脑电监测与患者围术期预后关系

张雷, 王雷, 顾尔伟

(安徽医科大学第一附属医院麻醉科, 安徽 合肥 230022)

传统上临床麻醉中镇静深度的评估主要根据患者对全身麻醉药物或镇静药物的反应, 包括体动反应、 循环动力学等, 但该方法比较主观、 存在较大偏差。 随着近年来脑电监测技术的发展, 以脑电双频谱指数(BIS)为代表的加工脑电图(pEEG) 和原始脑电图(rEEG)分析技术已经越来越多的应用于评估镇静深度[1-2]。 大量研究表明[3-5], 以脑电监测技术进行镇静深度评估不仅与麻醉药物用量和患者恢复质量密切相关, 而且关系到术后神经系统并发症的发生和远期预后。

1 脑电监测方法

1.1 pEEG

大脑作为全身麻醉药物的主要靶器官, 脑电图(EEG)监测可提供皮层活动的信息进而反映镇静深度。 然而, 由于rEEG分析比较复杂, 自20世纪90年代开始, 各种不同的pEEG监测设备陆续进入临床以帮助临床医生进行分析, 其中BIS应用最为广泛。 BIS是将EEG的功率和频率经过双频分析衍化出数量化参数, 用0～100表示, 100代表清醒状态, 0代表无脑电活动。 对于大部分全身麻醉药物而言, BIS值与镇静药物浓度呈负相关, 一般推荐成人BIS值维持在40～60作为术中适宜的麻醉镇静深度[2]。 除BIS外, Narcotrend指数[6]、 患者状态指数(PSI)[7]等pEEG指标也被用于术中监测麻醉镇静深度。

1.2 rEEG

人类脑电图波形很不规则, 根据其频率、 振幅和生理特征可分为4种基本波形。 α波频率8～13 Hz, 振幅20～100 μV, 正常安静、 清醒闭目时出现, 睁眼或接受其他刺激时立即消失而呈现快波(即α波阻断); β波频率14～30 Hz, 振幅5～20 μV, 在睁眼视物或进行思考时, β波即可出现; θ波频率0.5～3 Hz, 振幅100～150 μV, 在困倦、 缺氧和麻醉时出现; δ波频率0.5～3 Hz, 振幅20～200 μV, 成人睡眠时可出现, 在深度麻醉或缺氧时可出现。 在临床麻醉中, 亦可根据rEEG中采集的波形确定麻醉深度(表1)[7]。

表1 根据rEEG波形确定麻醉深度[7]

分级30 s rEEG记录麻醉深度Aα波和β波, 伴有眼球运动/眨眼和说活引起的肌源性伪差/吞咽运动清醒B快β波和θ波, 仅有少许的δ波活动浅Cδ波活动占20%以上, 但不超过50%浅至中度Dδ波活动占50%以上, 脑电抑制不超过10 s中度E爆发-抑制模式, 脑电抑制超过10 s, 但不超过20 s深F爆发-抑制模式, 脑电抑制超过20 s非常深

研究表明[8], 老年人的解剖和神经生物学会发生变化, EEG也发生与之相一致的改变。 而常用的pEEG并未考虑到年龄的因素, 根据pEEG监测显示的数值指导老年患者麻醉可能并不准确。 因此, 监测rEEG可能更有助于为老年患者提供个体化的麻醉镇静方案。

