在这篇叙述性综述中，我们讨论了监测有缺氧缺血性脑损伤风险的患者脑缺血发生的可用方法。具体来说，我们决定审查使用 NIRS 的非侵入性监测的证据和通过插入组织氧监测器和颈静脉球导管的侵入性监测。这两种监测脑氧合的方法具有不同的优点和局限性（图 1）。我们还讨论了改变脑氧合的方法，特别关注 MAP 和血液二氧化碳和氧气水平。
图 1. 一种非侵入性和一种侵入性方法用于监测心脏骤停患者脑氧合的优缺点概述
脑组织中的氧气水平取决于氧气输送和氧气消耗之间的比率，以及影响氧气从血管内转移到细胞的因素。心脏骤停后缺氧缺血性脑损伤的程度可能与任何或所有这些变量的异常程度和时间有关。重要的是，大脑能够通过一定范围的动脉血压来维持 CBF，从而保证相对恒定的氧气输送。这被称为脑血管自动调节。在市售的 NIRS 监测器中，近红外光从一个二极管发出——使用至少两种不同的波长来评估氧合血红蛋白 (HbO2) 和总血红蛋白 (Hb)——并由不同距离的另外两个二极管接收。后一特征能够将穿过浅表（颅外）组织与更深（颅内，深度为 2-3 厘米）组织的光分开。NIRS 传感器通常放置在发际线前面的太阳穴高度处，从而照亮大脑前动脉和大脑中动脉血管区域之间的分水岭区域。rSO2 信号代表 HbO2/Hb 的比率。它基于固定动脉和静脉室的假设，后者占 70-75%，并使用专有算法得出，因此难以比较不同监测器获得的结果。rSO2 固有的非脉动性质意味着它充其量只是 CBF 的替代变量。rSO2 不仅受解剖学混杂因素的影响，例如颅外组织、颅骨和脑脊液 (CSF) 区域的可变厚度。它也受动态因素的影响，包括贫血、患者的酸碱状态、血液动静脉分配的变化、组织水肿、以及缺氧缺血性脑损伤向非代谢性脑组织区域的进展。对于大多数临床监测而言，rSO2 趋势比绝对值更能提供信息。然而，尚不清楚是否应使用平均值、最高/最低值或值的变化作为衡量标准，以及是否应使用趋势来识别即将发生的严重不良事件、维持安全区或触发干预措施。多个变量的同时变化——而不是单个变量——可能更好地反映任何潜在的病理；越来越多的基于 NIRS 的脑血管自动调节报告证明了人们对这种方法越来越感兴趣。使用 NIRS 衍生的 rSO2 监测和潜在指导针对缺氧缺血性脑损伤的干预措施的生理结构需要 rSO2 信号的组成部分（例如，输血、补充氧气）、与氧气输送的关系（例如，支持心输出量和 MAP，针对最佳脑血管自动调节范围）、以及与耗氧量的关系（例如，目标温度管理 [TTM]、镇痛镇静、癫痫预防）。
使用 rSO2 可以了解心肺复苏 (CPR) 的质量或预测 ROSC，这个能力支持 NIRS 在心脏骤停中的可行性及其指导急性复苏的潜力，但本文的主要重点是关于复苏后治疗。已经进行了多项研究，就功能结果良好与功能不良的患者之间 rSO2 值的可能差异给出了不同的结果（表 1）。从生物学上看，rSO2 值表明脑氧稳态得到维持，这似乎与生存和良好的神经系统结果相关。在一项对 28 名心脏骤停患者的观察性研究中，与出院时接受检查的幸存者 (n=28) 相比，非幸存者 (n=10) 开始低温治疗后 rSO2 较低。在 60 名心脏骤停患者中报告了类似的结果，其中在重症监护病房 (ICU) 监测的前 40 小时内，尽管 rSO2 值有很大的重叠，与 ICU 出院和 6 个月时的不良结果患者 (CPC 3-5) 相比，包括低温和复温在内的 rSO2 在预后良好的患者中更高（脑功能分类CPC] 1-2) 。