术后谵妄（postoperative delirium，POD）是目前临床上高度关注的围术期医学重点问题。老年患者是POD的高风险人群，研究［1–2］表明谵妄在关节手术术后发生率高达15.2%～40.0%。目前临床上对于POD的研究主要集中在预防工作上［3］，而脑功能监测是围术期预防POD工作的重点。功能性近红外光谱技术（functional near-Infrared spectroscopy，fNIRS）是近年来一种新兴的监测脑功能光学成像技术。当人体受到外界刺激时，神经元活动的增加触发了信号转导及代谢反应过程，局部脑血流量会相应增加；通过发射近红外段光波检测局部氧合/脱氧血红蛋白浓度变化从而获得局部脑组织氧饱和度（regional cerebral saturation oxygenation，rScO2），可实时监测认知功能障碍患者额叶皮质血流变化［4］。目前，已有不少学者将fNIRS 应用于神经退行性疾病及神经康复领域的研究，但该类型的研究多集中关注在认知障碍的患者脑功能情况。该研究旨在观察老年患者术前fNIRS任务态下的神经影像学特征，利用Logistic回归探究fNIRS任务态数据与POD发生的关系，分析其在预测老年患者POD事件发生中的作用。1材料与方法1.1病例资料本研究为回顾性研究，样本来源于随机对照试验中的一部分，本研究通过安徽医科大学第二附属医院伦理委员会［批号：YX2024-141（修1）］，所有参与研究的患者或家属在麻醉前均已签署知情同意书。纳入标准为2024年8—12月于安徽医科大学第二附属医院行全身麻醉下关节置换手术的患者，性别不限，年龄60~80岁，美国麻醉医师协会体格状况分级（American Society of Anesthesiologists，ASA）Ⅱ～Ⅲ级。将脑血管意外史、入院前半年内服用精神类药物史、长期酗酒、术前进行简易精神状态评价（mini-mental state examination，MMSE）量表评分不能配合评分测定和低于相应文化程度最低评分（文盲≤17分，小学≤20分，中学≤22分，大学≤23分）、视觉、听觉或语言交流障碍、肝肾功能障碍等患者排除在外。1.2方法1.2.1临床资料的收集在术前1天经专业培训的第三方研究人员对患者进行 MMSE评分，将符合纳入标准患者入组。入组患者禁饮禁食8 h，于预麻间开放上肢静脉后行超声引导下髂筋膜神经阻滞（0.25%罗哌卡因40 mL）或者股神经阻滞（0.25%罗哌卡因30 mL），神经阻滞完成后5 min测定阻滞效果，神经支配区阻滞完全后使患者佩戴上fNIRS仪器，监测术前脑氧饱和度基线值。本试验任务态的设计是在神经影像学专家及有fNIRS研究经验的专业人员指导下完成，在自然对话的范式下，针对语言交流过程中涵盖的信息摄入、解析机制、信息的整合加工、思维应答以及指令输出等环节，通过采集任务态fNIRS数据，以此精准捕捉患者在上述语言交流过程中的脑氧合血红蛋白饱和度的实时动态变化。对话共有7组问题：① 您的姓名是什么？② 您的年龄是多少？③ 您今天要做的手术是什么？④ 您是否有高血压？（如有高血压，则继续询问）最近测的血压值大概多少？您患高血压多久了？您平时有没有吃降压药？具体是哪一种药？是否规律服用？今晨是否服用？⑤ 您是否有糖尿病？（如有，则继续询问）日常是否服用降糖药？具体是哪种药物？日常控制如何？⑥ 是否有其他基础疾病，比如心脏疾病、肺部疾病等？⑦ 您以前是否接受过其他手术？具体是什么时间行的什么手术？每组问题间隔大约5 s，详细记录每组问题的开始与结束时间，并在采集到的fNIRS信号上进行时间戳标定。任务态采集结束后，患者转入手术室，在建立有创血压、心电图、指脉氧饱和度等基础监护后进行全身麻醉诱导。麻醉诱导：静注舒芬太尼0.25 μg/kg、依托咪酯0.2 mg/kg、顺苯磺阿曲库铵0.2 mg/kg，气管插管后接麻醉机行机械通气，吸入氧浓度（fractional inspired oxygen，FiO2） 60%，呼气末二氧化碳分压（end-tidal carbon dioxide partial pressure，PETCO2）维持于35~45 mmHg。麻醉维持：丙泊酚4~8 mg/（kg· h）， 瑞芬太尼0.1~0.3 μg/（kg·min），顺苯磺阿曲库铵3~4 μg/（kg·min）。术中血压波动维持在基础血压的20%，脑电双频指数（bispectral index，BIS）值在45~60，并以此调节麻醉深度。术毕在患者达到常规气管拔管指征后，拔除气管导管，评估其意识状态，转运至麻醉恢复室监护。术后予以静脉镇痛泵行镇痛治疗（舒芬太尼2 μg/kg+胃复安20 mg），术后第24、48、72 h行3分钟谵妄诊断量表（3-minute diagnostic interview for CAM-defined delirium，3D-CAM）评分，术后3天内任意1天3D-CAM量表测评结果阳性则记录为该患者发生POD，谵妄包括活动亢进型、活动抑制型以及混合型谵妄。