脑血氧饱和度监测仪动态监测新生儿脑氧情况.
脑血氧饱和度监测仪动态监测新生儿脑氧情况
作者：李虹，杨光时间：2007-11-22 14:31:00
【关键词】脑血
用脑血氧饱和度监测仪动态观察出生新生儿的脑氧情况变化，国内外对此报道较少。本文通过研究利用脑血氧饱和度监测仪动态观察和掌握新生儿脑血氧情况及变化，指导临床医生，使脑缺氧患儿在尚未出现临床症状之前，及时了解脑供氧情况，减少脑缺氧所引起并发症的严重后果。现将研究结果报告如下。
1 对象与方法
1.1 研究对象
我院2004年8月18日～2005年2月25日共出生新生儿1873例，男975例，女898例；早产儿157例，足月儿1708例，过期产儿8例；双胞胎儿12例；体重＜2500g 127例；2500～4000g 1623例；＞4000g 123例。分娩方式：自然分娩835例，剖宫分娩955例，胎吸分娩54例，臀牵助产10例，产钳助产19例。
1.2 使用仪器及检测方法
采用美国产INVOS3100A型脑血氧监测仪，探头置于右或左前额，发射光点位于眉上2～2.5cm，探头边缘旁开额中线1cm，婴儿仰卧位，在安静状态下受检，全部新生儿均于生后24h内检测，均由同一人操作。
1.3 医学原理及诊断标准
利用血红蛋白对可见红外光，在810nm处有特异最大吸收峰值，所测定的是脑组织混合氧饱和度（包括30%动脉血和70%静脉血），连续动脉监测
20min。标准是＞65%为正常脑供需平衡，59%～65%为Ⅰ度脑缺氧，54%～59%为Ⅱ度脑缺氧，＜54%为Ⅲ度脑缺氧。
2 结果
1873例新生儿中，有1612例脑氧监测为脑氧供需平衡，229例为Ⅰ度脑缺氧占12.23%，19例为Ⅱ度脑缺氧占1.01%，13例为Ⅲ度脑缺氧占0.69%。
2.1 Ⅰ度脑缺氧新生儿
经给氧（鼻导管或面罩吸氧）治疗，其中95例于24～48h后复查脑氧监测，均恢复正常；诊断为新生儿窒息、新生儿肺炎、新生儿缺氧缺血性脑病等疾病的新生儿，经过吸氧及相关治疗后，复查结果均正常。
2.2 Ⅱ度、Ⅲ度、脑缺氧新生儿
均给予面罩吸氧或高压氧舱治疗，同时治疗原发病，其中死亡7例。余
48h复查脑氧监测，结果Ⅱ度脑缺氧患儿中有2例转为Ⅰ度脑缺氧，余均恢复正常。Ⅲ度脑缺氧患儿中有6例转为Ⅰ度脑缺氧，余均恢复正常。
2.3 产科因素对脑血氧饱和度的影响
（1）胎儿宫内窘迫107例，观察脑血氧变化，其中Ⅰ度脑缺氧53例占49.53%，Ⅱ度脑缺氧7例占6.54%，Ⅲ度脑缺氧3例占2.80%。（2）脐带绕颈打结138例，观察脑血氧变化，Ⅰ度脑缺氧24例占17.39%，Ⅱ度脑缺氧5例占3.62%，Ⅲ度脑缺氧3例占2.17%。（1）羊水浑浊26例，观察脑血氧变化，Ⅰ度脑缺氧6例占23.08%，Ⅱ度脑缺氧3例，Ⅲ度脑缺氧3例，各占11.54%。
(4)出生发绀102例，Ⅰ度脑缺氧19例占18.63%，Ⅱ度脑缺氧3例占2.94%。（5）孕母合并妊高征25例，Ⅰ度脑缺氧9例占36.00%。（6）孕母有糖尿病、贫血等18例，Ⅰ度脑缺氧6例占33.33%。（7）早破水24例，Ⅰ度脑缺氧1例占4.17%。（8）巨大儿123例，Ⅰ度脑缺氧22例占17.89%。（9）早产儿157例，Ⅰ度脑缺氧72例占45.86%，Ⅱ度脑缺氧14例占8.92%，Ⅲ度脑缺氧6例占3.82%。（10）胎头吸引术54例，Ⅰ度脑缺氧12例占22.22%，Ⅱ度脑缺氧3例占5.56%。（11）产钳助产19例，Ⅰ度脑缺氧7例占36.84%，Ⅱ度脑缺氧2例占10.53%。
3 讨论
新生儿脑缺氧主要发生于宫内和分娩过程中，与分娩方式、孕母及胎儿情况有密切的关系。本组研究显示，在分娩方式中，胎头吸引术和产钳助产共73例，Ⅰ度脑缺氧19例占26.03%，Ⅱ度脑缺氧5例占6.85%；孕母有疾病44例，Ⅰ度脑缺氧15例占34.09%；脐带绕颈、羊水浑浊、宫内窘迫的新生儿中脑缺氧者占多数，且缺氧程度较重；早产儿中胎龄越小，缺氧程度越重，因而产前检查、产时指导、做好孕期保健非常重要，及时发现和解除脑缺氧因素，改善胎儿缺氧状态，以减少脑缺氧所引起的一系列症状和严重后果。
大脑是消耗能量最活跃的器官，儿童于生长发育期在基础代谢条件下，大脑耗氧量占其全身耗氧量的50%，由于脑内主要依靠有氧代谢维持神经元的正
常功能，因此脑对缺氧的耐受能力极低、极敏感，常温下脑对血液完全中断所能耐受的时间仅有4～6min，一旦循环终止，脑内可能利用的氧立即缺如，若缺氧10～15s，神志即可丧失，所以利用脑氧监测仪可以提供各种疾病引起的不同程度脑缺氧情况，及早给予预防及改善脑缺氧，从而达到最大限度地减少神经功能缺失所致的病残程度的目的。
氧是人类维持自身活动不可缺少的物质，如果供氧不足，各脏器功能均受到损害，脑是机体的最高中枢，若短时间的缺氧可引起一过性的脑功能障碍，严重的脑缺氧则可造成不可逆的脑损伤或脑死亡。脑组织是人体的指挥中枢，无论其缺氧或功能衰竭，都将影响机体其他器官的正常生理功能。故有效地治疗脑缺氧及提高脑复苏的成功率，已成为临床中亟待解决的课题。
FORE-SIGHT脑氧饱和度监护仪在心脏病患者中的应用
