Zmierzona wartość rSO2 wynika z stosunku między podażą a zużyciem tlenu (Rysunek 1A); różnice w charakterystyce metabolicznej prowadzą do nieco odmiennych wartości prawidłowych w zależności od wieku i organu (Tabela 2). Należy zauważyć, że – z wyjątkiem mózgu – naukowo ocenione wartości referencyjne istnieją tylko dla wcześniaków i noworodków26,27,28,29,30,31, a większość kroków protokołu opiera się na zaleceniach producentów, doświadczeniu osobistym i opinii ekspertów (Tabela 3). Wynika to z faktu, że wartości te zależą od użytego urządzenia i czujników oraz wykazują dużą zmienność międzyosobniczą30,32. Krytycznie niskie wartości oraz krytyczne zmiany w stosunku do wartości wyjściowej wynikają z doświadczenia i opinii ekspertów.
Jeśli podaż i zapotrzebowanie na tlen są zrównoważone na poziomach fizjologicznych, utlenowanie tkanek mieści się w normie. Zmiany w podaży lub zużyciu tlenu powodują spadek lub wzrost wartości rSO2 (Rycina 1B,1C). Typowa krzywa przedstawiająca prawidłowe wartości NIRS dla mózgu i nerek jest wyświetlana na Rycynie 2 od początku do godziny 14:25.
Poniżej przedstawiamy przykłady pokazujące, w jaki sposób zmiany w podstawowych warunkach fizjologicznych wpływają na rSO2. Podczas operacji serca lekarze manipulują krążeniem w sposób kontrolowany, dzięki czemu skutki dla rSO2 są łatwe do zaobserwowania. Na przykład zacisk naczyniowy na aorcie zstępującej powoduje wzrost perfuzji mózgowej i odpowiadającego jej rSO2; natomiast perfuzja dolnej części ciała skutkuje spadkiem rSO2 (Rycina 2). Inną – pozachirurgiczną – przyczyną zwiększonego przepływu krwi w mózgu i podwyższonego rSO2 w mózgu jest wstrząs hiperdynamiczny w połączeniu z wysoką rzutem serca (Rycina 3).
W przypadku wstrząsu zimnego pierwszym objawem może być spadek rSO2 w nerkach przy jednoczesnym zachowaniu stabilnego poziomu rSO2 w mózgu; spadek rSO2 zarówno w nerkach, jak i w mózgu może wystąpić w późniejszym etapie23. Połączone badanie NIRS mózgu i nerek może pomóc w identyfikacji wczesnych stadiów wstrząsu, w których perfuzja mózgowa jest utrzymywana na normalnym poziomie, natomiast perfuzja somatyczna jest już upośledzona23.
Przy użyciu dwóch cerebralnych sond NIRS wartości z prawej i lewej strony powinny być zbliżone – rozbieżność między prawym a lewym kanałem NIRS może być spowodowana niepełnym przyleganiem czujnika NIRS (Rycina 4, czerwona gwiazdka) lub wskazywać na powikłanie: podczas niektórych operacji serca mózg jest perfundowany selektywnie przez jedną tętnicę szyjną, z wykorzystaniem wewnątrzmózgowych krążnień obocznych (koło Willisa) w celu ukrwienia przeciwległej strony. W trakcie tego zabiegu rozbieżność między dwoma cerebralnymi kanałami NIRS może pomóc w zdiagnozowaniu dysfunkcji koła Willisa (Rycina 5).
Kolejnym przykładem powikłania wykrytego za pomocą NIRS jest przemieszczenie kaniuli żyły głównej górnej podczas krążenia pozaustrojowego, co prowadzi do zastoju żylnego i zmniejszenia podaży tlenu do mózgu (Rysunek 6). Zastosowanie NIRS może pomóc w identyfikacji upośledzonego ukrwienia mózgu, które w przeciwnym razie pozostałoby niewykryte i doprowadziłoby do ciężkiego uszkodzenia mózgu.
