【神麻人智】利用无创指套监测仪行目标导向血流动力学治疗对沙滩椅位肩部手术患者术中脑氧合和术后早期神经认知恢复延迟的影响

背景:

围手术期脑氧去饱和事件(CDEs)和神经认知恢复延迟在沙滩椅位(BCP)下肩部手术患者中很常见，可能是由于脑灌注不足引起的。本研究拟验证：应用目标导向血流动力学治疗(GDHT)是否可以缓解上述情况。

方法:

将70例BCP下接受肩部手术的成年患者以1:1比例随机分配到GDHT组或对照组。使用近红外光谱仪监测脑氧合，参照ClearSight脉搏波分析系统实施GDHT。主要结局是CDE持续时间，次要结局是CDE发生率、神经认知恢复延迟发生率和术后第一天台湾版快速轻度认知障碍(Qmci-TW)测试评分（根据术前一天的基线评分进行调整）。

结果:

GDHT组的CDE持续时间显著缩短。与对照组相比，GDHT组较少患者发生CDEs和轻度神经认知恢复延迟。GDHT组在术后第一天的Qmci-TW评分也显著高于对照组。

结论：

在BCP肩部手术患者中，借助无创指套监测装置实施GDHT可稳定术中脑氧合，并与术后早期认知评分改善相关。

沙滩椅体位(BCP)常用于肩部手术患者，由于直立状态便于更佳手术入路。然而，因重力导致的下肢血液汇集可能导致血压下降和脑血流量减少，尤其对全身麻醉患者而言。因此，术中脑氧去饱和事件(CDEs)又称脑缺氧事件和围手术期神经认知障碍(如神经认知恢复延迟)在这些患者中很常见。越来越多的文献认为，目标导向血流动力学治疗(GDHT)可能有助于手术患者获得良好的术后结局。最近的随机研究表明，GDHT可能改善心脏手术期间局部脑氧饱和度(rSO2), 也可能有利于预防脊柱手术后神经认知恢复延迟。考虑到BCP与脑低灌注的相关性，在BCP肩部手术期间应用GDHT可能预防术中CDEs，从而预防神经认知恢复延迟。

无创连续指套脉搏波监测设备（如ClearSight系统），作为有创动脉压监测的替代方法已被引入围手术期指导GDHT。一项研究验证了ClearSight系统在BCP肩部手术中测量动脉压的准确性。因此，对于这类患者，在指套动脉压和心输出量监测设备的指导下进行GDHT是可行的。

我们设计了这项随机对照研究来验证以下假设:在BCP肩部手术中使用无创连续指套监测仪指导实施GDHT将减少术中CDEs持续时间并促进神经认知功能恢复。

方法

研究设计

该前瞻性单中心随机对照试验方案获伦理委员会批准，并在公认网站进行注册。对2019年6月至2021年3月期间在BCP下接受肩部手术的成年患者(年龄≥20岁)进行了资格评估，并在获得书面知情同意书后纳入研究。

研究对象

排除标准包括：心律失常、充血性心力衰竭、术前神经认知障碍、脑血管事件、慢性阻塞性肺病、慢性肾脏疾病病史、正在发生的感染性疾病或病态肥胖；孕妇或已知对任何胶体过敏的患者也被排除。根据预先确定的随机分组列表，纳入研究的患者以1:1的比例被分配到GDHT组或对照组。

麻醉

患者在手术前禁食6小时，禁饮2小时。手术当天，每位患者在入手术室前给予0.9%氯化钠500mL。全麻诱导采用芬太尼(2~3 μ·kg−1)、异丙酚(1.5~2.5 mg·kg−1)、罗库溴铵(0.6~1 mg·kg−1)。七氟醚维持麻醉，并将脑电双频指数(BIS)维持在40-60。每位患者均以压力控制容量保证模式通气，潮气量为6~8mL/kg理想体重，呼气末正压为5 cm H2O。吸入氧浓度50%,调整呼吸速率以保持呼气末CO2水平为35~45 mmHg。使用Bair Hugger温度管理系统(3M)将体温保持在36℃以上。全麻诱导后，病人体位调整成与水平面成60°角的BCP。

