5、脑氧代谢监测的临床应用 汤展宏

脑氧代谢监测的临床应用 广西医科大学附属第一医院 ICU 汤展宏 1 概述 近十年来混合静脉血氧饱和度、动脉血乳酸、氧供应量、氧消耗量等反映全身氧代谢 的监测指标已在危重病人及围手术期广泛应用，但这些指标存在不能反映局部重要脏器氧 供需平衡生理及病理生理真实状况的缺陷。全身氧代谢指标正常并不能否定不存在某个脏 器或组织缺血缺氧。因此，临床上寻找反映局部重要脏器氧代谢的监测方法日益受到重视。 但由于种种限制，除了以胃粘膜PH值(PHi)、脑血氧饱和度、组织氧分压等监测指标 反映 胃、脑等局部器官组织氧供需平衡外 ， 临 床 上 很 难 开 展 心 、 肺 、 肝 、 肾 、 肠 等 器 官 氧 代谢水 平 的 监测。由于维护大脑结构与功能的重要性及监测技术的可行性，目前，脑氧代 谢监测已逐步在临床上得到应用。 脑是机体氧代谢最旺盛的器官之一，脑的重量虽然只占体重的2 % ，但耗氧量却占全 身供氧量的20% 。 脑的氧代谢在全脑代谢乃至全身代谢中都具有特殊重要作用，维持正常 的脑氧代谢是保证脑功能正常的首要环节。 由于大脑对缺氧的耐受能力较差,脑功能障碍的病人可因脑缺血缺氧导致的脑代谢异 常而加重脑损害。因此如何及时、动态、定量地了解脑组织氧代谢状况越来越受到临床医 师的重视。以往仅对平均动脉压(MABP) 、颅内压( ICP) 、脑灌注压(CPP) 和脑血流量 (CBF) 等基本参数进行监测来了解脑组织代谢状况是不够的,如重度贫血、低碳酸血症或动 脉血氧饱和度较低时,虽然ICP、CPP和CBF 都正常,但脑组织缺血、缺氧依然存在。因此,直 接进行脑组织氧代谢监测很有必要。 目前认为对危重病人进行脑氧代谢监测有如下临床意义：了解不同疾病尤其脑部病变 及各种病理生理状态下脑氧代谢的变化；了解及调控不同治疗干预措施下脑氧代谢的变化， 及时调整以最大程度维持脑组织氧平衡，防止由于治疗不善所造成的脑组织缺血、缺氧； 了解患者的预后及转归。 2 脑氧代谢监测的常用指标 2.1 颈静脉氧饱和度(SjvO2 ) 监测和脑动静脉氧含量差(AVDO2) SjvO2是指颈内静脉球血氧饱和度，为临床上最早采用的脑组织氧代谢监测方法，可间 接反映整个脑组织血流和氧代谢状况，被认为是评估脑氧代谢的金标准。SjvO2监测可分为 间断和持续监测两种,间断监测通过颈内静脉穿刺逆行插管到位于乳突水平的颈内静脉球采 血测定。持续监测是在颈内静脉插入纤维光学导管来测定血氧饱和度。由于CjO2 =CaO2 - CMRO2 /CBF(CMRO2 为脑氧代谢率,CBF为脑血流量),在动脉氧合良好，血红蛋白相对稳定下， CaO2 不变的情况下,CjO2可反映脑氧供需平衡。因此，SjvO2 监测可用于发现脑氧供需失 衡。SjvO2 的正常值为55 %71 % ,当SjvO2 71 %时提示过度 灌注。 SjvO2监测受一些相关因素的影响。Trubiano在CPB术中发现复温期间sjO2与鼻咽温呈 负相关,即复温速度越快, SjvO2下降越快。提示在复温期间脑耗氧量增加。有人发现SjvO2 测定值与采血的速度及血中PaCO2有密切联系，当抽血速度加快和PaCO2 升高时，SjvO2升 高并有显着的统计学意义。究其原因，可能与颅外血管血液混杂有关。所以为保证SjvO2值 的相对准确,采血时的速度必须放慢。 目前，虽然SjvO2监测已经成为神经科、围手术期、重症监护中应用较广泛的脑氧代谢 的监测方法，但仍存在一定的局限性，它仅是一种对全脑氧代谢的监测方法，不能反映某 一局部的脑氧代谢的变化，直到该局部变化的幅度达到足以影响全脑的氧饱和度。 