近似熵在腦電監(jiān)測麻醉深度中的應用

蘇克陽，曾景陽，謝文欽，顏景佳，謝文吉

泉州市第一醫(yī)院麻醉科，福建泉州362000

前言

麻醉作為外科手術(shù)的重要部分，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)作用以發(fā)揮止痛、讓意識消失功能，與手術(shù)的順利開展密切相關(guān)［1-2］。對此加強患者麻醉深度監(jiān)測對確保麻醉效果、減少相關(guān)并發(fā)癥及麻醉藥物劑量至關(guān)重要［3-4］。目前臨床評價麻醉深度包括自主神經(jīng)反應、腦電圖監(jiān)測，前者特異度差，后者常見工具為腦電雙頻指數(shù)（BIS）、聽覺誘發(fā)電位指數(shù)，雖能對麻醉深度、鎮(zhèn)靜抑制程度有效反映，但其僅對原始腦電部分信息分析，且計算耗時，有藥物依賴性，無法滿足實時監(jiān)測要求［5-6］。有研究證實，腦電信號源于非線性系統(tǒng)，近年來腦電近似熵作為非線性分析方法之一在腦功能研究中應用較多，但關(guān)于近似熵用于麻醉深度監(jiān)測的臨床報道尚少［7-8］?；诖?，本研究對2017年1月～2018年1月手術(shù)患者全麻過程中的近似熵值、BIS值監(jiān)測，通過對照分析腦電近似熵對麻醉深度的監(jiān)測價值［9］。

1 資料與方法

1.1 一般資料

抽取福建省泉州市第一醫(yī)院2017年1月～2018年1月?lián)衿谛腥槭中g(shù)的患者80例，其中，男43例，女37例；年齡18～68歲，年齡平均（45.83±5.72）歲；體質(zhì)量平均（60.24±6.03）kg，體質(zhì)量指數(shù)平均（24.12±1.35）kg/m2。

入選標準：美國麻醉醫(yī)師協(xié)會（ASA）分級I級或II級；均為骨科手術(shù)；術(shù)前不存在嚴重心腦血管疾病、無糖尿病；全麻過程中均接受BIS、近似熵值監(jiān)測；相關(guān)資料完整。排除標準：神經(jīng)系統(tǒng)疾??；精神障礙；有抗癲癇藥物、抗失眠藥物長時間應用史；有酒精依賴史；惡病質(zhì)者；手術(shù)時間4 h以上、術(shù)中失血量400 mL以上者。

1.2 方法

所有患者均擇期全麻手術(shù)，術(shù)前均不用藥，入室后靜脈通路開通，給予乳酸林格靜滴，與監(jiān)護儀連接，對患者心電圖、血壓等指標監(jiān)測。對患者行阿托品0.5 mg肌肉注射后開始丙泊酚靜脈靶控輸注，丙泊酚靶濃度起始值為0.5 μg/mL，以0.5 μg/mL幅度遞增，各濃度維持60 s，到患者意識消失為止。通過改良鎮(zhèn)靜/警覺評分（MOAA/S）評價患者意識情況，6等級評分法（0～5分），1分及以下判斷為意識消失，間隔20 s評分1次?；颊咭庾R消失后給予芬太尼0.003 mg/kg、羅庫溴銨0.8 mg/kg靜注；在患者肌肉松弛滿足要求后，于喉鏡下進行經(jīng)口插管，機械通氣，保持呼氣末二氧化碳分壓35～40 mmHg，術(shù)中根據(jù)患者情況間斷給予芬太尼、羅庫溴銨干預。

1.3 觀察指標及測定

記錄患者麻醉前、麻醉誘導5 min、術(shù)中60 min、麻醉蘇醒時BIS值、腦電近似熵值，其中BIS值通過BIS監(jiān)測儀測定記錄，腦電近似熵值計算參考Pincus［10］提出的描述信號復雜性及規(guī)律性的方法，自編腦電近似熵計算軟件對其計算，結(jié)果越大，提示腦電信號越復雜；觀察記錄丙泊酚不同血漿濃度、不同MOAA/S評分時BIS值、腦電近似熵值的變化。