一项更大的前瞻性研究 (n=107) 在入住 ICU 的前 48 小时内，包括低温和复温和 3 个月结果的相关性报告称，与结果不佳的患者 (CPC 3-5) 相比，结果良好的患者 (CPC 1-2) 的 rSO2 在统计学上更高。然而，研究作者指出，数值差异很小，不利于临床上有用的结果区分。根据日本 J-POP 登记处的数据，在心脏骤停后到达急诊室后立即测量的 rSO2 > 40% 与第 90 天的良好神经系统结果相关。对包括 2436 名患者在内的 22 项观察性研究的回顾证实了心脏骤停后 rSO2 增加和升高与有利结果之间的关联。与此同时，自审查以来的几项研究——包括 258 名院外心脏骤停患者——未能证明 rSO2 和良好与不良结果之间存在相关性或足够的辨别力，或者仅在 TTM 期间初始 rSO2 的特定范围（在 41% 和 60% 之间）发现相关性。最近的一项综述得出结论，监测 rSO2 以预测有利的神经学结果的临床效用仍不清楚。需要进一步的临床研究来确定静态与动态 rSO2 值的作用；以患者为中心的结果相关性的临界值，包括在缺氧缺血性脑损伤的不同干预期间，特别是 TTM期间；和最短的监测持续时间。解决不同 NIRS 监测器和整体脑组织氧合报告的 rSO2 信号的可变性也很重要。
表 1. 在重症监护室 (ICU) 治疗的院外心脏骤停中，评估近红外光谱 (NIRS) 测量变量和衍生变量与结果之间关联的一系列研究
基于 rSO2 的短期波动主要由 CBF 的变化决定的，通过研究与 MAP 的同时相关性（时域分析），rSO2 的监测已扩展到脑血管自动调节的评估中。相关指数——脑氧合指数 (COx)——可用于评估脑血管自动调节、自动调节的限度和支持 CBF 的最佳 MAP。在一项前瞻性、观察性研究中，51 名心脏骤停患者在入住 ICU 的前 24 小时内接受 33 °C 的 TTM 期间进行监测，35% 的患者表现出自动调节受损和改变。与具有完整脑血管自动调节功能的患者 (85 mmHg) 相比，较高的 MAP (100 mmHg) 被认为支持 CBF。3 个月时的死亡率高于脑血管自动调节功能正常的患者，并且低于最佳 MAP 的时间与生存率呈负相关。在另一项前瞻性观察性研究中，23 名心脏骤停患者在前 24 小时内在 36°C 下接受 TTM，此后积极避免发热，在心脏骤停后的前 3 天内进行间歇监测，结果显示 COx 值较高。与幸存者相比（在 3 个月的随访中均具有 CPC 1-2）， COx 每天的值和平均值与非幸存者的脑血管自动调节受损一致。与幸存者 (66 mmHg) 相比，非幸存者 (107 mmHg) 的最佳 MAP 更高。在一项概念验证研究中，在前 24 小时内接受 TTM 33–36 °C 治疗的 20 名心脏骤停后患者连续监测中位时间为 30 小时，能够生成所有患者的脑血管自动调节数据。其中，15% 的患者在 50% 的监测时间内，实际 MAP±5 mmHg 超出了确定的最佳 MAP，表明自动调节受损。温度升高与 COx 增加有关，表明脑血管自动调节受损——特别是高于 38 °C。在加拿大三个教学医院 ICU 中进行的一项前瞻性研究证明，在 47.5 小时的中位监测时间期间收集的数据中位数分别为 97% 和 71% ，此时捕获 COx 并得出最佳 MAP 的具有可行性。
据报道，COx 与压力反应性指数（颅内压 ICP 与 MAP 的脑血管自动调节参考标准）之间存在可变相关性。rSO2 仍然是 COx 固有的局限性。此外，脑血管自动调节远比 CBF 和 MAP 之间的线性关系复杂得多。它还包括其他非线性相关性，特别是与 O2 和 CO2 的相关性，以及整个脑血管系统和大脑解剖区域的显著异质性。来自 COMACARE 队列的数据目前正在接受进一步研究，重点是 COx，其重要方面包括 MAP、O2 和 CO2 的关系范围。