监测 FORE-SIGHT脑血氧计在心脏病患者中的应用 （FORE-SIGHT Cerebral Oximeter in cardiac patients） FORE-SIGHT脑血氧计是一种无创的、光学的监测器，可用于监测脑组织血氧饱和度(SctO2)。本次观察研究测定心脏手术阶段SctO2的范围。 经过书面同意，采用体外循环(CPB)进行冠状动脉旁路移植术(CABG)或/瓣膜手术(VS)的患者被招募入研究组。在诱导开始前将两个FORE-SIGHT脑血氧计感应器置于患者的前额。SctO2每2秒记录一次。以左、右脑组织血氧饱和度的平均值进行分析。计算不同阈值55、60及65%下SctO2的时长，并将其与患者的性别、种族、糖尿病及手术类型结合进行测试。 59名患者完成了研究(年龄69岁，性别38男/21女，51W/7AA/1 HS，18名患糖尿病，48名CABG&11名VS±CABG［中位时间：横跨钳闭73v120分钟，CPB 116v162分钟］。不同性别及手术类型在55/60/65% SctO2阈值下的时间存在显著差异：0/9/98 分钟[男]，6/71/129分钟[女]；0/17/91分钟[CABG]，50/129/175分钟[VS±CABG]。延长的不饱和时间(55% SctO2下超过5分钟)：10/21女性vs5/38男性(p＜0.01)，7/11 VS患者vs8/48 CABG患者(p＜0.01)。苏醒期SctO2值为70.7%(70.3%男性/72.4%女性)，差异较小(SD 4.4%)，该值与年龄、肤色及性别无关。预CPB SctO2在CPB期间由72.0%降至61.9%，继而在胸腔闭合时回复至70.0%。VS 患者在3个阈值下呈较长SctO2时间，可能和较长的Cross-clamp及CPB时间相关。CPB前女性患者的苏醒期SctO2值稍高于男性患者，但在CPB期间，女性则要经历更长的SctO2＜55%时间。 已对心脏手术期间SctO2值的范围进行描述。由于SctO2值在性别中差异，后续研究可着眼于其临床意义上。
NIRS应用于组织血氧无损监测,开启中国脑氧监测新篇章!
NIRS应用于组织血氧无损监测，开启中国脑氧监测新篇章！ 此前，国内临床上检测脑血氧饱和度多通过在颈动脉和颈静脉埋置导管，不定期采集颅内血样，然后将血样放置于血气分析仪内进行检测。这种侵入式的检测方式一方面有较大的出血风险，由于是动脉插管，尤其是对于中老年人，如果止血不到位可能造成体内出血；另一方面，通过有创采血进行检测，只能在某些时间点进行数据采集，不能作为监护手段进行脑氧实时监测。而事实上，已经有研究表明，对脑血氧状况进行实时监测并及时干预，可以降低术中或术后患者发生脑中风的概率，并且可以缩短患者在重症监护室以及在普通病房的住院时间等。 之后临床上开始应用指端脉搏可无创、连续、实时监测全身动脉血氧饱和度，此法不受开颅手术影响，颅内有无特殊情况，只要脉搏搏动正常即可测量，但是也有局限性，指端脉搏监测反映全身动脉氧供应，不能直接反映局部组织血氧情况，同时对于低体温、低血压、低灌注或停循环等条件下无法测量。 随着科学技术的发展，光以及光电转换技术在各领域已经有效地得到广泛的应用。利用近红外光谱法（NIRS：Near Infrared Spectroscopy），根据血红蛋白在该波段下的吸收特性来无创检测脑功能的研究、探索将来实现光CT的可能性，在日本、美国已经开展起来并取得了不少成绩。这是将先进光电技术运用于生物医学工程研究的一个极有意义的尝试。另一方面商界也利用该技术推出相应高科技的医疗仪器，应用于手术室（尤其是体外循环的开胸手术）、神经内外科、妇产科、药物疗效检测、脑功能研究、中老年医学科等多方面。 此前，国外已经有利用近红外光谱技术无创检测脑血氧饱和度的设备，但相关产品直到在2010年后才获准进入中国，且售价非常昂贵。同期国内脑氧技术迅速发展，由清华大学生物医学工程系发明的新型NIRS设备，使用SRS算法，基于光子慢射方程解析，即分析近红外光与具高散射特性的脑组织之间的相互作用设备EGOS-600系列近红外组织血氧参数无损监测仪，该设备已应用于麻醉、新生儿、ICU、神外等重要科室。 EGOS-600系列近红外组织血氧参数无损监测仪采用近红外光谱（NIRS：Near Infrared Spectroscopy）技术，能够无创、连续、实时监测人体组织的血氧参数。该产品采用700~900nm之间波长的的近红外光。一方面，利用该波段不同波长的NIRS对氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的吸光特异性，二者既是主要吸收体，有容易区分，从而得到组织血氧饱和度。另一方面，由于NIRS对皮肤，脂肪、颅骨等组织具有较好的穿透性，因此它可以透过上述外层组织，到达更深层的脑和肌肉组织测量得到相应血氧参数。 同时，EGOS-600系列采用空间分辨光谱（SRS）算法对采集的数据进行演算，可以更好地消除外层组织对待测组织结果的影响，确保数据具有较高精准度。此外，通过SRS算法可以得到TOI和THI两个重要参数，可分别反映局部组织氧供需平衡，以及组织的灌注变化情况。 EGOS-600系列近红外组织血氧参数无损监测仪由主机（含数据采集系统、数据处理系统和显示屏）、组织血氧探头等组成。系统配备12.1英寸触摸屏，自带可充电锂电池，最多可支持4通道同时监测。近红外组织血氧参数无损监测仪有EGOS-600A、EGOS-600B、EGOS-600C三个型号，均可测量5个生理血氧参数，包括： 组织血氧饱和度（TOI）
5、脑氧代谢监测的临床应用 汤展宏
