李亞農(nóng)，張玉瑾，金 鶴，王 政，王朝朝，馬 軍*(.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院放射科，北京 00050；.中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心，北京 0090)

近紅外光譜在診斷硬膜外及硬膜下血腫的應(yīng)用

李亞農(nóng)1，張玉瑾2，金 鶴1，王 政1，王朝朝1，馬 軍1*
(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院放射科，北京 100050；2.中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心，北京 100190)

目的 探討近紅外光譜(NIRS)檢測(cè)對(duì)硬膜外及硬膜下血腫的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法 選取34例經(jīng)CT或MRI證實(shí)的硬膜外或硬膜下血腫患者(試驗(yàn)組)及14名健康志愿者(對(duì)照組)，采用中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所研發(fā)的NIRS設(shè)備進(jìn)行頭部檢測(cè)，評(píng)判是否存在顱內(nèi)出血。以CT或MRI診斷結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”，評(píng)價(jià)NIRS對(duì)硬膜外及硬膜下血腫的診斷效能。結(jié)果 NIRS診斷硬膜外及硬膜下血腫的敏感度、特異度、準(zhǔn)確率、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值及陰性預(yù)測(cè)值分別91.18%(31/34)、71.43%(10/14)、85.42%(41/48)、88.57%(31/35)及76.92%(10/13)。結(jié)論 NIRS在檢測(cè)硬膜外及硬膜下血腫方面具有較高的敏感度和陽(yáng)性預(yù)測(cè)值，有助于臨床早期診斷和治療。

近紅外光譜；血腫，硬膜外；血腫，硬膜下；診斷，鑒別

顱腦創(chuàng)傷具有較高的發(fā)病率和死亡率，嚴(yán)重威脅患者生命。我國(guó)每年各種類型顱腦創(chuàng)傷發(fā)病率約0.2%～0.3%[1-2]，因顱腦創(chuàng)傷導(dǎo)致的死亡數(shù)量占創(chuàng)傷死亡總數(shù)的85%[3]。顱內(nèi)血腫(intracranial hematomas, ICH)是顱腦創(chuàng)傷中最常見且最嚴(yán)重的繼發(fā)性病變，硬膜外和硬膜下血腫是常見的ICH，占ICH總發(fā)生率的62%～89%[4]。早診斷是ICH手術(shù)治療成功的關(guān)鍵，良好的治療可大幅減低患者死亡率，也可有效降低后期患者身體失能及精神損傷的發(fā)生率。目前臨床診斷ICH的主要方法包括CT、MRI等影像學(xué)方法，其中CT雖然準(zhǔn)確率高，但存在輻射風(fēng)險(xiǎn)，不適用于嬰幼兒及低齡兒童，不能多次頻繁掃描，且不適用于對(duì)遲發(fā)性血腫的診斷[5]；MRI軟組織分辨率高，但對(duì)超急性期和急性期血腫不敏感，限制了其對(duì)急診ICH患者的早期診斷。因此需要一種操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確性高且可重復(fù)性強(qiáng)的檢測(cè)方法對(duì)ICH進(jìn)行早期診斷。本研究探討近紅外光譜(near-infrared spectrum, NIRS)技術(shù)對(duì)檢測(cè)硬膜外及硬膜下血腫的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年1月—5月我院收治的急性期、亞急性期及慢性期創(chuàng)傷性硬膜外血腫或硬膜下血腫患者34例(試驗(yàn)組)，其中男23例，女11例，年齡31～64歲，平均(53.2±19.2)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)CT或MRI診斷為硬膜外或硬膜下血腫；②血腫為單側(cè)；③無其他類型腦創(chuàng)傷，如腦挫裂傷或嚴(yán)重的開放性腦創(chuàng)傷等；④無腦創(chuàng)傷并發(fā)癥。34例患者中，高空墜落傷7例，交通事故19例，外力打擊5例，非創(chuàng)傷性損傷3例。急性期血腫18例、亞急性期血腫10例、慢性期血腫6例；其中15例為硬膜外血腫，19例為硬膜下血腫。13例出血量≥50 ml，21例<50 ml。格拉斯哥昏迷評(píng)分(Glasgow coma scale， GCS)13～15分29例，9～12分4例，3～8分1例。選取同期14名無腦外傷史的健康志愿者作為對(duì)照組，其中男9名，女5名，年齡20～37歲，平均(28.8±6.6)歲。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，受試者均知情同意。

