基于局部脑氧饱和度（rScO2）与脑电双频指数（BIS）监测的儿童创伤性脑损伤预后预测模型构建与验证

《Frontiers in Neuroscience》：Prognostic prediction model construction and validation based on regional cerebral oxygen saturation and bispectral index monitoring in pediatric traumatic brain injury

　　

背景：持续的多模态脑监测可能改善儿童中重度创伤性脑损伤（msTBI）后继发性损伤的检测与管理。研究人员构建并验证了一个整合局部脑氧饱和度（rScO₂）、脑电双频指数（BIS）、临床和生物标志物数据的6个月功能结局预后模型。方法：前瞻性队列纳入93例接受rScO₂和BIS监测的msTBI患儿（监测组），以及66例未接受此类监测的患儿作为回顾性对照组。主要结局指标为6个月时的格拉斯哥结局量表（GOS）评分。采用多因素Logistic回归识别独立预测因子；构建列线图，并使用受试者工作特征（ROC）曲线、校准曲线和决策曲线分析（DCA）进行内部验证。结果：总计159例。监测组患者的住院时间、儿科重症监护病房（PICU）住院时间及有创机械通气时间均短于对照组（p<0.05）。多因素分析确定入院格拉斯哥昏迷量表（GCS）评分[比值比（OR）=1.939，95%置信区间（CI）：1.261~2.984，p=0.003]、平均rScO₂（OR=1.121，95%CI：1.027~1.225，p=0.011）、平均BIS（OR=1.115，95%CI：1.041~1.193，p=0.002）及神经元特异性烯醇化酶（NSE）（OR=0.843，95%CI：0.769~0.924，p<0.001）为独立预后相关变量。列线图的AUC为0.91（95%CI：0.84–0.97），校准良好，且在DCA中显示净临床获益。结论：结合入院GCS、平均rScO₂、平均BIS和NSE的预后模型可为儿童msTBI提供准确的个体化风险估计，并可能有助于床旁风险分层和管理决策。

创伤性脑损伤（TBI）是导致全球儿童死亡和残疾的主要原因之一，每年全球估计发病5000～6000万例。其中，中重度创伤性脑损伤（msTBI）占儿童TBI的相当比例，死亡率高达15%～30%，并常遗留长期神经功能障碍。msTBI的病理生理涉及脑血流动力学、代谢及脑功能的多重紊乱，可引发脑缺血缺氧，加重继发性脑损伤，直接影响预后。由于儿童大脑处于发育阶段，脑血管自主调节功能尚未成熟，其管理比成人更具不确定性。传统的颅内压（ICP）和脑灌注压（CPP）监测主要反映颅内动力学状态，仅能间接推断脑氧合与代谢情况，难以早期发现脑组织缺氧缺血。基于近红外光谱（NIRS）的局部脑氧饱和度（rScO₂）监测可连续、实时评估局部脑氧合状态；脑电双频指数（BIS）则通过脑电信号提供脑功能活动与镇静深度的动态信息。然而，这两种技术在儿童TBI中的应用仍较有限，也缺乏整合rScO₂与BIS的预后预测模型。为此，研究人员开展本研究，旨在评估rScO₂和BIS联合监测在儿童msTBI中的临床价值，并构建整合临床变量与监测参数的预后预测模型，以改善早期预后评估、风险分层和治疗决策。

研究方法概述：研究人员采用前瞻性与回顾性结合的设计。监测组为2023年12月至2025年12月在青海省妇女儿童医院收治的93例接受rScO₂和BIS监测的msTBI患儿；对照组为2021年1月至2023年11月收治的66例未接受此类监测的msTBI患儿。所有患者均按重型创伤性脑损伤管理指南接受标准治疗。关键监测技术包括：使用近红外光谱设备监测rScO₂，入院1小时内测量基线值，之后每6小时监测一次，持续7天，警报阈值为rScO₂≤50%或较基线下降≥15%；使用BIS系统每小时记录一次，连续7天，前72小时以BIS 40～60为镇静目标。主要结局为伤后6个月格拉斯哥结局量表（GOS）评分，同时收集28天死亡率、住院时长、机械通气时长等数据。研究人员通过多因素Logistic回归筛选独立预测因子，构建列线图，并采用受试者工作特征（ROC）曲线、校准曲线和决策曲线分析（DCA）进行内部验证，另进行了敏感性分析和嵌套模型比较。

