近赤外分光（NIRS）技術を用いた術中患者の局所脳酸素飽和度（rSO 2）のモニタリングは臨床でますます普及している。過去の研究では、脳酸素需給状態をリアルタイムに反映するためにrSO 2の動的変化傾向に注目することが多かった。最近の研究により、rSO 2基線値（B-rSO 2）は患者が覚醒した状態で空気を吸い込んだ時の平均rSO 2を（B-rSO 2）とすることがよく発見された。脳酸素の脱飽和を定義する閾値であるだけでなく、患者の術前心肺機能状態を反映することができ、かつ不良予後の有力な予測因子となる可能性がある[2]。本文はB-rSO 2の臨床応用とその影響要素から総説し、臨床に参考を提供する。
*注釈：博聯衆科MOCシリーズの脳組織酸素飽和度モニタリングパラメータ「BL」は本文中のB-rso 2と同等である。
NIRSは非侵襲的リアルタイムで組織ヘモグロビン酸素化を監視する方法であり、現在広く地域脳酸素化の評価に用いられている。この技術は波長650 ~ 1100 nmの近赤外光波に基づいて人体組織に対して比較的に良い透過性があり、波長700 ~ 850 mmの近赤外光波は酸素化ヘモグロビンと脱酸素ヘモグロビンを大きく区別することができる。近赤外光を放出して脳前頭葉組織を貫通することにより、プローブは対応するスペクトル上の近赤外光の吸収減衰を検出し、再利用してビル・ランベルトの法則と拡散反射補正を改良し、組織酸素化ヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの相対含有量を計算し、さらにrSO 2を計算する[3]。rSO 2は局所脳組織の混合酸素飽和度であり、局所脳の酸素需給バランスを反映している[4]
研究により、術前低B-rSO 2は心臓手術患者の短期と長期予後を予測でき、不良予後の独立した危険因子であることが明らかになった[1]。Heringlakeら[2]麻酔方式に基づいて306例のカテーテル大動脈弁置換術患者を全身麻酔群（n=155）と覚醒鎮静下局所麻酔群（n=151）に分け、B-rSO 2と術後1年の病死率の相関性を評価した結果、B-rS 02が54%未満で術後1年の死亡の独立予測因子であり、麻酔タイプとは無関係であった。心臓手術に関する研究によると、多くのB-rS 02が低い患者は術前リスクが階層的に高くなっているため、低いB-rSO 2が危険予測因子の1つである可能性がある。rSO 2術中の変化傾向に比べて、B-rSO 2は術後神経系の不良結果を予測する潜在力が大きい可能性がある。Schoenらの研究によると、B-rSO 2が59.9%未満であることは心臓手術患者の術後せん妄の独立予測要素であり、術後のせん安の高い発生率は術中rSO 2の変化と無関係である。Leiら[6]の研究によると、B-rSO 2が50%未満の患者の術後せん妄発生率は基線値が比較的高い群の4倍であり、比較的高いB-rSO 2は術後せん妄に対して保護作用があり、回復術中rSO 2（B-rSO 2の75%以上）は心臓手術後せん妄の発生率を下げることができない。
B-rSO 2は人の空気を吸い込む状態の平均rSO 2であり、B-rSO 2の低い患者の酸素を吸い込む反応能力も研究テーマの一つとなっている。B-rSO 2が51%未満の患者を選択する研究があり、酸素吸入に無反応の患者は術後死亡リスク及び合併症発生リスクが顕著に高くなり、酸素吸入後rSO 2が上昇する患者は予後が良いことが分かった[1]。Seppeltら[7]の研究でも同様の結論が得られ、酸素吸入に無反応の低B-rSO 2は術後1年生存率と入院時間に負の相関を示し、心肺機能障害の代替指標となると考えられている。したがって、B−rSO 2を危険階層化に使用する場合、酸素吸入中のrSO 2の変化は考慮され、探索される価値がある。
1.年齢
Lianら［9］は120例の年齢≦80歳の選択手術患者に組み入れられ、年齢に応じて乳幼児群、学齢幼児群、学齢前群、学齢群、成人群と老年群に分けられ、rS 02はそれぞれ（70.41＋4.66）%（72.43＋3.81）%（70.77＋3.27）%（70.62＋2.20）%（69.76＋6.02）%（62.69＋3.14）%であった。
