Nhấn mạnh
- Nhóm tiền cứu (N = 110) cho thấy tông da tối hơn có liên quan đến sự chênh lệch âm lớn hơn của NIRS trán (INVOS 5100C) so với nồng độ tĩnh mạch hỗn hợp.
- Sự chênh lệch trung bình ở các nhóm ITA tối nhất là −12.8% so với −2.5% và +0.3% ở các nhóm sáng hơn; tông da (ITA) vẫn là yếu tố dự đoán độc lập của sự chênh lệch.
- Kết quả này gây lo ngại rằng các phép đo NIRS đơn thiết bị có thể hệ thống hóa việc ước lượng sai nồng độ oxy não ở trẻ em có tông da tối, với những tác động tiềm năng đối với quản lý bệnh nhân và sự công bằng y tế.
Nền tảng
Các thiết bị phổ quang học cận hồng ngoại (NIRS) được sử dụng rộng rãi trong phẫu thuật và chăm sóc cấp cứu để cung cấp nồng độ oxy bão hòa não khu vực (rSO2), giúp bác sĩ hiểu về tuần hoàn não và cung cấp oxy. Giống như máy đo nồng độ oxy trong máu qua da, NIRS là một công nghệ quang học suy luận nồng độ oxy từ sự hấp thụ ánh sáng ở nhiều bước sóng. Các công trình gần đây đã chỉ ra rằng máy đo nồng độ oxy trong máu qua da có thể hiển thị sự chênh lệch chủng tộc, ước lượng quá cao nồng độ oxy trong máu động mạch ở những người tự nhận là người Da đen hoặc có tông da tối. Sự chênh lệch đo lường này có thể ảnh hưởng đến quyết định lâm sàng và kết quả. Tuy nhiên, liệu và cách tông da ảnh hưởng đến hiệu suất của NIRS chưa được lượng hóa đầy đủ, đặc biệt là ở trẻ em.
Nghiên cứu của Starnes et al. (Anesthesiology, 2025) đã điều tra tiền cứu mối liên quan giữa tông da được đo khách quan và hiệu suất của thiết bị NIRS não thường được sử dụng (INVOS 5100C) ở trẻ em đang tiến hành catheterization tim. Các tác giả giả thuyết rằng tông da sẽ ảnh hưởng đến sự chênh lệch của NIRS khi so sánh với một tiêu chuẩn tham chiếu xâm lấn, nồng độ oxy tĩnh mạch hỗn hợp (SvO2).
Thiết kế nghiên cứu
Dân số và bối cảnh
Các bệnh nhân dưới 21 tuổi tiến hành catheterization tim tại một trung tâm duy nhất được ghi danh theo thứ tự (N = 110). Nhóm phản ánh các trẻ em cần đánh giá huyết động xâm lấn và chứa một loạt các bệnh lý tim bẩm sinh; phân bố chi tiết của các bệnh kèm theo được báo cáo trong bản thảo gốc.
Thử nghiệm chỉ số và tiêu chuẩn tham chiếu
Nồng độ oxy khu vực được ghi lại từ cảm biến NIRS Medtronic INVOS 5100C đặt trên trán. Tiêu chuẩn tham chiếu so sánh là nồng độ oxy tĩnh mạch hỗn hợp (SvO2), thu được xâm lấn trong quá trình catheterization. Các phép đo tĩnh mạch trung tâm được sử dụng làm chuẩn sinh lý để đánh giá mức độ phản ánh tốt của NIRS không xâm lấn đối với nồng độ oxy tĩnh mạch toàn thân.
Đo lường tông da
Thay vì sử dụng chủng tộc tự báo cáo hoặc các danh mục do bác sĩ gán, tông da được lượng hóa bằng quang phổ học sử dụng góc kiểu cá nhân (ITA) — một thước đo khách quan dựa trên phản xạ có tương quan với sắc tố. Các giá trị ITA được phân loại thành các nhóm có thứ tự (từ sáng đến tối) để so sánh.