（一）监测组与对照组临床特征比较。该部分共纳入159例msTBI患儿（男79例，女80例），中位年龄5.1岁。组间比较显示，两组在年龄、性别、损伤机制、脑损伤类型、伤后至入院时间、手术比例、入院GCS评分、PRISM III评分、入院氧合指数、平均动脉压、血清NSE、脑脊液乳酸及白蛋白水平等方面差异均无统计学意义（p>0.05），表明两组基线资料具有可比性。所有患儿均接受气管插管和有创机械通气，且均无虐待性头部创伤。

（二）监测组与对照组临床预后比较。监测组28天死亡率为19.4%，对照组为31.8%，差异无统计学意义（p=0.072）；但监测组的总住院时间、PICU住院时间及有创机械通气时间均显著短于对照组（p<0.05），且6个月GOS评分显著高于对照组（p=0.009）。说明联合rScO₂和BIS监测与改善住院过程指标及长期功能结局相关。

（三）临床干预与神经监测信号响应。监测期间，81例患者共发生424次NIRS警报事件，其中329次有配对动脉血气结果，109次（33.1%）PaO₂<60 mmHg，220次（66.9%）PaO₂≥60 mmHg；Spearman相关分析显示rScO₂与PaO₂呈中度正相关（r=0.428，p<0.001）。针对警报事件采取气道吸引、提高吸入氧浓度（FiO₂）、调整呼气末正压（PEEP）、液体复苏、调节血管活性药物、抬高头部及输注甘露醇等干预后，中位rScO₂由42.0%升至45.0%（p<0.001）。对于BIS>60的事件，加强镇静/镇痛后BIS由67.0降至63.0（p<0.001）；对于BIS<40或爆发抑制事件，减少/中断镇静后BIS由35.0升至38.0（p<0.001）。

（四）神经监测数据完整性。7天监测期间，NIRS计划记录2448个时间点，实际完成2203个（90.0%）；BIS计划记录14688个每小时数据点，实际完成13099个（89.2%）。缺失主要因患者外出检查或手术等临床活动，说明数据采集完整性较高。

（五）儿童msTBI预后预测的Logistic回归分析。单因素分析筛选出GCS、PRISM III、平均rScO₂、平均BIS、NSE、脑脊液乳酸及入院平均动脉压等候选变量。多因素Logistic回归排除PRISM III后，入院GCS评分（OR=1.821）、平均rScO₂（OR=1.111）、平均BIS（OR=1.113）和NSE（OR=0.843）被确定为预后不良的独立预测因子（p均<0.05），其中NSE的OR<1提示其升高与不良预后风险增加相关。

（六）儿童msTBI预后预测模型的构建与评价。基于四个独立预测因子构建列线图。模型AUC为0.91（95%CI：0.84～0.97），预测概率敏感度为76.7%，特异度为92.0%，C指数为0.91。校准曲线提示预测概率与实际结局良好一致，DCA显示阈值概率10%～95%范围内具有净临床获益，表明模型区分度和校准度均良好。

（七）敏感性分析与次要分析。将分析限制在监测组75例存活者中时，预测6个月不良功能结局（GOS=3）的AUC为0.876；在严重TBI亚组（GCS 3～8，n=86）中，AUC为0.900；以28天死亡率为结局的次要分析中，模型AUC为0.901。这证明模型在不同亚组和结局定义下均具有稳健的预测性能。

（八）多模态监测的增量预测价值。嵌套模型比较显示，单独GCS模型的AUC为0.744；GCS+NSE的AUC为0.813；GCS+平均rScO₂+平均BIS的AUC为0.836；而GCS+平均rScO₂+平均BIS+NSE的全模型AUC达0.907。这证实rScO₂、BIS和NSE在标准临床评估基础上提供了显著的增量预测价值。

讨论与结论：研究人员在讨论中指出，联合rScO₂与BIS监测可能与减少住院时长和改善长期预后相关，但因采用历史对照设计，尚不能直接推断因果关系。rScO₂和BIS有助于早期发现和处理可逆性继发性脑损伤（如缺血、缺氧和代谢紊乱），但不可逆原发性脑损伤仍持续影响死亡率。此外，BIS低值可能反映皮质功能抑制而非单纯镇静作用，应作为紧急再评估的触发信号。该研究构建的预后模型整合了神经功能评分、脑氧合监测、脑电活动和生物标志物，比单一参数更具全面性。研究局限性包括历史对照偏倚、BIS解读复杂、rScO₂为间断监测以及单中心样本量有限等。研究结论为：联合rScO₂和BIS监测与儿童msTBI较好的临床轨迹相关；结合入院GCS、平均rScO₂、平均BIS和NSE的列线图能准确估计不良预后风险，可能有助于床旁风险分层和临床决策。未来需开展随机对照试验以证实该监测策略能否直接优化管理。