全身麻醉痛反應(yīng)監(jiān)測指標(biāo)的研究進(jìn)展

周建文 唐 俊

全身麻醉是指由麻醉藥所致中樞神經(jīng)系統(tǒng)的暫時抑制，臨床表現(xiàn)為神志消失、全身痛覺喪失、遺忘、反射抑制和骨骼肌松弛等。全身麻醉包括鎮(zhèn)靜(意識消失)、鎮(zhèn)痛(抑制和減輕痛反應(yīng))和制動(肌肉松弛)，故麻醉深度是鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、制動三者綜合狀態(tài)的反映。臨床多通過監(jiān)測患者的基礎(chǔ)生命體征(心率、血壓等)來判斷麻醉深度。目前，可采用腦電雙頻指數(shù)(bispectral index,BIS)和四個成串刺激(train of four stimulation,TOF)監(jiān)測鎮(zhèn)靜和肌肉松弛深度，尚無監(jiān)測鎮(zhèn)痛程度的客觀特異性指標(biāo)。全身麻醉時,患者意識消失，無法對鎮(zhèn)痛效果進(jìn)行主觀表達(dá)，但對傷害性刺激引起的痛反應(yīng)始終存在。因此，可通過監(jiān)測痛反應(yīng)引起的病理生理改變來評估鎮(zhèn)痛效果。以下對全身麻醉術(shù)中痛反應(yīng)監(jiān)測的研究進(jìn)展做一綜述。

國際疼痛研究協(xié)會將疼痛定義為伴隨實際或潛在機(jī)體組織損傷產(chǎn)生的一種不快的感覺和情緒體驗，常被人用來指代這些損傷。由定義可見，疼痛是一種傷害性的感覺，包括個體的主觀體驗。疼痛是由痛覺和痛反應(yīng)組成的一個整體，兩者緊密相連。痛覺是以意識存在為基礎(chǔ)，受感覺、專注程度、情緒、意識狀態(tài)和經(jīng)驗等因素影響。因此，在麻醉狀態(tài)下很難對疼痛進(jìn)行客觀的測定。傷害性刺激作用于機(jī)體時，除了產(chǎn)生疼痛的主觀感覺外，還表現(xiàn)為不同病理生理活動的痛反應(yīng)變化，如植物神經(jīng)功能變化影響心率的調(diào)節(jié)，外周血管張力增加造成末梢灌注的減少，神經(jīng)沖動在大腦皮層誘發(fā)腦電的改變，交感神經(jīng)系統(tǒng)興奮造成瞳孔直徑的增大。通過分析痛反應(yīng)的變化來判斷鎮(zhèn)痛深度，衍生出多個監(jiān)測指標(biāo)。

1 基于分析心率的監(jiān)測指標(biāo)

1.1 心率變異性(heart rate variability，HRV) HRV是指連續(xù)心搏間瞬時心率的微小漲落，是竇房結(jié)受自主神經(jīng)作用的結(jié)果。副交感神經(jīng)興奮可降低心率，其對心率的調(diào)節(jié)作用起效迅速，但持續(xù)時間短，每次只影響幾次心跳，之后心率回到心臟的固有頻率。交感神經(jīng)興奮使心率升高，對心率調(diào)節(jié)作用的起效稍慢，其調(diào)節(jié)可影響連續(xù)多次心跳?？梢?，HRV作為一種評估自主神經(jīng)系統(tǒng)的非侵入性方法[1]，可評估交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)的平衡性[2]。HRV有多種分析方法，用于全身麻醉手術(shù)中鎮(zhèn)痛監(jiān)測的是頻域分析法，把連續(xù)記錄的心電圖經(jīng)快速傅里葉轉(zhuǎn)換得到以頻率為橫坐標(biāo)、功率能量為縱坐標(biāo)的心率功率譜。典型的兩個頻譜帶：①高頻帶(high frequency,HF)為0.15～0.50 Hz，反映心臟迷走神經(jīng)活動性的變化；②低頻帶(low frequency,LF)為0.04～0.15 Hz，受交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)共同影響，其中交感神經(jīng)的影響占優(yōu)勢。臨床上可用LF/HF的比值來反映交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)的平衡性[3]。有研究[4]結(jié)果表明，在HRV的應(yīng)用中，HF變化與術(shù)中痛反應(yīng)的變化相關(guān)。在臨床應(yīng)用中，由于人群的個體差異大，交感和副交感神經(jīng)的影響因素眾多，目前以HRV變化趨勢作為鎮(zhèn)痛參考，尚無法進(jìn)行定量比較，故單純依靠HRV難以滿足痛反應(yīng)監(jiān)測的實際需求。