记录术前患者的一般资料（如性别、年龄、身体质量指数、受教育程度、检验指标等）、术中麻醉药及血管活性药物用量、术中失血量、补液量及拔管后出现的并发症如苏醒期谵妄、术后低体温（定义为核心温度低于36 ℃）等。记录患者入室后（T0）、诱导后（T1）、插管即刻（T2）、插管后5 min（T3）、切皮（T4）、术中1 h（T5）及手术结束（T6）各时间点的血流动力学指标。记录手术后第1、2、3天受试患者的视觉模拟评分（visual analogue scale，VAS）。1.2.2主要仪器本试验使用近红外光谱成像设备（丹阳慧创医疗设备有限公司，型号：NirSmart Ⅱ-3000A），该设备所配备的fNIRS 头帽光极系统，包含18个发射探头与18个接收探头，其中光源与探头之间的间距精确设定为30 mm。每1组发射探头与接收探头相互协作，构建起一个独立的信号采集通道，最终共计生成35个通道。采用2种不同波长（730 nm和850 nm）的近红外光，以11 Hz的采样频率记录近红外光谱信号。根据修正的Beer-Lambert定律，获得氧合血红蛋白（oxyhemoglobin，HbO）和脱氧血红蛋白（reduced hemoglobin，HbR）的浓度变化［5］，通过二者变化能够间接反映相应脑区神经活动。光极参照国际10/20系统放置，将获得的坐标转换为蒙特利尔神经研究所坐标空间（montreal neurological institute，MNI），并使用NirSpace（丹阳慧创）的空间注册方法进一步投影到MNI标准脑模板，最终探头定位如图1所示。对患者执行任务态的同时使用fNIRS对患者的脑功能进行持续的监测，记录不同任务项目时fNIRS的监测数据变化。10.19405/j.cnki.issn1000–1492.2026.02.001.F001图1各探头与通道定位图Fig.1Probe and channel positioning diagramA： The fNIRS optical pole coordinate brain map distribution； B： The optical pole coordinate plane distribution， where S represents the transmitting probe and D is the receiving probe； Each pair of transmitting probes and receiving probes forms a measurement channel.1.3统计学处理采用IBM SPSS 27.0、R语言4.5.0和Nirspark对各项数据做统计分析。定性资料采用n（%）表示，定量资料符合正态分布时采用（x¯±s）表示，非正态分布时采用M （P25， P75）表示。对于采集到的fNIRS监测数据，在神经心理学专家的指导下进行脑网络分析。使用 NirSpark软件中的Network模块对脑功能连通性进行分析。提取患者术前fNIRS任务态时的数据，得到每个通道的HbO时间序列。采用运动标准差和样条插值法（SDThresh=6， AMPThresh=0.5）对头皮和探头相对滑动引起的运动伪影进行修正，使用截止频率为0.01~0.20 Hz的带通滤波器去除生理噪声（如呼吸、心脏活动和低频信号漂移）［6］。计算2个通道 HbO 时间序列之间的Pearson相关系数r，定义为两个通道之间的功能连接（functional connectivity， FC），r值越大，代表两个通道之间的相关性越强；将得到的r值进行Fisher转化，使用Z值表示其正态分布并进行t检验，采用错误发现率（false discovery rate-benjamini-hochberg method，FDR-BH法）校正［7］。单因素分析采用Mann-Whitney U检验、卡方检验、秩和检验，根据单因素分析结果将P0.05的变量纳入多因素Logistic回归分析。在R语言中绘制受试者工作特征曲线（receiver operator characteristic curve， ROC）并计算曲线下面积（area under the curve，AUC）、灵敏度、特异度、约登指数。并使用 Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验验证模型拟合优度。所有统计显著性水平设为P0.05。2结果2.1两组基础资料与术后疼痛评分的比较本研究初始纳入105例患者，排除术中心跳骤停1例及术后失访4例后最终100例患者纳入分析，POD发生共20例，术后未发生谵妄患者共80例。