生[21-25]。
综上，多项研究表明在心脏手术中进行监测 rScO2，可提示组织氧供需的失衡并对其尽早干预能提高患者围术期间的安全，改善预后[17，21，26]。但基于患者脑血流自动调节范围的个体化，我们更建议通过动态的监测 rScO2 管理患者术中氧供需的平衡[27]。
3 脑氧饱和度监测在胸科单肺通气手术中的应用
随着胸腔镜手术的广泛开展，胸科手术中单肺通气（OLV）已经成为一种趋势，广泛应用于肺部、食管、纵隔等手术。OLV 是术中只用一侧肺进行通气，隔离患侧肺防止液体分泌物流入健侧肺，同时可以扩大手术视野。它是一种非生理性通气方式，即使有肺血管的收缩，但引起通气-血流比例失调及肺内分流，导致氧分压的下降，甚至发生低氧血症[28]。目前对 rScO2 监测在 OLV 中的研究主要围绕以下两点：OLV 中 rScO2 的下降和术中 rScO2 下降的危险因素及与 POCD 的关系。
3.1 OLV 中 rScO2 的下降
大量的研究证实胸科手术 OLV 中会发生 rScO2 下降。Joseph 发现在 OLV 期间 32.5% 患者术中 rScO2 会降低超过基线值的 25%，这些患者往往年龄更大，体重指数更大，美国麻醉医师协会（ASA）麻醉分级更高。在 20 例 OLV 手术中，所有患者 rScO2 下降程度达到 15%，70% 患者 rScO2 下降大于 20%，而且常规的临床监测滞后于 rScO2 的降低，OLV 结束后患者的 rScO2 未能恢复到基线水平[29]。Kazand 报道术中 OLV 时 rScO2 明显降低，术中 rScO2 降低和术后并发症的发生有一定关联[29-30]。国内研究也发现老年食管癌患者在 OLV 期间 rScO2 均有下降，部分患者术中 rScO2 甚至低于 50%，这种降低与常规临床监测参数之间无明显相关性[31]。
目前认为，OLV 期间 rScO2 下降与以下机制有关：（1）肺通气量及功能残气量降低、肺动-静脉分流、肺缺血-再灌注，长时间的 OLV 导致多种炎症因子释放而激发肺组织及全身炎症反应[29]。（2）中心静脉压（CVP）的增加，导致脑灌注压下降和脑血流量的改变[29]。（3）有人认为血流动力学的改变也是造成 OLV 期间 rScO2 改变的因素[32-34]。然而 Brinkman 等[35]发现虽然患者心率在手术中有一定程度的降低，但通过每搏量代偿性的增加，最终心输出量基本保持不变，因此该原因仍需进一步探讨。
3.2 术中 rScO2 下降的危险因素及与 POCD 的关系
POCD 是术后常见的神经系统并发症，主要表现为行为能力、记忆力、认知能力和定向力等方面的损害，持续数月至数年，少数发展为永久性损害[36]。术后 POCD 会增加患者住院时间和医疗费用，严重影响患者生活质量。多项研究表明，在胸科手术术后早期 POCD 发生率较高，这与 OLV 期间 rScO2 低于 50%，或者降低大于基线值的 20% 有明显相关性[37-38]。一项回顾性研究报道胸科手术术后 POCD 的发生率为 23.3%，高龄、乳酸值增高、脑氧饱和度较基线值下降是其危险因素[39]。也有研究发现 75 例 OLV 手术患者中 POCD 的发生与患者 OLV 期间 rScO2 下降程度和暴露于低 rScO2 的时间有关[37]。以术中 rScO2 低于基线值的 10% 作为临界点，预测 POCD 发生的敏感度（Sen）=90%，特异度（Spe）=86.5%[38]。
总之，在胸科 OLV 手术中，动态监测患者 rScO2 变化，及时处理低 rScO2 有助于降低术后神经系统并发症，减少术后 POCD 的发生，缩短住院时间，降低医疗成本，改善患者长期的预后及提高生活质量[39-41]。
4 NIRS目前存在的问题及展望
rScO2 监测仪的基本原理是光源发出特定波长的近红外光，脑组织内变化的氧合血红蛋白和还原氧合血红蛋白对其产生不同的吸收度。当脑组织氧合状态发生改变时，将光吸收度的变化通过特殊的计算方式显示在仪器上，从而提示机体氧供需的失衡。这是一项相对较新的氧饱和度监测技术，较传统监测方法相比，其优越性显著，值得人们更进一步深入的探索[42]。