1.2 鎮(zhèn)痛與傷害性刺激指數(shù)(analgesia nociception index，ANI)[5]HRV分析可較好地評價自主神經(jīng)功能，反映痛反應(yīng)的變化，但無法對痛反應(yīng)進(jìn)行量化監(jiān)測。針對這種情況，法國Lille大學(xué)研發(fā)的ANI監(jiān)測儀，通過250 Hz數(shù)字心電圖檢測到心電R-R波序列，對R-R波進(jìn)行小波變換，得到R-R波序列的高頻信號曲線，通過計算AUC來評估副交感神經(jīng)張力。ANI范圍為0～100，主要反映副交感神經(jīng)系統(tǒng)的活性。ANI值越高表示鎮(zhèn)痛越充足，當(dāng)ANI數(shù)值<50時，意味著交感神經(jīng)活動增強，通常與鎮(zhèn)痛不足有關(guān)。關(guān)于ANI的臨床應(yīng)用，最新的研究結(jié)果顯示：在全身麻醉誘導(dǎo)插管時，ANI數(shù)值與血流動力學(xué)呈線性負(fù)相關(guān)[6]；在成人腹腔鏡膽囊切除術(shù)中，ANI可準(zhǔn)確反映傷害性刺激引起痛反應(yīng)的變化[7]；在兒童手術(shù)中，對于鎮(zhèn)痛深度的評估，ANI的指導(dǎo)意義優(yōu)于血流動力學(xué)指標(biāo)[8-9]；在成人肥胖患者手術(shù)中，ANI指導(dǎo)鎮(zhèn)痛可減少阿片類藥物的使用[10]。

2 基于分析末梢循環(huán)的監(jiān)測指標(biāo)

2.1 光電容積脈搏波(photoplethysmography，PPG) PPG借助光電探頭通過檢測組織中的氧合血紅蛋白與還原血紅蛋白光譜吸收值及其差異，計算出相應(yīng)組織的動脈血波動量[11]。通過脈搏氧飽和度儀探頭檢測到的PPG，能夠反映指端動脈血容量波動性變化，其形態(tài)、波幅與動脈血壓波形相似，與指端血管張力有關(guān)，受交感神經(jīng)調(diào)節(jié)。當(dāng)交感神經(jīng)活動增強，外周血管收縮，血流量減小，PPG波幅降低；交感神經(jīng)活動減弱，外周血管舒張，血流量增大，PPG波幅升高[12]。因此，通過對PPG的波幅和波形進(jìn)行分析，可反映交感神經(jīng)活動狀態(tài)，達(dá)到對痛反應(yīng)監(jiān)測的目的。在臨床應(yīng)用中，PPG波形與痛反應(yīng)相關(guān)，但使用PPG對痛反應(yīng)進(jìn)行量化評估時，還需要進(jìn)一步計算分析[13]；在局部麻醉的部位進(jìn)行PPG波形記錄，可反映局部交感神經(jīng)阻斷后血管的擴(kuò)張作用，從而對局部神經(jīng)阻滯麻醉效果和阻滯持續(xù)時間進(jìn)行判斷[14]。最近的研究[15]結(jié)果表明，手術(shù)中經(jīng)鼻黏膜監(jiān)測的PPG波形與痛反應(yīng)有更好的相關(guān)性。

2.2 灌注指數(shù)(perfusion index，PI) PPG波形可反映交感神經(jīng)張力的變化，但無法對痛反應(yīng)進(jìn)行量化監(jiān)測。PI是PPG的一種分析方法，光電探頭檢測的PPG波形由兩部分組成：①搏動性組織(變化著的小動脈血)吸收的光量稱搏動性信號(alternate current，AC)，與動脈血容量的波動有關(guān)；②非搏動性組織(靜脈血、肌肉和其他組織)吸收的光量稱非搏動性信號(direct current，DC)，常保持相對恒定，PI=AC/DC×100%[16]。鎮(zhèn)痛不足時，交感神經(jīng)活動增強，血管收縮，導(dǎo)致AC減弱，PI值變小，故PI值越大表示鎮(zhèn)痛越充分；PI值越小表示鎮(zhèn)痛越不足。近期有關(guān)PI臨床應(yīng)用的研究結(jié)果顯示，全身麻醉插管的PI值與插管時刺激的變化相關(guān)[17]；行七氟烷靜脈-吸入復(fù)合全身麻醉的患者PI值隨著手術(shù)刺激增加而減小，當(dāng)給予足夠鎮(zhèn)痛藥物時，隨著痛反應(yīng)減弱，PI值增大[18]；對ICU中的危重患者施加傷害性刺激后，PI值與其行為疼痛量表的分值變化呈顯著相關(guān)性[19]；術(shù)后在麻醉后恢復(fù)室中的患者PI值與疼痛VAS評分呈顯著相關(guān)性[20]；對神經(jīng)阻滯緩解疼痛的效果判斷，PI具有很好的指導(dǎo)價值[21]。目前在臨床應(yīng)用中，不同個體PI值的變化波動較大，對痛反應(yīng)監(jiān)測尚未形成統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

