脑电双频指数监测临床应用进展

方七五 安建雄

清华大学玉泉医院麻醉与疼痛医学科 中国科学院第一附属医院麻醉与危重医学中心

1 BIS监测的基本原理

脑细胞产生自发的、有节律的电活动。将脑细胞产生的生物电信号通过放大器放大记录下来的曲线称为脑电图，一般用波幅以及频率表示。全身麻醉药对脑细胞的电活动产生抑制作用，麻醉深浅与抑制程度相关，深麻醉时抑制程度重，浅麻醉时抑制程度轻，在脑电图上表现出频率以及波幅的变化。

将脑电图技术应用于监测麻醉深度的想法已经有一百多年的历史，但是由于技术以及条件的限制在20世纪90年代以前一直没有成功。Aspect公司开发出一种将脑电图进行量化的仪器，将时间和振幅关系的原始脑电信号转换成频率和功率的关系，并衍化出数量化参数，用0～100分度表示，数值越大反映麻醉越浅，数值越小反映麻醉越深。对于成人而言，BIS值85～100代表正常状态，65～85代表镇静状态，40～65代表麻醉状态，低于40可能呈现爆发抑制[1]。由于BIS值来源于脑电图，Bottros等人的研究表明麻醉科医师经过脑电图相关知识培训后可以仅凭脑电图参数估计出BIS值[2]。

2 BIS指导闭环靶控麻醉

静脉全麻靶控方式有闭环靶控以及开环靶控两种方式。闭环靶控麻醉作为一种新的靶控方式，将患者麻醉过程中的生理指标反馈给控制系统，然后再由控制系统调节麻醉药物的用量，以达到比较满意的麻醉状态。常用的闭环靶控麻醉主要按照血压、心率等循环系统指标调节麻醉药物的用量，但可能会导致药物过量或不足。BIS作为一种监测脑功能状态的方法，作为闭环靶控麻醉控制信号的来源具有更大的优势。

在非心脏手术时BIS指导的闭环靶控麻醉比开环靶控麻醉能够维持更加平稳的麻醉状态[3-5]。在心脏手术中以及手术后，BIS指导的闭环靶控麻醉与镇静也显示出其具有明显优势。Agarwal等选取44例ASA II-III级接受冠状动脉搭桥手术的患者，随机分为闭环靶控组与手动控制组，每组BIS目标值定为50。结果显示闭环麻醉丙泊酚用量更少，BIS值和平均动脉压更加平稳[6]。心脏手术后41例18～65岁的患者，在PACU中接受丙泊酚静脉输注镇静，与手动靶控比较，BIS指导的闭环靶控输注，镇静更加平稳[7]。

3 BIS在监测脑缺血中的应用

脑缺血引起脑细胞能量代谢障碍，很快引起神经细胞膜电位及细胞膜内外离子浓度的变化，脑细胞的极化与去极化因此而受到影响，脑电图会出现相应的变化。1998年Zandbergen等在Lancet上发表文章指出，早期脑电图的改变可以作为判断脑缺氧-缺血性昏迷预后的手段[8]。由于脑电图应用比较复杂，BIS值作为脑电图的衍生物在脑缺血-缺氧性损伤预后的判断方面也显示出优势。

Myles将缺血-缺氧性脑损伤患者接受急诊手术时的BIS值、爆发抑制率、临床评估以及瞳孔大小等指标用于预测神经系统预后的判断。结果显示神经系统预后与临床评估以及瞳孔大小等指标相关性差，但与BIS值紧密相关。预后良好的患者BIS值显著高于预后差的患者[9]。

心跳骤停时由于大脑的血供停止，在血压消失后紧接着出现BIS值下降[10]。心肺复苏后BIS值仍为0的患者复苏后出现严重脑损伤；但BIS值非0不能独立作为神经系统预后判断的标准，BIS值大于0者也可能出现严重神经系统损伤[11-13]。但是也有研究表明BIS值不能作为预测患者出现自主循环以及生存率的指标[14]。

有趣的是Pawlik报道一例68岁患者由于血栓栓塞导致心跳骤停两次，两次间隔8天，复苏时有BIS监测。第一次复苏后没有神经系统并发症，患者BIS值高达70左右，没有出现爆发抑制。第二次复苏后患者死亡，BIS值在50左右，并且出现爆发抑制[15]。

颈部大血管手术可能会导致大脑缺血而具有较高的手术风险，术中颈动脉多普勒监测脑血流是术中监测的经典方法，但多普勒监测需要复杂的设备以及相关的监测人员。BIS监测方法简便，在颈动脉手术期间初步显示出其优势。在颈丛麻醉下阻断一侧颈动脉后BIS值出现下降，有缺血症状患者BIS值比基线值下降13.57%，没有缺血症状患者BIS值比基线值下降3.68%（P<0.05)[16]。在全身麻醉下进行颈动脉手术时监测双侧BIS值变化，在麻醉前两侧BIS值没有显著性差异，手术期间手术侧BIS值显著低于健侧[17]。