その結果、残りの5グループと比較して、老年グループB-rSO 2は低く、残りの5グループB-rS 02は明らかな差がなかった。1616例の心臓手術患者において、B-rS 02は加齢とともに徐々に低下することが観察された[8]。年齢とB-rS 02に関する研究が多く、高齢者のB-rSO低下が一般的に考えられている。老年患者のB-rSO低下の可能な機序：①脳血容量、脳血流量、脳代謝率及び中枢興奮による脳組織ヘモグロビン酸素化反応はすべて年齢相関性の低下を呈し、高齢者の脳萎縮は徐々に進行し、脳血管変性を伴い、B-rSO 2を低下させた。②中枢神経系髄鞘は年齢とともに徐々に延長し、頭蓋内の近赤外光路が延長し、エネルギー減衰が増加し、rS 02測定値の低下を招いた。これは高齢者のB-rS 02が低い主な要因である可能性があります。③年齢の増加に伴い、ヘモグロビン構造が変化し、酸素化ヘモグロビン量が減少し、脱酸素ヘモグロビン量が徐々に増加し、大脳ヘモグロビンの酸素輸送能力が低下し、B-rSO 2を低下させる。
2.性別
B-S 02に対する性別の影響にはまだ議論があるが、主流の研究では女性のB-S 02は低いと考えられている。Suら［11］心臓手術患者に対する大型回顧性研究では、女性患者B−rS 02は男性患者よりも低いことが観察された。Robuら[10]の研究によると、ヘモグロビンなどの混在因子を除去した後も、女性患者のB-rS 02は有意に低いことが分かった。健康ボランティアに対する異なる研究では、性別によるB-rS 02の変化の結論は完全に一致しておらず、これらの違いがホルモンやその他の要因による影響かどうかは、将来の試験でさらに評価する必要がある。
B-rS 02に対する人種の影響は皮膚色素と関係がある。大サンプルの回顧的研究により、アフリカ系アメリカ人のB-rS 02は白人よりも低いことが分かった。これは皮膚色素が部分近赤外スペクトルを吸収したことと関係があり、色素沈着が深いほどB-rSOが低く、色素沈着が浅いほどB-rS 02が大きいことが示された[11]。研究により、脳酸素飽和度の変化と心機能の変化は一定の相関性を示した。また、B-rS 02は全体的な心血管機能障害を反映する有効なパラメータの1つである[16]。Heringlakeら[2]は体外循環心臓バイパス術を行う予定の1178例のB-rS 02を測定し、N末端脳ナトリウムペプチド前駆体（NTprBNP）、高感度トロポニンT左室射血分数（LVEF）などの心血管機能指標と相関性があることを発見し、B-rS 02が50%未満であることは術後1年に死亡する独立危険因子である。Skirtladzeら[7]除細動器の転復律の受け入れを計画している患者の研究によると、LVEFが深刻に低下している患者は、rS 02が顕著に低下している、電気複素律の成功に伴い、心機能が改善され、rS 02が顕著に上昇した。回顧的研究により、心臓手術患者の術前LVEFは麻酔誘導前B-rS 02と顕著に関連していることが明らかになった[18]。Kharrazihaら[19]の研究によると、心不全患者のB-rS 02は正常な心機能患者に比べて低い、一方、治療が進むにつれて、B-rS 02は心機能の改善とともに明らかに上昇した[20]。これらの研究はB-rS 02が心不全患者の治療を指導する非侵襲的モニタリング指標になるための理論的参考を提供した。心血管疾患がB-rS 02に影響する可能性のあるメカニズム：①心機能不全により心排血量が減少し、脳血管の平均動脈圧を低下させる。②水ナトリウム貯留による体循環静脈圧の上昇、特に上大静脈圧の上昇は頭蓋内静脈圧の上昇を引き起こし、それによって頭蓋内圧を上昇させる。両因子の総合作用は脳組織動−静脈圧差を低下させ、脳組織の有効灌流圧と脳血流量の減少B−rS 02を顕著に低下させた。
2.神経系疾患とB-rS 02