3 同時分析心率與末梢灌注的監(jiān)測指標(biāo)

同時分析心率與末梢灌注的監(jiān)測指標(biāo)為體積描記指數(shù)(surgical pleth index，SPI)[22]。HRV和PPG均可反映交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)的平衡狀態(tài)，且已被證實可反映鎮(zhèn)痛水平。2007年Huiku等[22]對60例行全憑靜脈麻醉患者的HRV與PPG的相關(guān)變量進(jìn)行統(tǒng)計分析后，得出SPI的計算方法，SPI由美國通用(GE)麻醉機(jī)氧飽和探頭監(jiān)測得到的心臟搏動間期和脈搏波幅計算得到，計算公式為SPI=100-(0.3×標(biāo)準(zhǔn)心臟搏動間期+0.7×容積描記的脈搏波幅)，取值范圍為0～100。數(shù)值過高表示鎮(zhèn)痛不足。美國GE公司推薦術(shù)中SPI值應(yīng)<50。目前在臨床工作中，SPI值為20～50是普遍可接受的范圍[23]。在指導(dǎo)術(shù)中鎮(zhèn)痛藥物使用方面，一項meta分析[24]結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)鎮(zhèn)痛方式相比，SPI指導(dǎo)鎮(zhèn)痛可減少術(shù)中阿片類藥物的使用量；但在一項腹腔鏡膽囊手術(shù)的研究[25]中，SPI指導(dǎo)鎮(zhèn)痛卻需要更多的鎮(zhèn)痛藥物。手術(shù)結(jié)束時的SPI值與術(shù)后疼痛程度無明顯相關(guān)性，不能通過手術(shù)結(jié)束時的SPI值預(yù)測患者術(shù)后疼痛程度[26]。在2～16歲的兒童手術(shù)中，SPI值與兒童年齡呈顯著負(fù)相關(guān)[27]。

4 基于分析腦電的監(jiān)測指標(biāo)

4.1 狀態(tài)熵(state entropy, SE)和反應(yīng)熵(response entropy,RE) 熵指數(shù)對麻醉深度的監(jiān)測是采集腦電圖和前額肌電圖信號，運用特殊的運算方式將電信號通過計算用數(shù)字表達(dá)出來[28]。以熵模型為基礎(chǔ)計算出兩個參數(shù)，分別為SE和RE。SE收集計算0.8～32 Hz電信號，信號主要來源于腦電圖，反映麻醉的鎮(zhèn)靜成分，類似于BIS；RE收集計算0.8～47 Hz電信號，信號來源于腦電圖和前額肌電圖，可同時反映鎮(zhèn)靜和鎮(zhèn)痛[29]。SE值為0～91，RE值為0～100[30]，RE值?！軸E值，當(dāng)機(jī)體受到傷害性刺激時產(chǎn)生痛反應(yīng)，RE值增大，RE與SE的差值增大。臨床中多以RE與SE的差值評估痛反應(yīng)，當(dāng)RE與SE的差值>5～10時,提示痛反應(yīng)增加，鎮(zhèn)痛深度不足。最新的臨床研究[31]結(jié)果顯示，在置入喉罩的全身麻醉中，熵指數(shù)能很好地反映痛反應(yīng)。一項心臟手術(shù)的研究[32]結(jié)果顯示，由于手術(shù)需要等原因?qū)е鲁Ｒ?guī)電極位置無法使用時，于眼眶下粘貼電極進(jìn)行數(shù)據(jù)采集所監(jiān)測得到的結(jié)果是可靠有效的。

4.2 鎮(zhèn)痛指數(shù) 鎮(zhèn)痛指數(shù)是由我國北京易飛華通公司研發(fā)的評估鎮(zhèn)痛深度的指標(biāo)。其基本原理為采集10 000余例不同層面的大樣本人群腦電數(shù)據(jù)，從中尋找出與鎮(zhèn)痛有關(guān)的成分，將腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)排列后以90百分位數(shù)劃定常模值的范圍，再用常模值評估患者的狀態(tài)[33]。鎮(zhèn)痛指數(shù)量程為0～100,是采用小波算法提取腦電中與傳遞疼痛信號相關(guān)的高頻波段(γ波段，40～100 Hz)、低頻波段(α波段和β波段，8～30 Hz)中規(guī)律重復(fù)變化的數(shù)據(jù)[34]，計算出大腦對疼痛刺激耐受程度的參數(shù)。目前研發(fā)人員推薦行全身麻醉手術(shù)的患者術(shù)中維持鎮(zhèn)痛指數(shù)值為40～60，鎮(zhèn)痛指數(shù)數(shù)值越高，表示痛反應(yīng)越強烈。目前已有研究[35]結(jié)果表明，在丙泊酚聯(lián)合瑞芬太尼的全身麻醉手術(shù)中，鎮(zhèn)痛指數(shù)能夠監(jiān)測痛反應(yīng)的變化，其變化趨勢與傷害性刺激過程一致。