Poza chirurgią serca i kardiologiczną opieką intensywną, pomiary rSO2 mogą również wspomagać „standardową” pediatryczną opiekę intensywną – powikłania i zmiany w terapii mogą wiązać się ze zmianami w mózgowym rSO2 (Rysunek 7).

Rycina 1: Równoważenie stosunku podaży do zapotrzebowania na tlen.
(A) W warunkach fizjologicznych podaż i zużycie tlenu są zrównoważone, a regionalne utlenowanie tkanek mieści się w normie. (B) Spadek mózgowego rSO2 wynika albo ze zwiększonego zużycia tlenu, albo ze zmniejszonej podaży tlenu. Przyczyny niskich lub spadających wartości mózgowego NIRS są zilustrowane na rycinie. Na przykład gorączka zwiększa mózgowe zużycie tlenu o 10-13% na każdy 1 °C wzrostu temperatury ciała. Skurcze mózgowe mogą zwiększyć zużycie tlenu nawet o 150-250%. (C) Wzrost mózgowego rSO2 wynika ze zmniejszonego zużycia tlenu lub zwiększonej podaży tlenu. Przyczyny wysokich lub rosnących wartości mózgowego NIRS zostały przedstawione na rycinie. Wartość mózgowego rSO2 powyżej 80%, spowodowana wysokim przepływem krwi w mózgu po utracie autoregulacji naczyniowej mózgu, jest również nazywana „perfuzją luksusową”. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 2: Ewolucja rSO2 w mózgu i nerkach podczas zaciskania aorty zstępującej.
Początkowo rSO2 w mózgu (kolor niebieski) jest niższe niż rSO2 w nerkach (kolor żółty), co odpowiada warunkom fizjologicznym. Podczas zaciskania aorty zstępującej przepływ krwi w mózgu wzrasta, podczas gdy dolna połowa ciała jest niedokrwiona. W związku z tym rSO2 w mózgu rośnie, a rSO2 w nerkach spada. Czerwony obszar wskazuje, że wartości rSO2 w nerkach są krytycznie niskie, ponieważ spadły o ponad 25% poniżej wartości bazowej. Po usunięciu zacisku aortalnego, przeprowadzeniu rekonstrukcji aorty i przywróceniu prawidłowego krążenia obie krzywe rSO2 ulegają normalizacji. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 3: Wstrząs hiperdynamiczny.
Po przybyciu pacjenta na oddział intensywnej terapii po operacji kardiochirurgicznej i wymianie rurek respiratora wystąpiły poważne problemy z wentylacją mechaniczną (osiągano jedynie niskie objętości oddechowe przy wysokich ciśnieniach wentylacyjnych z powodu wadliwego filtra). U pacjenta rozwinął się wstrząs hiperdynamiczny i kwasica oddechowa z podwyższoną saturacją żylną centralną wynoszącą 90% oraz rosnącym rSO2 mózgowym do poziomu 92%. Po wymianie filtra, płynowej resuscytacji i zastosowaniu leków wazopresyjnych stan pacjenta szybko się ustabilizował, a rSO2 mózgowe wróciło do normy. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 4: Ewolucja wartości NIRS podczas hipotermii i głębokiego hipotermicznego zatrzymania krążenia.