利用 NIRS 在心胸外科手术中监测 rScO2 的技术因其简便、无创、连续、实时记录的优点，已经发展为一种围手术期人体基本生命功能监测的一种重要手段。术中进行 rScO2 监测，可以早期发现氧供需失衡的趋势，及时发现和处理术中低脑氧，对患者的预后改善及快速康复有积极意义。但目前对手术期间 rScO2 下降没有一个统一、明确的定义，大多数文献以患者进入手术室后经面罩吸入 100% 氧气 2 min 后所测得的 rScO2 为基线值，定义 rScO2 低于基线值的 15% 为 rScO2 下降。但这有可能会增加 rScO2 下降的发生率而造成结果偏移。例如患者基线值为 80%，在 OLV 中下降至 60%，虽然定义为 rScO2 的下降，但其最低 rScO2 水平仍然高于临床脑损伤的危险水平。
总而言之，虽然 rScO2 监测在心胸外科手术中的应用已经有证据表明其必要性和优势性，但目前 rScO2 的临床干预值没有明确提出，且目前大多数研究为系统性回顾或病例对照研究，论证强度较低。仍然需要论证强度较高的临床试验来探索和发掘其临床应用价值，进一步推动该项新技术在临床的应用。
中枢神经系统对缺氧极为敏感，脑重量仅为体重的 2%，而脑血流却占全身血流量的 15%～20%。在围手术期保证大脑、心脏等重要脏器的灌注对患者术后康复起着至关重要的作用。目前临床常用指脉搏氧饱和度（SpO2）监测机体氧合状态，无法直接灵敏地反映大脑氧饱和度变化，因为无法在早期发现脑组织缺氧的发生并给予及时治疗。脑氧饱和度监测（rScO2）是近年临床麻醉围手术期监测中的一项新技术，利用近红外光谱原理对 rScO2 进行连续、无创、灵敏及简便的监测，操作简易，可以在早期发现脑组织氧供需的失衡。最初该监测被用于心脏手术中体外循环（cardiopulmonary bypass，CPB）期间监测 rScO2。目前，在胸科手术、神经外科、腹部手术等非心脏手术、创伤患者的治疗和重症监护等领域也得到逐步关注。研究表明术中 rScO2 下降与术后认知功能障碍（postoperative cognitive dysfunction，POCD）等术后不良事件发生有一定相关性。但如何定义 rScO2 下降，rScO2 下降和术后不良事件发生的关系，以及如何利用 rScO2 指导围手术期决策的潜在能力，需进一步研究。
1 脑氧饱和度监测—近红外光谱技术（NIRS）的简介
1977 年首次提出利用人体组织对近红外光的吸收不同进而对组织氧饱和度监测的可行性[1]。1985 年，De Blasi 等利用该原理对人体 rScO2 进行监测并报道了相关数据[2]。随后美国食品和药物管理局（FDA）批准了该设备的临床应用[3]，几种近红外光谱监测仪被逐渐生产并推广于市场。相比其它几种监测设备，这种监测技术是非侵入性、操作简便、可以连续测量并实时记录 rScO2，在早期发现脑组织缺氧，因此受到了外科医生和麻醉医生的青睐。研究发现 rScO2 监测技术较传统监测技术（心率、血压、脉搏氧饱和度）有更高的特异度和灵敏度[4-6]，更有利于保障患者围手术期安全。
1.1 基本原理
光束从发射源发出后，通过折射、散射及吸收，最后回到接收端。折射取决于光源和组织之间的夹角。散射与光束的波长有关：波长越长，散射越小。吸收度取决于光束在传播路径中不同发色团对其的吸收程度。近红外光波长介于可见光和远波红外线之间，波长为 700～1 300 nm。对于近红外光，人体主要的吸光物质是由金属络合物构成的发色团，主要包括血红蛋白、结合胆红素、细胞色素 C3 氧化酶等。游离血红蛋白对近红外光的吸收范围是 650～1 000 nm，氧合血红蛋白的吸收范围是 750～1 150 nm，细胞色素 C3 氧化酶对 820～840 nm 的近红外光吸收度最高，游离血红蛋白和氧合血红蛋白对 810 nm 的近红外光有相等的吸收度。因此，rScO2 监测仪多选择 700～850 nm 之间的近红外光作为光源[1, 7-8]。与传统的脉搏氧饱和度的区别在于 rScO2 监测仪有一个发射器和两个信号接收端，而传统的脉搏氧饱和度监测仪仅有一个接受端。发射器（发光二极管）持续的发射波长波动介于 700～850 nm 的近红外光，光子穿透组织的深度是发射端和接收端距离的 1/3。第一个信号接收端安装在距离光源（发射器）3 cm 的位置，主要捕获来自于皮肤、骨头、硬脑膜等浅表组织的信号；第二个接收体放置在距离光源（发射器）4 cm 的位置，随着穿透深度的增加获取来自大脑深层组织的信号。电极片通常放置于眼窝上方 2～3 cm，此处是大脑前动脉与大脑中动脉的交叉处，即所谓的“分水岭”的区域[9]。
计算公式：ΔA1=L1×U ΔA2=L2×U ΔA 深=ΔA2–ΔA1.
