腦電雙頻指數(shù)在麻醉中的應(yīng)用

張江超 綜述 續(xù) 飛 郭向陽 李天佐 審校

(北京大學第三醫(yī)院麻醉科，北京 100083)

·文獻綜述·

腦電雙頻指數(shù)在麻醉中的應(yīng)用

張江超 綜述 續(xù) 飛 郭向陽 李天佐*①審校

(北京大學第三醫(yī)院麻醉科，北京 100083)

麻醉深度的監(jiān)測有利于調(diào)控麻醉藥的用量，實現(xiàn)用最少的麻醉藥物達到最好的麻醉效果，不僅可以防止麻醉藥物過量所造成的危險，縮短蘇醒過程，還可以避免術(shù)中知曉。腦電雙頻指數(shù)(bispectral index,BIS)作為一種麻醉深度的監(jiān)測工具，能較好地監(jiān)測大腦皮質(zhì)功能狀態(tài)及其變化，對預(yù)測體動、術(shù)中知曉以及意識的消失和恢復都具有較好的靈敏度，同時，還可減少麻醉藥物用量，已成為麻醉深度監(jiān)測的重要手段。本文對BIS在臨床應(yīng)用的進展進行綜述。

腦電雙頻指數(shù)； 麻醉深度； 鎮(zhèn)靜監(jiān)測； 睡眠深度

麻醉深度監(jiān)測有助于防止麻醉過淺和術(shù)中知曉，也可避免麻醉過深，并有助于加快蘇醒，對于提高麻醉質(zhì)量、保障病人的圍術(shù)期安全與康復具有極為重要的意義。腦電雙頻指數(shù)(bispectral index,BIS)可以分析腦電信號，代表大腦皮層的抑制程度。自從1996年美國FDA批準第一臺用于麻醉深度的監(jiān)護儀(采用雙頻指數(shù)Aspect MS，美國)進入臨床，目前BIS監(jiān)測已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，成為臨床監(jiān)測麻醉深度的一種常規(guī)手段。本文就近年來BIS在臨床應(yīng)用中的進展進行綜述。

1 BIS的基本原理

BIS是將腦電圖的功率和頻率經(jīng)快速傅立葉轉(zhuǎn)換和雙頻譜分析得出的混合信息綜合成一個100～0的無量綱數(shù)字，用以表示大腦的抑制程度[1]。BIS是一復合參數(shù)，涉及到時域、頻域和雙譜域，綜合了4個完全不同的腦電圖(electroencephalogram，EEG)參數(shù)，即突發(fā)抑制率(burst suppression ratio，BSR)、“QUAZI”、β比率(beta ratio)和快慢波的相對同步性(Synch Fast Slow)。BSR和“QUAZI”是突發(fā)抑制時域參數(shù)。當腦電信號動態(tài)電壓不超過均值±5 mV，時程>0.5 s時應(yīng)考慮BSR的計算。當腦電信號出現(xiàn)基線漂移，BSR不起作用時，通過“QUAZI”來監(jiān)測突發(fā)抑制。β比率是指2個不同頻段(30～40 Hz，11～20 Hz)腦電功率比的對數(shù)。Synch Fast Slow定義為0.5～47 Hz頻帶內(nèi)的所有雙譜峰值之和與40～47 Hz頻帶內(nèi)的所有雙譜峰值之和的比取對數(shù)的值。通過復雜的非線性算法將4個參數(shù)綜合成的一個單變量就是BIS[2]。通常認為80～100為清醒狀態(tài)，60～79為淺麻醉狀態(tài)，40～59為臨床麻醉狀態(tài)，低于40為深麻醉狀態(tài)[3]。