AVDO2 不仅能反映脑氧的消耗,而且能观察到脑缺血或脑过度灌注的脑血流变化。低 AVDO2 提示过度灌注,高AVDO2 是脑缺血的表现。近年来,AVDO2 较少作为一种单独的脑氧 监测技术应用于脑氧监测,往往与其他的脑氧监测技术或CBF、CPP 等联合使用来判断脑缺 血缺氧程度。 2.2 经颅近红外线频谱法(NIRS) 局部脑氧饱和度测定 NIRS 是近年来发展的一种安全、无创伤性的测定局部脑氧饱和度(rScO2)， 反映脑氧 代谢的方法。rsO2是利用血红蛋白对近红外光有特殊吸收光谱的特性,连续无创监测局部脑 组织的氧饱和度。其基本原理是波长为7001 000 nm 的红外线可穿透人脑几厘米,氧合血 红蛋白等色基能使这个波长的红外线衰减,从而测定采样区的氧合血红蛋白与总血红蛋白之 比就是rScO2 。脑血容量中以静脉成分(70 %80 %) 为主,所以rScO2 主要反映大脑静脉 氧饱和度(SvO2 ) 。目前认为rScO2 是反映脑氧供量(DO2) 的良好指标,可反映脑DO2 满意 程度。在常温静息条件下，rsO255被视为异常。由于监测探头固定于病人额部头皮，所 以操作简单方便，可连续监测。连续监测rsO2动态变化规律更能反映脑氧代谢状况，具有 重要的临床意义。它的应用已经在术中和ICU得到证实，主要的问题就是读数的可靠性，相 当程度受到脑外血流的影响。 2.3 SjvO2 与 rScO2 的关系 在脑氧代谢监测中, SjvO2与rScO2 均可反映脑氧供需平衡,但前者反映的是全脑的氧 供需平衡,而后者反映的是局部脑组织的氧供需平衡。二者之间的相关性在不同状况下变化 较大。Holzschuh 的研究表明,NIRS 监测的rScO2 与脑组织氧分压之间有显著相关性。 Laura在对19例健康志愿者的研究中观察到,在头部位置和PaCO2 变化时, SjvO2 与rScO2的 相关性变化较大,只有在头部位置和PacO2稳定时,二者才呈良好相关。药物对二者的关系也 有影响。yuji等发现,在使用前列腺素E1和硝酸甘油时，麻醉病人的rScO2显着增高,而 SjvO2 无明显变化,其原因可能与两药物扩张血管,仅增加局部脑血流量,而对全脑血流无影 响有关。除上述原因外，在某些病理状态下，二者的相关性也不同。G.Buunk在心跳骤停, 心肺复苏成功后昏迷病人的研究中发现, SjvO2 与rScO2 无相关性。其推测原因，可能与 脑氧饱和度监测仪的特性及心跳骤停后脑血流的异常分布有关。 2.4 脑组织氧分压监测(PbrO2) PbrO2测定是在外周组织表面氧分压测定的基础上发展起来的。过去通过特殊探头可 直接测定局部组织氧分压，但由于只能测定肌肉和皮下组织的氧分压，其临床的应用受到 很大的限制。后来，Asmussen通过组织表面氧分压计测定眼结膜的氧分压(PcjO2 ),发现 PcjO2 与 PaO2 存在密切正相关(r=0.962),并认为PcjO2 可有效、可靠地反映外周组织的 氧合情况。另外,组织表面氧分压计,还广泛应用于内脏器官(如肝、肠)的氧合情况监测。 而PbrO2通过多参数传感器(脑组织氧分压监测仪) 持续动态监测脑组织的PO2 、PCO2 、pH 以及脑温,直接获取脑代谢指标。它是将一弯曲的极性光谱微导管在CT引导下用引导 器固定防置于大脑额叶白质内，被检测的脑组织表面积约17mm 2。该方法是目前脑氧代谢监 测最直接、最可靠的有创监测方法,可反映脑组织氧供需平衡水平的状况。