脑功能监测技术与麻醉深度判断

#" 现代麻醉深度判断的依据 基于麻醉是由于复合用药达到综合效果的一种状态的认识， 麻醉过程则是机体处于镇静、 镇痛药在脑的作用部位 浓度与手术刺激强度之间形成动态平衡的过程。这一平衡过程的程度判断受多种因素的影响而显得多变而复杂。 现代正电子发射成像技术 （ positron emission tomography， PET） 的研究表明： 麻醉状态是整个大脑新陈代谢水平低 ［6］ 于清醒状态下新陈代谢水平阈值 的结果。观察结果提示： 1） 定义麻醉深度的有效指标是整个大脑的新陈代谢率； 2） 有效的麻醉深度监测应在某种程度上与麻醉所产生的中枢代谢率降低之间有相关性。 在临床实践中， 一些常规性的、 间接的、 非特异性的指征， 如血流动力学、 呼吸、 肌肉和自主神经活动等相关指标， 常作为调节麻醉用药的依据， 但这些指征的变化并不能准确地提示麻醉药物对中枢神经系统抑制的过程和程度。因
作者单位： 100853 北京 解放军总医院麻醉科 （张 宏）
解放军医学杂志 2005 年 1 月 第 30 卷 第 1 期 Med J Chin PLA VOI 30 NO 1 January 2005
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此人们将围术期麻醉深度判断的焦点聚集在脑功能监测。试图根据脑电活动的变化捕捉到与药物作用相关的变化规 律而寻得解决麻醉深度判断的标准。 脑电是中枢神经系统细胞在无外界刺激时产生的有连续性和节律性的自发电位活动。原始脑电图是目前研究围 术期脑电变化的基础， 而麻醉药对脑电活动的影响程度则又是判断麻醉深度的基础。基于对原始脑电图处理的方式 不同， 临床应运而生了一系列的监测技术， 以期获取与麻醉药、 手术刺激相关的脑电活动变化， 了解患者围术期的意识 状态、 镇静程度， 应激反应水平等变化， 有助于指导围术期麻醉用药。但由于各项技术的局限性， 理想的监测手段依然 在探索中。 3 临床常用脑电监测方法 3. 1 自动处理的脑电活动监测， 包括脑功能监测 （ CFM） 、 脑功能分析监测 （ CFAM） 、 脑电功率频谱分析法、 双谱分析以 及脑电地形图等。该系列方法的原理是应用先进的电子计算机技术将常规的脑电描记进行相关的整合、 滤波、 比重计 算、 模 / 数转换以及数字化处理等技术处理， 实现连续记录， 便于观察整个术中脑电活动的变化趋势， 能为术中脑缺血、 评估麻醉药的作用强度以及癫痫发作等提供参考。但因滤波可能造成信息丢失、 频率波阈不全、 功率谱分析缺乏对图 形的识别、 病理性脑波易视为伪差而删除等问题而有一定的局限性。 分析是目前此类项目的顶级技术。BIS 是应用非线性相位锁定原理在测定脑电图线性成 脑电双频谱指数 （ BIS） 分 （频率和比率） 的同时， 又分析了脑电图成分波之间的非线性成分 （位相和谐波） 。脑电双频谱指数是包括了频率! 振幅!位相三种特性的脑电图 （ EEG） 定量分析指标。通过双频谱指数的特征 （频率!振幅!位相） 变化， 常能寻找到 监测系统操作简单， 指标明 脑电的某些变化， 为探究引起变化的原因奠定了一定基础。脑电双频谱指数 （ EEG-BIS） 确， 是麻醉中监测意识水平的良好手段， 但是脑电双频谱指数变异很大， 有研究表明 BIS 值在 40 ~ 60 仍有听信息的处 ［7］ 理 和加工， 说明脑电双频谱指数在确切地监测麻醉状态方面仍须作进一步研究。 3. 