2 腦電雙頻指數(shù)與麻醉藥物

目前，許多研究已表明BIS的變化與許多麻醉藥物(包括丙泊酚、咪達唑侖、異氟烷、七氟烷、地氟烷等)的血藥濃度有較好的一致性。

2.1 BIS與靜脈麻醉藥

大量研究表明丙泊酚的血藥濃度與BIS值的變化具有較好的一致性。在丙泊酚鎮(zhèn)靜與麻醉時，BIS與警覺鎮(zhèn)靜評分(observer’s assessment of alertness/sedation,OAA/S)的一致性也很好。隨著靶控技術(shù)的發(fā)展，BIS更適合于丙泊酚的鎮(zhèn)靜評估[4，5]。Kerssens等[6]的研究顯示，丙泊酚麻醉過程中，將BIS值維持在40～60，平均50左右，通過播放錄音帶對患者施以聲音刺激，術(shù)后無回憶。BIS值的變化與咪達唑侖也有很好的一致性，可以很好地用于咪達唑侖的鎮(zhèn)靜，但是一致性不如丙泊酚。氯胺酮會使腦血流量及腦代謝率增加，并且增加α波的活動，故可使BIS值升高。當氯胺酮復合丙泊酚使用時，增加鎮(zhèn)靜深度，但是不會影響B(tài)IS值的變化(P=0.62)[7]。

2.2 BIS與吸入麻醉藥物

BIS的變化與七氟烷和異氟烷的呼氣末濃度具有很好的一致性。當兩者的呼氣末濃度從0.5最低有效肺泡濃度(minimum alveolar concentration，MAC)上升到1.5 MAC時，BIS值隨著濃度的增加而下降，但是在相同MAC時七氟烷對應(yīng)的BIS值更低(P<0.01)[8]。但Detsch等[9]報道部分患者異氟烷的呼氣末濃度從0.8 MAC增加到1.6 MAC時，BIS反而升高。當濃度下降到0.8 MAC之后，BIS又回到了原來的基線，結(jié)果表明BIS用于外科手術(shù)時可能會導致錯誤的判斷。BIS監(jiān)測與氧化亞氮之間的關(guān)系，文獻報道結(jié)果不一致。Ozcan等[10]觀察到在復合七氟烷麻醉時氧化亞氮會降低BIS值，而Coste等[11]的研究顯示，氧化亞氮對BIS無影響。

2.3 BIS與右美托咪定

近幾年，右美托咪定作為一種新型鎮(zhèn)靜劑在臨床中的應(yīng)用越來越廣泛。目前已經(jīng)有很多研究[12～14]表明BIS在成年人與右美托咪定的鎮(zhèn)靜深度有很好的一致性，BIS值75～85對評估右美托咪定的鎮(zhèn)靜深度有較好的特異性和敏感性。這同樣也體現(xiàn)在兒童方面。Kunisawa等[15]在一例先天性心臟病患兒行心導管造影檢查時用BIS指導右美托咪定鎮(zhèn)靜，同時根據(jù)BIS中的腦電圖避免出現(xiàn)β波，維持在α和θ波。結(jié)果表明，BIS值的變化與右美托咪定鎮(zhèn)靜的深度一致性很好。

2.4 BIS與阿片類藥物

BIS在臨床應(yīng)用中已被證實可以較為準確地反映鎮(zhèn)靜深度，但僅代表大腦皮層的抑制情況。而阿片類藥物主要作用于皮層下中樞(包括脊髓)，其劑量5倍于鎮(zhèn)痛劑量時才會出現(xiàn)比較明顯的腦電抑制現(xiàn)象[16]。目前已有大量研究表明瑞芬太尼與丙泊酚合用時可以增加后者的鎮(zhèn)靜效應(yīng)，但是即使大劑量(靶控輸注濃度為3.0 ng/ml)瑞芬太尼也不會影響丙泊酚鎮(zhèn)靜時的BIS值[17]。同樣有研究表明在沒有疼痛刺激時改變舒芬太尼的靶濃度并沒有影響B(tài)IS值[18]。可以看出，阿片類藥物在鎮(zhèn)痛濃度下僅有極小的鎮(zhèn)靜或遺忘作用，因此對BIS值影響不明顯。

3 BIS與鎮(zhèn)靜深度

莊少惠等[19]在一項膽囊手術(shù)研究中觀察到，誘導期隨著OAA/S評分從5分降為0分，BIS值也相應(yīng)下降；且不同的OAA/S評分時，BIS值之間差異有統(tǒng)計學意義。這說明BIS能很好地反映鎮(zhèn)靜深度的變化情況。但是在臨床使用中，因為更新間隔較長帶來延遲，對即將發(fā)生的意識恢復無法作出可靠的預(yù)測。因此，臨床上應(yīng)結(jié)合多種指標綜合進行判斷，從而更好地指導麻醉。侯鐵柱等[20]在一項關(guān)于老年人行胃腸鏡的研究中觀察到，不但BIS組患者的靜脈藥物配伍液用量[依托咪酯用量(15.5±1.2)mg]少于對照組[(18.2±1.6)mg](P<0.05)，而且不良反應(yīng)發(fā)生率明顯低于對照組(P<0.05)。這表明BIS在指導鎮(zhèn)靜時更好、更快、更安全。

