探讨心脏瓣膜手术中低脑氧发生情况及其对早期预后的影响。
纳入2017年8月至2018年５月于四川大学华西医院在浅低温体外循环（CPB）下行择期心脏瓣膜手术的患者190例。术中监测患者双侧局部脑组织氧饱和度（rSO2），定义患者术中出现rSO2＜55%持续5min为低脑氧事件，根据是否发生低脑氧事件分为低脑氧组（L组）和正常脑氧组（N组）。比较两组临床资料，分析低脑氧的发生情况及其对预后的影响。
纳入患者中有99例发生了低脑氧，在发生低脑氧的患者中，73例患者发生于CPB期间。
心脏瓣膜手术中有一半患者发生低脑氧，多发生于CPB期间。低脑氧可增加AKI发生率、血乳酸水平，延长患者ICU停留时间和总住院时间。
心脏直视手术需在体外循环的辅助下完成，确保在为机体提供基础氧供的同时，获得清晰、安静、无血的术野，使手术能安 全、顺利进行。但是在体外循环（CPB）期间，由于血流动力学改变、血液稀释、氧解离曲线左移、机体炎性反应等多种原因，机体极易发生氧供与氧耗的失衡，产生氧债，最终导致不可逆的缺氧性损伤及器官功能损害。在氧供下降的初期，传统监测指标几乎不出现异常，而当动脉血氧饱和度、混合静脉血氧饱和度、血乳酸等反映氧供需平衡的指标出现异常时，局部组织常常已缺氧一段时间，此时即使立即采取有效措施也不能完全避免缺氧性损伤的发生，严重时可导致重要器官功能损害甚至死亡。近年来应用近红外光谱（NIRS）技术监测脑额叶皮层组织内氧合血红蛋白含量和非氧合血红蛋白含量，得到该部位包括动脉血、静脉血及混合动静脉血在内的所有血液的氧合状态，即局部脑组织氧饱和度，具有无创、实时、便捷的特点。它作为传统监测手段的补充已经被应用于心脏大血管手术、胸科手术、颈动脉内膜剥脱手术、心肺复苏、新生儿重症监护等领域。
本研究主要关注CPB辅助下心脏瓣膜手术中患者发生的低脑组织氧饱和度（rSO2），分析其影响因素及与患者预后的关系，以期为更好地应用NIRS技术进行围手术期管理提供依据，为心脏手术患者围手术期维持氧供需平衡的管理提供思路，避免氧债产生，降低术后不良事件发生率，改善患者预后。
○1.1 一般资料
纳入对象：纳入2017年8月至2018年5月于四川大学华西医院在浅低温CPB下行择期心脏瓣膜手术的患者190例，其中男102例，女88例，平均年龄（54.2±11.97）岁。定义患者术中出现双侧局部rSO2＜55％持续５min为低脑氧事件，根据是否发生低脑氧事件分为低脑氧组（L组）和正常脑氧组（Ｎ组）。 纳入标准：（1）年龄18～80岁；（2）拟行择期心脏瓣膜手术；（3）手术需要 CPB辅助。 排除标准：（1）患有中枢神经系统疾病；（2）有中枢神经系统手术史；（3）预计手术时间≤2h。
○1.2 方法
1.2.1术前基线资料收集：术前1d收集患者基线资料。 1.2.2术中监测：rSO2监测：采用脑组织氧饱和度监测仪对患者双侧大脑半球局部rScO2进行监测。常规监测包括五导联心电图、脉搏氧饱和度、呼气末二氧化碳、有创动脉压、中心静脉压、鼻咽温。分别在患者入室时、心肺转流术前、心肺转流术中每小时、心肺转流术后20min、手术医生关胸时采集动脉血进行血气分析。 1.2.3 术后随访：随访指标包括：重症监护室（ICU）停留时间、总住院时间；血红蛋白、肌酐、尿素氮、AST／ALT值、脑钠肽（BNP）、肌钙蛋白；术后并发症情况（是否有新发的肝肾功能不全）。
