近紅外光譜在診斷硬膜外及硬膜下血腫的應用

李亞農，張玉瑾，金 鶴，王 政，王朝朝，馬 軍*(.首都醫科大學附屬北京天壇醫院放射科，北京 00050；.中國科學院自動化研究所腦網絡組研究中心，北京 0090)

近紅外光譜在診斷硬膜外及硬膜下血腫的應用

李亞農1，張玉瑾2，金 鶴1，王 政1，王朝朝1，馬 軍1*
(1.首都醫科大學附屬北京天壇醫院放射科，北京 100050；2.中國科學院自動化研究所腦網絡組研究中心，北京 100190)

目的 探討近紅外光譜(NIRS)檢測對硬膜外及硬膜下血腫的臨床應用價值。方法 選取34例經CT或MRI證實的硬膜外或硬膜下血腫患者(試驗組)及14名健康志愿者(對照組)，采用中國科學院自動化研究所研發的NIRS設備進行頭部檢測，評判是否存在顱內出血。以CT或MRI診斷結果為“金標準”，評價NIRS對硬膜外及硬膜下血腫的診斷效能。結果 NIRS診斷硬膜外及硬膜下血腫的敏感度、特異度、準確率、陽性預測值及陰性預測值分別91.18%(31/34)、71.43%(10/14)、85.42%(41/48)、88.57%(31/35)及76.92%(10/13)。結論 NIRS在檢測硬膜外及硬膜下血腫方面具有較高的敏感度和陽性預測值，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

顱腦創傷具有較高的發病率和死亡率，嚴重威脅患者生命。我國每年各種類型顱腦創傷發病率約0.2%～0.3%[1-2]，因顱腦創傷導致的死亡數量占創傷死亡總數的85%[3]。顱內血腫(intracranial hematomas, ICH)是顱腦創傷中最常見且最嚴重的繼發性病變，硬膜外和硬膜下血腫是常見的ICH，占ICH總發生率的62%～89%[4]。早診斷是ICH手術治療成功的關鍵，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生率。目前臨床診斷ICH的主要方法包括CT、MRI等影像學方法，其中CT雖然準確率高，但存在輻射風險，不適用于嬰幼兒及低齡兒童，不能多次頻繁掃描，且不適用于對遲發性血腫的診斷[5]；MRI軟組織分辨率高，但對超急性期和急性期血腫不敏感，限制了其對急診ICH患者的早期診斷。因此需要一種操作簡便、準確性高且可重復性強的檢測方法對ICH進行早期診斷。本研究探討近紅外光譜(near-infrared spectrum, NIRS)技術對檢測硬膜外及硬膜下血腫的臨床應用價值。

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傷性硬膜外血腫或硬膜下血腫患者34例(試驗組)，其中男23例，女11例，年齡31～64歲，平均(53.2±19.2)歲。納入標準：①經CT或MRI診斷為硬膜外或硬膜下血腫；②血腫為單側；③無其他類型腦創傷，如腦挫裂傷或嚴重的開放性腦創傷等；④無腦創傷并發癥。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。本研究經我院醫學倫理委員會批準，受試者均知情同意。

1.2 NIRS檢測 采用中國科學院自動化研究所研發的NEG8型NIRS儀。

1.2.1 原理 由于血腫內血紅蛋白的濃度遠高于相同體積下正常腦組織(濃度約為其10倍)，其吸光度大，因此血腫區域較正常腦組織對NIRS的吸收更多，光譜能量衰減大，通過測量光密度(optical density, OD)變化可反映顱內血氧情況的改變。當發生ICH時，緊貼于頭皮表面的近紅外設備發射探頭發出NIRS，經顱骨向顱內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量的光譜強度較正常組織減低。

本研究中血腫的診斷標準：以左右兩側OD差值的絕對值丨△OD丨≥0.2為陽性結果，同時判定透光度值較小一側存在硬膜外或硬膜下血腫[6]；陰性結果(丨△OD丨<0.2)則表明無單側顱內出血。

1.2.2 方法 將NIRS設備依次置于雙側額部、頂部、顳部、枕部的測量標記位點(圖1)。測量位點盡量對稱，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確的紅外光數據。對有頭皮撕裂、血腫、水腫者，盡量避開頭皮病變。完成后對比左右兩側數據，設備自動計算丨△OD丨值。

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

由于NIRS診斷有賴于光學測量，可能會出現誤差，為避免出現假陽性結果，當發現陽性改變時予以重復測量。分別對雙側額部、顳部、頂部及枕部測量3次，血腫范圍較小時則以CT圖像為參照。3次重復測量均為陽性結果時，則認為存在ICH，如3次重復測量中僅1次或2次為陽性結果，則認為該陽性結果不可信，不予采納。