認知機能状態はB-rS 02と一定の相関性を持つことが分かった。Murayamaら[21]は認知状態が正常と認知の範囲内にある成人被験者113人［年齢（72.3±12.0）歳］を組み入れ、休憩時の前頭葉皮質脳酸素飽和度と認知機能の関係を評価し、認知障害者B-rS 02は認知正常者より明らかに小さく、B-rS 02は認知機能と正の相関を示した。Hallacogruら[22]は食事誘導血管性認知障害ラットモデル麻酔状態における脳血流動力学パラメータを測定し、健康対照群と比較して、認知障害ラットが10週間飼育した後にB-rS 02が明らかに低下した[（51±4）%vs（62+2）%]に比べて、2群の動脈血中酸素飽和度は同じであり、ヘモグロビン含有量と赤血球数に差はなく、認知障害の早期にNIRS技術で識別可能な脳酸欠が存在し、B-rS 02の低下は赤血球酸素輸送能力とは関係なく、脳微小血管病変による酸素供給の減少は主要な機序の1つである可能性があることを示した。アルツハイマー病（AD）は高齢者の認知機能障害や障害を引き起こす最も一般的な疾患であり、初期のAD患者はB-rSO 2の低下を示した[23]。一方、Violaら[24]の研究により、高圧酸素治療の進行に伴い、AD患者の認知機能が改善されると同時にB-rS 02も明らかに上昇することが明らかになった。以上の臨床研究はB-rS 0がAD患者の補助診療において新しい構想を提供した。rS 02はてんかんの診療において広く注目されている[25]。現在の研究により、癲癇発作前、発作期と発作後のrS 02には異なる程度の変化があることが明らかになった[26-27]。しかし、癲癇がB-rS 02に与える影響はまだ報告されておらず、将来的にはさらに研究する必要がある。糖尿病は病状の遷延に伴い脳内の微小血管構造と機能変化を併存する可能性がある。研究により、糖尿病は頭蓋内小動脈の狭窄及び収縮、拡張機能の損傷を引き起こし[28]、脳血管の自主調節機能が低下することが分かった[29]。脳血管構造が損傷し、脳血流安定性が破壊され、微小循環灌流不足を招き、rS 02の低下を示す可能性がある[30]。初期研究では、糖尿病患者の脳酸素化状態を評価するために中心静脈酸素飽和度（Scv 02）を使用することが多かった。しかし、Scv 02は主に全体的な酸素バランスを反映している[31]。Sudyら[33]139例の心臓手術患者を糖尿病歴の有無に基づいてグループ化し、Scv 02とB-rS 02の相関性を研究した結果、麻酔誘導前糖尿病患者Scv 02は正常範囲内であり、B-rS 02は[（60.4+8.1）%vs（67.2±7.9）%著しく低下し、P<0.05];非糖尿病患者のScv 02とB−rS 02にはより良い相関性があり（r=0.52、P<0.001）、糖尿病はB−rS 02とSevO 2の相関性が顕著ではないことを引き起こす可能性がある。Scv 02と比較して、B-rS 02は糖尿病患者の脳灌流不足の早期発見に有利である。陳卓亜ら[4]の研究では、糖尿病患者の前頭葉の左右両側のB-rS 02が低下し、病歴、合併症の発生と顕著に関連していることが観察された。B−rS 02が糖尿病の重症度を反映できるかどうかはさらに研究が必要である。一方、劉偉平等[35]の研究では、老年患者において糖尿病がB-rS 02に与える影響は観察されておらず、大サンプルの展望性対照研究がB-rS 02に与える影響をさらに検討する必要があることを示唆し、B-rS 02の研究が年齢や基礎疾患が多いなどの混雑要因に影響される可能性も支持した。研究により、慢性腎臓疾患（CKD）の早期に脳の構造と機能の変化が観察され、脳異常と認知欠陥はCKDの深刻さに伴って進展し、最終的に認知症、脳卒中などの深刻な中枢神経系疾患を引き起こすことができ、血液透析（HD）患者に多く見られることが分かった[36]。研究によると、HD患者のB-rS 02は健康な人より顕著に低下し、HD患者のB-rS 02は腹膜透析患者よりも低い[37]。これはHD患者の腎臓機能がより悪いほか、血液透析自体が中枢神経系にも影響を与える可能性があることと関係がある。透析中に発生する急性血容量の喪失と液体転移は脳水腫を引き起こし、脳灌流に影響を与える可能性がある[38]。HD患者はしばしば現代の謝性酸中毒を出し、ヘモグロビンと酸素の親和度を低下させ、微循環酸素欠乏を招いた[39]。