1.2 NIRS檢測(cè) 采用中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所研發(fā)的NEG8型NIRS儀。

1.2.1 原理 由于血腫內(nèi)血紅蛋白的濃度遠(yuǎn)高于相同體積下正常腦組織(濃度約為其10倍)，其吸光度大，因此血腫區(qū)域較正常腦組織對(duì)NIRS的吸收更多，光譜能量衰減大，通過測(cè)量光密度(optical density, OD)變化可反映顱內(nèi)血氧情況的改變。當(dāng)發(fā)生ICH時(shí)，緊貼于頭皮表面的近紅外設(shè)備發(fā)射探頭發(fā)出NIRS，經(jīng)顱骨向顱內(nèi)傳播的過程中由于顱板下血腫的吸收，OD值降低，由近紅外光接收器探頭所測(cè)量的光譜強(qiáng)度較正常組織減低。

本研究中血腫的診斷標(biāo)準(zhǔn)：以左右兩側(cè)OD差值的絕對(duì)值丨△OD丨≥0.2為陽(yáng)性結(jié)果，同時(shí)判定透光度值較小一側(cè)存在硬膜外或硬膜下血腫[6]；陰性結(jié)果(丨△OD丨<0.2)則表明無單側(cè)顱內(nèi)出血。

1.2.2 方法 將NIRS設(shè)備依次置于雙側(cè)額部、頂部、顳部、枕部的測(cè)量標(biāo)記位點(diǎn)(圖1)。測(cè)量位點(diǎn)盡量對(duì)稱，并盡量使探頭緊貼頭皮，以便紅外光接收器能夠接收到更準(zhǔn)確的紅外光數(shù)據(jù)。對(duì)有頭皮撕裂、血腫、水腫者，盡量避開頭皮病變。完成后對(duì)比左右兩側(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)備自動(dòng)計(jì)算丨△OD丨值。

圖1 顱內(nèi)血腫NIRS測(cè)量部位示意圖 (R：右；L：左；F：額部；T：顳部；P：頂部；O：枕部)

由于NIRS診斷有賴于光學(xué)測(cè)量，可能會(huì)出現(xiàn)誤差，為避免出現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果，當(dāng)發(fā)現(xiàn)陽(yáng)性改變時(shí)予以重復(fù)測(cè)量。分別對(duì)雙側(cè)額部、顳部、頂部及枕部測(cè)量3次，血腫范圍較小時(shí)則以CT圖像為參照。3次重復(fù)測(cè)量均為陽(yáng)性結(jié)果時(shí)，則認(rèn)為存在ICH，如3次重復(fù)測(cè)量中僅1次或2次為陽(yáng)性結(jié)果，則認(rèn)為該陽(yáng)性結(jié)果不可信，不予采納。

NIRS數(shù)據(jù)由2名測(cè)量者分別采用盲法評(píng)價(jià)，如2名測(cè)量者對(duì)某一血腫的位置判斷一致，則記為最終的血腫位置，否則請(qǐng)第3名測(cè)量者進(jìn)行評(píng)價(jià)并最終確定血腫位置。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以CT或MRI診斷結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”，采用四格表法計(jì)算NIRS診斷硬膜外和硬膜下血腫的敏感度、特異度、準(zhǔn)確率、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值及陰性預(yù)測(cè)值。以Kappa一致性檢驗(yàn)2名測(cè)量者間的一致性，Kappa值≥0.75表示一致性較好，0.75>Kappa≥0.4表示一致性中等，Kappa值<0.4表示一致性較差。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

