近紅外光譜在新生兒領(lǐng)域的應(yīng)用

曾菊綜述，李清平審校

（西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000）

近紅外光譜在新生兒領(lǐng)域的應(yīng)用

曾菊綜述，李清平△審校

（西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000）

光譜學(xué)，近紅外光；嬰兒，新生；血氧測(cè)定法；血?dú)夥治?；綜述

充分的組織氧合狀態(tài)是進(jìn)行新陳代謝提供能量的前提條件［1］，氧合狀況是重要的生命指標(biāo)，血?dú)夥治龊徒?jīng)皮氧飽和度監(jiān)測(cè)僅是血液中的氧分壓和肢端的小動(dòng)脈血氧飽和度，而不是器官組織的含氧情況。直接獲取器官組織的氧合情況技術(shù)主要是近紅外光譜測(cè)定技術(shù)（near infrared spectroscopy，NIRS）。自1977年Jobsis［2］首次將NIRS用于動(dòng)物頭部的氧含量監(jiān)測(cè)以來(lái)，1985年將NIRS應(yīng)用于臨床監(jiān)測(cè)腦組織氧后［3］，1993年腦血氧飽和度監(jiān)測(cè)裝置在美國(guó)上市。2005年，中國(guó)首次研制出近紅外組織血氧參數(shù)無(wú)損檢測(cè)儀用于臨床［4］。NIRS的理論基礎(chǔ)是基于光和生物組織相互作用的組織光學(xué)，可概括為以下兩方面：（1）基于高散射條件下修正的朗伯-比爾吸收定律；（2）采用多波長(zhǎng)、多個(gè)監(jiān)測(cè)距離的方法。由于近紅外光對(duì)外層組織的良好穿透性，即利用一定波長(zhǎng)的近紅外光能穿透頭皮、顱骨及腦組織后，發(fā)生透射和散射現(xiàn)象的原理，光譜儀通過(guò)測(cè)定入射光強(qiáng)度和透射光或返回的散射光強(qiáng)度，從而獲得光在顱內(nèi)衰減的信息，利用其部分漫反射光的信息解算出血氧參數(shù)，即腦組織血氧飽和度（rSO2或TOI）。本研究就其監(jiān)測(cè)的基本原理及在新生兒領(lǐng)域的臨床應(yīng)用情況及價(jià)值進(jìn)行綜述。

1　NIRS在醫(yī)學(xué)以外領(lǐng)域的應(yīng)用

NIRS在食品、體育等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。食品方面對(duì)各種果實(shí)成熟度的檢測(cè)［5-6］，利用果實(shí)不同時(shí)期的投射光譜出現(xiàn)顯著變化，從而使得NIRS可用于預(yù)測(cè)果實(shí)的成熟度；由于其具有操作簡(jiǎn)單、非破壞性、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，可用于食品產(chǎn)地的追溯［7］。在體育運(yùn)動(dòng)方面，NIRS可以在體、無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)連續(xù)地觀察到運(yùn)動(dòng)各個(gè)階段局部組織血氧參數(shù)的變化，準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地了解組織氧合狀況和機(jī)體氧化代謝水平［8-10］。李增勇等［11］關(guān)于駕駛員駕駛前后rSO2對(duì)比研究結(jié)果顯示，NIRS用于檢測(cè)駕駛員疲勞狀況有一定的價(jià)值，可用作為檢測(cè)駕駛疲勞的一種可行方法。

2　NIRS在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

NIRS在醫(yī)學(xué)方面更早的應(yīng)用主要是在腦外科、心臟外科、乳腺疾病、肝硬化等領(lǐng)域。外科手術(shù)及急危重癥中有廣泛的應(yīng)用，許多研究證明了NIRS監(jiān)測(cè)得到的rSO2能在無(wú)臨床表現(xiàn)前發(fā)現(xiàn)腦缺血事件，從而提高手術(shù)的成功率［12-16］。故有學(xué)者建議在高風(fēng)險(xiǎn)手術(shù)如心臟外科手術(shù)、胸外科手術(shù)及老年人的腹部大手術(shù)中應(yīng)用NIRS監(jiān)測(cè)腦rSO2［17］。在心搏驟停方面，rSO2可預(yù)測(cè)心搏驟停者的神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后［18］。有研究結(jié)果顯示，若rSO2低于25%則神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后不良；在創(chuàng)傷性腦損傷中，因rSO2與腦組織氧分壓有良好的相關(guān)性，而使NIRS在創(chuàng)傷性腦損傷中得到廣泛的應(yīng)用［19］。也有研究表明，NIRS也用于感染性休克患者微循環(huán)障礙的評(píng)估［20］。