Rycina ta ilustruje, jak zmieniają się wartości NIRS w mózgu i nerkach podczas hipotermii, regulacji przepływu w krążeniu pozaustrojowym oraz w trakcie głębokiego hipotermicznego zatrzymania krążenia (operacja przełączenia tętnic u pacjenta z przełożeniem wielkich naczyń i ubytkiem w przegrodzie międzykomorowej). Baseline’owe wartości rSO2 pacjenta wynosiły 59% (lewa strona, żółty) i 64% (prawa strona, niebieski) dla mózgu oraz 32% (zielony) dla lewej nerki. Ukrwienie dolnej połowy ciała zależy od przewodu tętniczego. Hipotermia wywołana śródoperacyjnie zmniejsza zużycie tlenu, co prowadzi do wzrostu wartości NIRS, szczególnie w nerce. Wraz ze wzrostem wartości NIRS zmniejszono natężenie przepływu w krążeniu pozaustrojowym. Ze względu na spadające wartości NIRS spowodowane zmianą sytuacji metabolicznej (np. z powodu niewystarczająco głębokiej anestezji), przepływ został ponownie skorygowany. Podczas głębokiego hipotermicznego zatrzymania krążenia rSO2 nerek i mózgu spadło do krytycznie niskich wartości i wzrosło ponownie natychmiast po przywróceniu fizjologicznego krążenia. Czerwona gwiazda ze strzałkami wskazuje dwa spadki na krzywej NIRS prawej półkuli mózgu spowodowane niepełnym przyleganiem sondy. Po delikatnym ponownym zamocowaniu czujnika na skórze wartości ponownie przebiegały równolegle do wartości z lewej strony. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 5: Dysfunkcyjny krąg Willisa podczas operacji łuku aorty.
Natychmiast po rozpoczęciu selektywnej perfuzji mózgu przez prawą tętnicę szyjną (czerwona strzałka), wartość rSO2 mierzona po lewej stronie (ciemnoniebieska) spada, ponieważ wewnątrzczaszkowe połączenia zastępcze w obrębie kręgu Willisa są niewystarczające. Po wprowadzeniu dodatkowej kaniuli do lewej tętnicy szyjnej uzyskano wystarczającą perfuzję obu półkul, a tym samym prawidłowe wartości NIRS. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rycina 6: Wykrycie niedrożności górnej żyły głównej spowodowanej przemieszczeniem kaniuli krążenia pozaustrojowego.
Krótko po rozpoczęciu krążenia pozaustrojowego (w celu zamknięcia ubytku w przegrodzie międzyprzedsionkowej) wartości NIRS w mózgu spadły. Analiza problemu wykazała, że kaniula żylna krążenia pozaustrojowego uległa przemieszczeniu, co doprowadziło do zamknięcia górnej żyły głównej i utrudnienia odpływu żylnego z mózgu. Spowodowało to niedotlenienie mózgu, które zostało wykryte jedynie dzięki niskiej wartości rSO2. Po repozycjonowaniu kaniuli górnej żyły głównej przywrócono przepływ żylny, a wartości NIRS się znormalizowały. Nr 6: rozpoczęcie krążenia pozaustrojowego; Nr 36: zaklemowanie aorty; Nr 11: koniec niedokrwienia. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 7: Zmiany mózgowego rSO2 u pacjenta pediatrycznego.
Po niemal całkowitym utonięciu pacjent ten został podłączony do pozaustrojowego wspomagania krążenia i oddychania (ECMO). Ze względu na różnice w wynikach gazometrii krwi tętniczej między stronami, umieściliśmy drugi czujnik mózgowego NIRS (kolor żółty). Zakończenie działania leków rozluźniających mięśnie (A), wymiana systemu ECMO (B), wahania ciśnienia tętniczego (A, C) oraz wpływ hemotoraksu (C) są odzwierciedlone w zmianach krzywych NIRS. Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 8: Umieszczenie sondy NIRS nad owłosioną częścią skóry.
(A) Pacjent posiada obfite owłosienie w obrębie czoła. (B) Sonda NIRS została mimo to umieszczona na swoim miejscu. (C) Urządzenie wskazuje, że natężenie sygnału jest nieoptymalne. (D) Wartości krzywej NIRS oraz jej przebieg odpowiadają działaniom podejmowanym podczas procedury chirurgicznej (operacja rekonstrukcyjna w anomalii Ebsteina). Należy pamiętać, że wartości bezwzględne nie mogą być interpretowane, nawet jeśli wydają się prawidłowe. Aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.
