心臓弁手術における低脳酸素発生状況及び早期予後への影響を検討する。
2017年8月から2018年5月までに四川大学華西病院で浅低温体外循環（CPB）下で選択期心臓弁膜手術を行った患者190例を組み入れた。術中に患者の両側局所脳組織酸素飽和度（rSO 2）をモニタリングし、患者術中にrSO 2＜55%持続5 minが低脳酸素事件であることを定義し、低脳酸素事件が発生するかどうかによって低脳酸素群（L群）と正常脳酸素群（N群）に分けた。2群の臨床資料を比較し、低脳酸素の発生状況と予後への影響を分析した。
組み入れ患者のうち99例が低脳酸素を発生し、低脳酸素を発生した患者のうち、73例がCPB期間に発生した。
心臓弁膜手術では患者の半分が低脳酸素を発生し、CPB期間に多発する。低脳酸素はAKI発生率、血中乳酸レベルを増加させ、患者のICU滞在時間と総入院時間を延長することができる。
心臓直視手術は体外循環の補助の下で完成し、機体に基礎酸素供給を提供すると同時に、明瞭で、静かで、血のない術野を獲得し、手術を安全で、順調に行うことができるように確保しなければならない。しかし、体外循環（CPB）期間中、血流動力学の変化、血液希釈、酸素解離曲線の左シフト、機体の炎症性反応などの多種の原因により、機体は酸素供給と酸素消費のアンバランスが発生しやすく、酸素債務が発生し、最終的に不可逆的な酸素欠乏性損傷と器官機能損傷を招いた。酸素供給低下の初期には、伝統的なモニタリング指標にはほとんど異常が現れなかったが、動脈血酸素飽和度、混合静脈血酸素飽和度、血乳酸などの酸素供給バランスを反映する指標に異常が現れた場合、局所組織はしばしば酸素不足になり、その際に直ちに有効な措置を取っても酸素不足性損傷の発生を完全に避けることができず、深刻な場合には重要な器官機能障害を引き起こし、死亡することもある。近年、近赤外分光法（NIRS）技術を用いて脳前頭葉皮質組織内の酸素化ヘモグロビン含有量と非酸素化ヘモグロビン含有量を監視測定し、当該部位の動脈血、静脈血及び混合動静脈血を含むすべての血液の酸素化状態を得、すなわち、局所脳組織酸素飽和度は、非侵襲、リアルタイム、便利な特徴がある。伝統的なモニタリング手段の補充として心臓大血管手術、胸科手術、頸動脈内膜摘出手術、心肺蘇生、新生児集中治療などの分野に応用されている。
本研究は主にCPB補助下の心臓弁手術中に患者が発生する低脳組織酸素飽和度（rSO 2）に注目し、その影響要素及び患者の予後との関係を分析し、NIRS技術をよりよく応用して周術期管理を行うために根拠を提供し、心臓手術患者の周術期に酸素需給バランスを維持する管理に構想を提供し、酸素債務の発生を回避し、術後不良事件の発生率を下げ、患者の予後を改善する。
○1.1一般資料
対象：2017年8月から2018年5月までに四川大学華西病院で浅低温CPB下行選択期心臓弁膜手術を受けた患者190例に組み入れ、そのうち男性102例、女性88例、平均年齢（54.2±11.97）歳。患者の術中に両側局所rSO 2＜55%持続5 minが低脳酸素事象であることを定義し、低脳酸素事象の発生の有無に応じて低脳酸素群（L群）と正常脳酸素群（N群）に分けた。選択基準：（1）年齢18〜80歳、（2）選択期心臓弁手術を行う予定である、（3）手術にはCPB補助が必要である。排除基準：（1）中枢神経系疾患を有すること、（2）中枢神経系手術歴がある、（3）手術予定時間≦2 h。
○1.2 方法
1.2.1術前基線資料収集：術前1 dに患者の基線資料を収集した。1.2.2術中モニタリング：rSO 2モニタリング：脳組織酸素飽和度モニターを用いて患者の両側大脳半球局所rScO 2をモニタリングする。通常のモニタリングには、五導電性心電図、脈拍酸素飽和度、呼気末二酸化炭素、有侵襲動脈圧、中心静脈圧、鼻咽頭温が含まれる。それぞれ患者入室時、心肺転流術前、心肺転流術中毎時、心肺転流術後20 min、手術医が胸を閉める時に動脈血を採取して血気分析を行った。1.2.3術後フォローアップ：フォローアップ指標には、集中治療室（ICU）滞在時間、総入院時間、ヘモグロビン、クレアチニン、尿素窒素、AST／ALT値、脳ナトリウムペプチド（BNP）、トロポニン、術後合併症の状況（新発肝腎不全の有無）。