脑氧代谢监测的临床应用 广西医科大学附属第一医院ICU 汤展宏 1 概述 近十年来混合静脉血氧饱和度、动脉血乳酸、氧供应量、氧消耗量等反映全身氧代谢的监测指标已在危重病人及围手术期广泛应用，但这些指标存在不能反映局部重要脏器氧供需平衡生理及病理生理真实状况的缺陷。全身氧代谢指标正常并不能否定不存在某个脏器或组织缺血缺氧。因此，临床上寻找反映局部重要脏器氧代谢的监测方法日益受到重视。但由于种种限制，除了以胃粘膜PH值(PHi)、脑血氧饱和度、组织氧分压等监测指标反映胃、脑等局部器官组织氧供需平衡外，临床上很难开展心、肺、肝、肾、肠等器官氧代谢水平的监测。由于维护大脑结构与功能的重要性及监测技术的可行性，目前，脑氧代谢监测已逐步在临床上得到应用。 脑是机体氧代谢最旺盛的器官之一，脑的重量虽然只占体重的2 % ，但耗氧量却占全身供氧量的20% 。脑的氧代谢在全脑代谢乃至全身代谢中都具有特殊重要作用，维持正常的脑氧代谢是保证脑功能正常的首要环节。 由于大脑对缺氧的耐受能力较差,脑功能障碍的病人可因脑缺血缺氧导致的脑代谢异常而加重脑损害。因此如何及时、动态、定量地了解脑组织氧代谢状况越来越受到临床医师的重视。以往仅对平均动脉压(MABP) 、颅内压( ICP) 、脑灌注压(CPP) 和脑血流量(CBF) 等基本参数进行监测来了解脑组织代谢状况是不够的,如重度贫血、低碳酸血症或动脉血氧饱和度较低时,虽然ICP、CPP和CBF 都正常,但脑组织缺血、缺氧依然存在。因此,直接进行脑组织氧代谢监测很有必要。 目前认为对危重病人进行脑氧代谢监测有如下临床意义：了解不同疾病尤其脑部病变及各种病理生理状态下脑氧代谢的变化；了解及调控不同治疗干预措施下脑氧代谢的变化，及时调整以最大程度维持脑组织氧平衡，防止由于治疗不善所造成的脑组织缺血、缺氧；了解患者的预后及转归。 2 脑氧代谢监测的常用指标 2.1 颈静脉氧饱和度(SjvO2 ) 监测和脑动静脉氧含量差(AVDO2) SjvO2是指颈内静脉球血氧饱和度，为临床上最早采用的脑组织氧代谢监测方法，可间接反映整个脑组织血流和氧代谢状况，被认为是评估脑氧代谢的金标准。SjvO2监测可分为间断和持续监测两种,间断监测通过颈内静脉穿刺逆行插管到位于乳突水平的颈内静脉球采血测定。持续监测是在颈内静脉插入纤维光学导管来测定血氧饱和度。由于CjO2 =CaO2 -CMRO2 /CBF(CMRO2 为脑氧代谢率,CBF为脑血流量),在动脉氧合良好，血红蛋白相对稳定下，CaO2 不变的情况下,CjO2可反映脑氧供需平衡。因此，SjvO2 监测可用于发现脑氧供需失衡。SjvO2 的正常值为55 %～71 % ,当SjvO2< 55 %时提示脑氧合不足, > 71 %时提示过度灌注。 SjvO2监测受一些相关因素的影响。Trubiano在CPB术中发现复温期间sjO2与鼻咽温呈负相关,即复温速度越快, SjvO2下降越快。提示在复温期间脑耗氧量增加。有人发现SjvO2 测定值与采血的速度及血中PaCO2有密切联系，当抽血速度加快和PaCO2 升高时，SjvO2升高并有显着的统计学意义。究其原因，可能与颅外血管血液混杂有关。所以为保证SjvO2值的相对准确,采血时的速度必须放慢。 目前，虽然SjvO2监测已经成为神经科、围手术期、重症监护中应用较广泛的脑氧代谢的监测方法，但仍存在一定的局限性，它仅是一种对全脑氧代谢的监测方法，不能反映某一局部的脑氧代谢的变化，直到该局部变化的幅度达到足以影响全脑的氧饱和度。 AVDO2 不仅能反映脑氧的消耗,而且能观察到脑缺血或脑过度灌注的脑血流变化。低
新型脑部血氧饱和度监测仪有效提升麻醉安全
新型腦部血氧飽和度監測儀 有效提昇麻醉安全 主講人：台北榮總麻醉部 陳品堂醫師 近幾年來有許多手術期間之監測儀器問世，但大部分的新發明多屬於心、肺功能監測儀器。反觀中樞神經系統，卻缺乏能簡便應用於臨床麻醉過程的監測儀器。 腦部是人類生理的中樞，亦是全身麻醉藥物作用的標的器官，一旦發生併發症(如中風、缺氧等) 卻是會引起嚴重的後遺症。由於人口老化及流行病學之改變，越來越多合併有心血管及腦部疾病之病患接受手術麻醉，也增加了許多麻醉及手術的風險。而傳統的腦部監測方式多是由血壓間接計算腦部血液灌注壓力或是以腦電波觀察麻醉深度，如此的監測方式無法直接提供腦部的氧合狀態，而腦細胞對”氧” 非常的敏感，極短時間的腦部缺氧就足以引起極嚴重的後遺症；所以在麻醉過程中監測腦部的氧合狀態是極為重要的課題！ 以往臨床上可以提供監測腦部氧合狀態的方式均屬侵入性較高的監測儀器，且較皆無法於麻醉過程中常規使用！ 為期讓病患得到最好的醫療，本部本著造福病患及求新求變的精神、強化精緻醫療照護的理念，特別引進此種新型連續、即時、非侵入性近紅外線腦部血氧飽和度監測儀，用於特殊病患及各式手術麻醉過程中之腦部血氧飽和度監測。 此種新型監測儀是以非侵入性的方式持續測量腦部皮層氧氣飽和度的參數。操作方式為於病患兩側前額各貼上特定專用自黏性貼片，透過貼片上的光源點發出兩種不同波長的近紅外線，部分近紅外線會穿透頭皮、頭骨、腦膜及腦組織，部分的近紅外線則因光線之折射及散射特性，以圓弧形(似香蕉形狀) 散射回額頭，而貼片上距離光源點3及4 公分處各有一接收點，用以接收散射回貼片的近紅外線光線；因為含氧血紅素及缺氧血紅素對不同波長之近紅外線有不同之吸收能力，所以計算兩種不同波長的近紅外線種波長被吸收的分率，就可以約略估計含氧血紅素及缺氧血紅素之間的比率。亦即於極短時間內測得左右兩側大腦皮層的區域腦部血氧飽和度。
ARM处理器LPC2210在脑血氧监测仪中的应用.
