无创通气 (NIV) 对脑氧合的影响。

近红外光谱 (NIRS) 是一种测量组织血流的非侵入性方法，于 1977 年首次用于脑组织氧合。 NIRS 是一种光谱技术，它使用电磁波 (700-950nm)、发射器和检测器。 在过去的 20 年里，NIRS 的仪器和应用有了巨大的发展。 这种技术现在可以测量脑组织的氧合作用。 INVOS 脑血氧仪是一种可靠的趋势监测器，用于监测局部脑氧合 (rSO2) 的变化，并使用基于 Beer-Lambert 定律的算法与静脉血、毛细血管血和动脉血中的血红蛋白饱和度相关联。 INVOS 脑血氧仪系统使用波长在 730-810 nm 之间的光，可穿透人体各层，其中包括皮肤、头骨和大脑。 它要么散布在组织内，要么被存在的生色团吸收。 在相当透明的近红外区域，有许多吸收光的发色团，但就氧化作用而言只有三种是重要的，即血红蛋白 (HbO2)、脱氧血红蛋白 (Hb) 和细胞色素氧化酶 (CtOx)。 含氧和脱氧血红蛋白吸收不同波长的光，从而区分这两种形式的血红蛋白。 传感器（“SomaSensors”）使用集成的医疗级粘合剂贴在患者前额上。 该方法通过在传感器中使用两个源-检测器距离来应用：一个“近”距离（浅），距源 3 厘米，一个“远”距离（深），距源 4 厘米。 两种样品都同样能很好地穿透光源下方的组织，不同之处在于 4 厘米的源探测器测量大脑或身体其他部位更深处的信号。 从远处样本中减去近处样本应该会留下主要源自大脑皮层的信号。

脑氧合的适当管理是所有麻醉和重症监护程序的重要组成部分。 尽管如此，大脑仍然是围手术期和重症监护治疗中监测最少的器官之一。 到目前为止，仅在健康人群、接受心脏手术或脑血管手术的患者、接受腹部大手术的老年患者和新生儿中研究了近红外光谱作为一种测量脑氧合方法的麻醉学应用。 如果 NIRS 在这些区域检测到 rSO2 减少，则有具体的干预指南以重新获得大脑中充足的氧气供应。

因此，它已经强烈参与了围手术期患者的护理。 尚未确定在 ICU 上常规使用 NIRS。 因此，大多数关于 rSO2 的研究都是在手术期间进行的。 这些研究表明，测量的脑氧合受毛细血管床动脉或静脉部分血液的相对比例、血红蛋白浓度和全身饱和度的影响。

全身饱和度 (SaO2) 改变对脑氧合 (rSO2) 的确切影响仍然未知。 目前的假设是 rSO2 与 SaO2 直接相关，因此 SaO2 的增加也会导致 rSO2 的增加。

动脉血中的氧气量取决于吸入氧气和肺部气体交换。 这两个起点主要受个人呼吸换气的影响。 患有慢性呼吸衰竭或只是暂时性（急性）呼吸不足（例如全身麻醉后）的患者通常接受持续气道正压通气 (CPAP) 治疗，这是一种无创通气形式。 它还常用于治疗睡眠呼吸暂停和新生儿（尤其是早产儿）。 在这些患者中，CPAP 通气可以避免气管（重新）插管的需要，或能够提前拔管。 该疗法于1971年由加州大学旧金山分校新生儿ICU的George Gregory博士及其同事开发，后于1981年由澳大利亚悉尼皇家阿尔弗雷德王子医院的Colin Sullivan教授修改。 最初，CPAP 疗法主要由患者在家中用于治疗阻塞性睡眠呼吸暂停。 如今，它作为一种无创机械通气形式普遍用于 ICU。 那里通常保留给通过面罩进行的氧气治疗不足的患者亚组。 接受 CPAP 治疗的患者在 ICU 环境中受到密切监测。 该治疗通过建立呼气末正压 (PEEP) 来支持患者的自主呼吸。 通常，CPAP 是 ICU 上的一种间断疗法，这意味着患者在进餐时将其取下，或者仅在需要暂时缓解呼吸时才使用它。 大多数患者施加的压力在 5 到 12 cmH2O 之间。 患者可以单独确定他或她自己的呼吸频率以及呼吸深度。

主要研究目标是评估通过 NIV 应用不同 FiO2 设置的通气对与生命参数、血红蛋白、SaO2（通过 BGA 分析）和 SpO2 相关的 rSO2 的影响。 这些组合测量可用于进一步描述 NIV 对 rSO2 的影响。 到目前为止，这种研究还没有在重症监护病房的病人身上进行过。 因此，该项目旨在获得关于 NIV 对脑氧合影响的新见解。