またHD患者は脳萎縮がしばしば発生し[40]、脳脊髄液が増加し、rS 02検出器の近赤外光受信強度を低下させた。これはすべてHD患者の脳灌流を変え、rS 02のモニタリングに影響を与えた可能性がある。0 okawaraら[41]の研究により、低B-rSO 2はHD患者のpH値、病歴、血清アルブミンとヘモグロビン濃度と独立に関連していることが分かった。pH値は脳動脈収縮状態を変化させることによって脳血流に影響するため、B−rS 02とpH値との関連は酸素供給の変化で説明することができる。血清アルブミンによる脳酸素化改善の正確なメカニズムは明らかではなく、ある学者は血清アルブミンと肝硬変患者の局所脳血流量が正の相関を示すことを観察したが[42]、さらに研究する必要がある。Shindoら[43]の研究によると、動静脈瘻を一時的に圧迫するとrS 02の上昇が観察され、医源性により血管生理構造及び外周血流動力学が変化し、HD患者のB-rS 02が損傷した原因の一つである可能性があり、瘻管閉鎖がB-rS 02に与える長期的な影響はさらに研究する必要がある。
5.肝臓疾患とB-rSO 2
初期の研究では、NIRSモニタリングrSO 2は肝胆手術患者の高ビリルビン血症による近赤外光の吸収が脳酸素化を損なわずに虚偽の低rS 02測定値を招く可能性があると考えられていたが[44]、Murphyら[45]の研究では膵臓手術患者のB-rS 02および術中変化傾向を測定し、高ビリルビンレベルがB-rS 02測定値に影響することを発見したが、麻酔誘導や手術中のrS 02変化傾向のモニタリングには影響しなかった。呼吸器系疾患は低酸素血症とC 02蓄積を合併することが多く、脳血流動力学に与える影響は複雑である。慢性低酸素血症は脳血管反応性を損ない[46]、脳灌流に影響を与える。高炭酸血症による脳血管拡張による脳血流量増加による保護作用は、低酸素暴露が続くにつれて徐々に弱まる可能性があり、長期にはある程度の脳酸素欠乏が発生する可能性があり、rS 02の低下として現れる可能性がある[47]。
Schneiderら[4]異なるメーカーが生産したNIRS-rSO 2設備を同じ新生児に使用した結果、異なるrS 02モニタリング機器の測定結果には明らかな差があり、最大変異度は12.66%に達することができ、これは異なるメーカーが採用した処理アルゴリズムと機器の校正基準が異なるためである可能性がある。ヒラサワら[49]の研究によると、前額皮膚の血流量変化はB-rSO 2にも影響を与え、光源と検出器の距離（15～30 mm）の影響を受けないことが分かった。別の研究によると、モニタ電極が前額下部に置かれている場合、B-rS 02は電極が前額上部に置かれている場合より明らかに高いことが分かった[50]。また、他の研究では、熱ストレスによる過剰通気と低炭酸血症により脳血流量が低下することが観察されているが、同時に脳代謝率が増加し、B-rS 02が損なわれる可能性がある[51-52]以上のrS 02は非侵襲的、リアルタイム、簡便な脳酸素需給バランスモニタリング指標として、臨床実践を指導する上で重要な意義がある。B−rS 02は術中rS 02の動的変化の参照基準であるだけでなく、心血管疾患、神経系疾患、糖尿病、腎臓疾患、肝臓疾患、呼吸系疾患などの多種の疾患及び重症度に関する情報を含んでいる。臨床医師はB-rS 02の影響要素を十分に考慮し、生理、病理及び設備要素によるrS 02の低下を鑑別し、rS 02を用いて手術患者の予後リスクの階層的指導による重症合併症の予防と治療を補助しなければならない。博聯衆科MOCシリーズの脳組織酸素飽和度監視測定器は非侵襲性、リアルタイムで脳酸素飽和度を連続的に監視し、脳酸素不足などの問題をタイムリーに発見し、医療関係者の早期介入を助け、治療案を最適化する。その高感度と特異性はモニタリングデータの正確性を確保し、術中と術後合併症を減少し、患者の安全性を高める。心臓手術、脳外科手術、集中治療などのシーンに広く応用され、患者の生命健康を保障するだけでなく、病院の安全品質と医療レベルを向上させた。