Phân tích
Phân tích chính so sánh sự chênh lệch (NIRS − SvO2) qua các nhóm ITA. Hồi quy tuyến tính đa biến đánh giá mối liên quan độc lập của ITA với sự chênh lệch của NIRS, điều chỉnh cho các biến số lâm sàng có liên quan.
Kết quả chính
Kết quả chính
Nghiên cứu đã tìm thấy sự khác biệt đáng kể về sự chênh lệch trung bình giữa các nhóm tông da. Bệnh nhân trong các nhóm ITA tối nhất (5 và 6) có sự chênh lệch trung bình là −12.8% (NIRS thấp hơn SvO2), so với sự chênh lệch trung bình −2.5% ở các nhóm ITA 3 và 4 và +0.3% ở các nhóm ITA 1 và 2. Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê: tối hơn so với trung gian (hiệu số 10.3%; KTC 95%, 4.4 đến 16.3; P < 0.001) và tối hơn so với sáng nhất (hiệu số 13.1%; KTC 95%, 7.5 đến 18.7; P < 0.001).
Trong hồi quy tuyến tính đa biến, ITA vẫn có liên quan đáng kể với sự chênh lệch của NIRS (hệ số 0.173; P < 0.001), chỉ ra rằng ITA tăng (da sáng hơn) dự đoán sự chênh lệch âm ít hơn (hoặc giá trị NIRS cao hơn tương đối) sau khi điều chỉnh cho các biến số được đo.
Giải thích sự chênh lệch
Sự chênh lệch âm (đọc NIRS thấp hơn SvO2) ở trẻ em có tông da tối hơn ngụ ý rằng thiết bị báo cáo nồng độ oxy khu vực thấp hơn so với tham chiếu tĩnh mạch xâm lấn. Mô hình này khác với vấn đề máy đo nồng độ oxy trong máu qua da được nêu bật trong các nghiên cứu trước đó (trong đó tông da tối liên quan đến ước lượng quá cao nồng độ oxy trong máu động mạch). Đối với NIRS não, ước lượng thấp có thể khiến bác sĩ tăng cường can thiệp (tăng cung cấp oxy, truyền máu, thay đổi huyết động) khi chúng không được chỉ định về mặt sinh lý, có thể phơi nhiễm bệnh nhân cho các can thiệp không cần thiết. Ngược lại, nếu bác sĩ điều chỉnh ngưỡng dựa trên sự nghi ngờ về sự chênh lệch của thiết bị, họ có thể vô tình điều trị không đủ cho bệnh nhân cần can thiệp. Cả hai tình huống đều gây ra lo ngại về an toàn và sự công bằng.
Bền vững và kết quả phụ
Mối liên quan tồn tại trong các mô hình điều chỉnh, củng cố trường hợp cho mối quan hệ trực tiếp giữa sắc tố da và diễn giải tín hiệu NIRS cho thiết bị này. Nghiên cứu sử dụng phép đo tông da khách quan (quang phổ học) thay vì chủng tộc, giảm thiểu sự phân loại sai và làm cho kết quả liên quan đến sinh học sắc tố thay vì các cấu trúc xã hội.
Xem xét cơ chế
Các thiết bị NIRS phát ra và phát hiện ánh sáng cận hồng ngoại sau khi một số photon đi qua mô. Tín hiệu phụ thuộc vào các đặc tính hấp thụ và tán xạ của da, sọ, và mô não. Melanin hấp thụ ánh sáng trên toàn dải nhìn thấy và một phần dải cận hồng ngoại; hàm lượng melanin cao có thể làm giảm cường độ tín hiệu hoặc thay đổi sự hấp thụ tương đối ở các bước sóng được sử dụng để phân biệt hemoglobin ôxy hóa và không ôxy hóa. Các thuật toán của thiết bị giả định các đường đi quang học và thành phần mô cơ bản nhất định; nếu melanin thay đổi đáng kể các phổ được phát hiện, ước lượng nồng độ oxy có thể bị chênh lệch. Kết quả của nghiên cứu là hợp lý về mặt sinh học dựa trên các đặc tính quang học đã biết của melanin và các vấn đề tương tự được quan sát với máy đo nồng độ oxy trong máu qua da.