U=C×ε
C=ΔA/L×ε（ΔA-衰减的数量，L-光路径长度，U-发色团对近红外光的吸收，C-发光团浓度，ε-吸收系数）。
近红外光从发射端发出，通过两条路径回到两个接收端得到不同的光子能量的数据，光子能量的变化用光衰减数表示，即 ΔA1，ΔA2，两者的差值表示光线经过脑组织产生的衰减值即 ΔA 深。当体内胆红、细胞色素 C3 氧化酶维持于相对稳定水平，体内氧化状态变化时其吸收光谱会改变，从而导致穿透生物体的光强度发生变化。监测头颅闭合状态下的氧合血红蛋白（HbO2）与还原血红蛋白（Hb）的混合透射强度，通过 Beer-Lamber 定律，计算出发色团浓度 C=ΔA/L×ε，从而得出局部血红蛋白的氧饱和度（rScO2）。最终显示在仪器上的数值代表脑组织内氧供和氧耗，其正常值 55%～75%（吸空气），吸纯氧后会有一定幅度的上升[7-9]。
1.2 NIRS 优点
围手术期监测脑组织氧供需平衡已不再新奇，许多技术可以达到这一目的：脑电图（EGG）、经颅多普勒（TCD）及颈静脉球血氧定量法（SjVO2）、诱发电位等，但各有其局限性。EGG 自 1950 年提出，但由于操作的复杂性、昂贵的成本及深麻醉下脑电图波形消失等，未能普遍推广运用。TCD 虽然可以定量实时监测脑血流量的变化，但 10%～20% 的患者无法获得瞬时窗而无法监测。诱发电位受麻醉药物及术中电凝刀的影响较大[10-12]。对几种方法的比较列在表 1 中。
表1
四种脑氧饱和度监测—近红外光谱技术的异同
1.3 结果偏倚
（1）非血红蛋白的发色团：黑色素和结合胆红素对近红外光也有一定的吸收度。黑色素可以显著阻碍光传输从而影响 rScO2。同时肤色导致皮肤黑色素浓度也有个体化差异。虽然将电极片至于眼窝上方 2～3 cm 即额隆突的位置可以减少影响，仍然无法避免。Murphy 等[13]对 24 例胰腺手术患者研究发现肝功能异常与低 rScO2 有一定关联，证实了非血红蛋白的发色团会对 rScO2 的结果产生偏倚。（2）大脑动/静脉血流比：NIRS 测得的 rScO2 是脑组织混合氧饱和度，是动脉、静脉和毛细血管血氧饱和度的混合。根据正电子断层扫描仪测定的结果，该区域静脉和动脉血分布比为 7:3，毛细血管所占比基本忽略不计。然而不同患者之间动静脉比有相当大的差异，这对 rScO2 的测定结果也有一定的影响[1, 7-8]。
因此，我们认为临床应用 NIRS 技术监测 rScO2 时，应注重连续监测、动态比较，注重维持术中 rScO2 在初始基线水平波动而不是某一特定值[9]。
2 脑氧饱和度监测在心脏手术中的应用
心脏手术多需要术中心脏停跳，需要人工CPB甚至术中选择性大脑灌注维持大脑的血供[14]。CPB 期间虽然可以通过增加泵流量来增加脑灌注压，但是大脑血流自动调节范围的变化，复温阶段机体的炎性反应，血液稀释都会造成脑组织氧供较少，氧耗增加。随着心脏手术的日趋成熟，手术患者基本身体状况越来越复杂，这类患者脑血流自动调节功能的受损又进一步增加围手术期低 rScO2 的发生率，从而导致术后休克，不良事件的发生率也有所升高[15-16]。在 NIRS 技术提出后，利用其监测心脏手术中 rScO2 得到广泛的关注[16-17]。