ARM处理器LPC2210在脑血氧监测仪中 的应用 摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte ARM处理器LPC2210在脑血氧监测仪中的应用 氧是人体新陈代谢的重要物质,脑组织新陈代谢率高,耗氧量占全身总量的20％左右。在心脑血管疾病及脑外伤病人的临床抢救与治疗中,如果缺乏对脑组织供氧的监护手段,就有可能造成脑组织神经功能的丧失或损害。因此,提供一种连续监测大脑供氧状况的临床设备,对提高心脑血管和脑外伤等多种疾病的诊断和治疗具有重大意义。在健康监护和临床诊断中,对脑组织血氧参数的监测是不可缺少的。 本文即应用ARM微处理器开发了一种带有网络通信功能的嵌入式脑组织血氧参数监测设备。 系统硬件设计 整个硬件系统由脑血氧检测探头脉冲驱动电路、滤波放大电路、 LPC2210系统及接口电路组成。由LPC2210产生PWM脉宽调制信号,经探头脉冲驱动电路放大,用于驱动探头的光源发光,并产生周期性的光信号。探头中的光电传感器采集含有脑组织血氧信息的光信号,经光电转换产生电信号。滤波放大电路将得到的电信号进行低通滤波和信号放大。LPC2210对放大后的信号进行A ／D转换,并进行数字处理,同时通过接口电路扩展键盘、LCM图形液晶显示、RS232串口和以太网接口,用于整个系统的控制、显示、与上位机(PC机)的通讯以及网络通信。其系统框图如图1所示。 LPC2210系统及接口电路 LPC2210是飞利浦公司基于一个16／32位ARM7内核的微控制器。它具有极低的功耗,16KB片内SRAM,多个32位定时器、8路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断,特别适合用于工业控制、医疗系统等。
脑氧饱和度监测在临床的应用
脑氧饱和度监测在临床的应用进展 解放军总医院麻醉科(100853 ) 贾宝森张宏米卫东 一?脑氧饱和度监测在儿科患者中的应用 由于儿童自身的生理特点不耐受缺氧，麻醉状态下更应保障儿童在围术期不发生缺氧以免发生神经损害，因此在儿童患者当中监测脑氧饱和度尤其必要。Dullenkopf A⑴等人研究正常年龄3个月-6岁儿童麻醉下的脑氧饱和度数值为59%-95%，为临床监测提供了准确的儿童脑区正常氧供需状况指标。Hoffman GM⑵等人的研究证实脑氧饱和度监测可以为我们做好脑保护提供依据，其研究表明在采用深低温停循环的方法进行脑保护时，应注意在深低温体外循环前脑氧的水平维持依靠局部脑区灌注。然而，在体外循环复温和停机以后，与体外循环前相比，脉搏氧的数值相比脑氧数值要低。这些结果表明在深低温体外循环后脑血管的阻力增加，即使在持续的脑区灌注下，也会使脑部循环处于手术后危险的状况，提示我们应采用药物降低脑血管阻力，减少脑部循环发生危险性的可能性。笔者曾在深低温停循环下参加巨大动脉瘤手术，在手术中也有同样的发现。Abdul-Khaliq H [3]等人采用经典的颈静脉球饱和度 (SjVO2 )来比较研究脑氧饱和度rSO2%的准确性，研究发现颈静脉球氧饱和度SjVO2正常值为31%-83%,脑氧饱和度rSO2%与颈静脉球氧饱和度SjVO2有明显的线性相关关系(r = 0.93, p < 0.001). 脑氧饱和度rSO2%与动脉氧饱和度或 脉搏氧饱和度无明显的相关关系。脑氧饱和度rSO2% (脑的额叶区域的氧合血红蛋白)与颈静脉球氧饱和度SjvO2(监测全脑的氧合状态)数量的相关性意味着近
新型近红外脑血氧监测设备的研制
第36卷 第8期 激光与红外Vol.36,No.8 2006年8月 LASER & I N FRARE D August,2006 文章编号:100125078(2006)0820661204 新型近红外脑血氧监测设备的研制 李良成1,李凯扬2,秦 钊2 (1.白求恩军医学院医学影像教研室,河北石家庄050081;2.武汉大学物理科学与技术学院生物医学工程实验室,湖北武汉430072) 摘 要:文中研制了一种双光源双探头近红外脑血氧监测设备,实现对双侧脑组织局部血、氧 参数的同时检测,两个光源通过脉冲序列信号控制分时发光,同时检测双侧脑组织局部血、氧 参数,为临床通过对比来评价患侧脑血氧变化量提供了新方法,同时以四通道输出两侧脑组织 的血容量和氧含量信息,供计算机进行功率谱、相关性等后处理,从而实现对病人双侧脑组织 血、氧变化参数长时间实时、连续的监测。 关键词:近红外光;双光源;双探头;无创伤;脑血氧 中图分类号:T N219,R443.+8 文献标识码:B Develop ment of New2type Near2i n frared Bra i n Blood2Oxygen M on itor L IL iang2cheng1,L I Kai2yang2,Q I N Zhao2 (1.Staff Room of Medical I m age,Nor man Bethune M ilitaryM edical College,Shijiazhuang050081,China; https://www.360docs.net/doc/c56161836.html,borat ory of B i omedical Engineering,College of Physics,W uhan University,W uhan430072,China) Abstract:The main pur