对于两组患者一般资料的结果分析如表1、表2所示，其中年龄、术前白蛋白、ASA分级、手术部位以及苏醒期不良反应均为影响POD的自变量（P0.05）。10.19405/j.cnki.issn1000–1492.2026.02.001.T001表1两组患者基础资料的比较 ［M （P25， P75）， n （%）， x¯±s］Tab.1Comparison of general information between two groups of patients ［M （P25， P75）， n （%）， x¯±s］VariableNon-POD group （n=80）POD group（n=20）t/Z/ χ2 valueP valueAge （years）71 （65， 77）72 （69， 86）-2.110.035Female52 （65.00）14 （70.00）-0.260.793SpO2 （%）98 （97.00， 99.00）96 （95.50， 98.50）-1.940.052Pre-MAP （mmHg）100.07±11.46102.15±6.84-0.650.526Pre-MMSE25.05±2.3224.00±1.731.560.122BMI （kg/m2）25.01±3.0223.12±4.371.750.084ASA-3.130.047Ⅱ73 （91.30）15 （75.00）Ⅲ7 （8.80）5 （25.00）Education level-1.010.414Illiteracy35 （43.80）12 （60.00）Primary school27 （33.80）3 （15.00）Middle school15 （18.80）4 （20.00）College or higher3 （3.80）1 （5.00）Operation sites-2.000.022Knee joint43 （53.80）5 （25.00）Hip joint37 （46.30）15 （75.00）RBC （×1012/L）4.14±0.443.88±0.471.970.052Hb （g/L）122.66±13.36118.69±14.280.990.325Alb（g/L）38.47±3.0435.75±2.77-0.850.003BUN （mmol/L）6.11±1.576.30±2.06-0.390.700WBC （×109/L）6.06 （5.02， 7.22）6.82 （4.82， 7.46）-0.620.538ALT （U/L）16.00 （12.00， 21.00）16.05 （11.50， 20.00）-0.570.572AST （U/L）21.00 （18.00， 25.00）21.50 （17.25， 24.75）-0.320.748Cr （μmol/L）52.00 （45.00， 59.00）48.50 （39.00， 62.00）-1.130.261Vasoactive agents-1.560.118No12 （85.70）3 （14.30）Yes68 （80.00）17 （20.00）Adverse events-5.620.001No77 （85.60）13 （14.40）Yes3 （30.00）7 （70.00）Propofol dose （mg）382.23±124.60356.24±103.340.530.651Remifentanil dose （μg）1 621.01±47.231 551.32±39.040.250.213Total fluids （mL）600 （500， 900）500 （500， 875）-0.430.666EBL （mL）100 （100， 200）100 （100， 175）-0.450.653MAP-CV0.16±0.050.14±0.060.690.200IPH19 （23.75）4 （20.00）-0.340.632Rescue analgesia23 （28.75）6 （30.00）-0.270.563SpO2： pulse oxygen saturation；Pre-MAP： preoperative mean arterial pressure； Pre-MMSE： preoperative mini-mental state examination； BMI：body mass index； RBC： red blood cell； Hb： hemoglobin； Alb： Albumin； BUN： blood urea nitrogen； WBC： white blood cell； ALT： alanine aminotransferase； AST： aspartate