2 诱发电位监测， 是中枢神经系统在感受外在或内在刺激过程中产生的生物电活动。包括躯体感觉诱发电位、 听 和视觉诱发电位。其特点是波幅小， 一般脑电图记录不到， 因此需要借助特殊 觉诱发电位及听觉诱发电位指数 （ AEI） 的信号平均技术和叠加技术将诱发电位分离记录。目前临床主要用于脊髓功能监测、 术中脑功能监测、 脑梗塞和脑外 伤病人预后的判断、 脑死亡的判断以及围术期麻醉深度判断。但由于处理信息的平均技术和叠加技术需要所造成的 诱发电位时间差、 背景电活动造成的干扰误差以及其他因素导致的诱发电位假阳性变化， 应用于麻醉深度的监测时， 信息指标滞后性常常是临床顾虑的问题。 在麻醉深度的监测中， 研究较多且认可度相对成熟的是听觉诱发电位， 尤其是中潜伏期听觉诱发电位 （ MLAEP） 。 MLAEP 是患者受到声音刺激 10 ~ 100ms 内所出现的脑电反应波， 体现了原始听皮层的脑电活动。MLAEP 的 Pa 波、 Nb 波的变化代表了丘脑和初级听皮质的神经活动。近年来研究表明各种吸入麻醉药的呼末浓度， 静脉麻醉药的血药 ［8］ 浓度与 MLAEP 的 Pa 波、 Nb 波潜伏期及振幅变化呈线性相关 ， 随着麻醉药浓度的增加， Pa 波、 Nb 波潜伏期延长， 波 幅降低。MLAEP 在清醒状态下个体差异较小。在围术期能显现出随意识变化而变化， 随麻醉药物剂量变化而变化， 随手术刺激变化而变化的特征， 因此被认为是适用于麻醉深度监测的可靠方法。但中潜伏期听觉诱发电位由于电位 较小 （0. 5!V） ， 叠加过程非常耗时， 在监测过程中需要给予患者声音刺激， 因此临床应用有一定限制。 ［9］ 从中潜伏期诱发电位产生的听觉诱发电位指数 （ AEI 即 AEPindeX） 是 Mantzaridis 根据听觉诱发电位形态学上的 变化产生的数字化指标。随着麻醉加深而下降， 较传统的听觉诱发电位波更加直观。麻醉中 AEI 的变化反映的是麻 醉药浓度的加深和意识的变化。AEI 的值从 100 ~ 0 的变化， 为患者从清醒到脑电出现等电位的变化提供了良好的量 化指标， 能可靠地预测病人的意识消失， 即 AEI < 40。采用 AEI 的变化来判断围术期患者的记忆状态要比 BIS 可加有 ［10］ 说服力， 同时通过 AEI 的变化来反映患者从无意识状态到有意识状态的转变要比 BIS 更加灵敏 。听觉诱发电位指 数的监测要求患者听力正常， 因而对于伴发神经性耳聋或传导性耳聋的手术患者无法进行围术期的监测， 而且儿童的 听阈不同于成人的听阈， 在围术期监测以上的患者仍有一定限制。 4 脑电非线性分析技术用于麻醉深度判断 现代科学认为脑电信号是大量神经细胞的非线性耦合的产物， 是一个高度非线性多单元连接的复合体， 脑电活动 的特性。因此， 小波分析、 神经网络分析和非线性动力学分析等技术开始运用于脑 具有确定混沌 （ deterministic chaOs） 电信号的分析， 它们代表了脑电信号分析方法的未来发展方向。有研究表明采用脑电复杂性分析可用于评估围术期 受试对象的麻醉状态。新近发展的非线性分析学利用混沌与分形理论等非线性动力学原理和方法来研究和分析围术 期患者的脑功能变化状态， 已经成为研究的新热点。
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・麻醉深度与脑电监测专题・
脑功能监测技术与麻醉深度判断
张 宏
关键词 脑功能； 监测； 麻醉 中国图书资料分类号 R614