pose of the paper is t o describe the design of the near2infrared bl ood2oxygen monit or with dual light s ources and dual detect ors,and the monit or can detect the bl ood2oxygen para meters of t w o sides of the l ocal brain tissue.The monit or has t w o la mp s,they are lightened alternately by the pulse sequence,which make the moni2 t or achieve the functi on of dual detect ors.A t the sa me ti m e,the apparatus can monit or the brain bl ood2oxygen para m2 eters of the patients continuously in real ti m e,and out put the curves of the bl ood2oxygen para meters of t w o sides of brain tissue. Key words:near2infrared;dual light s ources;dual detect ors;non2invasive;brain bl ood2oxygen 1 引 言 氧是人体新陈代谢的重要物质,脑组织新陈代谢率高,耗氧量占全身总量的20%左右,在心脑血管疾病及脑外伤病人临床抢救与治疗中,如果缺乏对脑组织供氧的监护手段,就有可能造成脑组织神经功能的丧失或损害。因此,如果能提供一种连续、无创伤检测大脑供氧状况的临床设备,就可以减少病患脑组织的损伤,改善术后认知能力。 目前国内临床上测量脑血氧状况的方法主要有脑电图、颈静脉血氧饱和度测量、脉搏血氧饱和度测量等,这些方法属于有创测量或间接测量,无法实时准确地反映大脑的供血供氧状态。国外虽有利用近红外光测量脑组织血氧饱和度的设备,但尚未见双通道同时检测双侧脑组织血氧,并通过比较来反映患侧脑组织血氧含量变化的报道[1-2]。 本文介绍的脑血氧监测设备能同时采集左右两侧大脑对称位置的血氧参数,为临床通过对比来评价患侧脑血氧变化量提供了新方法,同时它以四通道分别输出两侧脑组织血容量和氧含量的信息,供计算机进行功率谱、相关性等后处理。 基金项目:武汉市科技型中小企业创新基金(武财[2005]84号)。 作者简介:李良成(1971-),男,硕士,讲师,主要研究方向为生物医学工程。 收稿日期:2006201211
脑氧饱和度监测在心血管外科手术中的临床应用
摘要：神经系统并发症是心血管外科手术后最主要的致死致残原因。神经系统并发症主要包括术后认知功能障碍、谵妄、抑郁症等神经心理改变和脑卒中。近红外光谱仪（near-infrared spectroscopy， nirs）是一种持续、无创、简便、特异性高和敏感性高的脑氧饱和度（regional cerebral oxygen saturation rso2）监测手段。使用近红外光谱仪监测术中脑氧饱和度，指导术中干预措施及积极有效的脑保护，有效降低术后神经系统并发症。本文就脑氧饱和度监测在心血管外科手术中的应用做一综述。 关键词：脑氧饱和度；心血管外科手术；神经系统病并发症 心血管外科手术后神经系统并发症是最主要的致死致残原因。术后认知障碍（postoperative cognitive dysfunction pocd）是常见的神经系统并发症，而且可持续到术后数月，严重影响患者的康复，延长住院时间，给患者带来心理及经济压力。有文献报道心血管手术术后pocd的发生率约33%～83%[1]。而心血管外科手术后谵妄（postoperative delirium pod）的发生率也高达11.5%～33.6%[2]。心脏手术后神经系统并发症高发可能与体外循环造成的微血栓和低脑灌注相关。这一改变提醒我们以实时监测为指导，调整术者的操作方式来减少术中脑损伤和实施术中的脑保护措施。 1 脑氧饱和度监测的原理 近红外光谱监测组织血氧基本原理如下：在700～900nm这一近红外"光谱窗"内，生物组织对光线的吸收率大大降低，因此光线可进入更深层次的组织。而血红蛋白和细胞色素含氧量不同导致的吸收光谱的差异仍然可以分辨。通过测定入射光和反射光强度上的差异，计算红外光在此过程中的衰减情况，即可计算出脑氧饱和度。 脑组织中存在丰富的微细血管，其中动、静脉比约为1：4。因此，脑氧饱和度是脑组织中动、静脉氧饱和度的加权平均值。脑氧饱和度更接近静脉氧饱和度，可反映脑氧供给与消耗的动态平衡，而不仅反映脑氧供，所以能更客观的评价脑代谢状态。与脉搏氧饱和度不同的是，脑氧饱和度在低血压、深低温、脉搏微弱、甚至心脏停搏的情况下均可正常测量。但脑氧饱和度监测的缺陷在于，它只能反应局部脑组织的脑氧和，而不能反应全脑氧合。脑氧饱和度监测作为一种无创监测技术，广泛应用于临床[3，4]。 2 无创脑氧饱和度监测在体外循环心脏手术中的应用 体外循环期间的灌注流量和体温根据手术进展而调整，而灌注流量影响脑灌注。有国外学者研究表明，大脑中动脉血流改变与脑氧饱和度的改变呈显著相关性[5]。