aminotransferase； Cr： Creatinine； EBL： estimated blood loss；IPH： intraoperative hypothermia； MAP-CV： coefficient of variation of mean arterial pressure，the standard deviation of MAP divided by the mean of MAP， multiplied by 100% .10.19405/j.cnki.issn1000–1492.2026.02.001.T002表2两组患者术后疼痛评分比较 （x¯±s）Tab.2Comparison of postoperative pain scores between two groups of patients （x¯±s）Postopretive painNon-POD groupPOD groupt valueP valueDay1-rseting pain4.25±1.873.31±1.441.740.085Day1-MEP6.20±5.844.92±0.860.790.433Day2-rseting pain2.45±1.432.15±1.140.720.471Day2-MEP3.19±1.473.31±1.03-0.270.787Day3-rseting pain1.06±1.020.92±0.760.450.651Day3-MEP1.55±0.971.23±0.831.110.270MEP： movement-evoked postoperative pain.2.2两组脑网络分析比较fNIRS 脑氧饱和度数据处理后的脑网络分析结果如图2所示。图2A、2B分别为POD组与非POD组大脑双侧额叶、顶叶各通道间总平均相关系数矩阵图，由图可得POD组任务态FC相关系数r值（0.069±0.118）低于非POD组（0.073±0.084）。对得到的两组所有通道Pearson相关系数r值进行正态分布Z值转换，转换后进行t检验并将得出的P值进行FDR校正，校正后得出右侧初级躯体感觉皮质-右侧初级运动皮层（primary somatosensory cortex-primary motor cortex，RS1-RM1）与左侧前极区-右侧布罗卡三角区（frontopolar area-pars opercularis part of Broca's area，LFP-RBA44）具有显著性意义（均P0.05）。10.19405/j.cnki.issn1000–1492.2026.02.001.F002图2两组患者脑网络分析功能连接矩阵图Fig.2Functional connectivity matrix of brain network analysis for two groups of patientsA， B： The horizontal and vertical axes of the matrix diagram are acquisition channels， and the diagonal is the coefficient of each channel， which is set to 0； C： Differences between groups in the actual channel， the red line indicates a connection with a significant difference （Padjusted0.05 ）.2.3老年关节置换术患者发生POD的多因素分析以是否发生POD为因变量，RS1-RM1、LFP-RBA44两通道相关系数r值为自变量，将年龄、ASA分级、白蛋白、手术部位与苏醒期不良反应作为协变量纳入多因素Logistic回归分析，计算结果如表3，结果显示，调整年龄、ASA分级、术前白蛋白、手术部位和苏醒期不良反应后，RS1-RM1、LFP-RBA44两个通道相关系数r值是POD的影响因素（P0.05），RS1-RM1与LFP-RBA44两个通道的偏回归系数为负数，认为二者为术后POD的保护因素。见表3。