在心脏手术中监测 rScO2，发现术中大部分患者会发生 rScO2 下降，这种下降与年龄、患者自身情况、术中血流的稀释等有关。术中 rScO2 下降与术后不良事件的发生，如术后认知功能障碍，肾功能衰竭，ICU 住院时间相关[18-19]。对冠状动脉旁路移植术（CABG）术中监测 rScO2，发现 rScO2 的降低后及时作出相应处理，患者休克发生率较前未监测时降低[20]。作为预防治疗，对既往有稳定型心绞痛或者急性冠状动脉综合征的患者，监测 rScO2 可以预测动脉粥样硬化的患者心脑血管不良事件的发生[21]，虽然这项研究需要进一步的临床研究，但提示我们对心脑血管疾病患者监测 rScO2 的应用前景[22]。近年国内也逐渐开始对 NIRS 进行研究，于钦军等[23]对不同年龄行 CABG 的患者进行术中 rScO2 监测，发现高龄患者术中易发生低 rScO2，而且低 rScO2 和术后 POCD 有一定关联。
截至目前，有 3 项前瞻性随机对照研究在心脏外科术中监测并干预 rScO2。这些研究均在心脏手术中监测 rScO2，根据是否对低 rScO2 干预分为试验组和对照组。Murkin 等将 200 例心脏手术患者分为对照组和试验组，对照组术中暴露于低 rScO2 时间更长，术后休克发生率更高（4% vs. 1%)。对围手术期重要器官的发病率和病死率进行 MOMM测定，试验组手术结束后 MOMM 发生率低（3% vs. 11%），术后发生 MOMM 的患者，术前 rScO2 往往更低，或术中 rScO2 降低更多，暴露于低 rScO2 的时间更长，术后 ICU 时间也更长，住院时间长（P=0.003)，且这和术中低 rScO2 有一定的关联[19]。Goldman 的研究也得出类似结论，对 1 043 例心脏手术术中监测 rScO2，试验组发生低 rScO2 后及时处理，包括提高泵流量、输血、提高氧分压等，最后发现试验组休克发生率和术后机械通气时间低于对照组[21]。最新的研究也同样证实试验组术后 POCD 发生率明显降低，多重回归分析表示术中 rScO2 下降低于基线值的 20% 可以预测术后 POCD 发生[21-25]。
综上，多项研究表明在心脏手术中进行监测 rScO2，可提示组织氧供需的失衡并对其尽早干预能提高患者围术期间的安全，改善预后[17，21，26]。但基于患者脑血流自动调节范围的个体化，我们更建议通过动态的监测 rScO2 管理患者术中氧供需的平衡[27]。
3 脑氧饱和度监测在胸科单肺通气手术中的应用
随着胸腔镜手术的广泛开展，胸科手术中单肺通气（OLV）已经成为一种趋势，广泛应用于肺部、食管、纵隔等手术。OLV 是术中只用一侧肺进行通气，隔离患侧肺防止液体分泌物流入健侧肺，同时可以扩大手术视野。它是一种非生理性通气方式，即使有肺血管的收缩，但引起通气-血流比例失调及肺内分流，导致氧分压的下降，甚至发生低氧血症[28]。目前对 rScO2 监测在 OLV 中的研究主要围绕以下两点：OLV 中 rScO2 的下降和术中 rScO2 下降的危险因素及与 POCD 的关系。
3.1 OLV 中 rScO2 的下降
大量的研究证实胸科手术 OLV 中会发生 rScO2 下降。Joseph 发现在 OLV 期间 32.5% 患者术中 rScO2 会降低超过基线值的 25%，这些患者往往年龄更大，体重指数更大，美国麻醉医师协会（ASA）麻醉分级更高。在 20 例 OLV 手术中，所有患者 rScO2 下降程度达到 15%，70% 患者 rScO2 下降大于 20%，而且常规的临床监测滞后于 rScO2 的降低，OLV 结束后患者的 rScO2 未能恢复到基线水平[29]。Kazand 报道术中 OLV 时 rScO2 明显降低，术中 rScO2 降低和术后并发症的发生有一定关联[29-30]。国内研究也发现老年食管癌患者在 OLV 期间 rScO2 均有下降，部分患者术中 rScO2 甚至低于 50%，这种降低与常规临床监测参数之间无明显相关性[31]。
