作者：杨顺雁，谭彬彬，王丽华，陈渝杰，冯华，陆军军医大学第一附属医院

蛛网膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）是临床常见的中枢神经系统危急重症之一，多为颅内动脉瘤破裂所致。近年来，随着手术技术和神经重症监护技术的进步，绝大多数颅内破裂动脉瘤能通过开颅夹闭术或者栓塞得到有效治疗。但据美国调查报告显示，近15年SAH患者院内病死率仍徘徊在13%~14%，而我国SAH院内病死率/非医嘱离院率则高达20.6%。

一直以来，SAH后颅内大动脉痉挛造成的迟发性脑缺血（delayed cerebral ischemia，DCI）被认为是导致患者预后不良的关键病理生理机制。随着里程碑式的CONSCIOUS-2 和CONSCIOUS-3临床试验顺利实施，临床逐渐认识到SAH后早期脑损伤的重要价值。动脉瘤破裂导致血液进入蛛网膜下腔，诱导脑血流自主调节紊乱和颅内微循环障碍，造成脑组织缺血缺氧，是SAH早期最重要的病理生理改变。

临床上，绝大多数SAH患者缺乏影像学证据的脑组织缺血灶，甚至在高分级SAH患者中，继发脑梗死患者也只占21%。但脑脊液代谢组学分析显示，无论是否发生颅内大血管痉挛，组织缺氧标志物2-羟基戊二酸与SAH长期神经功能预后显著相关。Helbok等采用脑组织微透析等技术发现，60%以上的SAH患者在起病后24 h内存在脑组织缺氧（脑组织氧分压<20 mmHg）。

2003年，Uhl等在开颅夹闭颅内破裂动脉瘤过程中，首次观察到节段性、串珠样颅内微血管痉挛，造成75%的皮层微循环功能障碍。此后，Li等亦在小鼠模型中证实氧合血红蛋白可诱导毛细血管旁周细胞收缩，并观察到与人体类似的串珠样微血管痉挛和微循环障碍。2022年，Naraoka等分析128例SAH患者脑血管造影数据，初步证实SAH后超早期和随后产生的颅内微循环障碍是造成DCI 和预后不良的重要原因。

CONSCIOUS-2试验结果显示颅内微血管痉挛不依赖于内皮素受体，与颅内症状性大血管痉挛导致的DCI机制不同。这表明SAH早期微循环障碍与迟发性脑损伤和患者预后密切相关，为SAH早期脑损伤关键病理生理机制。近红外光谱（near-infrared spectroscopy，NIRS）技术是一种检测脑组织区域氧饱和度的光学监测技术，具有便携、无创、连续、实时的床边监测的优势，具备在医疗场景中进行颅内血供障碍筛查和康复评估的潜力，已逐步运用于神经外科重症患者的颅脑监测与护理应用研究中。本文基于SAH微循环障碍参与早期脑损伤和DCI 的病理生理机制，综述NIRS技术在SAH早期脑损伤诊治中的应用进展。

1. 颅内微循环障碍监测在SAH 继发脑损伤诊治中的临床价值

SAH后微循环障碍可分为三个阶段：代偿期、失代偿期、不可逆期。微循环障碍代偿期主要依靠脑血管自主调节，脑组织有效灌注降低，除血液崩解产物外的其他有害物质开始堆积，脑组织开始出现缺血缺氧。失代偿期因颅内炎症反应，造成血脑屏障破坏、血管源性水肿等病理生理改变，造成微循环血流淤滞、有效灌注进一步降低，导致脑组织缺血缺氧愈加严重。不可逆期因微血栓广泛形成、中性粒细胞诱捕网、神经炎症等因素交织，无论全身循环和颅内灌注压如何，颅内微循环彻底失效，处于“不进不出”状态，呈现出经典的“no-reflow”现象。因此，判别SAH患者早期微循环状态，以利于微循环障碍代偿期和失代偿期及时进行干预治疗，成为SAH早期脑损伤诊疗中迫切的病情监测需求。

