近红外光谱技术产时监测宫内缺氧性脑损伤的研究

近红外光谱技术产时监测宫内缺氧性脑损伤的研究( 　 叶贞志 谢小强 韩玉昆 杨晓光 郭亮 苏国云 【摘要】 目的　探讨近红外光谱技术产时监测宫内缺氧性脑损伤的价值,为临床评价脑损伤提供客观、量化依据。 方法　对46例宫内窘迫新生儿，根据出生后是否合并新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）分为HIE组及无HIE组，应用近红外光谱技术测定其脑组织氧饱和度(rSO2 ),并与对照组比较。ROC曲线评价脑组织rSO2 对HIE的诊断价值。 结果　HIE组患儿产程中胎头剥露时及生后5min两个时间点脑组织rSO2（37.9%±4.8%；52.6%±4.5%）均明显低于正常对照组（45.9%±4.6%；59.6%±4.4 %）及宫内窘迫无合并HIE组（44.1%±3.1%；57.6%±3.5%）新生儿(P < 0. 01)。各组新生儿产程中胎头剥露时脑组织rSO2与脐动脉血气血氧饱和度间，均呈良好正相关（P<0.01）。以胎头剥露时脑组织rSO2<39.5%为界点，评判HIE的敏感度及特异度分别为64%及93%。 结论　近红外光谱测定脑组织rSO2能客观评价宫内窘迫新生儿脑氧合状态,尚可提示新生儿缺氧缺血性脑损伤的存在。 【关键词】 近红外光谱；脑组织氧饱和度；宫内窘迫；缺氧缺血性脑病，新生儿 Evaluation of intrapartum Hypoxic-Ischemic Cerebral Injury using near infrared spectroscopy.YE Zhen-zhi*, XIE Xiao-qiang, HAN Yu-kun, et al. *Department of Pediatrics，Gongming Hospital of Guangming New District，Shenzhen 518106; Guangdong，China. 【Abstract】 : Objective　To discuss the significance of the evaluation of intrapartum Hypoxic-Ischemic Cerebral Injury using near infrared spectroscopy (NIRS) , and to provide a method to evaluate brain damage objectively and quantitatively. Methods　A total of 46 Newborn Infants with Fetal Distress were divided into hypoxic ischemic encephalopathy( HIE) group and non- HIE group. Using NIRS, the brain regional oxygen saturation in these patients were measured , comparing with the control group. Evaluation of brain oxygenation in the diagnosis of HIE by receiver operating characteristic curve. Results　at time points of fetal head revealing and five minutes after born , The HIE group showed decreased brain oxygenation（37.9%±4.8%；52.6%±4.5%）, Compare with control group（45.9%±4.6%；59.6%±4.4 %）and non- HIE group（44.1%±3.1%；57.6%±3.5%）Newborn Infants(P<0.01) . The brain oxygenation was positively correlated with the oxygen saturation of umbilical artery blood gas analysis in all group(P<0.01).The sensitivity and specificity of assessing the HIE by brain oxygenation at fetal head revealing was 64 % and 93% respectively. Conclusions The brain oxygen saturation obtained by NIRS could be used to evaluate the brain oxygena, and may be useful in predicting whether Newborn Infants with Fetal Distress have HIE or not . 【Key words】: Near infrared spec roscopy; Regional oxygen saturation; Fetal Distress; Hypoxic ischemic encephalopathy 围产期窒息所致缺氧缺血性脑病(hypoxic ischemic encephalopathy, HIE)为影响新生儿生存质量的常见病，我国每年约140～200万新生儿发生窒息，其中1/3死亡，30万左右窒息儿出现不同程度残疾[1]。90%的HIE发生于出生前和出生时，尽早诊断并及早干预是减轻和避免发生缺氧缺血性脑损伤的有效措施。而宫内缺氧常难以发现，其是否已导致脑缺氧损伤至今仍缺乏具体、客观、量化的判断指标。本实验通过探讨近红外光谱（near infrared spectroscopy, NIRS）技术对宫内窘迫新生儿脑组织氧合评价及缺氧缺血性脑损伤评判的价值,为临床评价新生儿缺氧缺血性脑损伤提供客观、量化依据。 