2 脑电监测与术中知晓

术中知晓是指患者在术中存在意识并能在术后回忆术中所发生的事。 据报道, 术中知晓在非产科和非心脏手术的全麻患者中的发生率为0.1%～0.2%。 术中知晓可导致患者出现焦虑, 严重者可导致创伤后应激障碍(post-traumatic stress disorder, PTSD)。 预防术中知晓是影响患者术后转归的重要方面之一, 在pEEG与术中知晓关系的研究中, Avidan等[9]将2000例患者随机分为BIS监测组(术中维持BIS值40～60)和呼气末麻醉气体监测组, 术中维持呼气末麻醉气体浓度为0.7～1.3肺泡气最低有效浓度(MAC), 2组患者均将麻醉深度控制在目标范围时, 均有术中知晓发生且发生率差异无统计学意义, 表明BIS监测并未明显降低术中知晓的发生率, 不支持在临床实践中常规应用BIS监测。 由于上述研究为单中心研究, 且样本量偏少, Avidan等[10]在2011年发表的文献中, 针对BIS监测和呼气末麻醉药浓度(ETAC)监测进行了优效性检验, 该研究共纳入3个临床医学中心的6041例高危外科手术患者, 结果并未证实BIS监测的优越性, 与预期结果相反, ETAC组术中知晓发生率更低。 目前, 较多研究认为, BIS监测可降低接受全凭静脉麻醉(total intravenous anesthesia, TIVA)患者术中知晓的发生率, 而对于仅使用吸入麻醉药的患者, 根据ETAC进行滴定与根据BIS指导效果相当。 然而, 有关全身麻醉中脑电监测与术中知晓的关系仍有许多问题值得探讨, 如对于麻醉中静脉麻醉药与吸入麻醉药复合使用的患者, BIS监测能否降低术中知晓的发生率, 对于一些特殊群体(如小儿、 老年及低温心肺转流手术患者), rEEG监测比pEEG监测在预防术中知晓方面是否更具优势等。

3 脑电监测与术后认知功能

3.1 脑电监测与术后谵妄 (postoperative delirium, POD)

POD是指与术前比较, 患者术后出现的一种急性精神错乱状态, 以注意力不集中和思维混乱为临床特征。 POD是一种常见的术后并发症, 年龄>60岁的老年患者接受大手术时发生率10%～70%不等, 主要发生于术后1周或出院前。 POD可增加患者住院时间和住院费用, 并有可能增加术后死亡率。 Fritz等[11]在2016年发表的一项包含629名患者的观察性研究中发现, 术中脑电抑制是POD发生的独立危险因素, 且术中出现更多脑电抑制的患者术中吸入麻醉药浓度也更高, 提示麻醉药物过多可能是出现脑电抑制的原因。 Fritz等[12]研究发现, 术中吸入较低浓度麻醉药却发生脑电抑制的患者术后更容易出现POD, 表明对吸入麻醉药更为敏感的患者更容易出现POD。 在2018年发表的一篇文献中[13], 共纳入了5项随机对照研究、 2654例患者, 发现以pEEG作为镇静深度监测指标指导实施麻醉可降低POD的发生, 但其中的具体机制尚不明确。 根据现有证据, 术中采用pEEG监测指导麻醉有助于降低POD的发生, 而采取措施减少术中脑电抑制是否可以降低POD的发生还需要进一步研究证实。 在rEEG研究方面, Muhlhofer等[7]研究发现对全麻术中EEG直接进行视觉分析得出的脑电抑制较根据爆发抑制比(burst-suppression ratio, BSR)算出的脑电抑制明显增多, 提示BSR可能会低估脑电抑制的真正持续时间; 研究进一步分析表明, 视觉分析法算出的脑电抑制时间与POD明显相关, 而根据BSR算出的脑电抑制时间与POD无相关性, 说明BSR降低了预测POD发生风险的敏感性。 因此, 有必要将视觉分析与监测仪器产生的BSR、 PSI指标相结合以更准确和实时调整麻醉深度, 从而降低POD的发生风险。

3.2 脑电监测与术后认知功能紊乱(postoperative neurocognitive disorder, PND)

PND是老年患者术后常见的中枢神经系统并发症, 目前其诊断尚无统一标准, 通常以神经心理学量表结合术前认知功能表现进行诊断, 临床表现为学习、 记忆、 注意力、 执行能力及对信息的处理能力等方面的减退, 主要发生于术后1周或出院后至术后12月。 针对脑电监测是否可减少PND发生的研究还存在争论, 2013年Radtke等[14]发表的文献中, 研究将1277例老年患者(60岁以上)随机分为BIS指导麻醉组和非BIS指导麻醉组, 发现以BIS作为镇静深度指导麻醉可降低POD的发生, 但对PND的发生没有明显影响。 2013年Chan等[15]发表的文献中, 将921例行非心脏手术的老年患者分为BIS监测组(BIS维持40～60)和对照组(监测BIS, 但未根据BIS值调整麻醉深度), 结果表明, 对照组BIS平均值较监测组BIS平均值低, BIS监测组可降低术后POD和术后3个月PND的发生率, 并可缩短麻醉恢复室驻留时间。 脑电监测与PND之间关系研究结论不一致的原因, 可能与以下因素有关, 各研究采用评估量表不同、 随访终点不同、 麻醉方法及患者人群不同等。 今后需通过统一PND标准、 设定相同的随访终点、 规范麻醉方法, 以控制混杂因素、 使研究结果之间更具可比性。