最终纳入190例浅体温CPB下行心脏瓣膜手术患者，其中有99例患者发生了低脑氧，在发生低脑氧的患者中，73例患者发生于CPB期间。 两组患者性别、年龄、体重指数、ASA分级、术前血红蛋白、肌酐、尿素氮水平、AST／ALT值、肌钙蛋白、左室射血分数（EF）值及左心室大小差异均无统计学意义（P＞0.05）。L组术前血糖低于N组，BNP水平高于V组（P＜0.05），见表１。
○2.3 随访结果比较
L组及N组术后最高肌酐水平、最高尿素水平、AST／ALT值及术后EF值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。Ｌ组急性肾损伤（AKI）发生率、ICU停留时间、总住院时间、术后最高BNP、术中最高乳酸水平均明显高于Ｎ组（P＜0.05），见表２。
用二分类logistic回归分析术中发生低脑氧事件的危险因素，发现年龄＞65岁和 CPB时间＞120min是发生低脑氧事件的危险因素（P＜0.05），rScO2＞60%为发生低脑氧事件的保护性因素，见表３。
按照rSO2绝对值小于55%，持续超过5min作为低脑氧事件的标准，纳入的190例患者中，有99例患者发生了低脑氧。而发生低脑氧的患者中，73例患者发生在 CPB期间。ZHENG等系统评价了成人心脏手术患者应用脑NIRS监测的情况，发现约50%的心脏手术患者在手术过程中发生了一次或多次的局部rSO2下降，这与本研究结果类似。心脏瓣膜手术中低脑氧发生率较高，大多发生于CPB期间。患者的rSO2在CPB过程中有所下降，主要是由CPB时氧供与氧耗的特点和脑组织利用能量的特点两方面原因导致的。CPB时组织灌注压降低，非搏动性血流代替搏动性血流，使微循环障碍发生率增高，并且这种非搏动性血流使体内儿茶酚胺类物质 释放增加，易导致局部血管收缩，局部组织灌注减少或无灌注，进而导致局部组织缺血缺氧。CPB时常有一定的血液稀释，血液稀释不仅导致脑细胞水肿发生率增高，而且由于血液稀释、手术及CPB导致的红细胞破坏增加、输入库存血红细胞变形能力降低等原因使血红蛋白水平降低，有效携氧的血红蛋白减少，组织易发生缺血缺氧。低灌注导致的局部组织乳酸产生增加、pH值降低，库存血中二磷酸甘油酸水平较低，动脉血二氧化碳浓度降低，心肌保护需要低体温等系列原因导致氧解离曲线左移，氧解离障碍，组织利用氧困难。此外，动脉血二氧化碳浓度降低时，脑血管收缩，脑血流减少，易发生脑组织缺血缺氧。CPB开始时由于有免疫细胞如单核细胞、巨噬细胞的活化，血液与CPB管路的接触，核心体温变化，血流动力学改变，肠道内毒素的释放等原因，应激激素水平明显增高，全身炎性反应启动，过度炎性反应使机体氧耗增加，更易缺血缺氧。由于心脏手术及CPB的特点，约一半的患者在手术过程中发生了低脑氧，本研究结果提示有必要对CPB的患者进行脑氧监测，特别是CPB期间，有助于及时发现脑组织缺氧。