4 BIS與睡眠深度

BIS的測量原理是基于EEG的改變。正常睡眠時，每個分期呈現(xiàn)出不同的腦電圖的波形。非快動眼睡眠(non rapid eye movement，NREM)1期時為θ波，NREM 2期則表現(xiàn)為睡眠梭形波和κ復合波，當睡眠深度加深到NREM 3期時，腦電圖表現(xiàn)為頻率更慢、波幅更高的δ波。但是進入快動眼睡眠期(rapid eye movement，REM)時，波形為本質(zhì)為θ的鋸齒波。這與加深麻醉時EEG的改變是相似的[21]。Sleigh等[22]對5名正常志愿者的睡眠研究表明：正常睡眠時，睡眠各期的深度與BIS值的變化有很好的一致性，但是清醒期和REM的BIS值存在交叉。然而，Nieuwenhuijs等[23]對9例輕度睡眠呼吸暫停綜合征患者的研究卻顯示，在正常睡眠各期轉(zhuǎn)換時，BIS并不能準確地顯示出來。并且此項研究中睡眠各期的BIS值均小于Sleigh的結(jié)果：淺睡眠(Ⅰ期、Ⅱ期)分別為50和81；深睡眠(Ⅲ期、Ⅳ期)為42和59；而REM期的BIS值相差更大，為48和83。2005年Benini等[24]對15名健康兒童進行觀察，結(jié)果顯示BIS值隨著睡眠深度的加深而逐漸下降。2011年Dahaba等[25]用BIS對10名健康、睡眠剝奪的麻醉科醫(yī)生進行睡眠監(jiān)測，應(yīng)用新的BIS-VISTA系統(tǒng)(1.4版)，并且對兩側(cè)半球進行對比，結(jié)果顯示，BIS值隨著睡眠的加深呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，兩側(cè)半球在各睡眠周期的BIS值無明顯差異。

5 BIS在重癥監(jiān)護室(ICU)中的應(yīng)用

由于疾病本身的痛苦，外科操作的刺激，再加上ICU環(huán)境中的燈光、噪音、護士操作、醫(yī)生查房等，導致ICU的患者普遍存在睡眠紊亂，表現(xiàn)為頻繁的覺醒，睡眠片段化，有效睡眠減少，NREM1和NREM2睡眠為主，NREM3和REM期明顯減少[26，27]。此外，ICU的患者常存在低血壓、休克等血流動力學問題，且大多數(shù)患者需要機械通氣，因此通常需要一定的鎮(zhèn)靜。ICU患者除了保持處于舒適而安靜的鎮(zhèn)靜狀態(tài)外，還要保證穩(wěn)定的生命體征。這就要求醫(yī)生盡可能減少藥物用量而達到較好的鎮(zhèn)靜效果。研究[28～30]表明BIS可以有效地用于ICU鎮(zhèn)靜及鎮(zhèn)痛的監(jiān)測，BIS與鎮(zhèn)靜躁動評分(sedation-agitation scale,SAS)和Ramsay評分之間均有很好的一致性。除此之外，BIS可以客觀地持續(xù)進行監(jiān)測，并且不影響患者休息。因此，BIS在重癥監(jiān)護室中有很好的應(yīng)用價值和廣闊的前景。

6 影響B(tài)IS的因素

BIS是經(jīng)過大量志愿者在鎮(zhèn)靜和全麻的試驗中提取EEG信號然后進行特定的運算法則計算出來的數(shù)值。雖然近幾年抗干擾技術(shù)和運算法則在不斷提高和改進，BIS結(jié)果還是受到了很多外界因素的干擾。