Nghĩa lâm sàng
- Theo dõi và ngưỡng quyết định: Bác sĩ nên biết rằng một thiết bị NIRS thường được sử dụng có thể hệ thống hóa việc báo cáo nồng độ rSO2 thấp hơn ở trẻ em có tông da tối. Các quyết định dựa trên các ngưỡng NIRS tuyệt đối cố định (ví dụ, để kích hoạt can thiệp trong phẫu thuật tim hoặc theo dõi sau phẫu thuật) có thể cần phải xem xét khả năng chênh lệch của thiết bị.
- An toàn bệnh nhân và sự công bằng: Một thiết bị hoạt động khác nhau giữa các tông da có thể góp phần vào sự khác biệt trong chăm sóc và kết quả nếu không được xác định và giảm thiểu. Can thiệp thiếu hoặc thừa do lỗi đo lường có thể làm gia tăng sự bất bình đẳng.
- Lựa chọn và kiểm chứng cục bộ: Các tổ chức sử dụng NIRS cho các quyết định quan trọng, đặc biệt là trong các dân số nhi khoa đa dạng, nên xem xét việc kiểm chứng cụ thể của thiết bị trên phạm vi sắc tố da được đại diện trong bệnh nhân của họ.
Điểm mạnh và hạn chế
Điểm mạnh:
- Thiết kế tiền cứu với mẫu lấy theo thứ tự trong bối cảnh lâm sàng.
- Phép đo tông da khách quan (ITA) bằng quang phổ học thay vì các đại diện dựa trên chủng tộc.
- Sử dụng một tham chiếu sinh lý xâm lấn (SvO2) để so sánh.
Hạn chế:
- Đánh giá một thiết bị duy nhất (Medtronic INVOS 5100C); kết quả có thể không tổng quát hóa cho các nhà sản xuất khác hoặc các cảm biến thế hệ mới.
- Nhóm dân số nhi khoa tại một trung tâm duy nhất tiến hành catheterization tim — kết quả có thể không mở rộng đến người lớn, các dân số bệnh nhân khác, các vị trí cảm biến khác (ví dụ, NIRS cơ thể), hoặc các bối cảnh không liên quan đến tim.
- Tham chiếu, nồng độ oxy tĩnh mạch hỗn hợp, là toàn thân và không phải là nồng độ oxy tĩnh mạch não trực tiếp; sự khác biệt về sinh lý giữa tĩnh mạch trung tâm và tĩnh mạch não có thể đóng góp vào sự không đồng bộ đo lường.
- Bản báo cáo cung cấp các biện pháp tóm tắt ở cấp độ nhóm; sự biến đổi cá nhân và phân phối giá trị trong các nhóm ITA là quan trọng đối với việc dịch chuyển lâm sàng và không được mô tả đầy đủ trong bản tóm tắt.
Bình luận chuyên gia và bối cảnh
Nghiên cứu này bổ sung và mở rộng các lo ngại được nêu ra cho máy đo nồng độ oxy trong máu qua da: các thiết bị giám sát quang học có thể dễ bị chênh lệch do tông da. Cũng giống như máy đo nồng độ oxy trong máu qua da, vấn đề không phải là ý định lâm sàng mà là sự thiếu hụt trong việc kiểm chứng thiết bị trên sự đa dạng sinh học. Việc sử dụng ITA quang phổ học là một tiến bộ phương pháp luận nên được áp dụng trong các thử nghiệm thiết bị và đánh giá quy định trong tương lai.