1.4 統(tǒng)計學方法

應用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)，計量資料用均數(shù)±標準差表示，行t檢驗，Pearson相關(guān)性分析BIS、腦電近似熵值與丙泊酚血漿濃度的相關(guān)性，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 圍術(shù)期BIS值、腦電近似熵值變化

麻醉誘導5 min、術(shù)中60 min、麻醉蘇醒時BIS值、腦電近似熵較麻醉前均明顯降低（P＜0.05）；術(shù)中60 min BIS值、腦電近似熵值明顯低于麻醉誘導5 min的值（P＜0.05），見表1。

表1 不同時間點BIS值、腦電近似熵值比較（±s）Tab.1 Comparison of bispectral index(BIS)value and electroencephalogram(EEG)approximate entropy at different time points(Mean±SD)

表1 不同時間點BIS值、腦電近似熵值比較（±s）Tab.1 Comparison of bispectral index(BIS)value and electroencephalogram(EEG)approximate entropy at different time points(Mean±SD)

與麻醉前比較，*P＜0.05；與麻醉誘導5 min比較，#P＜0.05

指標腦電雙頻指數(shù)腦電近似熵麻醉前97.58±1.2548.10±4.68*37.24±2.59*#74.05±7.98*#0.95±0.200.44±0.04*0.35±0.23*#0.88±0.21*#麻醉誘導5 min 術(shù)中60 min 麻醉蘇醒

2.2 丙泊酚不同血漿濃度BIS值、腦電近似熵值的變化

腦電近似熵、BIS值均隨著丙泊酚濃度增加而下降，見圖1和圖2。

2.3 不同MOAA/S評分BIS值、腦電近似熵值的變化

腦電近似熵、BIS值隨著MOAA/S評分的增加而增大，見圖3和圖4。

2.4 相關(guān)性分析

Pearson相關(guān)性分析顯示，腦電近似熵與丙泊酚血漿濃度負相關(guān)（r=-0.873,P＜0.05），BIS值也與丙泊酚血漿濃度負相關(guān)（r=-0.825,P＜0.05）。

3 討論

麻醉在現(xiàn)代醫(yī)學中占據(jù)重要地位，特別是外科手術(shù)，若麻醉過淺會導致患者術(shù)中知曉，若麻醉太深會影響麻醉質(zhì)量，不利于麻醉藥物的合理應用，可見對麻醉深度準確監(jiān)測至關(guān)重要。麻醉發(fā)揮作用主要與其對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響有關(guān)，而腦電對中樞神經(jīng)系統(tǒng)直接反映，為此臨床上常通過腦電法監(jiān)測麻醉深度［11］。BIS為腦電監(jiān)測常見指標之一，它主要對大腦皮層鎮(zhèn)靜與否或程度反映，其值與麻醉藥物用量、鎮(zhèn)靜深度密切相關(guān)，即麻醉、鎮(zhèn)靜程度越大，BIS值越小，是監(jiān)測鎮(zhèn)靜程度較為成熟、效果較好的一項定量指標。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，腦電中有較多非平穩(wěn)及非線性信號，部分還存在混沌現(xiàn)象，對此建議通過非線性動力學參數(shù)反映腦電上述信息［12］。腦電近似熵相比BIS對大腦實際電活動更能顯示出來，腦電復雜度隨麻醉藥物濃度變化而變化。腦電近似熵對爆發(fā)抑制出現(xiàn)能準確判斷，對識別患者處于無意識還是有意識狀態(tài)有重要作用，且個體內(nèi)/間的差異不大，認為腦電近似熵作為非線性分析指標之一更適合麻醉鎮(zhèn)靜深度監(jiān)測［13-14］。

圖1 腦電近似熵與丙泊酚血漿濃度的關(guān)系Fig.1 Relationship between EEG approximate entropy and plasma concentration of propofol

圖2 BIS與丙泊酚血漿濃度的關(guān)系Fig.2 Relationship between BIS and plasma concentration of propofol