3　NIRS在新生兒領(lǐng)域的應(yīng)用

由于近紅外光可穿透頭皮或顱骨，無(wú)損、直接、快速地監(jiān)測(cè)rSO2，并可同時(shí)獲得腦組織中的還原血紅蛋白（Hb）、總血紅蛋白（tHb）、氧合血紅蛋白（HbO2）等指標(biāo)。

3.1NIRS的相關(guān)數(shù)據(jù)意義rSO2實(shí)時(shí)顯示、直接反映腦組織氧合情況。tHb是紅細(xì)胞和血液中的主要成分，其變化可反映腦血容量的變化。

3.2NIRS測(cè)量值的臨床意義國(guó)內(nèi)多中心研究顯示，正常足月新生兒rSO2測(cè)定值為（62±2）%，低于58%提示腦組織缺氧［21］。國(guó)外相關(guān)文章報(bào)道的正常值范圍與國(guó)內(nèi)存在一定差異，可能因使用的設(shè)備、探頭靈敏度、人種的差異等所致［22-23］。

3.3NIRS的檢測(cè)方法將儀器探頭置于前額正中部位，安靜狀態(tài)下記錄儀描記曲線，曲線穩(wěn)定2 min后顯示的數(shù)值為rSO2。

3.4NIRS在新生兒領(lǐng)域的主要應(yīng)用

3.4.1足月新生兒

3.4.1.1非疾病狀態(tài)下新生兒的腦rSO2周叢樂(lè)等［21］采用NIRS技術(shù)對(duì)無(wú)特殊疾病的223例足月兒和95例早產(chǎn)兒分別在出生后第1、2、3天進(jìn)行rSO2測(cè)定，選取102例患有影響腦氧合疾病的新生兒，對(duì)比分析兩組間rSO2差異。得出正常足月新生兒rSO2測(cè)定值為（62±2）%，低于58%提示為腦組織缺氧。疾病狀態(tài)新生兒rSO2測(cè)定值為（55±7）%，與無(wú)特殊疾病新生兒組比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。有研究報(bào)道，對(duì)出生在Bellevue醫(yī)院的胎齡、性別、出生體質(zhì)量、Apgar評(píng)分、頭圍、喂養(yǎng)方式等比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。對(duì)所有新生兒在出生第1、2天進(jìn)行rSO2的測(cè)定，最后得到完整數(shù)據(jù)的有38例（其中有26例西班牙裔，7例亞裔，3例白種人，2例非洲裔美國(guó)人），最后得到的結(jié)果為以上新生兒在出生后第1天［（78.2±7.9）%］和第2天［（78.3±6.1）%］的rSO2比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）［24］。

3.4.1.2出生后過(guò)渡期的局部rSO2Baik等［22］通過(guò)對(duì)190例足月剖宮產(chǎn)兒生后2、5、10、15 min進(jìn)行rSO2的監(jiān)測(cè)，分析得出rSO2在出生后呈1個(gè)緩慢上升的過(guò)程，最后趨于穩(wěn)定的波動(dòng)在66%～75%，見(jiàn)圖1；但該研究?jī)H獲得了足月剖宮產(chǎn)兒動(dòng)態(tài)rSO2變化情況。而Pichler等［23］則是對(duì)無(wú)需任何醫(yī)療支持的381例新生兒（82例足月經(jīng)陰道分娩，272例足月剖宮產(chǎn)，27例早產(chǎn)剖宮產(chǎn)）于生后2、5、10、15min測(cè)rSO2，同樣得到rSO2呈上升趨勢(shì)，約5 min后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其中得到早產(chǎn)剖宮產(chǎn)新生兒的rSO2較足月剖宮產(chǎn)新生兒rSO2較高，見(jiàn)圖2；分析其可能原因是早產(chǎn)兒在不需呼吸支持時(shí)的正常適應(yīng)表現(xiàn)。還有可能因國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道使用的設(shè)備與國(guó)內(nèi)不同，所得數(shù)值均高10%左右。