NIRS數據由2名測量者分別采用盲法評價，如2名測量者對某一血腫的位置判斷一致，則記為最終的血腫位置，否則請第3名測量者進行評價并最終確定血腫位置。

1.3 統計學分析 采用SPSS 16.0統計分析軟件。以CT或MRI診斷結果為“金標準”，采用四格表法計算NIRS診斷硬膜外和硬膜下血腫的敏感度、特異度、準確率、陽性預測值及陰性預測值。以Kappa一致性檢驗2名測量者間的一致性，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為差異有統計學意義。

2 結果

對試驗組34例患者及對照組14名受試者均順利完成NIRS檢查，檢查時間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)，準確率為85.42%(41/48)，陽性預測值為88.57%(31/35)，陰性預測值為76.92%(10/13)，見表1。

2名測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果對比(例)

3 討論

目前，NIRS已被應用于顱內血流灌注情況的監測和判斷大腦是否處于缺血缺氧狀態[7-8]。已有研究[9-11]報道NIRS可應用于對ICH的診斷。但國外利用NIRS技術進行ICH檢測的設備昂貴，且還未正式獲準進入中國市場。為推進該技術在我國醫療領域中的應用，國內相關研究單位已自主研發了NEG8型NIRS儀。

本研究直觀呈現了NIRS設備NEG8對硬膜上和硬膜下血腫的檢測作用。NEG8設備可使用近紅外掃描技術鑒別血管內循環血液與血管外匯集的血液。當發生ICH時，在血管外聚集的血液(作為血腫的證據)比血管內流動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，可將其與腦血管內循環的血液區分開來。因此，近紅外光吸收率的大小決定了是否存在血腫。本研究發現此設備對血腫具有較高的敏感度[91.18%(31/34)]，表明其有利于對血腫的及時診斷，同時也具有較高的陽性預測值[88.57%(31/35)]，提示其對診斷血腫具有較高的準確性。此外，本研究中對每一受試者頭部所有位置的NIRS檢查均在2 min內完成，提示其可以在急診或重癥監護等緊急情況下進行快速診斷，也可用于對血腫的發生和發展多次頻繁地進行監測。本研究結果表明，通過我國自主研發的NIRS設備能夠對腦外傷所致的硬膜外和硬膜下血腫進行早期診斷，有利于臨床對患者進行早期干預，以獲得較好的預后。

NIRS技術應用的目的并非在于取代傳統CT對ICH的診斷。在不具備CT診斷的條件下，NIRS可發揮重要的輔助診斷作用。尤其對腦創傷后2 h經CT檢查結果為陰性但臨床高度懷疑存在早期進行性出血的患者，NIRS具有檢測耗時短、操作簡便易行的優點，便于對患者進行嚴密監測，以觀察腦創傷的進展情況。同時，彌補了CT檢查因存在輻射風險無法實現多次頻繁掃描的不足。此外，大部分醫院由于儀器資源有限而患者眾多，往往患者入院數小時后才能實際開展CT檢查；而NIRS易于實現便攜式設備，可廣泛應用于急診室、救護車及損傷現場，在短時間內對患者進行檢查。前期研究[12]發現，血腫進展與早期神經癥狀惡化有關，約38%患者會出現顱內血腫進展，預后一般較差。通過NIRS有利于對疑似進展性血腫患者進行快速、定時的有效監測。

NIRS測量存在一定的假陽性，本組為4例，原因通常為頭發遮擋、顱骨較厚、顱外軟組織損傷或顱內異物等[13-14]。本研究NIRS測量數據中假陰性3例，其中2例為慢性期硬膜下血腫患者，可能是由于血腫內機化造成血腫內成分結構變化導致假陰性，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納入的樣本量較小；②NIRS技術不利于檢測雙側ICH，因為雙側ICH不會引起左右透光度的改變[14-16]；③即使NIRS檢測結果為陰性，也不能取代CT或MR檢查，影像學診斷仍是ICH診斷的“金標準”。

總之，NIRS技術在檢測硬膜外和硬膜下血腫方面具有較高的敏感度和陽性預測值，在慢性血腫和活動性出血的定期監測方面也表現出一定的優勢。

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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

國家重大科學儀器設備開發專項“光電同步腦活動檢測儀器開發”(2012YQ120046)。

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

馬軍，首都醫科大學附屬北京天壇醫院放射科，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