4 脑电监测与死亡率

研究表明[16-17], 采用脑电监测显示的深麻醉状态(低BIS值或脑电抑制)与患者死亡率存在相关性。 然而这种相关性是否代表二者之间存在明确的因果关系、 是否与患者对麻醉药物敏感性不同及伴随的低血压等有关尚无定论。 近年来, 有关术中“三低状态”(即低BIS值、 低血压、 低MAC值)、 “双低状态” (即低BIS值、 低血压)的相关研究越发受到国内外学者的关注。 2012年Sessler等[18]对24 120例非心脏手术患者进行了回顾性分析, 研究中对“三低状态”进行了定义(MAP<75 mmHg, BIS<45, MAC<0.8), 发现低MAP和低MAC值同时发生是术后死亡率增加的强预测因素, 当并存低BIS时, 术后死亡率更高; 术中发生“三低状态”的患者术后住院时间更长, 术后30 d死亡率明显增加。 然而, 该研究并未说明“三低状态”的持续时间是否增加术后死亡率。 来自杜克医学中心的Kertai等[19]研究中, 针对16 263例非心脏手术患者采用多因素回归方法进行了分析, 发现患者术后30 d死亡率与患者年龄、 ASA分级、 风险指数评分、 急诊手术等因素有关, 而与“三低状态”的持续时间无关。 由于以上2篇文献均属于回顾性研究, 有关“三低状态”与患者术后死亡率的确切关系尚需大样本、 随机对照试验加以验证。 2015年Willingham等[20]发表的文献, 通过多变量COX比例危险度模型对3个大样本回顾性试验数据进行分析, 在校正及匹配并存疾病后发现, “三低状态”的累积持续时间与患者术后死亡率独立相关。 Cheng等[21]在2017年发表的文献中, 针对择期心脏瓣膜手术中的“三低状态”(BIS值<45、 MAP<65 mmHg、 丙泊酚效应室浓度值<1.5 μg/mL)进行了研究, 共有489例患者纳入数据分析, 发现“三低状态”的累积持续时间与患者住院时间延长无相关性, 但却是术后30 d死亡率的强预测因素, 且累积持续时间>60 min时, 术后30 d死亡率明显增加。 在围术期“双低状态”研究方面, 2016年McCormick等[22]发表的文献中, 将19 092 例非心脏手术患者分为“双低状态”(MAP<75 mmHg、 BIS<45)提醒组和对照组, 提醒组在术中出现“双低状态”时提醒麻醉医生予以处理, 而对照组则不予提醒。 结果发现, 提醒组给予干预后并未显著降低患者术后90 d全因死亡率; 在控制已知危险因素后, 术后总体死亡率在“双低状态”患者中明显增加。 2017年Maheshwar等[4]发表的文献中, 针对8239例心脏手术患者进行了观察, 发现术中同时发生低BIS和低MAP的“双低状态”持续时间与患者术后更高的并发症发生率及死亡率相关, 但心脏手术患者通过积极干预降低 “双低状态”的持续时间是否可以改善患者预后尚需前瞻性、 多中心、 大样本、 对照试验加以验证。

5 展望

综上所述, 麻醉中监测脑电信号不仅可以指导麻醉药物使用, 而且有助于减少POD、 术中知晓等并发症, 而对PND和术后死亡率的影响还需要大样本、 前瞻性的随机对照试验进行验证。 另外, 人口老龄化的到来使得老年患者接受手术、 麻醉越来越多, 此类患者更容易发生术后神经系统并发症, 监测rEEG比pEEG在指导麻醉镇静深度调整方面可能更具优势。