數(shù)字化腦電圖在地氟烷麻醉中的應(yīng)用

宮云云，溫雪敏，賈晉太

(1.長治醫(yī)學(xué)院，山西 長治 046000；2.長治醫(yī)學(xué)院附屬和平醫(yī)院麻醉科，山西 長治 046000)

0 引言

在發(fā)達(dá)國家，全身麻醉是目前主流的麻醉管理方式，接近90%的手術(shù)患者都采用全身麻醉；在全身麻醉中，吸入麻醉占比接近80%。地氟烷是近年來新型的吸入麻醉藥，由于具有組織溶解性低、麻醉誘導(dǎo)快、蘇醒迅速、對(duì)循環(huán)功能影響小、在體內(nèi)幾乎無代謝產(chǎn)物等特點(diǎn)而倍受青睞，有報(bào)道地氟烷吸入麻醉患者術(shù)后并發(fā)癥要明顯少于七氟烷吸入麻醉，并且對(duì)心肌具有保護(hù)作用，是目前較為理想的吸入麻醉藥。但是，如何在臨床麻醉中取得理想的麻醉深度仍然是麻醉醫(yī)生密切關(guān)注的問題之一，即使臨床中出現(xiàn)了一系列麻醉深度監(jiān)測(cè)設(shè)備，由于腦電信號(hào)分析復(fù)雜，干擾因素多等缺點(diǎn)而較難做定量分析。因此，本文將結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)數(shù)字化腦電在地氟烷麻醉中的應(yīng)用作一綜述。

1 麻醉中腦電圖變化的基本特征

腦電圖是評(píng)價(jià)全身麻醉藥對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)影響的首選方法。在現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)麻醉深度的儀器設(shè)備中應(yīng)用較為廣泛的監(jiān)測(cè)方法是腦電雙頻譜指數(shù)(BIS)，BIS是唯一通過美國FDA批準(zhǔn)的麻醉鎮(zhèn)靜深度監(jiān)測(cè)指標(biāo)。BIS值是一個(gè)監(jiān)測(cè)麻醉深度的指標(biāo)，臨床研究證明其與麻醉催眠程度具有良好的相關(guān)性。但是，麻醉醫(yī)生在臨床中不應(yīng)該僅僅局限于監(jiān)測(cè)數(shù)值本身，而應(yīng)該獲取更多有用信息，如原始腦電波、密度譜陣列(density spectral array，DSA)、譜緣頻率(spectral edge frequency，SEF)等，從而做出合適的臨床決策。

清醒狀態(tài)下，主要是低振幅(10-20μV)的β波(＞13 Hz)，當(dāng)閉眼時(shí)，則會(huì)立即出現(xiàn)一個(gè)振幅(20-40μV)略高的α波(8-13 Hz)。當(dāng)人處于疲憊狀態(tài)并逐漸入睡時(shí)，α波逐漸消失，然后被節(jié)律更慢的θ波(4-7 Hz，40-80μV)取代；而在深度睡眠時(shí)，腦電波則變更慢，通常為δ波(＜3 Hz，100-120μV)。并且在清醒狀態(tài)下，一些病理因素如低碳酸血癥、低鈉血癥、低鈣血癥、低血氧飽和度、體溫過低、缺氧和低血糖可能導(dǎo)致腦電波變慢[1]。

作用于GABA能受體的麻醉劑產(chǎn)生麻醉作用時(shí)能形成與生理睡眠相似的腦電圖狀態(tài)(除外在深度麻醉下出現(xiàn)的爆發(fā)性抑制和平坦的腦電波)。一般來說，在超前麻醉劑量(早期鎮(zhèn)靜)下，靜脈和吸入催眠藥會(huì)引起快速的β波。在麻醉劑量下，信號(hào)的振幅隨著頻率的降低而增大?？歃梁挺虏S著慢θ和δ波的出現(xiàn)而減小。在深度麻醉下，大多數(shù)催眠藥都會(huì)誘發(fā)腦電圖電活動(dòng)的部分抑制，對(duì)這部分腦電圖進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的幾乎都是短時(shí)間的爆發(fā)性抑制，并且隨著麻醉的進(jìn)一步加深，爆發(fā)性抑制消失，腦電波趨于平坦[1]。李成輝等[2]選取了12例行腹腔手術(shù)的患者，進(jìn)行腦電功譜分析發(fā)現(xiàn)，麻醉誘導(dǎo)前α波和β波占優(yōu)勢(shì)，隨著麻醉深度加深，θ波和δ波逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)，并且BIS、SEF 95和中值頻率(Median powerfrequency，MPF)與麻醉深度成反比關(guān)系。Patrick L等[3]人發(fā)表的一篇綜述中也提到，在亞MAC濃度下，地氟烷、七氟烷與異氟烷表現(xiàn)出相似的腦電圖變化，都表現(xiàn)為強(qiáng)大的α波和慢δ波振幅，當(dāng)濃度達(dá)到1MAC或更高時(shí)，在α波和慢δ波之間出現(xiàn)了θ波。因此，θ波的出現(xiàn)在臨床上表明進(jìn)入了更深的麻醉狀態(tài)，對(duì)于判斷麻醉深度有一定的幫助。