既往，DCI被认为主要是脑血管痉挛引起的，但近期临床试验为DCI提供了除脑血管痉挛之外的多因素病理生理学概念。从出血后的超早期阶段到亚急性期，以微血管改变的微循环功能障碍是DCI发展和不良预后的一个关键因素。其复杂的病理改变，给临床以期改善患者预后的神经危重症护理监测提出了挑战。对于SAH早期脑损伤微循环的有效监测、早期识别和管理是患者初始破裂动脉瘤修复后神经危重症护理的关键组成部分。因此，早期发现和有效的监测是改善患者预后的重要手段。

2. NIRS 技术监测SAH 后微循环障碍的原理

NIRS技术是一种非侵入性的光学传感技术，具有监测局部脑组织氧饱和度，评估脑氧合、脑灌注的作用，可实时、无创地测量<1 mm的血管（小动脉、毛细血管和小静脉），提供组织中混合氧饱和度，不依赖于动脉血流量，可在低血流量情况下使用。其原理是利用含氧和脱氧血红蛋白对近红外光独特的吸收光谱，来量化目标组织内两者的相对浓度，并根据总吸光度计算组织总血红蛋白和组织绝对血红蛋白指数，反映测量部位微循环和组织氧代谢与氧供的情况。

在颅脑监测方面，近红外光可以穿透头皮和颅骨到达脑实质，不同波长的发射光发生散射或被吸收，大脑微血管中的氧合和脱氧血红蛋白散射光可分别被检测区分，用于计算区域氧饱和度（regional cerebral oxygen saturation，rSO2），从而反映脑组织氧提取与供应比例的氧代谢情况。因此，NIRS技术能够提供微循环受损（全身和大脑）患者潜在的和有价值的信息，具有高时间分辨率，已在SAH等脑损伤中广泛应用。

3. NIRS 技术在SAH 微循环障碍中的应用

3.1 NIRS技术在研究微循环障碍机制中的应用

早期颅内微循环障碍在SAH后继发神经功能障碍中的重要性已被逐渐证实。Naraoka等通过DSA评估脑循环时间来反映微循环状况，并发现脑循环时间差值的增加与DCI的发生和不良预后具有显著相关性。而脑循环时间评估需要进行复杂的图像处理，对其分析并不容易。NIRS技术利用光学与血氧参数的关系，可无创、简便、快速地定量监测脑组织中的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白等参数，纵向评估脑微循环状况，动态反映大脑微血管的自动调节功能，具有连续评估脑微循环状况的潜力。

Yousef等研究在SAH中输注血管升压药对脑微循环的支持程度，结果显示，尽管在输注升压药期间血压显著升高，但在没有脑血管痉挛的患者中，NIRS技术监测显示rSO2显著降低，虽然外周氧饱和度有改善，但无统计学差异，表明颅内rSO2的降低不仅仅是由于大血管痉挛，而可能是血管升压药导致的整体微循环血管收缩的结果。类似研究也发现，尽管血压下降，但NIRS技术监测的rSO2可恢复至正常水平，表明血压波动与大脑微循环的相关性较弱。

临床研究表明，血压并不能准确反映器官组织灌注情况。NIRS技术在探索血流动力学变化对微循环的影响方面显示出了一定的潜力，随着对脑微循环评估研究的不断深入，基于各种影像学指标的研究也得到了越来越广泛的应用。未来，可以将NIRS技术与这些评估指标联合使用，以实现对无创脑微循环的全面评估探索。

3.2 NIRS技术在评估大脑自动调节受损中的应用

颅内微循环在调节脑血流、神经血管耦合和血脑屏障的维持方面也起着重要作用。大脑自动调节是能将脑血流维持在一个相对恒定水平的一种保护性机制。虽然目前还没有评估大脑自动调节的“金标准”，但Gaasch等发现在SAH后急性期，颅内紊乱相关的自动调节参数与DCI和不良结局显著相关。研究显示，通过计算脑灌注压和脑血流速度之间的相关系数衍生的平均速度指数，可用于验证大脑自动调节。既往，平均速度指数主要来自于经颅多普勒超声。NIRS技术为了解脑血流调节的病理生理机制提供了新的见解与思路，因其无创、连续和便捷的优势，在评估大脑自动调节功能方面的可行性已被逐渐验证。