有学者通过研究发现，脑氧饱和度与体外循环期间流量之间呈正相关，研究结果也表明近红外光谱仪在体外循环中可用于监测脑氧饱和度来实施脑保护策略[6]。tournay-jette等通过对61例行冠状动脉搭桥术的老年患者进行研究，发现术中脑氧饱和度的下降与术后早期及晚期认知功能障碍相关，脑氧饱和度的监测对术后认知障碍有预测价值[7]。julika schoen 等对231例行心脏手术的患者进行研究，术前及手术全程监测脑氧饱和度，术后3d采用icu患者意识错乱评估法评估患者脑功能，同时记录术前和术中各项生理指标。结果发现出现谵妄症状的患者在术前及术中都有较低的脑氧饱和度，且年龄较大，同时mmse评分较低，心脏手术风险评分较高，以及较低的血红蛋白。由此推测高龄、低mmse评分、神经精神疾病和脑氧饱和度降低均是术后谵妄的独立病因。此研究也表明了围术期脑氧饱和度下降和心脏体外循环手术后谵妄的相关性[8]。然而，目前术中低脑氧饱和度没有绝对判断标准，多数研究都以脑氧饱和度下降至基础值的75%以下作为标准。有国外学者研究了维持脑氧饱和度于术前基础值的75%以上的策略的有效性，发现心脏手术患者术后脑卒中的发生率并未明显降低。但发现与干预组对比，对照组患者的病死率和严重器官并发症的发生率更高，且其高发生率与较低的基础值和术中平均脑氧饱和度、更多术中低氧饱和度的发生次数相关[9]。harilall 等通过研究发现冠状动脉旁路移植术中，老年和术前合并症是术后神经系统并发症高发的独立因素，而
基于ARM处理器的嵌入式脑血氧参数监测仪(精)
基于ARM处理器的嵌入式脑血氧参数监 测仪 摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte 氧是人体新陈代谢的重要物质,脑组织新陈代谢率高,耗氧量占全身总量的20％左右。在心脑血管疾病及脑外伤病人的临床抢救与治疗中,如果缺乏对脑组织供氧的监护手段,就有可能造成脑组织神经功能的丧失或损害。因此,提供一种连续监测大脑供氧状况的临床设备,对提高心脑血管和脑外伤等多种疾病的诊断和治疗具有重大意义。在健康监护和临床诊断中,对脑组织血氧参数的监测是不可缺少的。 本文即应用ARM微处理器开发了一种带有网络通信功能的嵌入式脑组织血氧参数监测设备。 系统硬件设计 整个硬件系统由脑血氧检测探头脉冲驱动电路、滤波放大电路、LPC2210系统及接口电路组成。由LPC2210产生PWM脉宽调制信号,经探头脉冲驱动电路放大,用于驱动探头的光源发光,并产生周期性的光信号。探头中的光电传感器采集含有脑组织血氧信息的光信号,经光电转换产生电信号。滤波放大电路将得到的电信号进行低通滤波和信号放大。LPC2210对放大后的信号进行A／D转换,并进行数字处理,同时通过接口电路扩展键盘、LCM图形液晶显示、RS232串口和以太网接口,用于整个系统的控制、显示、与上位机(PC机)的通讯以及网络通信。其系统框图如图1所示。
CASMED成人脑氧饱和度监护仪在健康志愿者缺氧状态下的验证
CAS成人脑血氧计在健康志愿者缺氧状态下的验证(VALIDATION OF THE CAS ADULT CEREBRAL OXIMETER DURING HYPOXIA IN HEALTHY VOLUNTEERS) 简介：脑近红外光谱技术(NIRS)是一种无创、光学技术，它通过测定脑组织血氧饱和度(S Ct O2)而持续监测脑氧合度。从NIRS前额感应器发出的光经过脑外组织与脑组织，后者的脑动脉、毛细血管、静脉中包含了氧合与去氧合血红蛋白。S Ct O2是一种混合的血管血氧饱和参数。本次研究的目的是以同时从桡动脉和颈静脉球样品中获取的参照S Ct O2验证无创NIRS S Ct O2。 方法：得到书面知情同意后，18名ASA I级成人志愿者招募入组。受试者身上安置一个右颈内静脉球导管和一条左桡动脉线。两种CAS NIRS感应器(CAS Medical Sysytems，Inc，Branford，CT，USA)安置于受试者的左、右前额。Sequential Gas Delivery系统(Respiract, Thornhill Research, Toronto, Canada)按梯度减小的方式传递气体混合物(吸入氧气浓度由21%降低至最小值8%)并维持尿碳(40mmHg呼气末CO2张力)。上述步骤完成后，吸入氧气浓度升至100%。上述程序在手指S p O2值低于70%时停止。每个步骤保持5分钟。血样同时从颈静脉球（SjbO2）和桡动脉导管取出并用共血氧定量计(IL-682)分析氧张力。参照S Ct O2按下列等式计算：参照S Ct O2=0.3xS a O2 + 0.7xS jb O2，运用线性回归将参照S Ct O2与显示于左右前额NIRS 血氧计的NIRS S Ct O2进行比较。 结果：所有18名受试者完成了本次研究。共分析了253份样品，结果见图1。NIRS S Ct O2在70%-100%S p O2范围内与参照S Ct O2呈强相关。规范的NIRS S Ct O2从呼吸室内空气的受试者中记录，平均值为73.6%(范围：66.6-79.7)。 讨论：本研究证实了无创NIRS S Ct O2在氧不饱和期间估测脑组织氧合的可行性。全组织氧供需间、动脉与静脉球血氧饱和度间分别存在强相关。参照S Ct O2与NIRS S Ct O2间微小的差别则反应了受试者个体间变化或局部脑组织血量间的差异。
脑血氧饱和度监测仪动态监测新生儿脑氧情况.