围手术期管理和目标导向血流动力学治疗

术中监测包括标准监测，BIS监测，以及包括双侧额叶的rSO2。此外，无创血流动力学监测系统(ClearSight)连接于非手术侧手上，以心脏水平校准基线。该系统能连续监测动脉血压以及其他血流动力学指标，包括心脏指数(CI)，每搏量指数(SVI)和每搏量变异度(SVV)。

两组患者均在麻醉诱导后立即接受晶体液背景输注(2mL/kg/h)以及程序化血流动力学管理(图1)。在GDHT方案中，通过向液体应答者重复给予250mL万汶(6%羟乙基淀粉130/0.4氯化钠注射液)来优化心输出量(CO)。根据微量液体激发试验(1分钟内输注100 mL晶体)后每搏量指数(SVI)增加≥5%,决定给予万汶。对照组采用医院常规输液方案维持每搏量变异度(SVV) <13%，输注晶体或胶体由主治麻醉医师决定。在两组中，平均动脉压维持在≥65mmHg，收缩压维持在≤140mmHg，必要时静脉注射去甲肾上腺素或尼卡地平。

记录麻醉诱导前(基线)、BCP前、BCP后5分钟、BCP结束前每15分钟一次的血流动力学参数和双侧rSO2水平。

图1.(A)对照组和(B) GDHT组的血流动力学管理流程

神经认知测验

快速轻度认知障碍(QMCI) 测试是一种认知筛选测验，包括6个相应神经认知领域的亚测试，总分从0到100分：定向10分，工作记忆5分，画钟(视觉空间执行功能)15分，延迟回忆20分，言语流畅性(言语执行功能)20分，逻辑记忆30分。每个患者在安静的房间里接受了两次测试。一次在手术前一天[基线；T1]，一次是在术后第一天[手术后16-24小时；T2])。

研究结局

主要结局是CDE持续时间。没有任何CDE发作的患者CDE持续时间记为0分钟。次要结局是CDE发生率、神经认知恢复延迟的发生率以及根据T1时基线评分调整后的T2 Qmci-TW测试评分。CDE定义为任何一侧rSO2降低至绝对值<55%超过15秒，或降至BCP前rSO2水平的80%以下超过15秒。在本研究中，使用以下公式计算QMCI-TW测试分数变化的Z值：(ΔQmci-TW − ΔQmci-TWreference)/ΔQmci-TWreference标准差。Z值≥1和≥1.96分别表明轻度和重度神经认知恢复延迟。

统计分析

使用Shapiro–Wilk检验进行正态性检验。分类变量以数字(百分比)表示，使用Fisher精确检验或χ2检验进行比较，并报告相对风险和95%可信区间。连续变量以平均值(标准差)或中位数(四分位距)表示。使用Yang和Dolton方法计算标准化差异(standardized differences) 评估两组基线参数的平衡，标准化差异> 0.47被认为两组间不平衡。

主要结局(CDE持续时间)以中位数(四分位间距)表示，采用Mann-Whitney U检验进行组间比较；使用Hodges–Lehmann法计算中位数差异(95%置信区间)。围术期参数，如基线和术中变量(包括rSO2、平均动脉压和心脏指数)、BCP持续时间、住院时间和吗啡使用量，采用t检验进行组间比较，并报告均值差异和95%可信区间。以T1时的基线得分作为协变量，对T2的神经认知测试得分进行了协方差分析，并报告估计边际均值及组间差异(95%置信区间)。利用广义估计方程(作业相关矩阵为等相关结构)来评估GDHT对术中rSO2、平均动脉压和心脏指数的影响。这些模型包含BCP期间第三个四分位数时间内(170分钟)的纵向血流动力学数据，P值<0.15表示组间-时相交互作用强烈趋向显著。

根据预试验数据，BCP下肩部手术患者的CDE持续时间呈右偏态分布，中位数为15分钟(四分位数范围0-90分钟)，对照组的标准差为64分钟。参考既往心脏手术相关研究，我们预计GDHT将CDE持续时间缩短三分之二，即GDHT组的中位CDE持续时间为5分钟，根据O’Keeffe法估计的标准差为21分钟。由此计算样本量为54例患者(把握度0.9，双侧I类错误0.05)。考虑到潜在病例失访，我们在本研究中共招募了70名患者。所有统计分析均在SAS(版本9.4)上进行，双侧P值<0.05表示有显著差异。

