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Comparative evaluation of the Cerebral State Index monitor and the bispectral index monitor during target－controlled infusion of propofol

郭曲练  钟涛  潘韫丹

GUO qu－lian，ZHONG tao，PANG yun－dan.

Abstract

　　Objective：The aim of the current study was to compare the accuracy of Cerebral State Index monitor with he Bispectral Index  monitor during target－controlled infusion of propofol.

　　Methods：The current study investigated 20 patients during target－controlled infusion of propofol.CSI and BISl were recorded，sedation level were recorded every 20 s during stepwise increase （target－controlled infusion，0.5ug/ml） of propofol until the patients lost response. Spearman correlation coefficient and prediction probability were calculated for sedation levels with CSI and BIS，BIS05 and CSI05，BIS50 and CSI50，BIS95 and CSI95 were calculated at each end－point（loss of verbal contact and loss of consciousness） based on recordings of CSI and BIS values.

　　Result：CSI and BIS correlates good with sedation levels，but no significant differences of the prediction probability values between CSI and BIS were found. BIS05 and CSI05、BIS50 and CSI50、BIS95 and CSI95 were respectively 79.2 and 74.9，69.2 and 65.9，59.2 and 56.8 at end－point of loss of verbal contact，were73.6 and 65.2，57.1 and 54.8，40.6 and 44.3 at end－point of loss of consciousness.

　　Conclusion：CSI and BIS revealed similar information about the level of sedation during target－controlled infusion of propofol，but CSI appeared to be more useful than BIS in predicting both loss of verbal contact and loss of consciousness.

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　　Key words：Conscious sedation； Forecasting； Propofol； Drug delivery system

　　镇静监测是麻醉深度监测的重要内容，麻醉深度指数（cerebral state index CSI）是一种新的监测镇静程度的指标，而脑电双频谱指数（BIS）在临床应用中已经被证实可以较为准确的反映镇静程度^[1－4]，异丙酚靶控输注通过调节目标或靶位浓度（血浆和效应部位浓度）可以维持适当的麻醉深度，故本研究拟在无手术刺激条件下对异丙酚靶控输注镇静的患者予以CSI及BIS监测，并对这两种监测技术的准确性进行比较。

资料和方法

　　本研究经患者本人同意及在本地道德及伦理委员会批准后进行。

　　一般资料  年龄25～40岁，ASAⅠ～Ⅱ级患者20例，有癫痫病史和脑电图异常、过度肥胖、恶病质者排除本研究。所行手术不限，均施以全身麻醉，入手术室前30min阿托品0.5mg肌肉注射。

　　靶控输注  入手术室后建立静脉通路，诱导插管前均予以异丙酚（阿斯利康公司，批号：CJ369）靶控输注镇静，靶控输注系统采用Diprifusor/TCI系统（ALARIS P6003泵），靶浓度从0.5ug/ml开始递增，递增梯度为0.5μg/ml，每一靶浓度输注5min，直至改良清醒镇静评分（OAA/S）为0后，以原靶浓度继续5min后停止试验，予以肌松剂，芬太尼诱导插管。

　　监测方法  靶控输注前5min开始监测CSI及BIS，按产品说明书安放CSI监测（Danmeter Cerebral state monitor）电极及BIS监测（Aspect A2000 XPTM）电极，CSI及BIS数据记录时间分别为2s和2～6s，试验结束记录数据下载至微机供后期分析。记录Diprifusor/TCI系统预测效应部位浓度值每变化0.1ug/ml的数值及时间。每20s行改良OAA/S评分并记录，评分标准如下：用正常语调呼唤姓名反应灵敏为5分，用正常语调呼唤姓名反应迟钝为4分，大声呼唤或反复呼唤姓名才有反应为3分，对轻微的推动和振动有反应为2分，仅对疼痛刺激有反应（斜方肌部位挤压）为1分，对疼痛刺激无反应为0分。改良OAA/S评分为2定义为丧失语言反应（LVC），改良OAA/S评分小于或等于1定义为意识消失（LOC），试验中患者予以面罩给氧，常规监测无创血压、心率、氧饱和度，收缩压下降超过15％时，加快输液速度，如收缩压降至90mmHg以下，静脉注射麻黄碱适量升压。

　　统计处理  计量资料以均数±标准差（`x±s）表示，不同改良OAA/S评分下的同一监测指标的比较，采用Kruskal－Wallis非参数方差分析，采用Spearman等级相关对CSI值、BIS值与改良OAA/S评分进行相关分析。计算CSI、BIS值预测不同改良OAA/S评分的预测概率（Pk）^[5，6]，Pk值的计算采用Smith WD介绍的方法之一，即采用Somers’dx.y约等于Kim’s dy*symbol*x（dy.x），利用公式Pk＝1/2（dy.x+1）计算Pk值。CSI值、BIS值与异丙酚靶控输注预测效应部位浓度间采用线性及非线性回归模型拟合，采用概率分析（Probit分析）计算在LVC、LOC时的BIS05或CSI05、BIS50或CSI50、BIS95或CSI95。以上统计分析均使用SPSS12.0统计软件进行，P＜0.05认为差异有统计学意义。

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结　果

　　试验中1例患者因严重的舌根后坠引起氧饱和下降至85?以下，行气管插管，控制呼吸并终止试验，余19例患者纳入研究。

　　患者一般资料及改良OAA/S评分达0时的相关参数见表1。

　　患者BIS值及CSI值随改良OAA/S评分下降而呈现一逐渐下降的过程，BIS值在改良OAA/S评分5时为94.0±4.9，至改良OAA/S评分0时降至36.7±11.2，CSI值在改良OAA/S评分5时为90.9±4.7，至改良OAA/S评分0时降至41.2±6.6。见表2。

