麻醉深度监测系统的进展

作者：佚名 文章来源：互联网 点击数： 更新时间：2009-8-11

在当今麻醉技术和全麻药不断发展 和更新的过程中，新的肌松药和镇痛药在临床广泛应用，使得原来有序的临床体征变化不再准确

nbsp; 在当今麻醉技术和全麻药不断发展 和更新的过程中，新的肌松药和镇痛药在临床广泛应用，使得原来有序的临床体征变化不再准确地适用于判断麻醉深度，判断并控制合适的麻醉深度已成为临床需要迫切解决的问题。

麻醉中仅仅维持患者血流动力学稳定和无意识是不够的，屡见不鲜的手术创伤综合征的发生，使遗忘及意识成为麻醉深度研究中重要组成部分。适宜的麻醉至少应满足两项要求：

(1)意识与记忆(内隐记忆)消失；

(2)阻滞伤害性刺激反应(即产生镇痛、肌松、自主反应消失)，然而这种反应抑制已证实在皮层下水平，因此，可能与意识无关。

可以说麻醉仅阻滞伤害性刺激反应，术中“知晓”是难以避免的，而且意识和记忆并非一致；意识消失后，对术中事件并无有意识的回忆，但术后心理学调查发现内隐记忆存在，会导致患者心理和行为伤害。由于目前尚无意识监测仪，判断术中患者的内隐记忆只能靠术后测试，如何将术后测试结果同术中监测的意识变化水平参数结合起来值得推敲。

一 麻醉的演变过程

1847年Plomley第一个提出麻醉深度，并将其分为三期：陶醉、兴奋(有或无意识)和较深的麻醉。1937年Guedel发表了经典的乙醚麻醉分期，并采用明确的体征：躯体肌庹帕Α⒑粑问奖浠脱壅骼聪晗盖滞淳跸凇②尥凇⑼饪破诤秃粑楸云凇?986年Pinsker认为麻醉是由许多成分组成的，并将其划分为瘫痪、无意识和应激反应。瘫痪即神经肌肉松弛可采用神经阻滞或肌松药来解决；无意识包括催眠和无记忆尚缺乏共同判断标准；应激反应的抑制仅能从心率和血压变化中得以认识。1987年Prys-Roberts认为真正与麻醉相关的是意识的变化，麻醉是一种药物产生的意识消失状态，一旦意识消失，患者不能感知和回忆，也就没有痛觉；另外，麻醉认识应集中于机体对伤害性刺激反应上，区分各种不同的反应，分别以相应药物来抑制它们，可以说麻醉一词仍体现在机体对手术无意识状态。1990年Stanski认为麻醉是对伤害性刺激无反应和无回忆的状态，不包括麻痹和意识存在下的无痛。因而，适宜的麻醉应在最大程度上消除伤害性应激反应，并应用相应的药物来抑制这些反应包括镇痛、抗焦虑、无意识、肌松、心血管及内分泌反应。此外特别应注意患者术中事件的无回忆状态，无回忆不仅仅指意识消失，更应引起注意的是如何消除内隐记忆。伤害性刺激反应消失仅能抑制在皮层下水平，内隐记忆消失则要求

在皮层水平对于听信息处理能力抑制从而根据特定手术和特定患者需求，合理调控麻醉深度，这才是符合现代临床麻醉进展需要的。

二 麻醉深度和伤害性刺激反应

麻醉中各种伤害性刺激反应可以通过患者的躯体反应和自主反应来获得，躯体反应可以通过疼痛和体动反应来反映，自主反应通过交感、副交感、内分泌及神经反应来反映。

1. 临床体征

通过患者临床体征如体动反应、呼吸类型、眼球症状及自主反应来判定，将其分级或评分。由于肌松药广泛应用，使得体动反应和呼吸类型失去原有的意义，临床仅通过血压、心率自主神经反应来估计麻醉深度，但此类指标受到个体差异、用药、疾病、外科操作影响大，准确判断麻醉深度有一定难度。

2. 皮肤导电性

交感神经系统通过节后胆碱能纤维控制人体汗腺活动，汗腺兴奋受到体现觉醒、焦虑和恐惧等高级中枢和反映躯体刺激的低级中枢调控，反映交感神经兴奋较为敏感。研究表明测定皮肤导电性评价交感神经系统活性有助于麻醉深度的判定，由于汗腺分泌还受到体温、手术时间、体外循环、呼吸及药物影响，使其评估麻醉深度的可信性和特异性大打折扣。

3. 瞳孔对光反射

瞳孔对光反射多用于评价术中麻醉药的作用和脑干功能。研究表明瞳孔对光反射在一定麻醉条件下可以敏感地反映有害刺激程度，可用于评定外科手术刺激，但由于阿片类药物、高龄、疾病本身等影响其临床应用的可靠性。

