近红外光谱在新生儿领域的应用

曾菊综述，李清平审校

（西南医科大学附属医院，四川泸州646000）

近红外光谱在新生儿领域的应用

曾菊综述，李清平△审校

（西南医科大学附属医院，四川泸州646000）

光谱学，近红外光；婴儿，新生；血氧测定法；血气分析；综述

充分的组织氧合状态是进行新陈代谢提供能量的前提条件［1］，氧合状况是重要的生命指标，血气分析和经皮氧饱和度监测仅是血液中的氧分压和肢端的小动脉血氧饱和度，而不是器官组织的含氧情况。直接获取器官组织的氧合情况技术主要是近红外光谱测定技术（near infrared spectroscopy，NIRS）。自1977年Jobsis［2］首次将NIRS用于动物头部的氧含量监测以来，1985年将NIRS应用于临床监测脑组织氧后［3］，1993年脑血氧饱和度监测装置在美国上市。2005年，中国首次研制出近红外组织血氧参数无损检测仪用于临床［4］。NIRS的理论基础是基于光和生物组织相互作用的组织光学，可概括为以下两方面：（1）基于高散射条件下修正的朗伯-比尔吸收定律；（2）采用多波长、多个监测距离的方法。由于近红外光对外层组织的良好穿透性，即利用一定波长的近红外光能穿透头皮、颅骨及脑组织后，发生透射和散射现象的原理，光谱仪通过测定入射光强度和透射光或返回的散射光强度，从而获得光在颅内衰减的信息，利用其部分漫反射光的信息解算出血氧参数，即脑组织血氧饱和度（rSO2或TOI）。本研究就其监测的基本原理及在新生儿领域的临床应用情况及价值进行综述。

1　NIRS在医学以外领域的应用

NIRS在食品、体育等领域均有广泛的应用。食品方面对各种果实成熟度的检测［5-6］，利用果实不同时期的投射光谱出现显著变化，从而使得NIRS可用于预测果实的成熟度；由于其具有操作简单、非破坏性、无污染等优势，可用于食品产地的追溯［7］。在体育运动方面，NIRS可以在体、无创、实时连续地观察到运动各个阶段局部组织血氧参数的变化，准确、动态地了解组织氧合状况和机体氧化代谢水平［8-10］。李增勇等［11］关于驾驶员驾驶前后rSO2对比研究结果显示，NIRS用于检测驾驶员疲劳状况有一定的价值，可用作为检测驾驶疲劳的一种可行方法。

2　NIRS在医学方面的应用

NIRS在医学方面更早的应用主要是在脑外科、心脏外科、乳腺疾病、肝硬化等领域。外科手术及急危重症中有广泛的应用，许多研究证明了NIRS监测得到的rSO2能在无临床表现前发现脑缺血事件，从而提高手术的成功率［12-16］。故有学者建议在高风险手术如心脏外科手术、胸外科手术及老年人的腹部大手术中应用NIRS监测脑rSO2［17］。在心搏骤停方面，rSO2可预测心搏骤停者的神经系统预后［18］。有研究结果显示，若rSO2低于25%则神经系统预后不良；在创伤性脑损伤中，因rSO2与脑组织氧分压有良好的相关性，而使NIRS在创伤性脑损伤中得到广泛的应用［19］。也有研究表明，NIRS也用于感染性休克患者微循环障碍的评估［20］。

3　NIRS在新生儿领域的应用

由于近红外光可穿透头皮或颅骨，无损、直接、快速地监测rSO2，并可同时获得脑组织中的还原血红蛋白（Hb）、总血红蛋白（tHb）、氧合血红蛋白（HbO2）等指标。

3.1NIRS的相关数据意义rSO2实时显示、直接反映脑组织氧合情况。tHb是红细胞和血液中的主要成分，其变化可反映脑血容量的变化。

3.2NIRS测量值的临床意义国内多中心研究显示，正常足月新生儿rSO2测定值为（62±2）%，低于58%提示脑组织缺氧［21］。国外相关文章报道的正常值范围与国内存在一定差异，可能因使用的设备、探头灵敏度、人种的差异等所致［22-23］。