目前认为，OLV 期间 rScO2 下降与以下机制有关：（1）肺通气量及功能残气量降低、肺动-静脉分流、肺缺血-再灌注，长时间的 OLV 导致多种炎症因子释放而激发肺组织及全身炎症反应[29]。（2）中心静脉压（CVP）的增加，导致脑灌注压下降和脑血流量的改变[29]。（3）有人认为血流动力学的改变也是造成 OLV 期间 rScO2 改变的因素[32-34]。然而 Brinkman 等[35]发现虽然患者心率在手术中有一定程度的降低，但通过每搏量代偿性的增加，最终心输出量基本保持不变，因此该原因仍需进一步探讨。
3.2 术中 rScO2 下降的危险因素及与 POCD 的关系
POCD 是术后常见的神经系统并发症，主要表现为行为能力、记忆力、认知能力和定向力等方面的损害，持续数月至数年，少数发展为永久性损害[36]。术后 POCD 会增加患者住院时间和医疗费用，严重影响患者生活质量。多项研究表明，在胸科手术术后早期 POCD 发生率较高，这与 OLV 期间 rScO2 低于 50%，或者降低大于基线值的 20% 有明显相关性[37-38]。一项回顾性研究报道胸科手术术后 POCD 的发生率为 23.3%，高龄、乳酸值增高、脑氧饱和度较基线值下降是其危险因素[39]。也有研究发现 75 例 OLV 手术患者中 POCD 的发生与患者 OLV 期间 rScO2 下降程度和暴露于低 rScO2 的时间有关[37]。以术中 rScO2 低于基线值的 10% 作为临界点，预测 POCD 发生的敏感度（Sen）=90%，特异度（Spe）=86.5%[38]。
总之，在胸科 OLV 手术中，动态监测患者 rScO2 变化，及时处理低 rScO2 有助于降低术后神经系统并发症，减少术后 POCD 的发生，缩短住院时间，降低医疗成本，改善患者长期的预后及提高生活质量[39-41]。
4 NIRS目前存在的问题及展望
rScO2 监测仪的基本原理是光源发出特定波长的近红外光，脑组织内变化的氧合血红蛋白和还原氧合血红蛋白对其产生不同的吸收度。当脑组织氧合状态发生改变时，将光吸收度的变化通过特殊的计算方式显示在仪器上，从而提示机体氧供需的失衡。这是一项相对较新的氧饱和度监测技术，较传统监测方法相比，其优越性显著，值得人们更进一步深入的探索[42]。
利用 NIRS 在心胸外科手术中监测 rScO2 的技术因其简便、无创、连续、实时记录的优点，已经发展为一种围手术期人体基本生命功能监测的一种重要手段。术中进行 rScO2 监测，可以早期发现氧供需失衡的趋势，及时发现和处理术中低脑氧，对患者的预后改善及快速康复有积极意义。但目前对手术期间 rScO2 下降没有一个统一、明确的定义，大多数文献以患者进入手术室后经面罩吸入 100% 氧气 2 min 后所测得的 rScO2 为基线值，定义 rScO2 低于基线值的 15% 为 rScO2 下降。但这有可能会增加 rScO2 下降的发生率而造成结果偏移。例如患者基线值为 80%，在 OLV 中下降至 60%，虽然定义为 rScO2 的下降，但其最低 rScO2 水平仍然高于临床脑损伤的危险水平。
总而言之，虽然 rScO2 监测在心胸外科手术中的应用已经有证据表明其必要性和优势性，但目前 rScO2 的临床干预值没有明确提出，且目前大多数研究为系统性回顾或病例对照研究，论证强度较低。仍然需要论证强度较高的临床试验来探索和发掘其临床应用价值，进一步推动该项新技术在临床的应用。
