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新生儿的脆弱状态带来了独特的研究挑战；脑血流和氧合评估的侵入性测量超过了可承受的风险。近红外光谱（NIRS）可以安全、无创地评估脑氧合，这是脑灌注的一种关联，为了解脑损伤相关机制提供了依据。不幸的是，在设备应用、记录方法和错误/伪影校正方面缺乏标准化，导致该领域支离破碎。在本文中，我们为新生儿NIRS研究提供了一个框架。我们的目标是为NIRS数据采集和处理提供合理的基础，从而提高研究之间的可比性。它还打算作为新的NIRS研究人员的入门教材，并协助调查启动。
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Laura M.L.Dix、Frank van Bel、Wim Baerts和Petra M.A.Lemmers
儿科研究第74卷，第57–563页（2013）引用本文
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指标详细信息
摘要
背景：
近红外光谱（NIRS）是一种即将到来的监测新生儿局部脑氧饱和度（rScO2）的临床方法。提供不同设备和传感器的市场正在增长。尽管该技术越来越多地应用于临床，但对不同设备和传感器之间rScO2值的相似性和/或差异知之甚少。本研究的目的是将早产儿的rScO2值与三种常用NIRS装置的所有可用传感器进行比较。
方法：
本研究纳入了我们新生儿重症监护室（NICU）收治的55名新生儿。使用两个不同的NIRS传感器（左和右额顶）同时监测rScO2至少1 h.然后，切换传感器，至少再收集一小时的测量值。
结果：
我们检测到来自三种不同NIRS设备的所有研究传感器之间存在相当密切的相关性，但绝对rScO2值显示出显著差异：Bland–Altman分析显示平均差异为10%至15%。
结论：
尽管不同NIRS传感器之间的rScO2值相关性良好，但有时绝对rScO2之间存在显著差异，这可能会使临床应用复杂化。
主要的
调查和监测新生儿大脑为我们提供了重要的临床信息。除了连续脑电图监测、头颅超声、磁共振成像和磁共振波谱外，近红外光谱（NIRS）监测的区域脑氧饱和度（rScO2）也越来越多地被使用（1,2,3）。NIRS是一种无创床边技术，可用于监测混合脑饱和度，其与静脉颈静脉球饱和度（4，5，6）密切相关，并估计大脑的氧气供应（1，2）。据报道，新生儿大脑中rScO2的正常值范围为55-85%（2,4,5,6）。
NIRS监测的rScO2不能用作可靠的定量测量，因为患者间和患者内的差异很大（7）。然而，rScO2为我们提供了绝对值，运动伪影影响较小，这有助于其在临床实践中作为趋势监测设备、模拟动脉饱和度（SaO2）监测（8,9,10）的使用。Menke等人（11）使用Critikon 2000装置（Critikon，Tampa，FL）进行的一项研究表明，rScO2可以以可接受的再现性进行测定，而Sorensen等人（12）使用NIRO 300装置（Hamamatsu Photonics，Hamamatsi，Japan）进行的研究表明，大脑饱和度测量（由组织氧合指数或TOI表示）的精度约为5.2%。
NIRS已在多项研究中显示出其有用性，它可以作为检测血流动力学显著的动脉导管未闭和（非）侵入性导管闭合的影响的附加工具，并作为严重围产期窒息和（心脏）手术后的重要预后工具（13，14，15，16）。当NIRS与动脉血压监测相结合时，rScO2与平均血压之间的相关性也可用于评估脑动脉循环的自动调节（17）。
为了扩大近红外光谱在新生儿护理中的应用，不同的近红外光谱设备提供类似的结果非常重要。Grubhofer等人（18）在低碳酸血症期间和之后比较了INVOS 3100（密歇根州特洛伊市的体细胞遗传学）和NIRO 500（滨松光子学）设备。尽管两种装置之间的总体相关性显著，但通过INVOS 3100更准确地测量大脑血红蛋白氧合状态的变化。Cho等人（19）研究了INVOS 3100和NIRO 500。此外，Yoshitani等人（6）将INVOS 4100（体细胞遗传学）与NIRO 300进行了比较。通常，INVOS和NIRO装置对大脑氧合变化的反应似乎相似，NIRO装置的反应稍强。此外，这些装置对CO2挑战测试的响应显示出正相关。然而，Bland–Altman分析显示，后一项研究在绝对值和变化百分比方面存在偏差。这表明，根据所选择的NIRS设备，测量值并不完全相同，也不尽相同，不同的NIRS装置为我们提供的rScO2值平均值密切相关，但不同装置之间的绝对rScO2数值可能（尽管略有不同）不同。
