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BIS和AAI用于镇静程度和麻醉深度监测的进展

来源:医源世界 作者:佚名 2007-11-21

摘要: 全麻和椎管内麻醉期间往往需要适当的镇静治疗。全麻需要监测意识转换、术中知晓和预测苏醒,临床上常用警觉/镇静评估法(observer&rsquo。s assessment of alertness/sedation ,OAA/S)进行镇静程度的评分,而术中频繁的唤醒病人来判断镇静程度是不现实的。上世纪90年代以来,多种神经功能监测指标相继引入临床麻醉领域......


   全麻和椎管内麻醉期间往往需要适当的镇静治疗。全麻需要监测意识转换、术中知晓和预测苏醒,临床上常用警觉/镇静评估法(observer’s assessment of alertness/sedation ,OAA/S)进行镇静程度的评分,而术中频繁的唤醒病人来判断镇静程度是不现实的。上世纪90年代以来,多种神经功能监测指标相继引入临床麻醉领域,行镇静和苏醒判断的检测,其中脑电双频繁指数(bispectrial index,BIS)和听觉诱发电位指数(auditory evoked potential index,AEPindex)最具代表性,AEPindex中又以用ARX摸式提取得出的听觉诱发电位指数(A-line ARX Index,AAI)最为常用,先后获得FDA认证,应用前景极为乐观。BIS和AAI的作用机理不同,对镇静深度监测各有特点,本文比较综述二者在监测镇静深度和预测苏醒的作用。

1.  BIS和AEPindex的原理
    脑电图的双频谱分析是通过定量分析脑电图各成分之间相位偶联关系而确定信号的二次非线性特性和偏离正态分布的程度。相位偶联是指组成脑电复合波的一个成分的相位角依赖于其他成分的相位角;双频谱是傅立叶转换的二阶自协方差,双频谱是复数值,因而很难理解,为方便临床应用,将其转换成简单的指数形式BIS;BIS是一个多变量的综合指标,它是在不同的麻醉中对一系列反应脑电图不同特征的双频谱变量,运用多元逐步回归分析,去掉对手术刺激反应价值小或无价值的参数,选择预见性较好的一些参数,运用判断分析,计算出BIS值。BIS监测仪在不断地更新, 2.0以上版本对镇静程度、意识改变和术中知晓有更好的判断能力[1]。版本更新以后数据提取时间明显缩短。
    中潜伏期听觉诱发电位(MLAEP)属于听觉刺激后10-100ms内的听觉诱发电位(AEP)成分,有文献报告MLAEP大多数麻醉药(氯胺酮、安定除外)成剂量依赖性变化,并能监测术中知晓[1]。Mantzaridis等[2]提出将MLAEP波形振幅数量化为听觉诱发电位指数AEPindex,使其如同BIS一样能够进行线性分析,更迅速地反映麻醉深度变化。经典的AEPindex是ASPECT MEDICAL SYSTEM公司采用移动时间平均数(moving time average,MTA)模式得出的,是在进行256次扫描后取平均数得出,每个扫描需144ms,获取信号的时间延迟为36.9s[2] 。DANMETER公司在MTA基础上采用外因输入的自动回归(autoregressive  model  with  exogenous  input, ARX)模式获得AEPindex。这种利用A-line®监测仪(丹麦)ARX摸式提取MLAEPs得出的AEPindex 临床上也称AAI(A-line ARX Index)。Urhonen研究认为采用ARX模式反映AEP的变化比单纯MTA模式更为迅速,仅需15-25次扫描,获取信号的时间延迟为6s。Litvan [3]等证实在异丙酚诱导期间,单纯MTA-模式获得的Na-Pa振幅下降滞后于ARX-模式,且单纯MTA-模式获得的AEPindex不能反映清醒与意识消失之间的快速转变,而ARX-模式获得的AAI与意识消失的相关性好于单纯MTA-模式。DANMETER公司的A-line®监测仪1.4版本增加了对爆发抑制肌电活动的判断,并加强了对电刀的抗干扰能力。