4. 食管下段收缩性(LEC)

人类食管下段肌肉为平滑肌，其收缩性不受肌松药影响，其自发性收缩由脑干迷走神经中枢和网状结构激活系统来控制。清醒状态下，患者食管产生自发性收缩；麻醉状态下，其自发性收缩消失，即使对其进行刺激，其诱发波形的波幅也减少，可以由此判断麻醉深度。在临床应用中，个体差异及药物的影响，使其在麻醉深度监测中应用受到一定的限制。

5. 窦性心律不齐(RSA)

窦性心律不齐是人体一种生理现象，其发生频率与呼吸、睡眠自主神经张力因素有关。麻醉状态下患者窦性心律不齐会因麻醉减少或消失，当麻醉转浅或处于恢复期，其发生率会增加。对RSA神经生理的研究已较详细，多重迷走理论提出延髓的孤束核(Nucleus Tractus Solitarii，NTS)接受肺膨胀信息的感觉传入，然后通过其疑核(NA)的传出纤维驱动与呼吸相连的心脏迷走神经。此通路在解剖上有别于颈动脉窦—孤束核—延髓脊侧运动核(DMNX)—迷走控制的迷走反射，麻醉之所以降低RSA，可能是一方面麻醉激活了延髓的孤束核与疑核轴突触上的抑制性氨基乙酸和g-氨基丁酸(GABA)，后者投射并抑制较高级脑中枢如边缘系统；另一方面因呼吸抑制通过此轴抑制心脏的迷走张力，还可能

麻醉调节了与脑代谢有关的内源性下丘脑肽水平，从而影响心脏的迷走调节。

6. 心率变异性(HRV)

心率变异性是连续心跳间期的微小差异。在生理条件下，HRV源于心脏窦房结的自律活动，通过交感和迷走神经，不断受到脑的高级活动，中枢神经系统自发节律及压力化学感受器活动调节。心率变异性的评估可以定量评价心交感，迷走神经活动紧张性和均横性。人体受到伤害刺激可致交感神经兴奋性增高，心率变异性加大。各种研究表明麻醉深度与心率变异性改变之间存在一定相关性，可作为麻醉深度判断的客观指标之一。HRV被认为是自主神经系统对心血管调节的反应。通常将HRV划分为高频(>0.1Hz)和低频(0.05~ 0.1Hz)两种。高频反映副交感神经活性，与呼吸周期和呼吸性RSA的变化有关，主要通过压力感受器介导。低频由调节心脏的交感和副交感共同介导，与外周血管舒缩张力和压力反射有关。影响HRV的因素很多，中枢神经系统对心率的控制只是其中的一个影响因素，其他如手术刺激强度、体重、年龄、昼夜节律、心血管疾病、糖尿病等均可影响HRV，因此个体差异也较大，无法确定其围术期的正常值，只能取用其前后的变化作为对照。因此，尽管HRV作为自主神经调节心血管功能的反映，对麻醉非常有用，可通过这些变化解释血流动力学变化的某些机制，但作为麻醉深度的监测指标仍很不理想，即可靠性差。有学者在比较了脑电双频谱指数(BIS)、听觉诱发电位(AEP)、近似熵(ApEn)和HRV等指标后，结论是HRV作为麻醉深度监测，其可靠性均不如其它几项指标。因此，有必要研制抗干扰采样器，对HRV数值进行适当转换，然后确定其围术期的正常值，使HRV成为监测麻醉深度的一项指标。为了便于临床使用，将心电图的原始心率变异性数据转化成0~100的无量纲数据，进而产生了心率变异指数(HRVI)。与心率变异性(HRV)不同，它类似于BIS，有人将其称为“镇痛深度监测仪”。正常人静息时，HRVI在70左右；>80表明存在急性疼痛(伤害性刺激)；50~60表示“镇痛”过浅；30~40表明“镇痛”恰当；<10则“镇痛”过深。因此，HRVI可为麻醉中监测交感神经反应性提供实时而可靠的指标，但也有人认为在吗啡类药作用下HRVI尚不能准确反映伤害性刺激对机体的反应程度，因为此项指标是机体对吗啡类药敏感所致，这也有助于我们对上述所提出问题作进一步的研究讨论。

三 麻醉深度与意识状态水平

如何合理地调控麻醉深度，从而消除术中知晓已成为当今麻醉界普遍关注的问题，但是目前还没有术中监测患者意识状态的探测器。患者术中是否产生知晓只能依据术后对患者进行心理学测试来分析判断。过去曾广泛用于临床判断麻醉深度的指标如心率、血压、呼吸、眼征、流泪、出汗等与知晓无关，即使术中保持其稳定仍不可以完全消除术中知晓。Jones等综合研究结果认为在麻醉中意识状态以认知功能分以下四个阶段：