對(duì)試驗(yàn)組34例患者及對(duì)照組14名受試者均順利完成NIRS檢查，檢查時(shí)間1.2～3.5 min，平均 (1.86±0.53)min。

NIRS診斷硬膜外及硬膜下血腫的敏感度為91.18%(31/34)，特異度為71.43%(10/14)，準(zhǔn)確率為85.42%(41/48)，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值為88.57%(31/35)，陰性預(yù)測(cè)值為76.92%(10/13)，見表1。

2名測(cè)量者之間的一致性較好，Kappa值為0.766。

表1 以NIRS與CT或MRI診斷硬膜外及硬膜下血腫結(jié)果對(duì)比(例)

3 討論

目前，NIRS已被應(yīng)用于顱內(nèi)血流灌注情況的監(jiān)測(cè)和判斷大腦是否處于缺血缺氧狀態(tài)[7-8]。已有研究[9-11]報(bào)道NIRS可應(yīng)用于對(duì)ICH的診斷。但國(guó)外利用NIRS技術(shù)進(jìn)行ICH檢測(cè)的設(shè)備昂貴，且還未正式獲準(zhǔn)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。為推進(jìn)該技術(shù)在我國(guó)醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究單位已自主研發(fā)了NEG8型NIRS儀。

本研究直觀呈現(xiàn)了NIRS設(shè)備NEG8對(duì)硬膜上和硬膜下血腫的檢測(cè)作用。NEG8設(shè)備可使用近紅外掃描技術(shù)鑒別血管內(nèi)循環(huán)血液與血管外匯集的血液。當(dāng)發(fā)生ICH時(shí)，在血管外聚集的血液(作為血腫的證據(jù))比血管內(nèi)流動(dòng)的血液含有更高濃度的血紅蛋白，并且能夠吸收更多的近紅外光，使光譜能量衰減增大，因此，可將其與腦血管內(nèi)循環(huán)的血液區(qū)分開來。因此，近紅外光吸收率的大小決定了是否存在血腫。本研究發(fā)現(xiàn)此設(shè)備對(duì)血腫具有較高的敏感度[91.18%(31/34)]，表明其有利于對(duì)血腫的及時(shí)診斷，同時(shí)也具有較高的陽(yáng)性預(yù)測(cè)值[88.57%(31/35)]，提示其對(duì)診斷血腫具有較高的準(zhǔn)確性。此外，本研究中對(duì)每一受試者頭部所有位置的NIRS檢查均在2 min內(nèi)完成，提示其可以在急診或重癥監(jiān)護(hù)等緊急情況下進(jìn)行快速診斷，也可用于對(duì)血腫的發(fā)生和發(fā)展多次頻繁地進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本研究結(jié)果表明，通過我國(guó)自主研發(fā)的NIRS設(shè)備能夠?qū)δX外傷所致的硬膜外和硬膜下血腫進(jìn)行早期診斷，有利于臨床對(duì)患者進(jìn)行早期干預(yù)，以獲得較好的預(yù)后。