进一步分析显示，低脑氧组及正常脑氧组ICU停留时间、总住院时间、术后AKI发生率、术后最高BNP、术中最高乳酸的差异有统计学意义。低脑氧组表现出更高 CPB后乳酸水平、术后最高BNP水平及AKI发生率，更长的ICU停留时间与总住院时间。发生低脑氧时，局部的脑组织发生了氧供需不平衡，需氧量大于供氧量，葡萄糖有氧氧化过程受阻，丙酮酸无法顺利完成三羧酸循环产能，丙酮酸通过无氧酵解转化为乳酸，此时细胞内氢离子堆积，pH值下降，同时由于无氧酵解产生三磷酸腺苷（ATP）减少，细胞供能不足，引起细胞损伤。由于上述原因，CPB时导致组织缺血缺氧，局部乳酸堆积。CPB后由于组织恢复搏动性灌注，灌注压增高，末梢循环改善，局部组织堆积的乳酸释放入血，血中乳酸含量增加，加之恢复正常循环后，各个器官的缺血再灌注损伤，乳酸水平将进一步升高。CPB后高乳酸水平常提示组织灌注不良，细胞缺血缺氧，器官功能障碍，术后肾功能不全发生率增高。乳酸作为一项反映组织灌 注不良的指标在临床上广泛应用，高乳酸血症更是循环衰竭、脏器功能损伤、疾病预后不良、近远期死亡率增加的标志物。但临床上由于乳酸水平的获得依赖于血气检查，特别是CPB时由于灌注不足等原因，血液中的乳酸并不能完全反映此时的组织灌注及氧供需情况，有滞后性与不确切性的特点，当血乳酸水平明显升高时，组织已经缺血缺氧一段时间，此时即使立即采取补救措施也无法完全避免器官的缺氧性损伤。相比乳酸而言，局部rSO2是一个更快、更灵敏的实时监测局部组织氧供需情况的指标。
本研究还发现年龄＞65岁和CPB时间＞120min是发生低脑氧的危险因素，而基础 rSO2＞60%为发生低脑氧事件的保护性因素。年龄较大的患者发生低脑氧的可能性更大，这与多篇研究的结果相似。随着年龄增加，机体功能逐渐减退，脑细胞萎缩，脑容量减少，脑氧代谢减慢，脑血管发生退行性变，脑血流减慢，在CPB条件下更容易产生氧供与氧需失衡，局部rSO2降低,导致低脑氧事件的发生。另有研究表明，随着年龄增长，近红外光在颅内传播的距离变长，传播时间增加，能量衰减增加，rSO2降低。由于CPB时氧供与氧耗的特点和脑组织利用能量的特点，CPB时易发生大脑的缺氧性损伤。CPB时间长也意味着手术难度相对高及创伤相对大，此时术中红细胞破坏增多、血液稀释。随着手术时间延长脑细胞水肿概率增加、机体过度炎性反应、体内乳酸堆积、氧离曲线左移等原因也使机体发生低脑氧事件的概率增加。提示减少CPB时间可能会减少术中低脑氧的发生，降低大脑缺氧性损伤的发生率。 综上所述，心脏瓣膜手术中约有一半患者发生低脑氧，多发生于CPB期间。低脑氧可增加AKI发生率、升高血乳酸水平，延长患者ICU停留时间和总住院时间。年龄＞65岁、CPB时间＞120min是术中发生低脑氧的危险因素，基础rSO2＞60%是其保护因素。博联众科MOC系列脑氧组织饱和度监测仪可提供基于rSO2动态监测的导向性治疗方法，通过无创、动态、实时的监测手段，为临床医生提供了更精确的病情评估和治疗调整依据，有效改善了重症TBI患者的脑氧代谢和炎症反应，显著提升了患者的康复速度和预后质量。博联众科MOC系列脑组织氧饱和度监测仪可提供连续、实时、无创的组织氧饱和度 (rSO2)监测值，可反映特定器官(如脑、肠系膜、肾脏等) 及全身灌注状态。研究表明，rSO2监测可在早期发现常规血流动力学检测方法无法发现的灌注受损状态，能够及时监测脑及区域组织的氧供需平衡、脑血流的动态变化，及早对脑及组织缺血、缺氧做出评价，指导围术期管理，可以减少围术期并发症的发生率，可灵敏反映组织的氧合状态并予以干预，优化整个临床治疗管理，缩短住院时间、改善患者预后。