脑血氧饱和度监测仪动态监测新生儿脑氧情况 作者：李虹，杨光时间：2007-11-22 14:31:00 【关键词】脑血 用脑血氧饱和度监测仪动态观察出生新生儿的脑氧情况变化，国内外对此报道较少。本文通过研究利用脑血氧饱和度监测仪动态观察和掌握新生儿脑血氧情况及变化，指导临床医生，使脑缺氧患儿在尚未出现临床症状之前，及时了解脑供氧情况，减少脑缺氧所引起并发症的严重后果。现将研究结果报告如下。 1 对象与方法 1.1 研究对象 我院2004年8月18日～2005年2月25日共出生新生儿1873例，男975例，女898例；早产儿157例，足月儿1708例，过期产儿8例；双胞胎儿12例；体重＜2500g 127例；2500～4000g 1623例；＞4000g 123例。分娩方式：自然分娩835例，剖宫分娩955例，胎吸分娩54例，臀牵助产10例，产钳助产19例。 1.2 使用仪器及检测方法 采用美国产INVOS3100A型脑血氧监测仪，探头置于右或左前额，发射光点位于眉上2～2.5cm，探头边缘旁开额中线1cm，婴儿仰卧位，在安静状态下受检，全部新生儿均于生后24h内检测，均由同一人操作。 1.3 医学原理及诊断标准 利用血红蛋白对可见红外光，在810nm处有特异最大吸收峰值，所测定的是脑组织混合氧饱和度（包括30%动脉血和70%静脉血），连续动脉监测 20min。标准是＞65%为正常脑供需平衡，59%～65%为Ⅰ度脑缺氧，54%～59%为Ⅱ度脑缺氧，＜54%为Ⅲ度脑缺氧。 2 结果
1873例新生儿中，有1612例脑氧监测为脑氧供需平衡，229例为Ⅰ度脑缺氧占12.23%，19例为Ⅱ度脑缺氧占1.01%，13例为Ⅲ度脑缺氧占0.69%。 2.1 Ⅰ度脑缺氧新生儿 经给氧（鼻导管或面罩吸氧）治疗，其中95例于24～48h后复查脑氧监测，均恢复正常；诊断为新生儿窒息、新生儿肺炎、新生儿缺氧缺血性脑病等疾病的新生儿，经过吸氧及相关治疗后，复查结果均正常。 2.2 Ⅱ度、Ⅲ度、脑缺氧新生儿 均给予面罩吸氧或高压氧舱治疗，同时治疗原发病，其中死亡7例。余 48h复查脑氧监测，结果Ⅱ度脑缺氧患儿中有2例转为Ⅰ度脑缺氧，余均恢复正常。Ⅲ度脑缺氧患儿中有6例转为Ⅰ度脑缺氧，余均恢复正常。 2.3 产科因素对脑血氧饱和度的影响 （1）胎儿宫内窘迫107例，观察脑血氧变化，其中Ⅰ度脑缺氧53例占49.53%，Ⅱ度脑缺氧7例占6.54%，Ⅲ度脑缺氧3例占2.80%。（2）脐带绕颈打结138例，观察脑血氧变化，Ⅰ度脑缺氧24例占17.39%，Ⅱ度脑缺氧5例占3.62%，Ⅲ度脑缺氧3例占2.17%。（1）羊水浑浊26例，观察脑血氧变化，Ⅰ度脑缺氧6例占23.08%，Ⅱ度脑缺氧3例，Ⅲ度脑缺氧3例，各占11.54%。 (4)出生发绀102例，Ⅰ度脑缺氧19例占18.63%，Ⅱ度脑缺氧3例占2.94%。（5）孕母合并妊高征25例，Ⅰ度脑缺氧9例占36.00%。（6）孕母有糖尿病、贫血等18例，Ⅰ度脑缺氧6例占33.33%。（7）早破水24例，Ⅰ度脑缺氧1例占4.17%。（8）巨大儿123例，Ⅰ度脑缺氧22例占17.89%。（9）早产儿157例，Ⅰ度脑缺氧72例占45.86%，Ⅱ度脑缺氧14例占8.92%，Ⅲ度脑缺氧6例占3.82%。（10）胎头吸引术54例，Ⅰ度脑缺氧12例占22.22%，Ⅱ度脑缺氧3例占5.56%。（11）产钳助产19例，Ⅰ度脑缺氧7例占36.84%，Ⅱ度脑缺氧2例占10.53%。 3 讨论 新生儿脑缺氧主要发生于宫内和分娩过程中，与分娩方式、孕母及胎儿情况有密切的关系。本组研究显示，在分娩方式中，胎头吸引术和产钳助产共73例，Ⅰ度脑缺氧19例占26.03%，Ⅱ度脑缺氧5例占6.85%；孕母有疾病44例，Ⅰ度脑缺氧15例占34.09%；脐带绕颈、羊水浑浊、宫内窘迫的新生儿中脑缺氧者占多数，且缺氧程度较重；早产儿中胎龄越小，缺氧程度越重，因而产前检查、产时指导、做好孕期保健非常重要，及时发现和解除脑缺氧因素，改善胎儿缺氧状态，以减少脑缺氧所引起的一系列症状和严重后果。 大脑是消耗能量最活跃的器官，儿童于生长发育期在基础代谢条件下，大脑耗氧量占其全身耗氧量的50%，由于脑内主要依靠有氧代谢维持神经元的正
fore-sight脑氧饱和度监护仪对内脏组织绝对血氧饱和度的测量：初步结果
内脏组织绝对血氧饱和度的测量：初步结果(Measurement of Absolute Viscerosomatic Tissue Oxygen Saturation: Preliminary Results) 简介：本研究旨在证实FORE-SIGHT?NIRS脑血氧计(CAS Medical Systems,Branford CT USA) 可测定内脏静脉与系统动脉血氧饱和度共同加权构成的内脏组织绝对血氧饱和度。 方法：研究人数包括65名18岁以下，体重在2.5-40kg的儿童受试者，他们都在Duck儿童心导管术实验室接受了诊断性心导管检查。根据患者的体重，在其身上分别安置四个FORE-SIGHT中型或大型感应器，一个置于右锁骨边缘，一个置于右第8肋间隙(中腋前线)内，一个置于较低前腹壁上(脐下)，还有一个置于前额。从呼吸空气的受试者中获取静脉(SVC,IVC,肝静脉[HV])和动脉(股动脉、桡动脉)血液的样本(F i O2=0.21)。遵循标准麻醉手法可麻醉剂潜在的复杂效应。血液样本通过共血氧定量得到目标器官的S a O2(股动脉、桡动脉)及S v O2。对于肝脏，其肝组织血氧饱和度(CXS ht O2)值可通过共血氧定量法测定： CXS ht O2=[0.3×S a O2]+[0.7×S hv O2](ref)。 采用线性回归比较NIRS光衍生S ht O2和CXS ht O2。我们将确定内脏组织血氧饱和度与混合静脉(SVC)脑血氧饱和度间的关系。 结果：迄今为止，已有4名受试者完成了研究(2男/2女；3高加索人/1非裔美国人；年龄：0.6-3.9岁；体重：6.6-15.0kg)，分析了5个数据点(4号受试者的肝内安置了2个NIRS感应器)。初步分析表明NIRS S ht O2和CXS ht O2间高度相关(p=0.002)(图1)。表显示了每个受试者已测的血氧饱和度值。显然，在NIRS测定的4名受试者中，其中3名的肝S ht O2值低于脑S ct O2值(图2)。 讨论：初步结果证明了NIRS测定肝组织绝对血氧饱和度的能力。无创测定精确局部脑组织和内脏组织血氧饱和度的方法成为OR及ICU治疗重病儿童患者的重要临床指标。