3.3NIRS的检测方法将仪器探头置于前额正中部位，安静状态下记录仪描记曲线，曲线稳定2 min后显示的数值为rSO2。

3.4NIRS在新生儿领域的主要应用

3.4.1足月新生儿

3.4.1.1非疾病状态下新生儿的脑rSO2周丛乐等［21］采用NIRS技术对无特殊疾病的223例足月儿和95例早产儿分别在出生后第1、2、3天进行rSO2测定，选取102例患有影响脑氧合疾病的新生儿，对比分析两组间rSO2差异。得出正常足月新生儿rSO2测定值为（62±2）%，低于58%提示为脑组织缺氧。疾病状态新生儿rSO2测定值为（55±7）%，与无特殊疾病新生儿组比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。有研究报道，对出生在Bellevue医院的胎龄、性别、出生体质量、Apgar评分、头围、喂养方式等比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。对所有新生儿在出生第1、2天进行rSO2的测定，最后得到完整数据的有38例（其中有26例西班牙裔，7例亚裔，3例白种人，2例非洲裔美国人），最后得到的结果为以上新生儿在出生后第1天［（78.2±7.9）%］和第2天［（78.3±6.1）%］的rSO2比较，差异无统计学意义（P＞0.05）［24］。

3.4.1.2出生后过渡期的局部rSO2Baik等［22］通过对190例足月剖宫产儿生后2、5、10、15 min进行rSO2的监测，分析得出rSO2在出生后呈1个缓慢上升的过程，最后趋于稳定的波动在66%～75%，见图1；但该研究仅获得了足月剖宫产儿动态rSO2变化情况。而Pichler等［23］则是对无需任何医疗支持的381例新生儿（82例足月经阴道分娩，272例足月剖宫产，27例早产剖宫产）于生后2、5、10、15min测rSO2，同样得到rSO2呈上升趋势，约5 min后达到稳定状态，其中得到早产剖宫产新生儿的rSO2较足月剖宫产新生儿rSO2较高，见图2；分析其可能原因是早产儿在不需呼吸支持时的正常适应表现。还有可能因国外文献报道使用的设备与国内不同，所得数值均高10%左右。

图1　出生后不需医疗支持的足月新生儿rSO210%、25%、50%、90%分布情况

图2　不需医疗支持新生儿出生后过渡期rSO2的情况

3.4.2早产儿方面的应用

3.4.2.1早产儿出生后过渡时期的rSO2情况已有研究表明，极低出生体质量儿出生后的rSO2较足月儿高，剖宫产新生儿中早产儿较足月儿rSO2在达到稳定状态后更高，可能是早产儿在不需呼吸支持时正常适应性表现［23-25］。

3.4.2.2早产儿出生过渡期后的rSO2情况早产儿的rSO2取决于多种因素共同决定，如新生儿的临床状态（呼吸系统、循环系统的不同疾病）、生后的年龄等波动在一个较大的范围。国外报道的数据在55%～85%［25-28］。

3.4.2.3早产儿低血压时的rSO2情况有研究表明，监测脑rSO2在早产儿低血压的治疗管理中有积极重要的作用，该研究得到rSO2长时间小于50%的低血压患儿神经系统预后不良，而rSO2无明显异常仅血压低的患儿神经系统预后无明显异常［29］。

3.5rSO2监测与新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）侯新琳等［30］研究显示，新生儿在不同程度的缺氧下，当rSO2在30%～40%时，新生儿出现脑损伤，当rSO2小于30%，出现严重的脑损伤；rSO2越低，脑功能、脑损伤越重；无创NIRS检测到的rSO2可以在脑缺氧过程中反映脑损伤及损伤的程度。NIRS已用于HIE患儿的rSO2监测［31-32］。林泽鹏等［33］分别在12、24、72 h用MIRS测定安静状态下的rSO2，并使用脉搏血氧仪监测SpO2，进行组间比较后得到NIRS数据显示3组（HIE轻、中、重度组）不同时间rSO2组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；在轻、中、重度HIE组中，同一时间的rSO2比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；而SpO2监测分析，HIE组与对照组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。在HIE时，NIRS能准确监测rSO2，并客观评价脑组织的氧合状态，为评价HIE患儿脑损伤程度提供客观、量化的依据。

HIE患儿在亚低温治疗中脑组织rSO2低于亚低温结束后，HIE患儿生后12～48 h的rSO2较高的病例组预后较差，这可能与脑组织二次耗能的减少有关［34］，见图3。近年有类似的研究显示，rSO2在6、12、24 h较高者神经系统预后差［35］。

图3　窒息患儿在不同时间的rSO2情况

3.6NIRS的优缺点及局限性虽然NIRS监测rSO2已广泛用于临床，但是在新生儿重症监护中仍缺乏大样本、多中心研究，尤其是国内的相关研究报告极少，rSO2尚缺乏明确严格的“正常”值［27］，NIRS研究还需要更严格证明其临床实用性与所需的区域氧合指导目标。

综上所述，NIRS作为床旁、无创、实时地监测rSO2，从而预测危重患儿的近期或远期预后，有不可替代的临床价值，以后发展方向将是NIRS、振幅整合脑电图（aEEG）、MRI、超声检查等共同应用［31，36］，从而综合评估相应器官的功能状态，而更好地为临床工作进行引导。

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A

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（2016-04-23）