结果

总共有81名患者接受了资格评估，70名被纳入最终分析(图2)。这两个研究组在基础特征和手术类型上充分平衡，所有标准化差异都在预定义的可接受范围内(表1)。

表1. 患者基础特征

图2. 研究流程图

术中脑氧去饱和持续时间和神经认知测试结果

GDHT组的CDE持续时间显著短于对照组（0[0–0]分钟 vs 15[0–75]分钟；中位数差异，-8[-15至0]分钟；p值0.007，图3）。GDHT组中发生CDEs的患者也少于对照组(23% vs 51%；相对风险，0.44[0.22–0.89]；P = .025)。

GDHT组出现轻度神经认知恢复延迟的患者少于对照组(17% vs 40%；相对风险，0.60[0.39–0.93]；p = . 034)；两组之间重度神经认知恢复延迟的发生率无显著性差异(6% vs 17%；相对风险，0.62[0.39–1.00]；P = .259）。GDHT组Qmci-TW测试评分的估计边际均值显著高于对照组(68[66–71] vs 65[62–67]；均值差异，4[0–8]；P = .033)。在QMCI-TW测试亚分类中， GDHT组较对照组在T2表现出更高的言语流畅性(估计边际均值，9.5[8.7–10.3] vs 7.9[7.1–8.7])；均值差异，1.6[0.5–2.8]；P = .007)。

围术期参数

表2列出了所有患者的围手术期参数。两组术中参数，包括麻醉持续时间、BCP持续时间、尿量、平均BIS指数、血管活性药物需求以及估计失血量，差异无显著性意义。GDHT组输注更多的胶体(500[500–750]mL vs 0mL；P = .001)，而对照组输注更多的晶体(650[500–800]mL vs 480[300–800]mL；P = .006)。两组均未输注红细胞。两组血液动力学方案依从率良好(≥80%)。

两组rSO2、平均动脉压和心脏指数在基线水平无显著性差异。GDHT组术中平均心脏指数维持在高于对照组水平(P = .004)。而且，如广义估计方程图所示，GDHT组术中心脏指数随时间的变化较对照组更高(估计差，0.02；标准误，0.01；P = .142图4A)。然而，两组术中平均动脉压 (估计差异，3.7；标准差，2.3；P = .112)和平均动脉压随时间的变化 (0.34；标准差，0.34；P = .321图4B)，差异并不显著。同样的，术中rSO2 (估计差异，3.7；标准差，2.2；P = .089)和术中rSO2随时间的变化(估计差异为0.11；标准差，0.21；P = .608图4C)，两组差异也不显著。

术后方面，住院时间、术后Qmci-TW测试时间(术后约20小时)和24小时吗啡消耗量，两组间差异无显著性。

表2. 两组围术期参数比较

图3.BCP期间CDE持续时间和rSO2最小绝对值

A：使用箱线图对BCP期间的CDE持续时间进行组间比较。B：BCP期间rSO2最小绝对值达到每个临界值的患者数量。*表示差异有显著性。

图4. 血液动力学轨迹。在2个研究组中，BCP期间第三个四分位数时间内(170分钟)的术中血流动力学轨迹。

讨论

这项研究表明，在BCP肩部手术患者中，借助无创指套监测装置实施GDHT与术中CDE持续时间缩短和术后短期内更高的神经认知功能评分相关。优化心输出量可能是GDHT获益的潜在原因。

该研究首次报道，可以通过优化心输出量来实现术中脑氧合的稳定。在BCP开始前实施GDHT，GDHT组的心脏指数轨迹维持在高于对照组的水平。尽管GDHT可能并不能减轻BCP对血液动力学所有方面的影响，但在本研究中，GDHT可以增强血液动力学耐受性，因为观察到心脏指数的组间-时相交互作用强烈趋向显著。从而减少了CDE的持续时间以及CDE的发生率，且更有利于早期神经认知恢复。既往研究对低血压、CDEs和围手术期神经认知障碍之间关系存在相互矛盾的结果。Aguirre等报告，BCP诱发的低血压在发生CDEs的患者中比在没有发生CDEs的患者中更为突出，并且CDEs和神经认知恢复延迟之间存在关联。然而，Cox等认为，虽然BCP引起低血压，但与术中CDEs无关。这些矛盾的发现可能与如下原因有关：采用的目标平均动脉压并不一致；BCP与脑自动调节减弱有关；尽管有自动调节或血压的变化，脑灌注可能与心输出量的相关性更高。在本研究中，两组患者的平均动脉压均维持在70mmHg以上，但GDHT组患者的CDE发生率降低，且术后即刻的神经认知功能恢复更佳。GDHT的获益可能主要归因于心输出量优化引起的脑血流量增加。