圖3 腦電近似熵與MOAA/S評分的關(guān)系Fig.3Relationship between EEG approximate entropy and MOAA/S score

圖4 BIS與MOAA/S評分的關(guān)系Fig.4 Relationship between BIS and MOAA/S score

1991年，Pincus提出近似熵能對系統(tǒng)隨機性、預測性描述，其值越大提示系統(tǒng)隨機性較大，頻率成分較豐富，適應性較強；其值越小，提示信號規(guī)律性或周期性較好，頻譜較窄，適應性較弱。近似熵不是特定模型建立的測試，而是經(jīng)由系統(tǒng)規(guī)律性測量，區(qū)別數(shù)據(jù)后通過相關(guān)公式推導得出，且少量數(shù)據(jù)便能計算出近似熵值，對信號非線性特點能有效反映，為此我們將近似熵用于腦電非線性特點分析。相比其他熵，近似熵計算不受“噪聲”波幅的影響，減少偽差發(fā)生，對系統(tǒng)隨機分析有限，可定性分析。另外，近似熵屬于可描述序列復雜性的指標，相比其他復雜性指標，它有獨特的優(yōu)勢：少量數(shù)據(jù)便能獲取穩(wěn)定的近似熵值；無需粗粒化處理原始信號；抗噪聲、抗干擾性強，特別是偶爾造成的瞬間強干擾；近似熵不僅可識別隨機信號、確定信號，而且還能判斷混合信號（隨機+確定信號），適合生理信號（混合信號）監(jiān)測［15］。徐進等［16］對不同麻醉深度下SD大鼠腦電近似熵監(jiān)測計算，發(fā)現(xiàn)麻醉深度越深，腦電近似熵值越低。周芳等［17］通過對40例全麻患者麻醉前、誘導插管、術(shù)中及蘇醒時BIS、近似熵測定，發(fā)現(xiàn)BIS值、近似熵值隨麻醉加深而下降，且發(fā)現(xiàn)近似熵值與BIS值無顯著相關(guān)性，而近似熵和患者意識狀況顯著相關(guān)，認為近似熵相比BIS更適合全麻深淺評估。本研究結(jié)果顯示，麻醉誘導5 min、術(shù)中60 min時BIS值、近似熵值比麻醉前顯著降低，與周芳等［17］結(jié)果基本相符。分析其原因：麻醉深度越大，對大腦神經(jīng)元興奮性的抑制越明顯，腦電信號隨機性隨之下降，新模式產(chǎn)生的幾率減少，近似熵值相應下降［18-19］。Bruhn等［20］研究發(fā)現(xiàn)腦電近似熵可準確識別爆發(fā)性抑制出現(xiàn)，且腦電復雜度隨麻醉藥物濃度改變而變化。此外，本研究除觀察不同時間點腦電近似熵變化外，還對丙泊酚不同血漿濃度、不同MOAA/S評分BIS值、腦電近似熵值進行分析。結(jié)果顯示，腦電近似熵值、BIS值隨丙泊酚血漿濃度增加而降低，呈現(xiàn)顯著負相關(guān)性，且腦電近似熵相比BIS的r值相對高，但無顯著差異，提示腦電近似熵、BIS均能有效反映丙泊酚相關(guān)鎮(zhèn)靜深度改變的情況。MOAA/S評分能較好地反映麻醉鎮(zhèn)靜狀態(tài)，本研究結(jié)果顯示腦電近似熵值、BIS值隨MOAA/S評分下降有所降低，但BIS在0～1分（即意識消失）之間變化不大，而腦電近似熵卻能明顯區(qū)別，提示腦電近似熵在患者失去意識后仍能準確判斷，而BIS不能有效評價。臨床上麻醉藥物等會影響麻醉深度，本研究未對不同麻醉藥物腦電近似熵值比較分析，且未分析腦電近似熵對清醒或麻醉狀態(tài)判斷的敏感度、特異度、準確度，有待日后進一步分析。

綜上，腦電近似熵、BIS值均能有效反映丙泊酚藥效，腦電近似熵相比BIS值能更好地預測MOAA/S評分，可用于麻醉深度監(jiān)測。