亮点
– 前瞻性队列 (N = 110) 显示，较深肤色与前额NIRS (INVOS 5100C) 相比混合静脉饱和度的负偏差更大。
– 最深ITA类别的平均偏差为−12.8%，而较浅类别为−2.5% 和+0.3%；皮肤色调 (ITA) 仍然是偏差的独立预测因子。
– 研究结果引发了单设备NIRS测量可能系统性地低估肤色较深儿童的脑部氧合，对患者管理和健康公平有潜在影响。
背景
近红外光谱 (NIRS) 设备在围手术期和重症监护中广泛用于提供区域脑氧饱和度 (rSO2)，为临床医生提供关于脑灌注和氧输送的信息。像脉搏血氧仪一样，NIRS 是一种光学技术，通过多波长光吸收来推断氧合情况。最近的研究表明，脉搏血氧仪可能存在种族偏见，在自认为黑人或肤色较深的人群中高估动脉氧饱和度。这种测量偏差会影响临床决策和结果。然而，肤色对NIRS性能的影响尚未得到充分量化，尤其是在儿童中。
Starnes等人的研究 (《麻醉学》，2025年) 前瞻性地调查了客观测量的肤色与常用脑部NIRS设备 (INVOS 5100C) 在接受心脏导管插入术的儿童中的表现之间的关系。作者假设肤色会影响与侵入性参考指标（混合静脉饱和度，SvO2）相比的NIRS偏差。
研究设计
人群和环境
连续纳入21岁以下接受心脏导管插入术的患者 (N = 110)。该队列反映了需要侵入性血流动力学评估的儿童，并包含各种先天性心脏生理状况；详细并发症分布见原论文。
指数测试和参考标准
使用放置在前额的美敦力INVOS 5100C NIRS传感器记录局部氧饱和度。参考比较指标是导管插入术期间获得的混合静脉氧饱和度 (SvO2)。中心静脉测量值用作生理基准，以评估无创NIRS如何反映全身静脉氧合。
肤色测量
研究未使用自我报告的种族或医生指定的分类，而是通过光谱仪使用个体类型角度 (ITA) 客观量化肤色——这是一种基于反射率与色素沉着相关的客观指标。ITA值被分为有序组（从浅到深）进行比较。
分析
主要分析比较了不同ITA类别中的偏差 (NIRS − SvO2)。多变量线性回归评估了ITA与NIRS偏差的独立关联，调整了相关临床协变量。
关键发现
主要结果
研究发现不同肤色组间的平均偏差存在显著差异。最深ITA类别 (5和6) 的患者平均偏差为−12.8% (NIRS低于SvO2)，而中间类别 (3和4) 为−2.5%，最浅类别 (1和2) 为+0.3%。差异具有统计学意义：较深与中间 (差异10.3%；95% CI, 4.4至16.3；P < 0.001) 和较深与最浅 (差异13.1%；95% CI, 7.5至18.7；P < 0.001)。
在多变量线性回归中，ITA与NIRS偏差仍显著相关 (系数0.173；P < 0.001)，表明在调整了测量协变量后，肤色较浅 (ITA较高) 预测负偏差较小 (或NIRS值相对较高)。
偏差解释
肤色较深的儿童中NIRS读数低于SvO2的负偏差意味着该设备报告的局部氧合低于侵入性静脉参考值。这一模式与先前研究中指出的脉搏血氧仪问题不同（其中肤色较深与高估动脉氧饱和度有关）。对于脑部NIRS，低估可能导致临床医生在生理上不需要时升级干预措施（增加氧输送、输血、改变血流动力学），使患者暴露于不必要的干预措施。相反，如果临床医生根据怀疑的设备偏差调整阈值，可能会无意中忽视需要干预的患者。这两种情况都引发了安全性和公平性问题。
稳健性和次要发现
在调整模型中，这种关联仍然存在，进一步支持了肤色与NIRS信号解释之间存在直接关系的观点。该研究使用了客观的肤色测量方法（光谱仪）而非种族，减少了误分类，并使研究结果更关注色素沉着的生物学特性而非社会构建。
机制考虑