最終的に190例の浅体温CPB下心臓弁手術患者を組み入れ、そのうち99例の患者が低脳酸素を発生し、低脳酸素を発生した患者のうち、73例の患者がCPB期間に発生した。両群の患者の性別、年齢、体重指数、ASA分級、術前ヘモグロビン、クレアチニン、尿素窒素レベル、AST／ALT値、トロポニン、左室射血分数（EF）値及び左心室の大きさの差は統計学的意義がなかった（P＞0.05）。L群の術前血糖値はN群より低く、BNPレベルはV群より高かった（P＜0.05）、表1を参照。
○2.3フォローアップ結果の比較
L群およびN群の術後最高クレアチニンレベル、最高尿素レベル、AST／ALT値および術後EF値の比較では、いずれも統計学的意義はなかった（P＞0.05）。L群急性腎損傷（AKI）発生率、ICU滞留時間、総入院時間、術後最高BNP、術中最高乳酸水平均はN群（P＜0.05）より明らかに高く、表2を参照。
二分類logistic回帰分析術における低脳酸素事件発生の危険因子を用いて、発見年齢＞65歳とCPB時間＞120 minは低脳酸素事件発生の危険因子（P＜0.05）であり、rScO 2＞60%は低脳酸素事件発生の保護因子であり、表3を参照。
rSO 2の絶対値が55%未満で、低脳酸素事象の基準として5 minを超え続け、組み入れられた190例の患者のうち、99例の患者が低脳酸素を発生した。低脳酸素が発生した患者のうち、73例がCPB期間に発生した。ZHENGなどのシステムは成人心臓手術患者が脳NIRSモニタリングを応用した状況を評価し、約50%の心臓手術患者が手術中に1回または複数回の局所rSO 2低下が発生したことを発見し、これは本研究結果と類似している。心臓弁手術では低脳酸素発生率が高く、CPB期間に発生することが多い。患者のrSO 2はCPB過程で低下し、主にCPB時の酸素供給と酸素消費の特徴と脳組織利用エネルギーの特徴の2つの原因によるものである。CPB時の組織灌流圧は低下し、非拍動性血流は拍動性血流の代わりに、微小循環障害の発生率を高くし、そしてこのような非拍動性血流は体内カテコールアミン類物質の放出を増加させ、局所血管収縮を招きやすく、局所組織灌流の減少または無灌流、さらに局所組織虚血酸欠を招く。CPBは常に一定の血液希釈があり、血液希釈は脳細胞水腫の発生率の増加を招くだけでなく、血液希釈、手術及びCPBによる赤血球破壊の増加、輸入在庫血赤血球変形能力の低下などの原因でヘモグロビンレベルを低下させ、有効に酸素を運ぶヘモグロビンが減少し、組織は虚血酸欠を発生しやすい。低灌流による局所組織乳酸産生の増加、pH値の低下、在庫血中のグリコール酸グリコール酸レベルの低下、動脈血二酸化炭素濃度の低下、心筋保護に低体温が必要などの一連の原因により酸素解離曲線の左移動、酸素解離障害、組織利用酸素困難。また、動脈血二酸化炭素濃度が低下すると、脳血管が収縮し、脳血流が減少し、脳組織の虚血酸素欠乏が発生しやすい。CPB開始時には単核細胞、マクロファージ細胞などの免疫細胞の活性化、血液とCPB管路の接触、コア体温の変化、血流動力学の変化、腸管内毒素の放出などの原因により、ストレスホルモンのレベルは明らかに高くなり、全身炎症性反応が起動し、過度の炎症性反応により生体酸素消費が増加し、より血液不足酸素不足になりやすい。心臓手術及びCPBの特徴により、約半分の患者は手術中に低脳酸素が発生し、本研究結果はCPBの患者に脳酸素モニタリングを行う必要があり、特にCPB期間中に脳組織の酸素欠乏をタイムリーに発見するのに役立つことを示唆した。