| Producent | Urządzenie | Grupa wiekowa |
| Noworodki | Niemowlęta/Dzieci | Osoba dorosła |
| Casmed | Fore-Sight Elite | < 8 kg | ≥ 3 kg | ≥ 40 kg |
| Masimo | Pomiar wysycenia tlenem (oksymetria) przy użyciu O3 | < 40 kg | < 40 kg | ≥ 40 kg |
| Medtronic | INVOS 5100C | < 5 kg | 5-40 kg | > 40 kg |
| Medtronic | INVOS 7100C | - | - | > 40 kg |
| Nonin | SenSmart Model X-100 | < 40 kg | < 40 kg | > 40 kg |
Tabela 1: Sondy NIRS w podziale na producenta i zakres masy.
| Organ | Grupa wiekowa | Wartości przybliżone w warunkach fizjologicznych [%] | Krytycznie niskie wartości | Wartości krytycznie wysokie | Krytyczna względna zmiana względem wartości wyjściowej [%]E |
| [%] E | [%]E |
| Mózg | Noworodki przedwcześnie urodzone | 60 – 9026,27,30 | < 45 | > 90 | > 25 |
| Noworodki | 60 – 9026,29,E | < 45 | > 80 | > 25 |
| Niemowlęta/Dzieci | 60 – 8026,E | < 45 | > 80 | > 25 |
| Nerki | Niemowlęta urodzone przedterminowo | 70 – 9028,30 | < 40 | Nie zdefiniowano | > 25 |
| Noworodki | 80 – 9526,29 | < 40 | > 25 |
| Niemowlęta/Dzieci | Nie określono; mają tendencję do być o 5–15% wyższe niż wartości mózgowe26,31,E | < 40 | > 25 |
| Jelitka | Noworodki przedwczesne | 18 – 8026,30 | Nie zdefiniowano | Nie określono | Nie zdefiniowano |
| Noworodki | 55 – 8026,29 |
| Niemowlęta/Dzieci | Nieokreślone, mają tendencję do bycia o 5-15% wyższymi niż wartości mózgowe26,E |
| Wątroba | | Nie zdefiniowano | Nie zdefiniowano | Nie zdefiniowano | Nie zdefiniowano |
| Mięsień | Nie zdefiniowano | Nie zdefiniowano | Nie zdefiniowano | Nie zdefiniowano |
| EDoświadczenie/opinia eksperta |
| Wartości bezwzględne zależą od urządzenia i zastosowanych czujników, od stanu metabolicznego oraz wykazują wysoką zmienność międzyosobniczą. Należy interpretować je z ostrożnością – w razie wątpliwości bardziej znacząca jest zmiana względem wartości bazowej. |
Tabela 2: Typowe wartości rSO2 w zależności od organów i grupy wiekowej.
| Krok | Poziom dowodów* |
| Oczyszczanie skóry przed umieszczeniem sondy NIRS | 5 |
| Stosowanie NIRS u noworodków, niemowląt i dzieci w różnym wieku | 1-5 |
| Użycie dwóch czujników NIRS na czole | 5 |
| Wykorzystanie ultrasonografii w celu zapewnienia prawidłowego rozmieszczenia sond NIRS | 5 |
| Umieszczanie sondy NIRS w różnych pozycjach (mózg, wątroba, jelito, nerka, stopa, mięśnie) | (1-)2-5 |
| Interpretacja wartości NIRS w odniesieniu do wartości referencyjnych | 2-5 |
| *Zgodnie z poziomami dowodów Oxford Center of Evidence Based Medicine: 1 – Przeglądy systematyczne randomizowanych badań kontrolowanych/randomizowane badania kontrolowane z wąskim przedziałem ufności; 2 – Przeglądy systematyczne badań kohortowych/pojedyncze badanie kohortowe lub randomizowane badania kontrolowane o niskiej jakości; 3 – Przegląd systematyczny badań przypadki-kontrola/pojedyncze badania przypadki-kontrola; 4 – Serie przypadków oraz badania kohortowe i przypadki-kontrola o niskiej jakości; 5 – Opinia ekspercka. |
Tabela 3: Poziomy wiarygodności poszczególnych kroków protokołu.