6.1 監(jiān)測儀的選擇和電極片的粘貼

Shiraishi等[31]的研究表明，在同一個患者，前額和枕部的BIS值是不一樣的。錯誤的放置或者粘貼不緊會增加阻抗，從而使BIS值偏高。所以，在放置電極片之前，進行有效的皮膚清潔是必要的。此外，還需要選擇合適的BIS電極。Dahaba等[32]的研究表明，BIS-XP(4.0版)監(jiān)測儀的BIS值要低于BIS A-2000(4.0版)的數(shù)據(jù)。

6.2 BIS的延遲

由于BIS有一定的采樣及計算時間，所以原始腦電圖的獲取和相應(yīng)的BIS值之間稍有滯后，有偽跡時延遲就更長。研究表明，BIS的延遲時間從14～155 s不等[33]。這可能是導致BIS出現(xiàn)術(shù)中知曉和BIS不準確的一個原因，尤其是當患者意識狀態(tài)改變的時候。

6.3 肌電圖(electromyography,EMG)和肌松劑對BIS的影響

一方面，EMG信號的頻率范圍為30～300 Hz，非常接近EEG(0.5～30 Hz)，因此低的EMG信號可能被錯誤地當成高的EEG信號，從而導致BIS值偏高，誤以為是清醒或者淺麻醉的表現(xiàn)(30～47 Hz)[34]。另一方面，肌松劑的使用可以降低肌肉的張力，神經(jīng)肌肉阻滯劑影響B(tài)IS可能是由于肌肉松弛，從而阻斷脊髓的傳入神經(jīng)。本體傳入的急驟降低會導致意識水平下降，產(chǎn)生鎮(zhèn)靜效應(yīng)，從而增加機體對麻醉藥物的敏感性。肌松藥對BIS的影響與鎮(zhèn)靜深度有關(guān)，在較淺的鎮(zhèn)靜狀態(tài)下肌松藥可引起B(yǎng)IS數(shù)值下降。這種影響的原因主要在于降低肌電活動引起的數(shù)值的個體差異，與肌松藥的種類無關(guān)。Dressler等[35]分析了覺醒狀態(tài)下EEG的頻譜，BIS采集0～47 Hz的頻譜。而EEG頻譜在0～30 Hz之間，EMG頻譜在30～300 Hz之間，二者之間存在重疊。因此，肌肉松弛可使電極附近的EMG減弱或消失而使BIS值降低，肌松也因此減少了牽張感受器的傳入而影響覺醒，從而影響B(tài)IS作為麻醉深度監(jiān)測的判斷。

全麻是一個多因素的復雜過程，單一的BIS并不能全面反映全麻的深度，而且不同麻醉藥物對BIS的影響不完全相同，不同藥物的先后使用也會使BIS發(fā)生變化。噪音、電刀、低溫、低血容量、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病(阿爾茨海默病和腦癱等)、過敏性循環(huán)障礙等都可能會對BIS構(gòu)成干擾。但即便如此，BIS仍不失為一個較好的反映大腦皮層功能的指標。此外，BIS能否用于正常睡眠的監(jiān)測仍存在很大爭議，需要更一步的研究進行探討。

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(修回日期：2016-05-16)

(責任編輯：王惠群)

Application of Bispectral Index in Clinical Anesthesia

ZhangJiangchao,XuFei,GuoXiangyang,etal.

DepartmentofAnesthesiology,PekingUniversityThirdHospital,Beijing100083,China

LiTianzuo,E-mail:trmzltz@126.com

Bispectral index; Depth of anesthesia; Sedation; Depth of sleep

* 通訊作者，E-mail：trmzltz@126.com

①(北京世紀壇醫(yī)院麻醉科，北京 100038)

A

1009-6604(2016)07-0661-04

10.3969/j.issn.1009-6604.2016.07.022

2015-12-04)

【Summary】 Anesthesia depth monitoring is helpful to control the narcotic dosage,obtaining the least amount of anesthetic drug for best effects. It not only can prevent dangers posed by anesthetic drug overdose and shorten the awakening process,but also avoid intraoperative awareness. Bispectral index (BIS),as a tool of monitoring the anesthesia depth,can monitor the state and change of cerebral cortex functions. It is sensitive in predicting body motion,intraoperative awareness,as well as consciousness loss and recovery. At the same time,BIS can reduce the use of anesthetic drugs. It has become an important means of anesthetic depth monitoring.This article reviewed the application of BIS in dinical anesthesia.