ICP 监测和有创氧合、血流和微透析导管主要用于心脏骤停后患者管理的研究目的，不推荐用于常规治疗。因为 ICP 监测存在并发症的风险，如脑出血，而在心脏骤停患者中使用抗凝剂、抗血小板剂和 TTM可能显著增加出血并发症。此外，心脏骤停患者在具有神经外科专业知识的单位中可能不太常见。因此，多模式侵入性神经监测的可用性和整合在心脏骤停后管理中受到限制。最近，Sekhon 及其同事的研究小组完成了一项前瞻性观察研究，他们使用侵入性 PbtO2 监测心脏骤停后缺氧缺血性脑损伤，他们确定了可行性，并且有趣的是，尽管以目标为导向的管理来优化 PbtO2，但他们证明了脑缺氧 (PbtO2<20 mmHg) 的显著负担（监测持续时间的约 40%）。他们还确定了脑氧输送的生理决定因素与 PbtO2 之间的关键关系。具体而言，在整个队列中观察到 PbtO2 与 MAP 和脑灌注压 (CPP) 之间的显著线性关系。随后对这些数据进行了一项匹配队列研究，该研究调查了使用由侵入性神经监测指导的目标导向治疗管理的缺氧缺血性脑损伤患者的临床结果，与不包括侵入性神经监测的治疗标准进行比较（Sekhon，2021 ）。尽管侵入性神经监测组的临床结果明显更好，但在解释结果时，重要的局限性——包括固有偏差、小样本量和研究设计——是重要的考虑因素。在迄今为止的侵入性神经监测研究中，尚未注意到与侵入性神经监测的放置有关的严重不良事件。然而，与放置相关的固有风险——即诱发颅内出血——是侵入性神经监测的关键考虑因素。据报道，侵入性神经监测的颅内出血率约为 0.5-1%，心脏骤停后患者进行低温治疗的必要性可能会进一步增加。虽然注意到了固有的局限性，但这两项研究提供了可行性和途径，以研究在选定的缺氧缺血性脑损伤病例中使用侵入性神经监测作为一种前瞻性方法。
颈静脉球血氧饱和度是一种替代的脑氧输送和利用监测方法。在该方法中，血管内导管逆行置入优势颈静脉并置于颈静脉球水平，以测量 Hb 离开脑血管时的氧饱和度 (SjvO2)。从历史上看，结合颈静脉球血氧饱和度测定法的缺氧缺血性脑损伤相关研究侧重于将 Hb 饱和度的绝对值与临床结果联系起来。先前的研究已经表明，在颈静脉球处看到的 SjvO2 增加或氧气提取分数降低与更差的结果和死亡率相关。监测脑氧合指标似乎是一个有吸引力的优化治疗目标。然而，脑组织氧和颈静脉球血氧饱和度监测获得的生理数据，可以提供对缺氧缺血性脑损伤个体患者可能表现出的潜在病理生理表型的见解。均匀脑氧输送增强的方法假设——一旦氧被输送到脑毛细血管床——穿过血脑屏障的完整扩散和正常的细胞氧利用，最终在神经元有氧代谢中达到顶峰。换句话说，氧气级联中的必要步骤包括大脑氧气输送和扩散之间的耦合，以及细胞利用。最近的研究表明，缺氧缺血性脑损伤患者表现出病理生理表型，其特征是氧级联的这些成分解偶联。在对缺氧缺血性脑损伤的侵入性神经监测进行事后分析中，我们对表现出弥散受限的一个患者子集进行了分析，其中脑氧输送和弥散到脑实质之间存在解耦。相反，另一种表型的特征是脑氧输送和实质扩散之间的完整耦合。