应用CASMED脑氧饱和度监护仪估测脑静脉血氧饱和度
应用CAS脑血氧计估测脑静脉血氧饱和度(Using the CAS Cerebral Oximeter To Estimate Cerebral Venous Oxygen Saturation) 简介：近红外光谱技术(NIRS)是一种无创、基于光学的技术，它可通过测定脑组织血氧饱和度(S t O2)以持续监测脑氧合。当手指脉搏血氧饱和度(S p O2)联用时，S t O2可用于测定脑静脉血氧饱和度(S V O2)。衡量S p O2与S t O2联用的可靠性则可以通过测定两者联用所得S V O2与已知静脉血氧饱和度(S jb O2)的关系来实现，其中静脉血可从颈静脉球导管中取样。 方法：在获得书面知情同意后，12名健康的成人ASAⅠ级受试者(6男，6女)被招入本次志愿者研究中。将一根右内颈静脉球导管和一条左桡动脉线插入受试者身上。两种NIRS感应器(CAS Medical Systems, Branford, CT, USA)分别置于患者前额的左右两侧。Sequential Gas Delivery系统以递减的方式升降——吸入氧气由21%降至最低浓度8%后再上升——输送低氧气混合物，同时维持尿碳(40 mmHg呼气末CO2张力)。当吸入氧气的浓度在升至21%后迅速增至100%。如果手指脉搏血氧饱和度(S p O2)值在70%以下时，上述氧气的浓度变化趋势将终止。上述的每个步骤保持5分钟。血样同时从颈静脉球(S jb O2)和桡动脉管(S a O2)中获取，并用共血氧计(IL-682)测定氧张力。NIRS S V O2则按以下方程计算：NIRS S V O2=(StO2–0.3 x SpO2) / 0.7(参考文献1)。运用线性回归衡量左右前额NIRS所得S V O2与S jb O2的关系。 结果：所有12名受试者完成了研究计划且没有不良反应。共分析了171种样品。分析结果见图1。NIRS S V O2在70%-100%S p O2范围内与参照S jb O2呈强相关。规范的NIRS S V O2从受试者呼吸房间空气中记录，平均值为63.3%(范围：54.7-70.6)。 结论：本研究证实了无创NIRS S V O2在缺氧期间作为脑组织氧合估测的可行性。组织氧供需间、动脉与静脉球血氧饱和度间分别存在强相关。参照S jb O2与NIRS S V O2间微小的差别则反应了受试者个体间变化或区域脑组织血量间的差异。S V O2的测定则是基于假设：脑组织中静脉血和动脉血量的比率是固定的。而由于脑组织静脉血和动脉血量的比率的变化，疾病或临床介入状态下大脑血流动力学中断将使NIRS无法准确计算S V O2。
同时比较FORE-SIGHT和INVOS脑氧饱和度监护仪对健康志愿者颈静脉球和动脉共血氧定量
同时比较FORE-SIGHT和INVOS脑血氧计对健康志愿者颈 静脉球和动脉共血氧定量（Simultaneously Comparison of FORE-SIGHT and INVOS Cerebral Oximeters to Jugular Bulb and Arterial Co-oximetry Measurement in Healthy Volunteers） 简介：本研究的目的是同时比较两款FDA准予的近红外光谱（NIRS）脑血氧计：FORE-SIGHT?(CAS Medical Systems，Branford CT USA)，和INVOS?5100(Somanetics Corp.，Troy MI USA)对常用黄金标准——在故意血氧不饱和期间加权共血氧定量颈静脉球和动脉的血氧饱和度——的测量结果。 方法：健康的成人受试者在获得书面的知情同意后被招入这个自愿研究中。一个右颈内静脉球导管和一条左桡动脉线安置于受试者身上。FORE-SIGHT和INVOS成人感应器分别安置于受试者右、左前额。Sequential Gas Delivery系统（Respiract, Thornhill Research, Toronto, Canada）用于传递气体混合物，房间空气逐步变化的原则为：五分钟间隔内吸入的氧气按21%，8%，21%和50%变化。当在手指上测量时保持氧气饱和度（SpO2）大于70%。血样同时从颈静脉球（SjbO2）和桡动脉导管取出并用共血氧定量计（GEM4000，IL，Lexington MA USA）分析氧张力。共血氧定量计的参考值为，CX（F）和CX（I），由每个感应器的前期验证研究计算：CX（F）=0.3×SaO2+0.7×SjbO2；CX（I）=0.25×SaO2+0.75×SjbO2。 作为CX（F）和CX（I）功能的一部分，由FORE-SIGHT（SctO2）和INVOS（rSO2）监测仪测定的绝对近红外脑组织血氧饱和度值则运用线性回归建模。误差和精确度（1个标准差）也同时进行测定。 结果：九个受试者（6男/3女；7名高加索人/2名非裔美国人；年龄：21-34岁；体重56-95kg）完成了研究协议。一共分析了43份样品。PaO2范围是38-449mmHg；PjbO2范围是25-63mmHg；PaCO2范围是31-53mmHg。基线房间空气值的范围：FORE-SIGHT的SctO2为68-76%，INVOS的rSO2为48-87%。基线房间空气参考值的范围：CX（F）为71-80%，CX（I）为69-79%。由绝对脑组织血氧饱和度值与共血氧定量参考值建立的回归曲线见图1。