这项研究将在前额接触良好的患者中进行。 NIRS 测量 (IBO) 将在头部两侧的颞顶叶皮层上进行，并作为双肩/上臂的对照。 在整个调查期间，将记录 SaO2、血压（以 3 分钟为间隔连续侵入或非侵入）、心率和 ECG。 这些生命体征是 ICU 常规监测的一部分。

NIRS 测量将每 10 分钟进行一次 CPAP 治疗（FIO2：21% - 50% - 100%）。 患者将随机分为两组，改变 FIO2 应用顺序。

条件 1：CPAP 6 mbar PEEP，0 ASB，FIO2：21%

条件 2：CPAP 6 mbar PEEP，0 ASB，FIO2：50%

条件 3：CPAP 6 mbar PEEP，0 ASB，FIO2：100%

条件 1 和 3 的顺序将被随机化。

第 1 组：21% -> 50% -> 100%

第 2 组：100% -> 50% -> 21%

作为带有 CPAP 6 mbar 压力支持的 NIV 的标准设置将是首选，如果需要其他设置，将在 CRF 中注明。 每 10 分钟后，将抽取动脉和中心静脉血样，以进行血气分析 (BGA)。 CPAP 和 NIRS 测量本质上都是非侵入性的。 另一方面，ABP 是一种侵入性手术，只有在已经有动脉通路的情况下才会执行。 它还将用于为 BGA 抽取血样（每份 2ml）。 没有额外的侵入性 iv。 将为研究安装线路。

到目前为止，关于 NIV 治疗对 ICU 呼吸衰竭患者 rSO2 影响的数据很少。

然而，有一些关于其他呼吸缺陷的试点研究，如阻塞性睡眠呼吸暂停综合征。 他们在 NIRS 的帮助下研究了 OSAS 患者的 NIV。 可以显示 HbO2、血容量 (BV) 和组织氧合指数 (TOI) 的周期性下降，这实际上与 rSO2 相同。 这些研究表明，可以通过 CPAP 治疗消除上述周期性下降。

许多其他研究调查了不同的参数，即脑血流量。 为此，他们对患有 OSAS 的患者以及接受 CPAP 治疗的健康志愿者使用了经颅多普勒超声。 这些研究的结果并不一致，因为它们显示在 CPAP 治疗期间脑血流量减少和增加。 脑血流的不一致性尚不完全清楚。 一个可能的解释是 PaCO2 的相对变化，与健康个体相比，OSAS 患者的 PaCO2 已经更高。 这也意味着对健康志愿者应用 CPAP 治疗可能是有害的，因为 PaCO2 的降低可能会导致脑供血血管发生血管收缩反应，从而降低脑氧合。 OSAS 患者更适应高水平的 PaCO2。 因此，与健康人相比，肺部疾病患者对 PaCO2 变化的血管反应（血管收缩或血管舒张）可能不同。 30-33

我们想调查接受 CPAP 治疗的患者在不同 FiO2 设置下 rSO2 的差异，每次 10 分钟，以评估 NIV 对 ICU 呼吸不足患者脑氧合的直接影响，从而得出 NIRS 的准确性和可靠性技术。

主要学习目标：

NIV 对 rSO2 的影响

将在 CRF 中测量、计算和记录以下参数：

• 血压 (BP)
• 心率 (HR)
• SpO2（FingerClip-外周血氧饱和度）
• rSO2（左右半球和肩部）
• BGA：pO2、pCO2、pH、血红蛋白 (Hb)、Hk、SO2、pCO2、BE、SBC
• 通气：PEEP、分钟通气量、潮气量、呼吸频率、FiO2
• ASA 分类 (1-4)

此外，在 CPAP 治疗期间出现呕吐和恶心、头痛和情绪激动将被记录为是和否。 将记录每个患者的 CPAP 指征。

此外，还将记录其他副作用（根据 CRF）：

-CPAP 下的副作用

在我们之前的研究（Doerr 等人，2018 年）中，观察到 COT 与 CPAP 之间的平均差异为 5.9，标准差为 4.2。 基于该结果，我们预计 FIO2 21% 与 50% 和 FIO2 50% 与 100% 之间的差异为一半 (2.95)。 基于总样本量为 25（+ 5 为辍学）的配对 t 检验，得出的功效为 0.8。