在SAH的研究中，Tsuji等发现通过NIRS技术监测大脑自动调节指数和经颅多普勒超声获取的平均速度指数之间存在显著的相关性，进一步揭示了NIRS技术可用于持续评估成人SAH后大脑自动调节的能力。同样，Budohoski等也证实了NIRS技术监测的早期大脑自动调节功能受损的指标“脑组织氧合指数”，可预测SAH后DCI，并有极高的准确性。Liu等使用NIRS技术监测rSO2的同时，同步记录平均动脉压，并根据两者的相关性衍生出一个新的评估指数“R指数”，将R指数<0.05定义为大脑自动调节完整，结果显示，大脑自动调节受损是DCI的独立危险因素。这些研究结果表明，通过NIRS技术监测rSO2可作为一个间接评估大脑自动调节功能的参数，并与SAH后DCI显著相关。

但也有研究表明，在SAH后存在较大比例患者即使具有正常的大脑自动调节功能，也发生了DCI。这预示着DCI的发生可能是受多因素影响的过程。因此，目前除了以上基于NIRS技术测量的rSO2联合的间接评估大脑自动调节功能相关的自动调节评估指数，探索联合rSO2与其他参数如动脉血压、脑灌注压和颅内压（intracranial pressure，ICP）的相关性构建的大脑自动调节评估指数可能是有效的，这需要在未来的研究中加以探讨。

3.3 NIRS技术在评估血流动力学障碍中的应用

大脑自动调节功能受损后会导致伴随的脑灌注压、脑血流量和氧输送产生变化。目前，Flow 800和激光散斑对比成像技术可用于血流监测。Flow 800大多在术中使用，以动态获取实时的血流动力学信息，但需注射造影剂，因此达不到连续监测的目的。激光散斑对比成像相较于Flow 800，具备无创的优势，但在SAH重症监护中较少被使用。目前，NIRS技术已逐渐成为间接评估SAH后患者颅内血流动力学变化及管理、预后影响的关键工具。

Silverman等研究表明，使用NIRS技术测量rSO2，可替代脑血流和ICP的变化，间接、连续地评估大脑的自动调节功能，并基于此为患者提供了可持续评估的个性化血流动力学和大脑自动调节的最佳参数范围，进一步分析发现，超过调节范围的血压与不良预后显著相关。此外，rSO2参数不仅可以预测患者预后，也可作为评价临床干预疗效的指标。远端缺血预处理作为一种缺血再灌注损伤的保护策略，具有改善脑氧合有作用。

Sangeetha等开展的随机对照试验结果表明，远端缺血预处理具有显著预防SAH患者rSO2降低的作用。而rSO2的降低影响SAH 患者预后。压力反射敏感性（baroreflex sensitivity，BRS）作为自主神经功能的标志物，在维持恒定脑血流量和短期血压控制方面至关重要。研究显示，SAH后死亡患者的初始BRS显著低于幸存者，并且与术后3个月预后不良相关。后来，Uryga等研究发现，在SAH早期阶段，与初始rSO2相比，rSO2降低持续时间较长（>10 h）的患者，其BRS也同步下降，且自主神经系统预后不良，这可能间接解释了低BRS与较差预后之间的关系。应用NIRS探究SAH后血流动力学机制的初步研究结果为其应用于以血流动力学为导向的神经保护治疗提供了动力与方向。在今后的研究中可结合其他多个系统的指标进行多模态评估。若需要以脑氧合为主要评估结果，则需大型随机对照试验来进一步探究其适用性。

3.4 NIRS在评估大脑皮质扩散性抑制中的应用

大脑皮质扩散性抑制是在缺血、出血或创伤性脑损伤后大量神经元和神经胶质自发、反复发生的强烈去极化，特征为神经元离子稳态的丧失，致其变性、坏死，导致脑实质的氧气进一步供应不足。该现象的发生与微血管的改变有关，包括小动脉血管收缩和反向神经血管偶联现象，是预测SAH后继发性脑损伤标记物。