理论上PbrO2监 测比SjvO2监测更适合长时间及常规应用，但有关正常人脑白质的PbrO2的正常值尚未确定， 临床意义有待进一步研究。 另外由于该方法为有创监测方法, 颅内感染的可能性也限制 了其广泛的临床应用。 2.5 PET局部脑氧代谢率测定 应用正电子发射断层扫描(PET) 和示踪动力学原理可进行无创性局部脑氧代谢率( rCMRO2 ) 监测,同时可通过微量渗透析法测量严重颅脑损伤细胞外间隙的乳酸盐和葡萄糖 含量来了解脑缺血缺氧的情况等。该方法目前更多地停留在基础和临床研究的层面，临床 应用极少报道，由于受可操作性的影响，对于临床上最有必要行PET局部脑氧代谢率测定的 危重病人和围手术病人其应用反而会受到影响。 其他：动脉(ABL)和颈内静脉血乳酸盐含量（JVBL）临床上已有大量报道。 3 脑氧代谢监测的临床应用 目前脑氧代谢监测主要用于了解不同疾病及各种病理生理状态下脑氧代谢的变化；了解 及调控不同治疗干预措施下脑氧代谢的变化，及时调整以最大程度维持脑组织氧平衡，防 止由于治疗不善所造成的脑组织缺血、缺氧。 3.1 多器官功能障碍综合征（MODS）的脑氧代谢监测 MODS 是指在严重的感染或非感染因素作用下，全身同时或相继发生的两个或两个 以上器官或系统功能不全的一个临床综合征，其本质是严重 SIRS 恶性进展的一个病理生 理过程，具有极高的病死率。组织氧代谢障碍是 MODS 发病机制的众多学说之一 2 ，然 而在临床上，对于组织氧代谢障碍的认识程度不够，多被轻视和忽略，故常造成治疗上的 盲区。目前关于 MODS 期间全身及局部组织器官的氧代谢失调的研究极少，而脑氧代谢的 研究则更少。 我们的研究表明，MODS 患者氧代谢指标 CjvO2、SjvO 2、 ABL、JVBL 2、DL A-V 显著 进行性增高，CERO 2 显著进行性降低。说明 MODS 状态下，存在以组织缺氧为主的脑氧 供需失衡。 3.2 中度过度通气的脑氧代谢监测 脑复苏早期通过中度过度通气维持 PaCO2 在 2530mmHg(3.334.00kpa)之间，使机 体呈现轻度呼吸性碱中毒状态，即可解除呼吸性酸中毒，又可使正常的脑血管收缩，减少 颅内血容量及降低颅内压，还可通过反窃血现象改善脑组织缺血部位的缺血缺氧状态。然 而不适当的过度通气可引起脑血管的过度收缩而导致脑血流量的明显减少，反而加重脑组 织的缺血缺氧状态。 与其他的临床报道一致，我们的研究也发现中度过度通气期间，患者 ABL、JVBL、 DLA-V、SjvO 2 和 CjvO2、CERO 2 均无显著变化，说明中度过度通气可维持脑氧供需平衡， 无加重脑组织缺血缺氧的危险。 3.3 亚低温的脑氧代谢监测 亚低温由于具有降低脑组织氧耗量和代谢，延缓ATP消耗，减少乳酸生成和减轻酸中 毒，保护血脑屏障，减轻脑水肿，降低颅内压等诸多作用而广泛用于脑保护的实施。低温 可影响血流动力学，血液流变学及抑制某些酶的活性而影响到脑血流灌注（CBF） ，从而使 CBF减少，从而有影响脑氧代谢的可能。但现有的研究表明，一般情况下CBF 的减少可通 过脑血管的自动调节来进行，在亚低温下这种自动调节功能将得到保护。另外，在实施低 温的程度、维持的时间和复温的时机、速度等问题上还存在不少争议。但不管怎样，由于 脑水肿、重型颅脑外伤、脑出血、中毒、脓毒症等不同病理生理状态均存在不同程度的脑 氧供不足、氧耗过度或脑组织摄氧能力下降等不同形式的脑氧代谢失衡，亚低温的应用应 以减少氧耗而又不降低氧供为原则，温度过低可削弱脑血管自身调节能力而造成脑血流量 的下降从而导致氧供不足，从而加重脑氧代谢失衡，导致脑结构和功能的进一步损害。另 外脑细