    BIS、AEPindex的数据表示范围为100-0,数值越大反映麻醉越浅,直到完全清醒;相反,数值越小反映麻醉越深。丙泊酚麻醉期间,Barr等研究发现AEPindex值均比任何相同时点BIS值低10~20[4]。
2. BIS、AAI临床应用的评价
2.1对镇静程度和意识状况的监测
    Gajraj等[5]研究了BIS和AEPindex在意识丧失与恢复转换时的数值变化,结果显示在意识消失状态下,AEPindex的阈值为37时,特异度为100%,灵敏度52%,BIS值为55时,特异度100%,灵敏度仅15%;在意识存在状态下,AEPindex阈值为56时,可达100%特异度及60%灵敏度,BIS值95时具有100%特异度,但灵敏度仅为14%;此结果表明,BIS值对于意识消失的判断有特异性,但灵敏度不够,指导麻醉用药可能存在用药过量的危险。另外,意识恢复后1min 的BIS平均值同意识恢复前1min的BIS平均值并非全有显著性差异,但AEPindex则在意识消失前后均有显著性差异;意识存在时的AEPindex最低值总高于无意识状态下AEPindex值,无意识状态下AEPindex最高值总低于意识存在下AEPindex值。此研究结论与Schraag的研究相一致,即BIS和AEPindex均可作为鉴别意识状态和镇静程度的有效指标,但AEPindex能够更明确地确定个体病人的意识状态。Doi等认为低温体外循环手术中AEPindex是较稳定、可靠的麻醉深度监测指标。Ge等[6]研究在硬膜外麻醉时丙泊酚、咪唑安定镇静时BIS 和AAI与改良OAA/S镇静评级均有显著相关性;AAI的相关系数高于BIS ,提示AAI监测镇静深度的价值略高于BIS。
    Litvan[7]比较研究显示丙泊酚或七氟醚麻醉时AEPindex和BIS 均可简单明确地监测患者的清醒或意识丧失状态,而AEPindex确定意识转换比BIS 更快捷。Barr等[8]的研究则显示AAI 和BIS都存在极大的个体差异,在清醒和意识丧失状态下二者数据均存在重叠现象(overlap),不能实时显示患者的意识状态改变。
    Kurita认为AEPindex是听觉刺激产生的诱发电位反应,除了反映大脑特定的皮层活动外,还反映特定的皮层下通路(包括脊髓)的活动,它可能对有害刺激的体动反应有一定的预见性;而 BIS仅是大脑皮层活动的指标,并不反映大脑皮层下结构活动,因此不能预见有害刺激的体动反应。Kurita研究发现单纯七氟醚麻醉期间 AEPindex和呼气末七氟醚浓度对手术切皮引起的体动反应预测概率Pk值分别是0.910和0.875,而BIS的Pk值仅为0.537。Doi等的研究证明在喉罩通气道(LMA)置入时,只有AEPindex能可靠地区分体动与非体动,其预测概率Pk值为0.872,BIS不能预测LMA置入时的体动。国内闫焱等[8]研究显示气管插管应激引起BIS 和AAI明显升高,但AAI变化速度更快,且插管后数值回落时间AAI早于BIS。Schmidt等[9]在丙泊酚和雷米芬太尼麻醉期间,虽然AAI并不比BIS均有较大变异性,但AAI和BIS 比其他脑电参数(如中间频率、边缘频率脑电以及delta, theta, alpha和beta成分百分率)和血流动力学参数更能反映麻醉深度的变化(Pk=0.90)。当有伤害刺激时,BIS值升高,这种升高可被阿片类药剂量依赖性地阻断。进一步研究发现BIS与血流动力学一样,对气管插管的刺激反应敏感,而阿片类药物呈剂量依赖性抑制这种刺激引起的BIS升高,因此Guignard等认为BIS可用于作为疼痛刺激心血管反应的指标,特别适用于心血管疾病或术前已应用心血管药物病人。Struys[2]则认为AAI和BIS对有伤害刺激的体动反应相关性和预见性都很差,均不能监测有伤害刺激的反应,但在受刺激后由于唤醒作用AAI、BIS均升高,AAI比BIS反应稍快。