在NIRS监测rScO2的新生儿研究中，NIRS传感器迄今为止与成人使用的传感器相同。由于NIRS监测的rScO2在经常患病和/或不稳定的人群中的新应用(由于NIRS监测的rScO2在经常生病和/或不稳定（早产）的新生儿中的新应用，大多数NIRS设备供应商正在开发更小、更适合小头的儿科和新生儿传感器。我们早些时候报道，与成人传感器相比，儿童和新生儿传感器为我们提供了显著更高的rScO2值，尽管它们之间的相关性很好（20）。技术方面的差异，例如不同的算法、近红外光发射源、波长的数量或散射相减，可能是根本原因。然而，出于临床目的，确定（早产）新生儿rScO2值的正常范围很重要。这一点的先决条件是新的设备和传感器提供类似的结果。因此，比较NIRS设备和传感器是非常必要和相关的。
因此，本研究的目的是比较新生儿环境中三种常用NIRS设备的不同传感器获得的rScO2值。
后果
所有入选婴儿的临床特征如表1所示。在实际数据收集过程中，所有婴儿的血流动力学稳定，血气正常，没有因进食或更换而受到干扰。对67例新生儿进行双侧rScO2信号测定。其中，55个提供了可靠且具有代表性的rScO2信号。图1显示了NIRS监测的rScO2作为比较两种不同设备的函数的简单回归图。图2显示了Bland–Altman图，其中根据测量值分析了两个rScO2信号之间的一致性极限。对每个婴儿进行统计分析并进行描述。图3显示了一个示例。以下章节给出了详细结果。
表1患者特征
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图1
图1
近红外监测的区域脑氧饱和度（rScO2）组合的简单回归图。（a） INVOS成人传感器（SomaSensor SAFB-SM）与INVOS新生儿传感器（Oxyralert CNN）（均由Covidien提供）（r=0.88；P<0.001）。（b）INVOS成人感应器（SomaSensor SAFB-SM）与INVUS儿童感应器（Soma sensor SPFB）（均为Covidien）（r=0.98；P<0.0001）。远视新生儿传感器（小传感器）（CAS医疗系统）（r=0.74；P=0.002）。（d）Equanox传感器（经典传感器8000CA）（NONIN医疗）与远视新生儿感应器（小感应器）（CAS医疗系统）相比（r=0.57；P=0.054）。
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图2:
图2:
近红外光谱（NIRS）监测的区域脑氧饱和度（rScO2）组合的Bland–Altman图（根据测量值描述）。黑线表示一致性的下限和上限以及平均差异。（a） INVOS成人传感器（SomaSensor SAFB-SM）和INVOS新生儿传感器（Oxyralert CNN）（均由Covidien提供），平均差异，10 ± 7%; 协议限制，−4至24%。（b） INVOS成人传感器（SomaSensor SAFB-SM）与INVOS儿童传感器（Soma sensor SPFB）（均由Covidien提供），平均差异，10 ± 7%; 协议限制，−5至24%。面板b右侧的直线表示INVOS（Covidien）装置的上限。随着值变高，由于制造商安装的上限为95%，两个传感器之间的差异不会随之增加。（c） INVOS成人传感器（SomaSensor SAFB-SM）（Covidien）和前视新生儿传感器（小传感器）（CAS医疗系统），平均差值，15 ± 7%; 协议限制，0–30%。（d） Equanox传感器（Classic sensor 8000CA）（NONIN Medical Inc）和Fore-Sight新生儿传感器（小型传感器）（CAS Medical Systems Inc），平均差值，14 ± 5%; 协议限制，4–25%。
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图3
图3
Bland–Altman近红外光谱图（NIRS）监测了每个婴儿分析的区域脑氧合（rScO2）。图中的黑线表示使用INVOS成人传感器（SomaSensor SAFB-SM）和INVOS新生儿传感器（Oxyralert CNN）（均由Covidien）监测的rScO2的平均差异。平均差值，10 ± 5.协议限制，0–20%。
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使用INVOS 5100C的成人传感器和新生儿传感器（密歇根州特洛伊市Covidien）监测了16名新生儿。其中，13个测量周期为1 仅在1个测量周期内分别为h和3 h.平均rScO2为76 ± 新生儿传感器为7%，66 ± 成人传感器为10%。这些平均值差异显著（P<0.001）。两个传感器之间存在密切的相关性（r=0.88，P<0.001）（图1a）。Bland–Altman分析显示平均差异为10 ± 5%. 协议的相应限值为0–20%（图2a，按测量值表示）。