张 宏， 主任 医 师， 博士生导 师，1970 年 第 三 军医大学医疗系 毕业， 1988 年于解 放军军医进修学 院获麻醉学博士 学 位。1995 年 任 解放军总医院麻 醉 科 主 任 至 今。 兼任中华医学会 麻醉学会常务委员兼秘书， 解放军医学科学委员会 委员， 全军麻醉与复苏专业委员会主任委员， 北京 医学会麻醉专业委员会副主任委员， 《 中华麻醉学 杂志》 《 、临床麻醉学杂志》 、 美国 《 Anesth AnagI 》 杂 志中文版、 《军医进修学院学报》 《 、国外医学・麻醉 与复苏分册》 、 《 解放军医学杂志》 、 《 中国肿瘤杂 志》 《 、中国老年多器官疾病杂志》 编委， 《 中国麻醉 与镇痛学杂志》 常务编委， 中华医学会医疗事故鉴 定委员会委员等。 国家自然 承担军队 “十五” 医药卫生课题 2 项， 科学基金课题 1 项， 先后获得军队医疗成果一等奖 1项 （协作） 、 军队科技进步二等奖 2 项 （协作） 、 军队 科技进步三等奖 9 项， 1998 年获得保罗・杨森奖。
［1］ !. !" 麻醉分期的概念 早在 1847 年， PIomIey 基于乙醚全麻可能出现全 ［2］ 麻过深甚至死亡的危险， 提出了麻醉分期的概念。1920 年 GuedeI 进一步 提出了乙醚麻醉的完善分期， 依据客观观察临床体征， 人为地将麻醉过程划 分为四期即清醒镇痛期、 兴奋期、 外科手术期 （细分四级） 和呼吸循环抑制

利用不同作用的药物在一个机体同时分别发挥镇静、 镇痛、 肌肉松弛以 及减弱神经反射的综合药物效应的现实， 虽然增加了麻醉深度调节的可控 性和安全性， 但由于缺乏特征性的判断依据， 使麻醉实施有一定的盲目性。 术中清醒可能给病人带来严重精神创伤的不良后果， 促使人们不断地寻求 适合于现代平衡麻醉深度判断的监测手段， 以确保麻醉管理的科学性和安 全性。本文论述了脑电监测在麻醉深度判断中的应用。 ! 麻醉深度判断的历史回顾
［3］ 又进一步将第一期分为三级即镇静、 健忘和镇痛。几 期。1954 年 Artusio 经修正而完善的经典的乙醚全麻分期理论一直沿用至今。 !. #" 麻醉分期概念的变化 自硫喷妥钠和箭毒相继应用于临床麻醉后， 根 据 （乙醚） 单一麻醉时由浅至深的临床表现判断麻醉分期的情况发生了根 改变。静脉麻醉药硫喷妥钠不仅缩短了诱导期， 还使清醒病人越过兴奋期， 直接进入第三期。而箭毒使病人神经肌肉 本 正常功能丧失， 麻醉医师完全失去了依靠观察呼吸和活动能力变化判断麻醉深度的指标。 ［4］ 1957 年 Woodbrige 提出构成麻醉的四部分含义， 即感觉阻滞、 反射阻滞、 运动阻滞和精神阻滞。三十年后 Pinsk［5］ er 提出意识丧失、 麻痹和应激反应减弱是麻醉的基本成分。但以后有人对 “麻醉深度” 的概念提出质疑， 认为神志消 失是一个全或无现象， 麻醉是由药物诱发的无意识状态和对伤害性刺激反应的调控。 靳冰于 1981 年提出近代综合麻醉分期的概念： 即清醒紧张期， 健忘镇痛期 （浅睡、 嗜睡、 深睡） ， 皮层激惹兴奋期， 意识消失麻醉期。该分期方法虽然提出了综合麻醉时中枢神经系统抑制过程的概念， 但缺乏相应的客观指标作为临 床判断的基础。 现代麻醉的概念已发生了根本性的改变， 对联合应用不同作用的药物使病人达到意识消失、 对伤害性刺激反应轻 微 （镇痛和应激反应减弱） 和肌肉松弛的状态， 无感知地承受手术过程的认识已趋于成熟。因此， 对于麻醉深度的评 估， 亦应根据对麻醉成分状态的需求不同而区别测评。