10.19405/j.cnki.issn1000–1492.2026.02.001.T003表3多因素二元Logistic回归分析结果Tab.3Results of multivariate binary Logistic regression analysisVariableβOR （95% CI）P valueRS1-RM1-2.8780.050 （0.005， 0.511）0.046LFP-RBA44-4.0120.006 （0， 0.338）0.028Age （years）-0.0520.949 （0.822，1.097）0.480ASA5.3940.289 （0.004，1.344）0.131Alb （g/L）-0.6170.569 （0.262，1.231）0.181Operation sites-0.7470.924 （0.089，9.559）0.638Adverse events5.3570.102 （0.005，2.208）0.1462.4RS1-RM1、LFP-RBA44相关系数r值及联合预测对POD的ROC曲线分析由图3所示，RS1-RM1的AUC=0.797（95% CI：0.657，0.937），约登指数为0.564，灵敏度为89.7%，特异度为66.7%，截断值为0.103；LFP-RBA44 的AUC=0.784（95% CI：0.651，0.917），约登指数为0.519，灵敏度为76.9%，特异度为75.0%，截断值为-0.06；联合预测曲线下面积AUC=0.844（95% CI：0.721，0.967）。经Delong检验比较3种模型的ROC曲线差异性，将3种曲线两两比较发现两个预测指标的单独预测能力差异无统计学意义（P =0.873），联合预测相较单个指标也并未显著提高预测能力（P=0.610、0.521）。Hosmer-Lemeshow拟合优度检验结果显示两个单个指标的回归模型拟合优度较高（χ2=2.198、6.842，P =0.974、0.554）。10.19405/j.cnki.issn1000–1492.2026.02.001.F003图3两通道及联合预测ROC曲线Fig. 3Two-channel and combined prediction ROC curve3讨论fNIRS技术可以直接生成绘制人脑的皮层功能图，并提供任务态下的脑皮质激活和脑网络通道连接变化的情况，这些信息在病情评估、干预治疗及疗效评价等方面有着重要的临床意义［8］。本研究首次尝试在围术期这一特殊背景下，以fNIRS任务态下的脑区功能连接水平作为认知储备评估时的特征指标，为认知储备功能减退的高风险围术期老年POD患者提供潜在的神经影像学标志物，从而推动fNIRS成为有效识别围术期潜在POD患者的重要辅助手段，弥补传统量表和传统成像技术的不足。既往已有研究探讨fNIRS测量前额叶皮质能否作为认知功能障碍的筛查工具，Baik et al［9］采用基于静息态fNIRS构建的有效连接网络，发现轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）组右侧前额叶与左侧前额叶的耦合强度均显著低于健康对照组水平，提示脑区间的有效连接水平降低可能是MCl患者认知功能受损的重要标志。此外，Katzorke et al［10］发现MCI患者在执行语义言语流利度测试（verbal fluency test，VFT）任务期间，其前额叶皮质激活情况较正常组明显减弱。运用静息态fMRI对34例非心脏手术的老年患者POD进行研究，发现POD患者术前默认网络、突显网络、中央执行网络核心脑区的全脑功能连接强度广泛降低，这些研究支持脑网络连接障碍是POD的最终共同途径［11］。RS1-RM1负责身体左侧的痛温触觉、本体感觉的处理以及左侧身体的自主运动、协调复杂动作的执行，二者连接实现“感觉－运动整合”。这一过程可能与谵妄患者出现感知错乱、定向力障碍有关，同时由于疾病原因导致的长期卧床制动可能减少大脑初级运动皮层活跃程度，该连接的减弱可能反映运动反馈的缺失。LFP-RBA44参与高级认知功能如工作记忆、决策制定、社会认知及情景记忆整合等多项活动，负责语言产生、语言加工以及语调情感调节等功能。LFP-RBA44功能连接降低提示高级认知功能与语言功能失调，直接与谵妄核心症状相关联。在既往的多项［12–13］试验中，手术后出现注意力测试受损以及认知障碍与中枢神经系统炎症增加、血脑屏障破坏有关。因此，RS1-RM1、LFP-RBA44功能连接降低的机制可能与局部脑氧供需与代谢失衡、慢性炎症与疼痛刺激细胞氧化应激反应有关。需要指出的是，任务态下大脑激活程度比静息态下的脑网络指标更能客观有效地辅助认知相关评估模型的构建［14–16］。当认知任务要求较复杂时，大脑由静息状态转为激活状态，具体体现在不同脑区及脑区间通道连接的激活，从而积极调动和协调功能运作，以此来优化认知任务的完成。本研究存在一定的局限性，由于时间以及条件限制，未能进行脑激活板块的分析，且通道未覆盖至全部脑区。另外，本研究样本量较少，关于提取出的两种通道作为预测模型及外部验证数据支撑不够充分，且未讨论该方法对患者的长期影响，未来可以联合功能磁共振成像、脑电图，并进一步行大样本多中心的前瞻性研究来证实本研究结果。综上所述，通过本研究可以明确老年患者fNIRS任务态下的脑网络神经影像学特征与POD发生风险具有显著相关性，fNIRS有望成为POD早期干预中监测脑功能的重要工具之一。