NIRS设备发射并检测近红外光，这些光子经过组织后被检测到。信号取决于皮肤、颅骨和脑组织的吸收和散射特性。黑色素在可见光和部分近红外光谱范围内吸收光；较高的黑色素含量可以减弱透射和反射光，降低信号强度或改变用于区分氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的相对吸收。设备算法假设一定的光路径长度和基线组织组成；如果黑色素显著改变了检测到的光谱，氧合估计值可能会出现偏差。鉴于已知的黑色素光学特性和脉搏血氧仪类似的问题，研究结果在生物学上是合理的。
临床意义
– 监测和决策阈值：临床医生应意识到常用的NIRS设备可能系统性地报告肤色较深儿童的较低rSO2。依赖固定绝对NIRS阈值（例如，在心脏手术或术后监测中触发干预措施）的决策可能需要考虑可能的设备偏差。
– 患者安全和公平性：在不同肤色间表现不同的设备可能加剧护理和结果的差异，如果未识别和缓解这些问题。由测量误差驱动的过度治疗或治疗不足会加剧不平等。
– 设备选择和本地验证：使用NIRS进行关键决策的机构，特别是在多样化儿科人群中，应考虑在其患者中代表的肤色范围内进行特定设备的验证。
优势和局限性
优势：
– 前瞻性设计，临床环境中连续抽样。
– 使用光谱仪客观测量肤色 (ITA)，而不是基于种族的代理变量。
– 使用侵入性生理参考 (SvO2) 进行比较。
局限性：
– 单设备评估 (美敦力INVOS 5100C)；结果可能不适用于其他制造商或新一代传感器。
– 单中心儿科队列接受心脏导管插入术——结果可能不适用于成人、不同患者群体、其他探头部位（如体NIRS）或非心脏设置。
– 参考指标，混合静脉饱和度，是全身性的，而不是直接的脑静脉饱和度；中央静脉和脑静脉床之间的生理差异可能导致测量不一致。
– 报告提供了组水平的汇总指标；个体患者变异性和ITA类别内的值分布对临床转化很重要，但在摘要中未完全描述。
专家评论和背景
这项研究补充并扩展了对脉搏血氧仪的关注：光学监测设备可能因肤色而引入偏差。与脉搏血氧仪类似，问题不在于临床意图，而是设备在生物多样性验证方面的不完整性。使用光谱仪测量ITA是一种方法论的进步，应在未来的设备测试和监管评估中采用。
制造商应优先考虑多光谱设备设计、使用多样化训练数据重新校准算法，并透明报告按客观色素沉着指标分层的性能。临床医生和指南小组应权衡当前证据，推荐绝对rSO2阈值，并在实践中纳入对潜在设备相关偏差的意识。
建议和下一步行动
– 复制：需要多中心研究测试多个NIRS系统，涵盖更广泛的年龄范围、临床背景和相对于侵入性样本的标准化时间。
– 设备级评估：制造商应发布按客观肤色指标分层的性能，并在必要时更新算法或传感器以提高公平性。
– 监管标准：标准和验证指南应要求纳入按预设分布客观测量的肤色参与者，并报告这些分层中的设备准确性和偏差。
– 临床指导：在更广泛的验证之前，临床医生应结合上下文解释NIRS值，考虑相关信息（血流动力学、乳酸、可用的侵入性测量），避免仅依赖绝对NIRS阈值在测量偏差风险人群中做出最终治疗决策。
结论
Starnes等人提供了前瞻性证据，证明使用INVOS 5100C在儿童中，较深肤色与前额NIRS读数的临床有意义的负偏差相关。该研究突显了一个关键且可采取行动的差距：光学监测工具必须通过客观的肤色测量进行验证，以确保公平的表现。解决这一问题需要临床医生、研究人员、设备制造商和监管机构之间的合作，更新验证实践，改进设备设计，并保护多样化人群中的患者安全。
资助和ClinicalTrials.gov
资助：未在提供的摘要中说明。ClinicalTrials.gov：未在提供的摘要中报告。
参考文献
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. 近红外光谱和儿童肤色：一项前瞻性队列研究. 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. 脉搏血氧仪测量中的种族偏见. N Engl J Med. 2020;383:2477–2478.