但是在颈动脉外膜剥脱手术时，BIS监测能够发现脑缺血，但是不能区分是哪一侧出现缺血，任何一侧颈动脉夹毕后两侧BIS值均会降低[18]。造成这种现象的原因与脑缺血的程度有关，当大脑血供接近缺血的临界点时，夹闭任何一侧动脉后出现BIS值显著下降；供血还没有受到严重影响时，夹毕一侧颈动脉后由于侧枝循环可以提供充足的血液，因此两侧BIS值没有出现显著性差异[19]。

体位改变也影响到大脑的血流量，头低位时大脑血流量增加，头高位时血流量减少。全麻患者接受3种体位：仰卧头中立位、仰卧头低30度、仰卧抬头30度；每次15 min；与中立位比较头低位BIS值显著增加（中位数47 vs.40），与中立位比较头高位BIS值显著降低（中位数39 vs.41）[20]。在血管性晕厥或神经性晕厥的诊断中BIS值的变化比血压变化更灵敏，BIS监测在这方面也表现出优势[21]。

4 BIS监测在儿科的应用

随着儿童年龄的增加，脑电图上表现为β波逐渐减少，α波逐渐增加。尽管儿童与成人脑电图存在差异，但是BIS监测在儿科患者中同样取得了很大进展，BIS能够安全地应用于患儿手术麻醉、ICU镇静等。

BIS监测对脑功能正常的患儿接受腰椎穿刺、骨髓穿刺以及拔牙等有创操作以及ICU中镇静等能够有效地评估镇静深度，BIS值在60左右是比较恰当的镇静深度[22-25]。轻度-中度镇静水平与BIS值相关性较好，但是较深程度镇静与BIS值相关性差[22]。气管插管的伤害性刺激远远大于手术的刺激，Messieha等研究发现BIS值达到34.7时可以为没有使用肌松药的患儿接受气管插管提供适当的麻醉深度而没有并发症[26]。

智力优劣与大脑发育程度有关，智力低下患者与智力正常患者大脑的结构具有明显的差异。BIS监测发现智力正常与智力障碍的儿童（2～13岁）两者之间BIS值具有显著性差异，智力低下者在清醒状态、麻醉维持期以及苏醒期均低于正常智力患儿[27]。这种现象在老年患者也有体现，髋部骨折手术时丙泊酚靶控输注调节BIS值在40～60之间，智力状态差（MMSE＜19）者丙泊酚用量显著减少[28]。尽管智障者与智力正常者比较具有显著差异，但是Ponnudurai观察到不同智障程度的患者之间在清醒状态、全麻诱导、气管插管、手术期间、拔管等时期没有发现BIS值具有显著性差异[29]。

目前BIS指导的镇静、麻醉的参数源于成人志愿者，没有专门用于指导儿童麻醉深浅的标准。BIS监测能够准确反映2岁以上患儿的意识状态，6个月以下的患儿BIS监测不能准确反映其意识状态[30]。

5 BIS监测与术后恢复

BIS监测指导下的麻醉对患者恢复具有许多优势，如术后苏醒速度快，减少麻醉药的用量，减少术后恶心呕吐，减少在PACU的停留时间等[31]；并且术中BIS监测还可以减少术中知晓发生[32]。尽管术中麻醉管理与患者术后恢复之间的关系有不同观点，但术中麻醉管理对术后恢复可能产生影响的观点将彻底改变对麻醉的认识，麻醉不仅可以影响患者术中的安危，而且还有可能对患者远期恢复产生影响，使公众以及医务人员重新认识麻醉的作用。

5.1 低BIS监测值与术后死亡率

2005年Monk等发表了第一篇研究术中麻醉管理与术后死亡率相关的文章，较深麻醉（BIS值低于45）可以增加术后一年内死亡率[33]。该文发表后引起巨大的反响，麻醉管理不仅影响术中安全，还有可能影响到患者远期预后的观点引起大家的深思。随后一系列研究对BIS指导下的麻醉深度与术后死亡率的关系进行探讨，得出的结论各不相同。一些研究认为较深麻醉增加术后死亡率[33-34]，相反一部分研究认为较深麻醉不影响术后死亡率[35-37]。

造成这些不同研究结论的原因可能在于对患者本身的身体状况以及合并的疾病等没有仔细研究。非心脏手术后死亡率与较深麻醉有关的研究没有分析患者是否合并恶性肿瘤等重要问题而认为较深麻醉会增加术后死亡率[33-34]。不考虑患者合并恶性肿瘤这一变量时，患者的远期死亡率与较深麻醉（BIS值小于45）有关，当考虑到恶性肿瘤这一变量时，这种相关性消失[37]。心脏手术后尽管发现较深麻醉与术后死亡率相关，但低BIS患者β受体阻滞剂用量较大以及左室功能较差，低BIS值与死亡率相关可能是一种偶然现象，低BIS值者死亡率高可能与患者病情较重有关[35]。