さらに分析によると、低脳酸素群及び正常脳酸素群のICU滞留時間、総入院時間、術後AKI発生率、術後最高BNP、術中最高乳酸の差異に統計学的意義がある。低脳酸素群はより高いCPB後乳酸レベル、術後最高BNPレベル及びAKI発生率、より長いICU滞在時間と総入院時間を示した。低脳酸素が発生すると、局所的な脳組織に酸素供給の不均衡が発生し、酸素供給量より酸素要求量が大きくなり、グルコースの有酸素酸化過程が阻害され、ピルビン酸は順調にトリカルボン酸循環の生産能力を完成できず、ピルビン酸は無酸素酵母分解により乳酸に転化し、この時細胞内の水素イオン堆積、pH値が低下し、同時に無酸素酵母分解により三リン酸アデノシン（ATP）が減少し、細胞供給能力が不足し、細胞損傷を引き起こした。上記の原因により、CPB時に組織虚血酸素欠乏、局所乳酸蓄積を招いた。CPB後、組織が拍動性灌流を回復したため、灌流圧が高くなり、末梢循環が改善され、局所組織に蓄積された乳酸が血中に放出され、血中乳酸含有量が増加し、正常循環を回復した後、各器官の虚血再灌流損傷により、乳酸レベルがさらに上昇する。CPB後の高乳酸レベルは常に組織灌流不良、細胞虚血酸素欠乏、器官機能障害を示唆し、術後の腎機能不全発生率は高くなった。乳酸は組織灌流不良を反映する指標として臨床で広く応用され、高乳酸血症は循環不全、臓器機能損傷、疾病予後不良、近遠期死亡率増加の標識物である。しかし、臨床では乳酸レベルの獲得は血液ガス検査に依存しており、特にCPB時の灌流不足などの原因により、血液中の乳酸はこの時の組織灌流及び酸素需給状況を完全に反映することができず、遅延性と不確実性の特徴があり、血液乳酸レベルが明らかに上昇した時、組織はすでに虚血酸欠状態にあり、この時直ちに救済措置を取っても器官の酸欠性損傷を完全に回避することができなかった。乳酸に比べて、局所rSO 2は、局所組織酸素需給状況をリアルタイムで監視するためのより迅速で感度の高い指標である。
本研究はまた、年齢＞65歳とCPB時間＞120 minが低脳酸素発生の危険因子であり、基礎rSO 2＞60%が低脳酸素発生の保護因子であることを発見した。年齢の高い患者は低脳酸素が発生する可能性が高く、これは複数の研究の結果と似ている。年齢の増加に伴い、機体の機能は次第に減退し、脳細胞は萎縮し、脳容量は減少し、脳酸素代謝は遅くなり、脳血管は退行性変化が発生し、脳血流は遅くなり、CPB条件下で酸素供給と酸素需要のアンバランスが発生しやすく、局所rSO 2は低下し、低脳酸素事件の発生を招いた。また、加齢に伴い、近赤外光が頭蓋内を伝播する距離が長くなり、伝播時間が増加し、エネルギー減衰が増加し、rSO 2が低下することが明らかになった。CPB時の酸素供給と酸素消費の特徴と脳組織利用エネルギーの特徴のため、CPB時に脳の酸素欠乏性損傷が発生しやすい。CPB時間が長いことは、手術の難易度が相対的に高く、創傷が相対的に大きいことを意味し、この時術中の赤血球破壊が増加し、血液が希釈された。手術時間の延長に伴い脳細胞水腫の確率が増加し、機体の過度な炎症性反応、体内の乳酸蓄積、酸素離曲線の左シフトなどの原因も機体に低脳酸素事件が発生する確率を増加させた。CPB時間を減らすことは術中低脳酸素の発生し、脳の酸欠性損傷の発生率を下げる。以上より、心臓弁膜手術では約半数の患者が低脳酸素を発生し、CPB期間に多発した。低脳酸素はAKI発生率を増加させ、血液乳酸レベルを上昇させ、患者のICU滞在時間と総入院時間を延長することができる。年齢＞65歳、CPB時間＞120 minは術中低脳酸素発生の危険因子であり、基礎rSO 2＞60%はその保護因子である。博聯衆科MOCシリーズの脳酸素組織飽和度モニタはrSO 2動態モニタリングに基づく指向性治療方法を提供することができ、非侵襲、動態、リアルタイムのモニタリング手段を通じて、臨床医により正確な病状評価と治療調整根拠を提供し、重症TBI患者の脳酸素代謝と炎症反応を効果的に改善し、患者の回復速度と予後品質を著しく向上させた。博聯衆科MOCシリーズの脳組織酸素飽和度監視測定器は連続、リアルタイム、非侵襲的な組織酸素飽和度（rSO 2）監視値を提供することができ、特定の器官（例えば脳、腸間膜、腎臓など）と全身灌流状態を反映することができる。研究により、rSO 2モニタリングは通常の血流動力学測定方法では発見できない灌流損傷状態を早期に発見することができ、脳及び地域組織の酸素需給バランス、脳血流の動態変化を適時にモニタリングすることができ、脳及び組織の虚血、酸欠を早期に評価し、周術期管理を指導することができ、周術期合併症の発生率を減らすことができ、組織の酸素結合状態を敏感に反映し、介入し、臨床治療管理全体を最適化し、入院時間を短縮し、患者の予後を改善することができる。