(1)有意识知晓伴外显记忆；

(2)有意识知晓无外显记忆；

(3)无意识知晓无外显记忆，但有内隐记忆；

(4)无知晓。研究表明只有消除内隐记忆才能从根本上消除知晓发生的基础。神经电生理研究证实脑电双频谱指数(BIS)、听觉诱发电位(Auditory Evoked Potential，AEP)、听觉诱发电位指数(AEPI)、脑电非线性分析(EEG-nonlinear)

与全麻下意识变化相关良好，为客观监测全麻下意识成分变化提供了依据。

1. 脑电双频谱指数(BIS)

它包括了频率、振幅、位相三种特性的脑电图(EEG)定量分析指标。由于双频谱指数包括了位相信息在内的高阶信息，才使得双频谱指数分析对脑电图信号分析有了重要价值。已证实在清醒和麻醉状态下，皮层下和皮层结构电活动之间有相干性。而双频谱指数相干性特点表现在双谱分析建立在功率谱分析的基础之上，同时又进行了脑电相干函数谱的分析；在定脑电图线性成分(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)。双谱的全部特征(频率、振幅、位相)常能寻找到脑电微细的变化，并探究引起变化的原因。众所周知，全麻药作用于大脑，双频谱分析技术能准确地测量大脑神经电生理变化，从而能较灵敏地监测麻醉的不足与苏醒。值得注意的是虽然大多数麻醉药都能对双谱指数产生影响，但是氯胺酮却不能使双谱指数值发生变化。在实验中观察到使用1.0、1.5、2.0mg.kg-1剂量，分别在硬膜外麻醉下接受腹部手术患者的术中辅助追加，发现双谱指数值不受影响，始终处于“清醒”状态(即98±1)，双谱指数值，左旋及右旋构型都未改变此种状态。作者分析是否与氯胺酮本身特殊的“分离”麻醉药理特性有关？

作者曾利用双频谱分析技术研究麻醉药物对患者围术期记忆的影响：

(1)术前口服咪唑安定7.5mg，30min后即可产生良好的顺行性遗忘作用，增大剂量并未明显提高其疗效。咪唑安定不产生逆行性遗忘作用，药物作用期间即刻记忆完整而长期记忆受损；对记忆的影响仅限于外显记忆不包括内隐记忆，因此这种遗忘作用尚不能完全达到防止麻醉中知晓的目的。

(2)手术中一次性静脉给予不同剂量的氯胺酮，不产生逆行性遗忘作用，也不会对内隐记忆产生影响。

(3)在复合硬膜外麻醉下，三种吸入麻醉药在0.5MAC时均可消除围术期患者的内隐记忆。研究证实在消除外周疼痛刺激反应后，吸入全麻下使内隐记忆消失的EEG-BIS界值应小于50，与传统意识消失(指对指令无反应)的界值(<55)很接近，而且这一界值可因吸入麻醉药的不同而产生差异，为用神经电生理方法监测麻醉下意识与记忆提供了新的结果。

但是脑电双频谱指数变异很大，有研究表明BIS值在40~60之间仍有听信息的处理和加工，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。

2. 诱发电位(EPS)

诱发电位(EPS)也称诱发反应，是指神经系统接受“刺激”(内源或外)所产生的特定脑电活动。麻醉中常用的诱发电位监测有：

AEP有瞬态和稳态两种。瞬态AEP反映了从耳蜗—脑干—初级听皮层—前脑皮层的传导和处理过程。一般认为潜伏期<10ms为短潜伏期诱发电位，仅反映脑干功能(AEP)；潜伏期10~100ms的为中潜伏期诱发电位(MLAEP)，亦称早期皮质成分，其负向波来源于原发听皮层；潜伏期100~1000ms的为晚潜伏期诱发电位(LLAEP)，来源于皮质前叶和联合皮质。除某些吸入麻醉药以外，BAEP基本不受药物影响，与意识水平相关性也较差，因而在麻醉监测中的作用有限。中潜伏期诱发电位(MLAEP)指受到声音刺激10~100ms内所出现的脑电反应波，主要

包括Na、Pa、Nb、P1波，体现了原始听皮层的脑电活动。近年来研究表明各种吸入麻醉呼末浓度，静脉麻醉药血药浓度与MLAEP的Pa，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，Nb波潜伏期延长波幅降低。我们以前研究发现异氟醚麻醉手术刺激下，使内隐记忆消失浓度范围在0.4~0.6MAC之间。Pa及Nb波潜伏期延长值范围分别为Pa≥4.7ms，Nb≥14.9ms。为了术中调控麻醉深度，消除内隐记忆提供了客观指标。但由于听觉诱发电位所需仪器复杂，结果易受外界干扰，不能常规用于临床麻醉中，有一定的局限性。 从中潜伏期诱发电位产生的听觉诱发电位指数(AEI，AEP Index)是