2.2 BIS、AAI与药物浓度的相关性
    Struys等[2]研究发现 BIS、AAI随丙泊酚血药浓度的升高而下降,BIS与丙泊酚血药浓度的相关性为-0.905,AEPindex与丙泊酚的血药浓度的相关性为-0.794。Doi等研究则显示AEPindex与丙泊酚的预测血药浓度无明显相关性,BIS与丙泊酚的预测血药浓度相关性为0.734。Glass等研究证实BIS 与吸入麻醉药呼出气浓度有很好的相关性。Alpiger[10]和Barr[11]分别进行了AAI与吸入麻醉药呼出气浓度的相关性研究,研究显示0~1%七氟醚浓度与AAI有很好的相关性,1%~2%七氟醚浓度与AAI相关性不明显;七氟醚麻醉下辅助应用N2O,虽然AAI在40%以上N2O浓度与10%以下N2O浓度有显著差异,但总体N2O浓度与AAI无明显剂量效应关系。Vereecke等[12]研究氯胺酮和丙泊酚麻醉期间AAI和BIS的变化,先采用1%丙泊酚100 ml/h静脉输注使患者意识消失,然后采用计算机控制丙泊酚输注维持麻醉稳定一段时间,此期间AAI和BIS均可适当反映麻醉深度;接着给予氯胺酮0.4 mg/kg(bolus)后以1 mg.kg-1.h-1维持,当应用氯胺酮后3-8min期间 BIS明显升高,而AAI无明显改变,但AAI个体差异增加,提示氯胺酮麻醉期间BIS与AAI反映麻醉深度的变化无明显相关性。
2.3 EC50与BIS50、AAI50测定
    丙泊酚靶控输注(TCI)清醒镇静达到不同OAA/S评分半数有效的丙泊酚效应室浓度(EC50)、BIS50、AAI50和EC95、BIS95、AAI95,为临床提供不同镇静程度时期相应血药浓度和镇静深度的监测参数。丙泊酚靶控输注用于清醒镇静,可防止术中病人紧张、焦虑、不适或内脏牵拉反应,而在镇静中掌握不同镇静程度的EC50和EC95值对快速、准确控制镇静深度很有帮助。EC50位于量效反应曲线的中点,能敏感地反映药物效应的变化,各级OAA/S评分的BIS和AAI也因人而异,BIS50和AAI50是反映一个概率判断的过程。Struys等[13]研究丙泊酚TCI达到OAA/S评分为4时EC50/EC95为1.9/2.9μg.ml -1, BIS50/BIS95为85/80;OAA/S评分为3时EC50/EC95为2.7/3.3μg.ml -1, BIS50/BIS95为74/58,评分为2时EC50/EC95为3.1/3.7μg.ml –1, BIS50/BIS95为66/52;BIS、AAI与丙泊酚EC的相关性分别-0.905和-0.794; Schraag等报道OAA/S为2分时AAI50值为48;说明BIS、AAI是监测镇静程度的可靠指标,然而BIS和AAI又各有特点,BIS反映意识的渐变过程与血药浓度变化一致,而AAI在意识的转换过程中表现为急剧的变化,更能及时地反映意识地转变过程。因此利用EC、BIS和AAI联合来判断麻醉镇静程度,其灵敏度更高。广州市第一人民医院的研究认为BIS、AAI与EC有密切相关,BIS与EC的相关系数(r)和决定系数(r2)分别为-0.87和0.86,AAI与EC的r值和r2值则分别为-0.80和0.64;其相关性检验均有差异显著性(P<0.01)。以EC50/EC95进行TCI清醒镇静,以BIS50/BIS95与AAI50/AAI95反馈控制或调控给药,将使病人镇静程度调控得更加合理,可控性更强,为合理清醒镇静提供有临床指导价值的监测参考依据。                                                                                                                     