在比较儿童传感器和成人传感器（均来自INVOS 5100C（Covidien））时，对14名婴儿进行了NIRS测量。在比较儿童传感器和成人传感器（均来自INVOS 5100C（Covidien））时，对14名婴儿进行了NIRS测量。一个婴儿的测量周期仅为1 h.平均rScO2为80 ± 10%用于儿科传感器，70 ± 成人传感器为11%（P<0.001）。线性回归显示相关系数r=0.89，P<0.001（图1b）。布兰德-奥特曼图显示平均差异为10 ± 5%. 一致性限值为0–20%（图2b，按测量值表示）。在14名婴儿中，将Fore-Sight设备（CAS Medical Systems，Branford，CT）的新生儿传感器与INVOS 5100C（Covidien）的成人传感器进行了比较。在三名婴儿中，测量结果仅为1 h.平均rScO2为81 ± Fore Sight新生儿传感器为5%，66 ± INVOS（Covidien）成人传感器为8%（P<0.001）。线性回归系数r=0.74（P=0.002）（图1c）。平均差异为16 ± 6%，一致性限值为4–27%（图2c；根据测量值表示）。
最后一次比较是Equanox（明尼苏达州普利茅斯NOIN医疗）传感器和Fore-Sight新生儿传感器。对11名新生儿进行了测量，其中3名新生儿的测量周期为1 h和八个测量周期。rScO2平均值为78 ± Fore Sight新生儿传感器为6%，65 ± Equanox传感器为5%（P<0.001）。线性回归系数（r）为0.62（P=0.054），显示出与Fore Sight和INVOS（Covidien）比较相似的差异模式（图1d）。Equanox和Fore Sight传感器之间的平均差异为15 ± 4%，一致性限值为7–23%（图2d；根据测量值表示）。表2和表3分别总结了线性回归分析和Bland–Altman分析。
表2线性回归分析
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表3 Bland–Altman分析
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讨论
这项研究表明，无论NIRS设备的品牌如何，成人NIRS传感器与儿童和新生儿传感器之间的rScO2存在显著差异。因此，儿科和新生儿传感器测量的rScO2值更高，范围从10%到14%。使用来自INVOS 5100C（Covidien）和Equanox 7600装置的成人传感器测定的rScO2值是可比较的，尽管由于NIRS信号的干扰，这里不可能进行直接比较。此外，通过两个新生儿传感器和来自INVOS（Covidien）的儿科传感器获得的rScO2值为我们提供了可比较的结果。
这些结果对于临床实践很重要，因为临床医生必须能够依靠使用rScO2的NIRS测定的脑氧合。NIRS的临床应用在检测缺氧以预防新生儿脑缺氧损伤方面尤其重要。早期对新生动物（1至3天大的小猪）和足月新生儿进行的实验和人类研究表明，rScO2值在至少30–60分钟内低于35–44% min导致功能性和/或解剖性缺氧性脑损伤（21，22，23）。本研究中收集的新信息强烈表明，无论使用哪种NIRS设备，新生儿传感器获得的可接受rScO2值的下限都将更高。同样，当使用所研究的NIRS装置的新生儿传感器时，避免高氧的rScO2值上限也会有所不同。这里需要指出的是，这个问题还没有得到很好的调查。在我们的新生儿重症监护室（NICU）中，我们使用小型成人传感器INVOS 5100C（Covidien）在过去5年中对所有妊娠30周以下的早产新生儿进行常规监测，其上限为85%，高于预期平均值±1 SD（71 ± 7%). 我们从约500名婴儿中获得了这些数据（未公布的数据），这与另一项使用成人传感器的NIRS装置对早产儿进行调查的研究的标准数据非常吻合（8，12）。高氧血症被怀疑是有毒的，并对特别是28岁之前出生的极早产儿的长期认知和运动结果产生负面影响 妊娠周（24）。这里的一个复杂因素是，INVOS（Covidien）和Fore-Sight的新生儿传感器测量的rScO2值与成人传感器测量的值不超过90%：如图2a–d所示，当成人传感器仍在85–95%的范围内时，INVOS的儿科和新生儿传感器的值不能超过95%（制造商安装的上限）。这使得在假设高氧的情况下不可能依赖这些测量结果，并且在临床实践中大大削弱了NIRS监测rScO2中新生儿和儿童传感器的使用。因此，我们继续 |