有研究也评估了术中CDEs和术后神经认知障碍之间的关系。Cox等报道，在门诊接受BCP肩部手术的患者，其围术期神经认知测试(蒙特利尔认知评估[MoCA])结果没有显著变化。而Aguirre等连续报道了这类患者术中发生CDEs可导致术后24小时的连线测试评分降低，而这种神经认知缺陷是无法用简易精神状态检查(MMSE)检测到的。本研究中的BCP持续时间(130分钟)长于Cox的研究(<80分钟)，CDEs在本研究的对照组中更常见。据报道，Qmci测试比MMSE和MoCA测试更准确，更有效地避免了天花板效应。因为MMSE和MoCA测试的得分是30分，而Qmci测试的得分是100分。

在Qmci-TW测试的6个相应的神经认知领域的亚测试中，观察到言语流畅性方面的显著组间差异。言语流畅性与额叶脑回的激活有关，前额叶网络是参与工作记忆的核心区域。由于额叶对缺血性变化更敏感，GDHT引起的高心输出量和高脑血流量可以解释其可能有助于术后神经认知评分的改善。

述评  

在这项单中心随机对照研究中发现，对BCP下进行肩部手术的患者，借助无创指套监测系统ClearSight实施GDHT（主要是通过少量补液试验后SVI的变化来指导胶体液的输注，维持较高的心输出量，而不仅仅是关注平均压）显著减少了术中CDEs持续时间和发生率，从而改善了术后短期内神经认知功能恢复延迟。该研究结果提示，在坐位手术期间，对于维持脑血流和稳定局部脑氧饱和度而言，心输出量可能比血压更为重要。

临床常用心输出量监测需要有创动脉置管，例如PICCO监测仪。本研究应用无创连续指套装置对包括SVI，SVV等在内的血流动力学参数进行监测，并且也有研究证实了该监测装置指导GDHT的有效性，具有潜在临床应用优势和价值。如果无创设备今后可以整合到自动麻醉闭环系统，可能在未来的血液动力学管理中发挥积极作用。  

本研究存在一定的局限性。首先，对偏态分布的结局基于中位数和标准差值的方法计算估计样本量，是一种非典型的方法，可防止样本里估值过大，其准确性有待进一步明确，因为较小的样本量可能降低了其检测结局差异的能力。第二，神经认知测试仅在基线和手术后24小时进行，更长期的神经认知测试结果也是临床研究兴趣点。第三，对照组比GDHT组有更多的患者接受开放手术(4比1)，这可能也是造成Qmci-TW试验术后表现差异的部分原因。最后，rSO2可能受多种因素的干扰和影响，脑氧仪在确定临床脑氧去饱和度发生和持续时间的可靠性存疑。

总之，在BCP下接受肩部手术的患者中使用GDHT管理输液和血流动力学有助于稳定术中脑氧饱和度，减少脑缺氧事件，提高术后短期内神经认知功能评分。GDHT是否对其他类型手术或特殊患者人群也具有这些获益需要更多的临床研究和证据。  

编译：陈宝璇‍   审校：徐铭  

原始文献

Lee CT, Lin CP, Chan KC, Wu YL, Teng HC, Wu CY. Effects of Goal-Directed Hemodynamic Therapy Using a Noninvasive Finger-Cuff Monitoring Device on Intraoperative Cerebral Oxygenation and Early Delayed Neurocognitive Recovery in Patients Undergoing Beach Chair Position Shoulder Surgery: A Randomized Controlled Trial. Anesth Analg. 2023 Feb 1;136(2):355-364.     

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