圖1　出生后不需醫(yī)療支持的足月新生兒rSO210%、25%、50%、90%分布情況

圖2　不需醫(yī)療支持新生兒出生后過(guò)渡期rSO2的情況

3.4.2早產(chǎn)兒方面的應(yīng)用

3.4.2.1早產(chǎn)兒出生后過(guò)渡時(shí)期的rSO2情況已有研究表明，極低出生體質(zhì)量?jī)撼錾蟮膔SO2較足月兒高，剖宮產(chǎn)新生兒中早產(chǎn)兒較足月兒rSO2在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后更高，可能是早產(chǎn)兒在不需呼吸支持時(shí)正常適應(yīng)性表現(xiàn)［23-25］。

3.4.2.2早產(chǎn)兒出生過(guò)渡期后的rSO2情況早產(chǎn)兒的rSO2取決于多種因素共同決定，如新生兒的臨床狀態(tài)（呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)的不同疾?。?、生后的年齡等波動(dòng)在一個(gè)較大的范圍。國(guó)外報(bào)道的數(shù)據(jù)在55%～85%［25-28］。

3.4.2.3早產(chǎn)兒低血壓時(shí)的rSO2情況有研究表明，監(jiān)測(cè)腦rSO2在早產(chǎn)兒低血壓的治療管理中有積極重要的作用，該研究得到rSO2長(zhǎng)時(shí)間小于50%的低血壓患兒神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后不良，而rSO2無(wú)明顯異常僅血壓低的患兒神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后無(wú)明顯異常［29］。

3.5rSO2監(jiān)測(cè)與新生兒缺氧缺血性腦?。℉IE）侯新琳等［30］研究顯示，新生兒在不同程度的缺氧下，當(dāng)rSO2在30%～40%時(shí)，新生兒出現(xiàn)腦損傷，當(dāng)rSO2小于30%，出現(xiàn)嚴(yán)重的腦損傷；rSO2越低，腦功能、腦損傷越重；無(wú)創(chuàng)NIRS檢測(cè)到的rSO2可以在腦缺氧過(guò)程中反映腦損傷及損傷的程度。NIRS已用于HIE患兒的rSO2監(jiān)測(cè)［31-32］。林澤鵬等［33］分別在12、24、72 h用MIRS測(cè)定安靜狀態(tài)下的rSO2，并使用脈搏血氧儀監(jiān)測(cè)SpO2，進(jìn)行組間比較后得到NIRS數(shù)據(jù)顯示3組（HIE輕、中、重度組）不同時(shí)間rSO2組間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；在輕、中、重度HIE組中，同一時(shí)間的rSO2比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；而SpO2監(jiān)測(cè)分析，HIE組與對(duì)照組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。在HIE時(shí)，NIRS能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)rSO2，并客觀評(píng)價(jià)腦組織的氧合狀態(tài)，為評(píng)價(jià)HIE患兒腦損傷程度提供客觀、量化的依據(jù)。

HIE患兒在亞低溫治療中腦組織rSO2低于亞低溫結(jié)束后，HIE患兒生后12～48 h的rSO2較高的病例組預(yù)后較差，這可能與腦組織二次耗能的減少有關(guān)［34］，見(jiàn)圖3。近年有類似的研究顯示，rSO2在6、12、24 h較高者神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后差［35］。

圖3　窒息患兒在不同時(shí)間的rSO2情況

3.6NIRS的優(yōu)缺點(diǎn)及局限性雖然NIRS監(jiān)測(cè)rSO2已廣泛用于臨床，但是在新生兒重癥監(jiān)護(hù)中仍缺乏大樣本、多中心研究，尤其是國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究報(bào)告極少，rSO2尚缺乏明確嚴(yán)格的“正常”值［27］，NIRS研究還需要更嚴(yán)格證明其臨床實(shí)用性與所需的區(qū)域氧合指導(dǎo)目標(biāo)。

綜上所述，NIRS作為床旁、無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)rSO2，從而預(yù)測(cè)危重患兒的近期或遠(yuǎn)期預(yù)后，有不可替代的臨床價(jià)值，以后發(fā)展方向?qū)⑹荖IRS、振幅整合腦電圖（aEEG）、MRI、超聲檢查等共同應(yīng)用［31，36］，從而綜合評(píng)估相應(yīng)器官的功能狀態(tài)，而更好地為臨床工作進(jìn)行引導(dǎo)。

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（2016-04-23）