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麻醉深度指数在镇静深度监测中的研究进展

时间:2010-08-23 17:51:27  来源:  作者:

       The Study Progress of the Cerebral State Index in Monitoring the Depth of Sedation
       Lu Junfeng,Gu Qin
       Department of ICU,the Affiliated Drum Tower Hospital of Nanjing University,
       Nanjing 210008


       ABSRTRACT
       Cerebral state index is a new method of monitoring the depth of anesthesia, and since going on the market it receives attention and research in many ways. In this article its principle, real time character, correlation with the subjective and objective score, and with different narcotic, its cost,other application and perspective will be reviewed.
       Key words: Cerebral State Index; Bispectral Index; Depth of Sedation

       1999年日本调查了与麻醉相关的死亡率和发病率,发现因麻醉剂而导致心脏病、严重低血压、低血氧引起的死亡率分别为6.53/1万、26.53/1万、7.19/1万,而其中由麻醉过程直接造成的死亡率分别为0.78/1万、6.71/1万和0.13/1万。为了减少与麻醉相关的死亡率和发病率,希望能有一种更好的麻醉监护措施的出现,以降低麻醉意外的发生率[1]。在重症监护室ICU(intensive care unit),躁动和焦虑对患者的危害也是显而易见的,尤其是气管插管的患者,躁动可致患者自行拔除输液管、胃管、血流动力学监测管、气管插管及导尿管等[2],可造成呼吸及循环的不稳定,增加心肌耗氧量。因此,保持机械通气危重患者处于最舒适和安全的镇静状态是ICU 治疗的重要目标之一[3,4]。
       但是,到目前为止,主观评分方法仍为监测患者麻醉和镇静水平的主要手段,镇静不足和镇静过深仍占相当比例,据统计ICU中约69%的患者存在不合理镇静状态[5]。随着计算机技术的发展,1937年首次将脑电图EEG(electroencephalogram)用于麻醉深度监护,标志着客观指标在麻醉镇静领域应用的开始。20世纪90年代以来,多种神经功能监测指标,如脑电双频指数BIS(bispectral index)、听觉诱发电位指数AEPI(auditory evoked potential index)等相继引入临床麻醉和镇静领域,用于镇静和苏醒判断的检测。近年来出现了一种新型的监测指标——麻醉深度指数CSI,并初步得到了临床验证,本文将有关CSI的监测原理、镇静监测、脑损伤程度评估及应用前景等几方面进行综述。
       一、CSI的原理
       脑电波形能够显示出脑细胞群自发而有节律的电活动,用波幅、频率和相位等特征来描述。全身麻醉时,脑电图频率随麻醉加深或变浅呈顺序变化,与麻醉药浓度呈函数关系,因此能被用来反映麻醉深度。利用脑电图来评估麻醉镇静深度有如下方法:基于EEG的神经网络的处理方法[6];诱发电位的智能信号处理方法[7];基于模糊逻辑理论的等级结构系统[8-9];95%边缘谱频率等。