2 地氟烷在等MAC值時(shí)的腦電圖差異

1965年，Eger等[4]引入了最小肺泡濃度(minimum alveolar concentration，MAC)的概念，通常被定義為吸入麻醉藥的最低肺泡濃度，在這一濃度下，50%的患者對(duì)傷害性刺激沒有反應(yīng)。MAC已經(jīng)成為衡量揮發(fā)性麻醉藥的效能的標(biāo)準(zhǔn)。但是由于MAC反應(yīng)的是脊髓的無體動(dòng)機(jī)制，而不是大腦的鎮(zhèn)痛和鎮(zhèn)靜機(jī)制，所以僅僅依靠MAC值并不能保證達(dá)到足夠的鎮(zhèn)痛和鎮(zhèn)靜水平[5]，不同揮發(fā)性麻醉藥在等MAC值時(shí)也并不能達(dá)到相同的麻醉深度。

等效MAC劑量地氟烷與七氟烷并不能確保同等的鎮(zhèn)痛或催眠效力。Kim等[6]將接受甲狀腺切除術(shù)的女性患者常規(guī)誘導(dǎo)后，采用相同MAC值的地氟烷或七氟烷維持麻醉時(shí)發(fā)現(xiàn)，地氟烷組BIS值＜40的時(shí)間明顯大于七氟烷組，等效揮發(fā)性麻醉藥并不能產(chǎn)生相似的BIS值。Kanazawa，S等[7]選取了120名不同年齡的患者分別接受1MAC地氟烷和七氟烷麻醉維持，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組年輕患者的BIS和SEF95均低于接受中老年患者，并且任何一組都沒有出現(xiàn)爆發(fā)性抑制。不同的是，各個(gè)年齡段呼氣末濃度在1MAC時(shí)地氟烷組的BIS值和95% SEF均低于七氟烷組，表明地氟烷組比七氟烷組腦電圖頻率更慢，導(dǎo)致較低的BIS值。Ryu，K. H等[8]研究了在等MAC值地氟烷和七氟烷麻醉時(shí)的BIS值發(fā)現(xiàn)，在1.0 MAC的穩(wěn)定狀態(tài)下，地氟烷和七氟烷在標(biāo)準(zhǔn)的傷害性刺激下沒有引起相似的手術(shù)體動(dòng)指數(shù)和BIS值。這些發(fā)現(xiàn)均表明，在等強(qiáng)麻醉中，地氟烷麻醉比七氟烷麻醉患者腦電的BIS值更低，能產(chǎn)生更強(qiáng)的鎮(zhèn)靜催眠作用。

Rampil I J等進(jìn)行的一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中[9]發(fā)現(xiàn)，異氟烷在地氟烷等MAC濃度下產(chǎn)生與地氟烷相似的腦電圖變化，形成濃度相關(guān)性腦電圖抑制，甚至爆發(fā)性抑制。遲曉等[10]研究了20例擇期手術(shù)的患者，術(shù)中單純采用吸入麻醉藥維持，觀察不同呼氣末濃度時(shí)的SEF和BIS值變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SEF和BIS與呼氣末濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，得出結(jié)論：地氟烷與異氟烷在等MAC值時(shí)產(chǎn)生相似的腦電圖變化。這一結(jié)論與此前Rampil I J結(jié)論一致。

Edwards J J等[11]研究了不同吸入麻醉藥的腦電圖差異，發(fā)現(xiàn)氟烷的BIS值高于等MAC值時(shí)的地氟烷、七氟烷和異氟烷。Umamaheswara，R. G等[12]在34例接受脊柱手術(shù)的患者中，分別記錄了氟烷和異氟烷在0.5MAC、0.75MAC和1.0MAC時(shí)的BIS值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著呼氣末濃度的增高BIS值均呈下降趨勢(shì)，并且在等MAC濃度下，異氟烷麻醉的患者BIS值均顯著低于接受氟烷麻醉的患者。作者推測(cè)出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是由于兩種吸入麻醉藥對(duì)腦電圖的影響造成的。這一結(jié)果進(jìn)一步證明了等MAC值時(shí)的兩種吸入麻醉藥并不能引起相同的鎮(zhèn)靜催眠效果，如果單純使用BIS值來指導(dǎo)氟烷麻醉，將會(huì)導(dǎo)致氟烷的過度使用。因此，了解常用吸入麻醉藥不同MAC值時(shí)的BIS值有助于平衡臨床麻醉中鎮(zhèn)痛藥和鎮(zhèn)靜藥的使用，更好的維持血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定。