为了对这些表型进行数值量化，脑静脉血管系统中溶解氧分压 (PvO2) 与观察到的 PbtO2 之间的差异产生 PvO2-PbtO2 梯度。这代表了氧气扩散到神经血管单元的实质的效率。当患者处于正常健康状态时，脑供氧量的减少会导致微血管系统中的氧气提取增加，从而导致 PvO2-PbtO2 梯度降低。无法这样做证实了扩散限制；通过结合来自同步 PbtO2 和颈静脉球血氧饱和度（产生 PvO2）监测的数据点，使其检测成为可能。未来的关键研究不仅要在缺氧缺血性脑损伤中监测脑氧合，还要利用个体患者的脑血管生理学特征，协调起作用的潜在病理生理过程并确定治疗目标。
在 TBI 患者中进行的研究表明，通过增加吸入氧气的使用比例，脑组织中测量的氧气量大大增加。在 COMACARE 试验中，中度高氧的使用显著增加了脑氧合——即使在正常 MAP 的情况下——而脑损伤标志物没有任何显著增加。另一方面，最近对 RCT 的一项荟萃分析表明，心脏骤停后常规接受较高氧气分数治疗的患者与预后较差之间存在关联。重要的是，迄今为止还没有研究将氧气纳入缓解脑组织缺氧的多模式策略。
在两项进行的试点研究中，轻度高碳酸血症似乎会增加脑氧合，但对脑损伤标志物的影响各不相同。TAME（心脏复苏后的靶向治疗轻度高碳酸血症）试验目前正在进行中，迄今为止已随机分配了 1300 多名患者。相反，在 33 °C 下接受 TTM 的患者的 NIRS 和颈静脉球监测发现，低碳酸血症会降低 CBF 和脑氧合。总体而言，由 CO2 浓度改变引起的脑氧合的最终效果可能在很大程度上取决于患者是否增加了 ICP 和脑水肿。到目前为止，关于这是否是心脏骤停患者（尤其是那些接受 TTM 的患者）的常见临床问题的数据有限。
目前尚不清楚将较高 MAP 作为常规措施是否也会导致心脏骤停时脑氧合增加。COMACARE 试验纳入了以心室颤动 (VF) 作为初始心律的院外心脏骤停复苏的患者，并没有证明 rSO2 在更高的 MAP 目标下有任何变化。另一方面，Neuroprotect 试验——除了增加 MAP 外，还包括使用正性肌力药优化心输出量和使用浓缩红细胞输注——显示随机分配到较高 MAP 目标的患者的 rSO2 增加。有趣的是，在对一组心肌梗死和休克患者的汇总分析中，使用更高的 MAP 目标减轻了心肌损伤。
到目前为止，关于改善脑氧合的其他方法的证据有限。Hb 值低于 10 g/dl 与心脏骤停后患者的不良预后有关。另一方面，在对心脏骤停患者进行的唯一一项将 Hb 维持在 10 g/dl 以上作为干预措施的 RCT 中，需要输注浓缩红细胞的情况并不常见。用于优化脑氧合的其他方法的证据——例如使用渗透疗法增加 ICP——在心脏骤停患者中缺乏证据。
毫无疑问，无创或有创测量脑氧合对于检测隐匿性和潜在可改变的缺血病例是必要的。NIRS 用于监测缺氧缺血性脑损伤后的脑氧合情况非常具有吸引力——鉴于其非侵入性和易于操作，可提供连续、实时的信号。正在进行和未来的研究最终需要证明这项技术是“让我们可以衡量的东西变得重要”，还是“衡量重要的东西”。侵入性导管的使用提供了更详细的数据，包括局部脑血流和氧气，以及新陈代谢。侵入性导管很可能在识别更隐蔽的、局部的脑缺氧情况方面更胜一筹。
关于可用的干预措施，毫无疑问——通过改变 MAP、血氧和二氧化碳水平——可以控制大脑氧合。这是否会提高氧气利用率尚不清楚。在 TBI 治疗中采用多模式缓解缺血的方法看起来非常有趣，但毫无疑问，在一般心脏骤停人群中实施将具有挑战性。在获得更多证据之前，我们的目标应该是根据当前的指南来治疗患者，包括将 MAP 设定为大于 65 mmHg、PaCO2 为 4.5-6.0 kPa 的正常碳酸血症、以及PaO2 为 10-13 kPa。
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