       CSI就是基于模糊逻辑理论的等级结构系统,通过对EEG的频率容量进行分析而得出的。通过麻醉深度监测仪CSM(cerebral state monitor)可以搜集到能量频带参数α和β,以及按α和β之间的关系定义的一个独立的参数β-α;另外CSM监测EEG中每30秒出现脑电图振幅小于3.5V的数量比例从而得到BS,然后CSM把α、β、β-α、爆发抑制BS(burst suppression)这四个参数输入模糊逻辑等级结构系统进行计算即可得出CSI[10-11]。CSI值是一个无量纲的变量,其标度范围均为0~100,数值越大,镇静深度越低,数值越小,镇静深度越高。100~80分表示清醒, 80~60分表示浅麻醉状态,60~40分表示手术麻醉状态,40分以下表示深麻醉状态。CSI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。
       二、CSI对镇静深度的评估
       (一)监测指标的实时性
       各种麻醉监测仪器的作用应该是能够反应患者的意识状态的变化,以便监测者能够判断患者的镇静水平,从而开始或是停止手术或是调整镇静药物剂量,所以适合临床应用的监测仪应该能够迅速反应清醒和意识消失之间地快速转变。但是目前所有的监测都需要一定的时间来计算指数值[12],所以就会有不同时间的滞后。Stefanie等[13]对比研究了CSI、BIS在不同指数水平变化时的滞后时间,他们利用人为的刺激信号使得每个监测仪产生14个稳定的指数值来表示“清醒状态”、“全麻状态”和“深度麻醉状态”,以及每两个之间更小的梯级,然后采用清醒和意识消失直接相互转化方法和清醒、全麻状态、深度麻醉状态的逐步法改变脑动电流描记法刺激信号,然后观察各种监测仪需要多久能测出指数值。结果显示CSI、BIS由深度昏迷状态转为清醒时滞后时间分别为64s、60s,由清醒转入意识消失时CSI、BIS的滞后时间分别是60s、66s。CSI在意识状态由清醒转为全麻状态,再转为深度麻醉状态时延迟53s和55s,而BIS延迟14s和66s。CSI和BIS都有不同程度的延迟,但当意识由全麻转为CSI=95时CSI反应时间仅为15s,由清醒转为全麻时BIS最快,仅用14s,这也许能够说明CSI对于意识的恢复更为灵敏一些,而BIS则更能反应意识的消失。
       (二)与主观评分的相关性
       CSI能够反应意识状态的变化,和主观意识判断评分有很好的相关性。Peter等[14]应用CSI监测美托咪定镇静的雌性小猎犬在剔除牙垢过程中意识状态的改变,结果显示:当药物镇静的狗受到刺激后,CSI值会明显地增加,爆发抑制率会减低,说明CSI值的升高与意识由镇静转为清醒是一致的,CSI的减低说明镇静的加深。Anderson等[15]应用CSI监测手术患者麻醉诱导时意识状态的改变,在手术开始之前CSI的变化能够较好的反应意识状态的改变,是一种可靠的麻醉深度监测指标。Zhong等[16]研究发现CSI能较好的反映出全麻患者的意识状态的逐渐消失,随着MOAA/S(Modified Observer’s Assessment of Alertness/Sedation Scale)的分值的减低,CSI也逐渐降低,二者的变化有很好的相关性,相关系数为0.929。Nicola[17]等在儿童食道、胃、十二指肠镜和核磁共振检查时,使用CSI监测异丙酚镇静的效果,结果证实:CSI和UMSS (University of Michigan Sedation Scale)有很好的相关性,相关系数r等于-0.861。涂学云等[18]在相关研究中,观察了CSI和OAA/S的相关性,结果显示CSI和OAA/S相关性具有统计学意义,相关系数为0.821。
       (三)与客观指标的相关性
       BIS是一种相对较成熟的监测方式,它是一个多变量的综合指标,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,除去对于手术刺激反应价值小或无价值的部分,选择预见性较好的一些参数,运用快速傅立叶变换技术,借助计算机将EEG简单化、数量化、标准化,转换成简单的指数形式BIS。同CSI一样BIS也是一个无量纲的简单变量,范围从100~0,一般认为BIS值在65~85时患者处于睡眠状态;在40~65时,处于全麻状态;小于40时,提示大脑皮层处于爆发抑制状态。大量试验对比研究了二者的相关性。Cortínez等[19]对比研究了CSI和BIS对意识状态的监测效果,给予患者镇静直至爆发抑制率达到60%,比较从意识消失到BS≥60%这一阶段之间的CSI和BIS值,结果显示:患者在清醒状态下的BIS和CSI值分别为95.6和91.6(P=0.01),二者预测概率(Pk)分别为0.87±0.08和0.86±0.08,两者没有明显差异。并且得出CSI和BIS在整体上基本是相似的,但BIS更适合判断麻醉过程中中度镇静水平,而CSI更能够准确反应深度麻醉水平。Zhong等[16]亦专门对CSI和BIS进行了对比研究,对全麻的患者给予异丙酚靶控镇静,结果显示:CSI和BIS在清醒时的基线值分别为93.9(5.0)和95.3(2.9),和BIS相比,CSI具有较大的基线值变异率(5.4 VS 3.3),但是二者随着麻醉的加深逐渐的减低,与MOAAS主观评分方法有很好的相关性。涂学云等[18]对硬膜外靶控镇静的患者同时监测CSI和BIS值,结果显示:CSI和BIS一样,能准确反映镇静状态下的患者意识深度的变化,以及意识恢复的渐进过程。钟涛等[20]比较CSI和BIS在无手术刺激条件下监测镇静深度的准确性,采用异丙酚靶控输注镇静,结果显示二者均能较好的反应患者的镇静深度变化,但是CSI监测患者的语言反应消失和意识消失的能力优于BIS监测。
       (四)对体动的预测
       关于对体动的预测作用,就目前应用较成熟的BIS来说,临床上仍存在许多不同的结论,Tadayoshi[21]观察了手术患者切皮后的听觉诱发电位指数AEPI、BIS、七氟迷血药浓度、镇静评分和是否有体动,结果显示AEPindex和七氟迷血药浓度都能够准确地预测切皮后体动反应(Pk分别为0.910和0.857),而BIS却不能(Pk=0.537)。但Leslie等[7]观察了丙泊酚联合笑气麻醉下,丙泊酚效应室浓度、BIS、SEF、瞳孔反射、血液动力学指标对疼痛刺激下体动的预测,结果显示BIS的预测能力最强(PK=0.86)。以上两个研究表现出不同的结论,可能因病人的选择、对比参照的指标、应用的麻醉药物不同所致。到目前,亦有关于CSI预测体动反应能力的报道,Anderson等[15]对CSI在手术切皮时预测体动反应的能力进行了研究,建立人工气道后,采用芬太尼、异丙酚和七氟迷进行麻醉诱导,分别在切皮4分钟前后观察CSI值的变化,结果得出:对于大部分病人在切皮之前CSI可以有效的判断意识的变化状况,能够指导麻醉药物的剂量调整,但是在切皮后,CSI不能够准确预测体动反应。这一结论可能要从CSI和BIS产生的机理解释,因为二者仅能够反映大脑皮层的活动,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。
       25. 单爱军,吴耀晨,王佳,等.脑损害昏迷患者意识/昏迷深度的无创监测及量化研究.Chin J Neuro, 2006;22(2): 79-82.
       26. Fabregas N, Gambus PL, Valero R, et al. Can bispectral index monitoring predict recovery of consciousness in patients with severe brain injury? Anesthesiology, 2004;101:43-51.
       27. R. E. Anderson, U. Sartipy, J.G. Jakobsson. Use of conventional ECG electrodes for depth of anaesthesia monitoring using the cerebral state index: a clinical study in day surgery. British Journal of Anaesthesia 2007;98 (5): 645–648.
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