4.3 痛覺誘發(fā)電位(pain-related evoked potential，PREP) PREP是由傷害性刺激作用于人體產(chǎn)生疼痛，由痛覺引發(fā)的腦誘發(fā)電位。臨床研究常用的刺激技術(shù)有電刺激、激光刺激、化學(xué)性刺激，由于化學(xué)性刺激持續(xù)時間較長，目前大多采用電刺激或激光刺激；電刺激在產(chǎn)生痛覺時，同時會激活非痛覺神經(jīng)Aβ纖維，傷害感受特異性較差，故可采用皮內(nèi)電刺激法以獲得更加可信的疼痛信號；激光刺激誘發(fā)電位能夠特異性激活傷害性感受器，是較理想的疼痛刺激技術(shù)[36]。由于電刺激疼痛技術(shù)和激光刺激技術(shù)都需要特殊的裝置，限制了PREP在臨床中的應(yīng)用。疼痛引發(fā)腦電圖變化，對采集的腦電圖進(jìn)行分析計算后獲得由疼痛刺激誘發(fā)的電位波形，通過波形變化對疼痛進(jìn)行監(jiān)測。研究[37]結(jié)果表明，作為評價痛覺系統(tǒng)的工具，在正常健康的成年人中，PREP波幅與疼痛VAS評分間存在顯著相關(guān)性。PREP目前仍處于標(biāo)準(zhǔn)化刺激的研究使用階段，尚不能準(zhǔn)確地監(jiān)測術(shù)中傷害性刺激引起的痛反應(yīng)。

5 基于分析瞳孔的監(jiān)測指標(biāo)

基于分析瞳孔的監(jiān)測指標(biāo)為瞳孔疼痛指數(shù)(pupillary pain index，PPI)，通過瞳孔直徑的變化和瞳孔對光反射的不穩(wěn)定性評估痛反應(yīng)[38]。PPI是通過監(jiān)測儀監(jiān)測瞳孔直徑，同時將100 Hz的電刺激作用于前臂，調(diào)整電流由10～60 mA逐漸增大，直至瞳孔直徑增幅超過基準(zhǔn)值的13%，然后把記錄到的電流值進(jìn)行量化后，得到數(shù)值1～9，PPI值越大表示痛反應(yīng)越強烈，當(dāng)PPI值>4時表示鎮(zhèn)痛不足[39]。一項對丙泊酚靜脈麻醉的研究[40]發(fā)現(xiàn)，在血壓和心率尚未發(fā)生改變時，PPI可監(jiān)測到由傷害性刺激引起的痛反應(yīng)。PPI還可用來評估鎮(zhèn)靜狀態(tài)下危重患者的痛反應(yīng)[41]。然而，麻醉狀態(tài)下瞳孔直徑的變化不僅與痛反應(yīng)相關(guān)，丙泊酚的使用對其亦有影響[42]；阿片類藥物本身的縮瞳作用，會影響PPI的監(jiān)測。

6 總 結(jié)

對全身麻醉手術(shù)患者痛反應(yīng)監(jiān)測是較新的研究領(lǐng)域，隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對臨床麻醉的要求必然會進(jìn)一步提高，精準(zhǔn)鎮(zhèn)痛的實現(xiàn)需要成熟可靠的痛反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)。在一定條件下，現(xiàn)有的痛反應(yīng)監(jiān)測指標(biāo)與痛反應(yīng)變化的相關(guān)性，使其有望能比血壓、心率更好地指導(dǎo)鎮(zhèn)痛，但對于各個痛反應(yīng)監(jiān)測指標(biāo)的研究總體上尚未形成定論。由于采集和分析方法存在局限性，以下問題亟待解決：對不同類型傷害性刺激的敏感度是否相同，不同手術(shù)部位的痛反應(yīng)測量是否一致，患者個體差異(年齡、血管硬化、神經(jīng)功能異常等)對監(jiān)測的影響程度，血管活性藥物對測量的影響。

綜上所述，目前對于全身麻醉術(shù)中痛反應(yīng)的監(jiān)測，在一定條件下，一部分可以實現(xiàn)，理想的痛反應(yīng)監(jiān)測指標(biāo)尚需進(jìn)一步探索。