1 对象与方法 1.1 研究对象 患病组51例，为2008年6月～2009年10月于我院产科分娩的正常妊娠，胎位正常，分娩过程中有明确胎儿宫内窘迫[1]的患儿（孕母有心肾疾病、贫血、感染性疾病者不列入），根据出生后是合并新生儿缺氧缺血性脑病[2]分为2组：①HIE组：共22例，其中男14例，女8例，均为轻度HIE患儿，胎龄37～43周，平均(39.7±1.9) 周，出生体重2653～4223g，平均(3403±388)g；②无HIE组:共29例，其中男18例，女11例，胎龄37～43周，平均(40.0±1. 8)周，出生体重2798～4213g，平均(3486±402)g。 对照组35例，为同期于我院产科分娩的正常妊娠、胎位正常、无胎儿宫内窘迫的性别、胎龄匹配的正常新生儿35例，其中男22例，女13例，胎龄37～42周，平均(39.6±1.5) 周,出生体重2630～4136g，平均(3341±376)g。 1.2 仪器与方法 采用中科院合肥光电公司TASH-100型近红外组织血氧参数无损监测仪，检测结果用rSO2表示（组织氧饱和度），可检测范围20%~90%。由经过的专人操作。传感器贴于新生儿前额，避开脑中线并位于眉骨上方至少2cm，以防止矢状窦和额窦的影响，光源和两个检测器的距离为20mm和30mm，检测并录取产程中胎头剥露时、出生后5min两个时间点的rSO2，存档以备后续分析。同步检测胎儿娩出后脐动脉血气分析及脉搏血氧饱和度（SpO2）。 1.3 统计学分析  采用SPSS 13.00 统计软件,计量资料用（ ±s）表示。组间均数比较，采用单因素方差分析（ANOVA），检验方差齐性，采用最小显著差异(LSD)和Dunnett T3法；相关分析采用Pearson检验；ROC曲线分析近红外光谱检测脑组织氧饱和度预测新生儿缺氧缺血性脑病的价值。以P＜0.05为差异有统计学意义，P＜0.01为差异有非常显著意义。 2 结果 2.1 各组新生儿rSO2、SpO2比较 HIE组患儿产程中胎头剥露时、生后5min两个位点脑组织rSO2，均低于正常对照组新生儿(P < 0. 01)，亦均低于宫内窘迫无合并HIE组新生儿(P < 0. 01)。宫内窘迫无合并HIE组新生儿脑组织rSO2与对照组比较，差异无统计学意义(P > 0. 05)。而各组新生儿脉搏氧饱和度(SpO2)皆波动于95%左右,组间差异无统计学意义(P > 0. 05) ，见表1。 表1 各组新生儿rSO2、SpO2比较（±s） 组别 例数 胎头剥露时 rSO2（%） 生后5min rSO2（%） SpO2（%） 正常对照组 35 45.9±4.6 59.6±4.4 95.2±3.2 宫内窘迫无HIE组 29 44.1±3.1 57.6±3.5 94.5±3.4 HIE组 22 37.9±4.8*# 52.6±4.5*# 93.7±3.7 F 25.36 19.63 1.32 P P<0.01 P<0.01 P>0.05 注：*与正常对照组比较，P<0.01，# HIE组与宫内窘迫无HIE组比较，P<0.01。 2.2 各组新生儿产程中胎头剥露时脑组织rSO2与脐动脉血气血氧饱和度相关分析 正常对照组、宫内窘迫无合并HIE组、HIE组产程中胎头剥露时脑组织rSO2与脐动脉血气血氧饱和度间，均呈良好正相关（r=0.709，P<0.01；r=0.736，P<0.01 ；r=0.655，P<0.01）。 图1 HIE组产程中胎头剥露时脑组织rSO2与脐动脉血气血氧饱和度相关分析 2.3 脑组织rSO2评判新生儿缺氧缺血性脑病ROC曲线分析 以胎头剥露时脑组织rSO2<39.5%为界点，评判宫内窘迫新生儿缺氧缺血性脑病的敏感度及特异度分别为64%及93%，见表1；以生后5min脑组织rSO2<53.5%为界点，评判宫内窘迫新生儿缺氧缺血性脑病的敏感度及特异度分别为68%及87%，见表1，图2. 表2 脑组织rSO2评判新生儿缺氧缺血性脑病ROC曲线分析 指标 曲线下面积 P值 界点 敏感度（%） 特异度（%） 胎头剥露时 rSO2 0.86±0.052 <0.01 <39.5% 64 93 生后5min rSO2 0.82±0.065 <0.01 <53.5% 68 87 图2 胎头剥露时脑组织rSO2评判新生儿缺血缺氧性脑病ROC曲线 3 讨论 新生儿缺氧缺血性脑病（HIE）是围产期窒息所致常见和严重的并发症，其发生与脑组织供氧异常密切相关[3-4]。普遍认为，在分娩过程中进行胎儿监护，及时预报胎儿宫内缺氧的存在以及是否已导致脑损伤，并采取措施保护胎儿并结束分娩，是减轻和避免发生缺氧缺血性脑损伤最有效的预防性干预措施。近10多年来，胎心率电子监护、胎儿心电图监护、胎儿血饱和度监测，胎儿超声多谱勒监测等胎儿电子监护设备应运而生。但所有这些监护手段主要反映胎儿宫内总体氧供或缺氧状况，皆无法监测局部脑组织氧供情况，对宫内缺氧持续多长时间，缺氧至何等程度可导致胎儿脑损伤，临床尚无明确的界限和精确的指标。 近红外光谱测定（NIRS）是应用光学原理进行脑组织氧合状况监测的新技术。该技术在近红外光线范围（700～1100mm）内通过评价氧合血红蛋白、还原血红蛋白、血氧饱和度及血容量等指标监测脑氧合状况，可间接了解脑组织氧代谢及血液动力学改变。其可对正常新生儿[5]、早产儿[6]、HIE[7]、脑梗死[8]等多种不同病理生理状态下的脑组织氧和状态、脑血流量进行准确评估，且与血氧饱和度测量的金——血气分析测得的血氧饱和度具有良好的相关性[9，10]。 对于HIE患儿，缺氧、缺血可致脑细胞能量代谢衰竭、脑内血流重新分配、脑组织选择性损伤及并发“压力被动性脑血流”等改变，加之兴奋性氨基酸的神经毒性作用、细胞内钙超负荷所致兴奋毒损伤、自由基损伤等因素，共同导致急性期脑组织缺氧、缺血性损伤，脑氧合异常[1]。本实验中，HIE组患儿产程中胎头剥露时及生后5min两个时间点rSO2均明显低于正常对照组及宫内窘迫无合并HIE组新生儿(P < 0. 