Wolf等最早在局灶性脑缺血的大鼠模型中观察到，当脑梗死周围发生去极化时，NIRS 技术可监测到局部rSO2 的变化。此研究为NIRS技术在检测大脑梗死周围去极化的中风患者中的临床试验应用开辟了前景。研究显示皮质脑电图可以检测到脑损伤患者扩散去极化的发生。Seule等首次将NIRS技术应用于同时接受皮质脑电图监测的SAH患者，结果发现在去极化前后，当发生脑血流动力学变化时，也引发了NIRS监测的脑白质rSO2的变化。这揭示了脑组织氧饱和度的降低可能表明皮层电活动异常和神经血管解耦的发生。

为了进一步监测扩散去极化发生时的时空分布和缺血梗死的发展过程，Kawauchi等使用800 nm的近红外光在大脑中动脉闭塞的小鼠模型中观察了其散射成像的变化，结果表明，经颅实时监测的近红外光漫反射成像，可以评估局灶性脑缺血后病变进展和皮质去极化发生，进一步揭示了其在卒中模型中能够监测病变进展的潜力。目前，NIRS技术在SAH相关大脑皮质扩散性抑制中作用的研究较少。脑电图可反映大脑皮层电活动信息，NIRS技术的高时空分辨率，具有监测缺血性病变进展的潜力，两者的结合可有望实现大脑皮层电活动和血氧代谢动力信息的联合检测。未来，可将两者联合应用于更大样本的SAH患者的大脑皮质扩散性抑制的相关研究，以期达到评估神经血管耦合的能力。

4. 基于NIRS 技术的多模态神经监测在SAH 患者中的应用

无论是侵入性，还是非侵入性神经监测技术，都有其自身的局限性，只能提供单一大脑活动信息。考虑其相对优势和局限性，最有益的方法是联合使用，以期在神经危重护理的环境中能够敏锐地观察到大脑的异常变化，实时反映SAH后与早期脑损伤相关的病理动态变化信息。Seule等应用一种新的多模式神经监测脑组织探针（NIRS-ICP），联合颅内压、温度、脑血流动力学和区域脑氧饱和度，探讨其测量值的重复性以及检测SAH发生DCI的能力，结果显示，NIRS-ICP探头获得的ICP与温度值与常规监测数值的一致性和相关性较好，来自NIRS-ICP测量的脑血流动力学指标在预测DCI发生方面的灵敏度和特异度均较高，且没有发现任何临床安全问题。

Veldeman等开展了一项观察性队列研究，纳入55例高级别SAH患者，评估侵入性神经监测对DCI检出率及其对预后的作用，结果显示，接受脑组织氧合监测和脑微透析的患者与未进行神经监测的组别相比，DCI相关的梗死总体发生率显著降低，并且远期预后率较高。该研究为有创神经监测结合NIRS技术等多模态监测提供了应用思路和参考，旨在及时发现代谢和氧合危机，以避免不可逆的损伤。

一项观察性研究探讨SAH患者rSO2与DCI及远期功能结局之间的关系，同时与先前验证的SAFIRE分级进行比较，结果显示两者在预测DCI 和不良预后方面的效能良好。VASOGRADE是一种简易的SAH的三类半定量分级量表，可进行迟发性脑缺血风险的分层，一项大型队列研究证实具有非常高的特异性。联合脑氧合参数的多模态神经监测已在SAH患者的预后评估中获得了较为理想的结果，未来临床研究可探索NIRS技术结合放射学指标、具有良好信效度的量表等在此类患者中的应用效能，科学合理地对多模态监测的数据进行优化整合，正确解读结果，以期为临床干预提供参考，最终改善患者临床预后。

来源：杨顺雁,谭彬彬,王丽华,等.近红外光谱技术在蛛网膜下腔出血继发性脑损伤诊治中的应用进展[J].中国临床神经外科杂志,2025,30(07):429-434.DOI:10.13798/j.issn.1009-153X.2025.07.010.