NIRS技術(shù)應(yīng)用的目的并非在于取代傳統(tǒng)CT對(duì)ICH的診斷。在不具備CT診斷的條件下，NIRS可發(fā)揮重要的輔助診斷作用。尤其對(duì)腦創(chuàng)傷后2 h經(jīng)CT檢查結(jié)果為陰性但臨床高度懷疑存在早期進(jìn)行性出血的患者，NIRS具有檢測(cè)耗時(shí)短、操作簡(jiǎn)便易行的優(yōu)點(diǎn)，便于對(duì)患者進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，以觀察腦創(chuàng)傷的進(jìn)展情況。同時(shí)，彌補(bǔ)了CT檢查因存在輻射風(fēng)險(xiǎn)無法實(shí)現(xiàn)多次頻繁掃描的不足。此外，大部分醫(yī)院由于儀器資源有限而患者眾多，往往患者入院數(shù)小時(shí)后才能實(shí)際開展CT檢查；而NIRS易于實(shí)現(xiàn)便攜式設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于急診室、救護(hù)車及損傷現(xiàn)場(chǎng)，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)患者進(jìn)行檢查。前期研究[12]發(fā)現(xiàn)，血腫進(jìn)展與早期神經(jīng)癥狀惡化有關(guān)，約38%患者會(huì)出現(xiàn)顱內(nèi)血腫進(jìn)展，預(yù)后一般較差。通過NIRS有利于對(duì)疑似進(jìn)展性血腫患者進(jìn)行快速、定時(shí)的有效監(jiān)測(cè)。

NIRS測(cè)量存在一定的假陽(yáng)性，本組為4例，原因通常為頭發(fā)遮擋、顱骨較厚、顱外軟組織損傷或顱內(nèi)異物等[13-14]。本研究NIRS測(cè)量數(shù)據(jù)中假陰性3例，其中2例為慢性期硬膜下血腫患者，可能是由于血腫內(nèi)機(jī)化造成血腫內(nèi)成分結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致假陰性，1例為急性硬膜下血腫患者，可能因血腫范圍較小造成假陰性。

本研究的局限性：①納入的樣本量較??；②NIRS技術(shù)不利于檢測(cè)雙側(cè)ICH，因?yàn)殡p側(cè)ICH不會(huì)引起左右透光度的改變[14-16]；③即使NIRS檢測(cè)結(jié)果為陰性，也不能取代CT或MR檢查，影像學(xué)診斷仍是ICH診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”。

總之，NIRS技術(shù)在檢測(cè)硬膜外和硬膜下血腫方面具有較高的敏感度和陽(yáng)性預(yù)測(cè)值，在慢性血腫和活動(dòng)性出血的定期監(jiān)測(cè)方面也表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。

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Application of near-infrared spectrum in diagnosis of epidural and subdural hematoma

LIYanong1,ZHANGYujin2,JINHe1,WANGZheng1,WANGZhaozhao1,MAJun1*
(1.DepartmentofRadiology,BeijingTiantanHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100050,China； 2.BrainnetomeCenter,InstituteofAutomationChineseAcademyofScience,Beijing100190，China)

Objective To explore the application value of near-infrared spectrum (NIRS) in the detection of epidural and subdural hematoma in clinic. Methods Thirty-four patients with subdural and epidural hematomas (study group) confirmed by CT or MRI and 14 healthy volunteers (contrast group) were selected. The NIRS equipment which was produced by Institute of Automation of Chinese Academy of Sciences were used to assess the intracranial hematomas. Taking CT or MRI results as the golden standard， the diagnostic efficiency of NIRS for subdural and epidural hematomas were evaluated. Results For the diagnosis of subdural and epidural hematomas, the sensitivity, specificity, accuracy, positive predictive value and negative predictive value were 91.18%(31/34), 71.43%(10/14), 85.42%(41/48), 88.57%(31/35) and 76.92% (10/13)， respectively. Conclusion NIRS is a good device to predict intracranial subdural and epidural hematomas with high sensitivity and positive predictive value, which is helpful for early diagnosis and therapy in clinic.

Near-infrared spectrum; Hematoma, epidural; Hematoma, subdural; Diagnosis, differential

國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng)“光電同步腦活動(dòng)檢測(cè)儀器開發(fā)”(2012YQ120046)。

李亞農(nóng)(1992—)，女，北京人，在讀碩士。研究方向：神經(jīng)影像學(xué)。E-mail: yanongli@sina.com

馬軍，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院放射科，100050。E-mail: dr_ma@sina.com

2016-12-16

2017-05-01

10.13929/j.1003-3289.201612063

R651.1; R8

A

1003-3289(2017)07-0965-04