01)，且与脐动脉血气分析测得的血氧饱和度呈良好正相关(P < 0. 01)，而同期各组患儿SpO2均正常，组间比较差异无统计意义(P > 0. 05)，提示对于此类患儿，即便SpO2处于正常范围，亦可能存在局部脑组织缺氧。本研究尚显示，分别以胎头剥露时脑组织rSO2<39.5%、生后5min脑组织rSO2<53.5%为界点，评判新生儿缺氧缺血性脑病的敏感度及特异度分别为64%、93%及68%、87%，说明近红外光谱技术用于检测脑组织rSO2可提示HIE的存在。 综上所述，NIRS技术检测脑组织rSO2具有无创、定量、实时、连续、重复性佳及可床旁检测等优势，较之SpO2，其可在各种病理生理状况下客观、准确地检测局部脑组织氧合状况[5-12]，尚可提示宫内窘迫新生儿合并HIE的存在，对产时缺氧缺血性脑损伤的及时诊断及干预、改善预后均具有重要临床意义[13]。 经产母腹壁检测胎儿脑组织氧合状态，可更早诊断及干预以减轻和避免缺氧性脑损伤的发生，然而其受产母腹壁厚度、羊水量、羊水性质等因素影响，准确性需在检测仪器及技术上改进以提高，相关研究尚有待进一步开展。 本课题得到深圳市光明新区公明人民医院产科、超声科、检验科及中国医科大学韩玉昆教授，清华大学丁海曙教授的协助和支持，在此向以上科室及个人表示衷心感谢。 参考文献 [1] 张家骧，魏克伦，薛辛东.新生儿急救学.第2版.北京:人民卫生出版社,2006.50-54，584-590. [2] 中华医学会儿科学分会新生儿学组. 新生儿缺氧缺血性脑病诊断标准. 中华儿科杂志，2005，43（8）：584. [3] 韩玉昆,许植之,虞人杰. 新生儿缺血缺氧性脑病.北京:人民卫生出版社,2000.29-57. [4] 朱大年.生理学.第7版.北京：人民卫生出版社，2008：129. [5] Isobe K, Kusaka T, Fujikawa Y, et al. Changes in cerebral hemoglobin concentration and oxygen saturation immediately after birth in the human neonate using full-spectrum near infrared spectroscopy. J Biomed Opt, 2000, 5(3): 283-286. [6] Payer C, Urlesberger B, Pauger M, et al . Apnea associated with hypoxia in preterm infant: impact on cerebral blood volume. Brain Dev,2003,25(1):25-31. [7] Lan Huang, Haishu Ding, Xinling Hou, et al. Assessment of the hypoxic-ischemic encephalopathy in neonates using noninvasive near infrared spectroscopy. Physiol Meas. 2004,25(3):749-761. [8] Terborg C, Bramer S, Harscher S, et al. Bedside assessment of cerebral perfusion reductions in patients with acute ischaemic stroke by near-infrared spectroscopy and indocyanine green. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2004, 75(1):38-42. [9] Haishu Ding, Lan Huang, Jen C, et al. Physiological Meaning of Cerebral Oxygen Saturation for Piglet with Hypoxia-Ischemia. Proc SPIE, 2004, 5630（1）: 244-252. [10] 腾轶超, 丁海曙, 黄岚,等. 外层覆盖下组织氧饱和度的无损检测及可信度评定. 自然科学进展, 2007, 17(8):1138-1143. [11] 侯新琳，周丛乐，黄岚,等. 近红外光谱技术对新生儿缺氧缺血性脑病脑氧合及组织灌注的评价探讨. 中国儿童保健杂志,2006,14(1):8-10. [12] Teng Y, Ding H, Gong Q, et al. Monitoring cerebral oxygen saturation during cardiopulmonary bypass using near-infrared spectroscopy: the relationships with body temperature and perfusion rate. J Biomed Opt，2006，11(2):16-24. [13] Clay HD. Validity and reliability of the SjO2 catheter in neurologically impaired patients: a critical review of the literature. J Neurosci Nurs ,2000 ,32(4) :194-203. �基金项目：深圳市科技项目课题（课题编号：200602077） (作者单位：518106 深圳市光明新区公明人民医院新生儿科（叶贞志 谢小强 杨晓光 苏国云 郭亮）；中国医科大学第二附属医院儿科（韩玉昆）。 通信作者：郭亮（15818621056） Email：� HYPERLINK "mailto:gliang2008@yahoo.cn" ��gliang2008@yahoo.cn� _1270841066.unknown