　　CSI、BIS与改良OAA/S评分的Spearman等级相关系数r比较差异无统计学意义（P>0.05），CSI、BIS对不同改良OAA/S评分的意识状态的PK的比较差异亦无统计学意义（P>0.05），见表3。

　　CSI值、BIS值分别与异丙酚靶控输注预测效应部位浓度进行回归模型拟合时发现，BIS、CSI分别与预测效应部位浓度值具有较好的直线回归关系，回归方程分别为Y＝95.6－16.3/X和Y＝91.6－14.4/X，拟合优度检验中决定系数R2分别为0.809与0.833，P均小于0.01。

　　患者出现LVC及LOC时的BIS05和CSI05、BIS50和CSI50、BIS95和CSI95见表4、表5。

讨　论

　　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，双频谱是傅立叶转换的二阶自协方差，双频谱是复数值，为方便临床应用，将其转换成简单的指数形式BIS。CSI是一项采用脑电信号的子参数作为一种自适应神经模糊推理系统的输入，它对EEG信号的四种子参数进行了计算：bratio＝log（E30－42.5Hz/E11－21Hz）、aratio＝log（E30－42.5Hz/E6－12Hz）、（b－a）ratio＝log（E6－12.5Hz/E11－21Hz）、爆发抑制率。而自适应神经模糊推理系统的优点是它不会假定一种潜在的数学函数来控制EEG值和患者的临床状态之间的偶然联系。BIS和CSI的标度范围均为0～100，数值越大，镇静程度越低，数值越小，镇静程度越高。

　　复合麻醉中多种麻醉药物均对患者的镇静程度有影响，但当使用单一麻醉药时，镇静程度实际上反映该药物对中枢神经的抑制程度，可以排除各药物间的相互干扰。因此，本研究选择在单一的药物－异丙酚靶控输注时，观察CSI、BIS与镇静程度变化的关系，而且选择在麻醉诱导前进行，也排除了手术刺激的干扰。研究中选用改良OAA/S评分评估患者临床镇静水平，改良OAA/S评分在许多研究^[7－9]中被视为镇静程度改变的临床观察标准，在本研究中，BIS和CSI都显示出与改良OAA/S评分具有较好的相关性，且两指标相关系数的比较统计学上无差异，提示BIS和CSI均可反映患者镇静水平变化，但Smith等^[5，6]认为对镇静程度分级观察得到的麻醉深度的定序变量与麻醉深度监测指标间可能不是很好的线性关系，用Spearman等级相关可能存在一定缺陷，因此他提出采用PK值来评价镇静程度监测指标的性能。PK是指一种镇静程度监测指标能正确反映患者镇静程度的概率，它是一种非参数统计方法，不受数据分布类型和样本大小的影响，适用于二分类和多分类的数据，而一个较好的麻醉深度指标除能够准确区分麻醉中镇静程度变化的不同阶段外，监测值应能涵盖不同的阶段且没有重叠^[10]，PK能够较好的反映一个监测指标是否符合上述标准，PK值＝0.5表示仅为对患者镇静程度的随机性猜测，PK值＝1表示该监测指标能够无重叠的区分镇静程度变化的不同阶段。本研究显示，BIS和CSI预测患者在不同改良OAA/S评分的意识水平时均表现出一个较高的PK值（PK>0.9），且两指标间PK值比较在统计学上亦无差异，提示CSI对异丙酚靶控输注镇静程度监测的准确性不弱于BIS。

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　　研究中采用Diprifusor/TCI系统由它的亚系统和输注泵组成，亚系统是一个控制单元，它包括TCI软件和两套独立的输注控制程序，用于TCI 的软件主要包括一种三室药代动力学模型（Marsh模型），一组异丙酚药代动力学参数。该系统通过计算可得预测血药浓度和效应部位（脑）浓度，有研究显示效应部位浓度与临床镇静程度变化更为密切，而预测血药浓度因给药速率的不同而存在较大差异^[11，12]，因此，本研究采用预测效应部位浓度这一指标来分析其与同期CSI、BIS值的关系，与以往研究不同的是，本研究对CSI、BIS值与预测效应部位浓度进行曲线估计时，CSI、BIS值分别与预测效应部位浓度之间显现出较好的线性关系，而非典型的剂量效应曲线（S型曲线）关系，这可能与试验中靶控输注异丙酚至改良OAA/S为0后5min结束，镇静程度不深，所采集的数据点主要在剂量效应曲线的前段及较陡的中段有关。

　　一个镇静监测指标，在反映患者某一意识状态时的数值波动范围越大，越增加观察者通过该指标来判定患者意识状态的难度^[13]。CSI监测在丧失语言反应时的CSI05 与CSI95分别为74.9、56.8，显示90％的患者丧失语言反应时CSI值处于74.9与56.8之间，小于BIS监测的79.1至55.9。同样，90％的患者意识消失时CSI值处于65.2与44.3之间，小于BIS监测的73.6至40.6。此结果提示CSI监测在反映患者丧失语言反应和意识消失时可能比BIS监测更为有效。

　　综上所述，CSI监测作为一种监测镇静程度的新工具，用于异丙酚靶控输注镇静的患者，可较准确的评估不同镇静水平及区分意识状态的改变，其表现与BIS监测相近甚至优于BIS监测。

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