2.4 BIS、AAI指导麻醉药物应用
    BIS、AAI与血药浓度和镇静程度存在相关性,可用于指导麻醉用药。Gan等利用BIS指导丙泊酚-阿芬太尼-笑气麻醉,丙泊酚TCI使BIS值维持在45-60,在手术结束前BIS调整至60~70,而对照组根据传统的临床征象来调整麻醉,前者丙泊酚用量明显减少,术后恢复清醒更快。Struys等直接应用BIS指导门诊妇科手术病人以效应室浓度为目标的丙泊酚TCI,BIS值调控在40~60,对照组按传统的临床征象来调整麻醉并测定BIS值,两组诱导和维持时丙泊酚的效应室浓度无差别,但对照组有更多比例的BIS值超出40-60范围,且切皮体动反应增多,术后显示内隐记忆增多。Leslie等[14]应用BIS反馈丙泊酚靶控输注于肠镜检查病人得镇静, BIS值设在80,平均靶控浓度为2.3μg /ml,绝对执行误差中值平均为7。

    Struys等[15]对照BIS闭环控制给药和按血流动力学/体动给药行异丙酚/雷米芬太尼麻醉,BIS组BIS值设在50,麻醉诱导期对照组比BIS组更多病人出现过量和血压降低,在麻醉维持期BIS组血压易于控制, BIS组恢复得更快。Määttänen等[16]采用AAI来指导地氟醚的吸入浓度,麻醉目标即将AAI控制在20±5;对照组采用溢泪(PRST Score)来调节地氟醚的应用,结果AAI指导组地氟醚消耗量减少29%,且苏醒时间提前。Kenny等[17]应用AEPindex作为变量来闭环反馈控制丙泊酚麻醉;麻醉中AEPindex值为37.8,所有病人均术中无知晓,体动较少,循环功能稳定,对麻醉效果满意。
3.  BIS、AAI监测的局限性前景
    临床麻醉中应用BIS、AAI监测镇静深度和预测苏醒作用是肯定的,但从现有文献来看,其测定值的范围还有交差,特异性和灵敏度均达不到100%的监测值;其测定值受不同麻醉药物的影响,与镇痛剂、N2O和氯胺酮的剂量相关性较差。不同的麻醉剂作用于不同的受体和传导通路致使BIS、AAI对其作用的敏感性不同,导致其相关性也存在着差异[1]。
    BIS、AAI作为镇静深度监测仍有不足。Kuizenga等[18]研究在非稳态浓度的异丙酚麻醉下应用BIS参数和多种药代动力学模型测定浓度效应关系,发现在丙泊酚浓度不稳定的条件下,丙泊酚血药浓度和脑电效应的关系能不确定。Kreuer等[19]比较研究丙泊酚和雷米芬太尼麻醉期间 AAI (Alaris)和BIS的变化,认为丙泊酚和雷米芬太尼麻醉时,BIS反映麻醉深度下降时AAI也下降,但清醒时AAI的变异较大,且在反映意识转换有明显延迟。Anderson等[20]雷米芬太尼在七氟醚麻醉初始和洗肺期间观察AAI和BIS的变化以及与意识变化的关系,结果在此期间AAI 和BIS均有巨大的差异性,在反映清醒-意识消失以及意识消失-清醒状态有明显延迟,清醒时BIS 为 85 (73-98) ,意识消失时BIS为48 (10- 83);清醒时AAI为71(43-99),意识消失时AAI 为21 (4-85),结论认为在非稳定药代动力学下,其EEG不能实时反映麻醉深度;AAI用于药代动力学的研究尚未见报道。因此目前BIS、AAI作为反映麻醉深度的监测仍有一定局限性,尚须进一步研究。为避免麻醉过深过浅、术中知晓所造成的不良影响和并发症,灵敏度高、特异性强的监测设备,在临床上将有极其广泛的应用前景。
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佘守章  广州医学院附属广州市第一人民医院麻醉科(广州510180) 
 

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