Nhà sản xuất nên ưu tiên thiết kế đa phổ, hiệu chỉnh thuật toán với dữ liệu đào tạo đa dạng, và báo cáo minh bạch về hiệu suất được phân loại theo các biện pháp sắc tố khách quan. Bác sĩ và các bảng hướng dẫn nên cân nhắc bằng chứng hiện tại khi đề xuất các ngưỡng rSO2 tuyệt đối và tích hợp nhận thức về sự chênh lệch có thể do thiết bị vào thực hành.
Lời khuyên và các bước tiếp theo
- Sao chép: Các nghiên cứu đa trung tâm thử nghiệm nhiều hệ thống NIRS trên các phạm vi độ tuổi rộng hơn, các bối cảnh lâm sàng, và thời gian chuẩn so với các mẫu xâm lấn cần thiết.
- Đánh giá cấp thiết bị: Nhà sản xuất nên công bố hiệu suất được phân loại theo các biện pháp sắc tố da khách quan và, nếu cần, cập nhật thuật toán hoặc cảm biến để cải thiện sự công bằng.
- Tiêu chuẩn quy định: Tiêu chuẩn và hướng dẫn kiểm chứng nên yêu cầu tuyển chọn các đối tượng tham gia trên một phân phối đã xác định trước của các biện pháp sắc tố da khách quan và báo cáo độ chính xác và sự chênh lệch của thiết bị trên các lớp này.
- Hướng dẫn lâm sàng: Cho đến khi có kiểm chứng rộng rãi hơn, bác sĩ nên diễn giải giá trị NIRS trong bối cảnh, xem xét thông tin xác nhận (huyết động, lactate, các phép đo xâm lấn khi có sẵn) và tránh dựa vào một mình các ngưỡng NIRS tuyệt đối để đưa ra quyết định điều trị cuối cùng trong các dân số có nguy cơ bị chênh lệch đo lường.
Kết luận
Starnes et al. cung cấp bằng chứng tiền cứu rằng tông da tối hơn có liên quan đến sự chênh lệch âm có ý nghĩa lâm sàng trong các phép đo NIRS trán sử dụng INVOS 5100C ở trẻ em. Nghiên cứu này nhấn mạnh một khoảng cách quan trọng và có thể hành động: các công cụ giám sát quang học phải được kiểm chứng trên các biện pháp sắc tố da khách quan để đảm bảo hiệu suất công bằng. Giải quyết vấn đề này sẽ yêu cầu sự hợp tác giữa bác sĩ, nhà nghiên cứu, nhà sản xuất thiết bị và cơ quan quản lý để cập nhật các thực hành kiểm chứng, cải thiện thiết kế thiết bị và bảo vệ an toàn bệnh nhân trong các dân số đa dạng.
Quỹ tài trợ và clinicaltrials.gov
Quỹ tài trợ: Không được chỉ định trong bản tóm tắt được cung cấp. ClinicalTrials.gov: Không được báo cáo trong bản tóm tắt được cung cấp.
Tham khảo
1. Starnes JR, Welch W, Henderson C, Hudson S, McVean B, Risney S, Nicholson GT, Doyle TP, Janssen D, Londergan BP, Parra DA, Slaughter JC, Aliyu MH, Graves JA, Soslow JH. Near-infrared Spectroscopy and Skin Tone in Children: A Prospective Cohort Study. Anesthesiology. 2025 Nov 3:10.1097/ALN.0000000000005738. doi: 10.1097/ALN.0000000000005738. Epub ahead of print. PMID: 40880206; PMCID: PMC12520187.
2. Sjoding MW, Dickson RP, Iwashyna TJ, Gay SE, Valley TS. Racial bias in pulse oximetry measurement. N Engl J Med. 2020;383:2477–2478.
(Độc giả được khuyến khích tham khảo bản thảo đầy đủ của Starnes et al. để có phương pháp đầy đủ, phân tích nhóm con, và thảo luận thêm.)