最近Kertai研究发现非心脏手术患者较深麻醉（BIS值小于45，甚至小于40）与术后死亡率之间没有相关性。该研究纳入了1 473例的患者，患者的身体状况以及手术的危险性等因素与死亡率相关。男性、有中风史、II型糖尿病、恶性肿瘤、ASA分级较差、在PACU停留时间较长等因素会增加患者死亡率，较高身高-体重指数（BMI）、高血红蛋白值、中等危险手术等因素会减少术后死亡率[36]。

5.2 BIS监测值与术后认知功能障碍

术后认知功能障碍（POCD）作为一种常见的术后并发症已引起麻醉界的广泛关注。两篇独立的前瞻性研究表明BIS指导下较深麻醉可以降低POCD的发生率。Farag等将患者随机分为深、浅麻醉两组，均吸入异氟醚维持麻醉，浅麻醉组BIS值维持在50～60，深麻醉组BIS值维持在30～40，术后深麻醉组患者的反应速度指数优于浅麻醉组患者，表明浅麻醉下患者的认知功能受到影响[38]。An ＆ Fang等最新研究结果表明较深全静脉麻醉可以减少认知功能障碍的发生率。作者将患者随机分为深麻醉（BIS=40）和浅麻醉（BIS=60）两组，发现前组POCD发生率（10%）远低于后组（27.5%）[39]，但上述两项研究均未就麻醉深度减少术后认知功能障碍之机制深入研究。

较深麻醉在儿童临床麻醉实践中也表明较深麻醉（BIS小于45）后小孩苏醒期躁动以及术后行为功能并没有降低[40]。这也表明较深麻醉对小孩的术后认知功能恢复没有不良影响。

6 其他药物、技术对BIS监测值的影响

6.1 电极安放位置对BIS值的影响

BIS监测电极放置有时会受手术切口的影响，额部手术时电极将不能按照标准方法放置。Shiraishi等将25例接受神经外科手术患者的BIS监测电极放置于同侧额部与枕部，BIS监测仪采用BIS A 1050（version 3.3），术中丙泊酚-芬太尼静脉麻醉，结果表明两者BIS值具有很高的相关性，r2=0.96，P=0.03[41]。

尽管Shiraishi研究表明额部与枕部BIS监测两者具有很高的相关性，但是不同位置脑电图具有不同的特性，如额叶以β波为主，枕叶以α波为主，这可能影响到BIS监测结果；同时在不同麻醉深度条件下，脑电图在额叶以及枕叶也表现出不同的脑电波形特性。Dahaba等将接受丙泊酚、瑞芬太尼麻醉的患者分为两组，BIS vista监护仪记录患者麻醉前、麻醉维持期以及苏醒期等三个时期BIS值。结果表明在麻醉诱导期，枕部BIS值低于额部BIS值，麻醉维持期间枕部BIS值高于额部BIS值，苏醒期间两者的BIS值相似[42]。

6.2 低血糖时BIS不能反映麻醉深度

葡萄糖作为脑细胞能量唯一来源，当葡萄糖供应不足时会影响到脑电图的结果。Glass等用胰岛素诱发低血糖后脑电图出现α波减少，δ以及θ波增多。一例糖原积累病I型患者手术中低血糖时出现血压升高、心率加快，临床判断麻醉偏浅，但是BIS值仍然维持在40～60之间，给予葡萄糖后BIS升高达70，适当加深麻醉后BIS下降，血压以及心率等指标回归正常。因此，BIS值不能够准确反映低血糖时麻醉深度的变化[43]。

6.3 BIS不能敏感反映阿片类药物的镇痛作用

麻醉的主要组成部分包括镇静、镇痛以及肌肉松弛。适宜的麻醉深度包括恰当的镇静、完善的镇痛以及良好的肌肉松弛。阿片类药物主要的作用部位在中脑导水管周围，对大脑皮层影响较小，因此BIS值不能敏感反映麻醉剂的镇痛作用[44]。大剂量瑞芬太尼（血浆靶浓度8 ng/L）复合小剂量丙泊酚静脉麻醉，BIS值在90左右时患者意识丧失[45]；小剂量瑞芬太尼静脉注射同样对BIS值影响很小，子痫前期的产妇接受剖宫产手术时气管插管前静脉给予瑞芬太尼1 ug/kg，与给予生理盐水的对照组比较，尽管瑞芬太尼可以减轻插管反应（MAP、HR、血浆去甲肾上腺素浓度等变化小于对照组），但是插管时两组BIS值均升高且没有显著性差异[46]。尽管瑞芬太尼能够减少丙泊酚的排泄而升高丙泊酚血浆浓度，但是不同剂量瑞芬太尼复合丙泊酚麻醉时依然不能够影响BIS值[47]。

7 总结

BIS监测作为一种监测麻醉深度的方法，尽管有不足之处，但是在缺乏有效的麻醉深度监测手段之前，在临床麻醉中BIS仍然具有很大的使用价值，在以后的研究中有必要寻找更好的指导临床麻醉实践的仪器与设备。

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