Mantzaridis根据听觉诱发电位形态学上的变化所产生的数字化指标。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更加有说服力，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。作者研究发现三种吸入麻醉药使病人意识消失的AEI界值均为39，泊丙酚使病人意识消失的AEI界值为43。有文献报道意识消失的AEI值低于40，也有低于37。作者分析之所以会产生意识消失的AEI值差异是由于所使用的麻醉药中枢作用强度的差异所至，因为AEI反映的是大脑皮层及皮层下的功能状态，吸入麻醉药和静脉麻醉药对皮层及皮层下功能状态的抑制程度的差异，通过AEI界值的差异来体现，因此，内隐记忆消失的界值必然同麻醉药自身作用强度有关，本实验研究计算出来的麻醉药的患者意识消失的界值不同。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。

对晚潜伏期诱发电位(LLAEP)而言，其中重要的是潜伏期在300~ 400ms的诱发电位，亦称事件相关电位，简称P300或P3。P3电位的产生起源于边缘结构的皮层下脑区，特别是位于海马区的神经核团。海马的内源性阿片肽、单胺能神经元系统及其与其他边缘系统的回路结构参与了P3的产生。P3的产生与靶刺激相关。目前研究相当热门的是P3与精神活动的关系，它用于麻醉监测的价值需进一步探索。

稳态AEP又称听觉稳态反应，因为MLAEP随声音刺激频率的增加，波幅会有相应增加。当声音刺激频率达到40Hz时其振幅达最高值，称为听觉稳态反应。听觉稳态反应的来源为颞部的听皮层，并与丘脑及中脑的完整性有关。一些麻醉药物(包括大剂量阿片类药物)的作用可使听觉稳态反应的波幅降低，因此在麻醉深度的监测中可能有其实用价值。有研究报道在异丙酚镇静的病人，应用听觉稳态反应指数监测镇静深度，结果与镇静觉醒(OAA/S)评分有良好相关性，提示听觉稳态反应指数可作为监测镇静程度的指标。

3. 脑电非线性分析(EEG-nonlinear)

新近发展的非线性分析学成为当今科学界最活跃的学科之一。而利用非线性分析学中的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。从目前国内外的研究情况来看，脑电活动很明显是起源于一个高度的非线性系统；脑电活动具有确定的

混沌特性。通过脑电非线性分析研究发现，认知过程中大脑神经元活跃产生阵发的、动态的、短时程的现象，非线性分析方法更适合研究认知过程中大脑功能活动的变化规律。所以，采用非线性分析系统才能准确地描述EEG信号中所包含的复杂信息；而且非线性动力学分析可以提供线性分析不能获得的、有关神经网络功能变化的信息，能提供大脑功能活动变化的轨迹情况。因此非线性分析系统更适合监测围术期脑电活动中所包含的麻醉状态的变化信息。作者结合临床研究了：

(1)脑电非线性监测与麻醉深度变化的关系；

(2)脑电非线性地形图分析与麻醉药物脑区作用分布的关系。

研究证实近似熵(ApEn)有较好的灵敏度和特异度，可以作为麻醉监测患者围术期的记忆变化的重要指标。在不同的麻醉状态下，麻醉药物在脑区的分布有一定的规律和顺序。

采样图1说明图中上方是5s的脑电活动。其中，前八导信号分别来自头皮FP1(左前额)、FP2(右前额)、T3(左颞)、T4(右颞)、C3(左顶)、C4(右顶)、O1(左枕)、O2(右枕)8个部位的脑电信息，第九导为肌电信息；图中下方显示非线性指数和非线性趋势图。手术前背景状态：手术前，在安静、无思维活动状态下进行我们可以看见非线性指数显示1.08和1.19。非线性趋势图显示整个过程中其脑电活动的复杂性在1.00左右波动，最高时达1.20，最小时有0.95。 采样图2说明手术中状态：可见非线性指数显示0.54和0.57。非线性趋势图显示整个过程中其脑电活动的复杂性在0.60~0.50之间。数值长时间保持相对稳定。

综上所述，围术期采用单一的监测指标来维持临床满意的麻醉深度较难，因此，应提倡麻醉成分的分离与综合监测。对于意识、疼痛、肌松和自主神经系统反应，应针对其特点分别进行监测，这样才能取得较满意的麻醉深度。

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