3 地氟烷深麻醉下數(shù)字化腦電圖的變化

不同的揮發(fā)性麻醉藥對(duì)腦電圖的影響不同，國內(nèi)外的諸多研究也證實(shí)了這一點(diǎn)觀點(diǎn)。一般情況下，隨著麻醉藥物濃度的增加，腦電圖逐漸向高振幅低頻率轉(zhuǎn)變[13]。所有催眠藥物(氯胺酮除外)，都存在一個(gè)共同的終點(diǎn)：深麻醉時(shí)的爆發(fā)性抑制狀態(tài)[14]。

地氟烷麻醉腦電活動(dòng)隨呼氣末濃度的變化而變化。有研究[15]表明，地氟烷濃度增加時(shí)腦電圖活動(dòng)減弱，地氟烷導(dǎo)致了SEF95%呈劑量相關(guān)性下降，并且在呼氣末濃度1.24MAC(9%呼氣末濃度)或更高濃度時(shí)，產(chǎn)生明顯的爆發(fā)性抑制，但不產(chǎn)生癲癇樣活動(dòng)。另外一些研究得到了不同的觀察結(jié)果，Vakkuri，A.P.等[16]選取了31名女性患者隨機(jī)分成兩組，常規(guī)靜脈誘導(dǎo)插管后首先采用低濃度地氟烷(1.2%)和七氟烷(0.45%)維持10分鐘后，將地氟烷和七氟烷濃度分別調(diào)整至18%和7%維持5分鐘，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地氟烷組15例患者均未出現(xiàn)癲癇樣腦電圖，而七氟烷組15例患者有8例出現(xiàn)了癲癇樣腦電圖。這些研究表明，地氟烷濃度與癲癇樣腦電波無相關(guān)性，高濃度七氟烷可誘發(fā)癲癇樣活動(dòng)，表明地氟烷對(duì)于癲癇患者是安全的。Sharpe，M. D等[17]調(diào)查了一例71歲全身性肌陣攣性癲癇的男性患者，也得出同樣的結(jié)論：地氟烷麻醉適合于難治性癲癇持續(xù)狀態(tài)的患者的治療。

Schwender，D等[18]的研究中，對(duì)不同呼氣末濃度的七氟烷、異氟烷和地氟烷的功率譜進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，三組產(chǎn)生了相似的腦電圖變化，隨著呼氣末濃度的增加SEF下降，δ波和θ波的總功率和相對(duì)功率增加，β波的功率呈劑量依賴性下降。這一結(jié)果與其他相關(guān)報(bào)道結(jié)果一致。Glass，P. S等[19]指出，隨著異氟烷濃度的增加，BIS值呈線性下降，直到濃度為1.2%時(shí)BIS值趨于穩(wěn)定。Katoh，T等[20]的研究中也提到，當(dāng)七氟烷濃度從0.5%增加到1.5%時(shí)，BIS值呈線性下降，但在濃度增加到1.8%時(shí)沒有觀察到BIS值的進(jìn)一步降低。因此，七氟烷、異氟烷等吸入麻醉藥產(chǎn)生與地氟烷相似的劑量相關(guān)性腦電活動(dòng)抑制。

Murrell，J. C等進(jìn)行的一項(xiàng)研究[21]中，將40只雄性大鼠分為4組，分別用氟烷、異氟烷、七氟烷和地氟烷麻醉。記錄1.25MAC、1.5MAC、1.75MAC前后5min時(shí)的腦電圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地氟烷組與七氟烷和異氟烷組在觀察劑量下均出現(xiàn)了BS，而在氟烷組任何觀察濃度下均未發(fā)現(xiàn)BS。并且在異氟烷組，爆發(fā)性抑制率(BSR)為100%，而地氟烷和七氟烷組BSR均隨吸入麻醉藥濃度的增加而增加，MAC值在1.75%時(shí)的BSR在除氟烷組的各組中無顯著差異。可能支持了氟烷與其他吸入劑具有根本不同的作用機(jī)制的假設(shè)。

4 地氟烷麻醉時(shí)術(shù)中強(qiáng)直刺激對(duì)腦電圖變化的影響

通常情況下，大腦皮層接受來自手術(shù)野傳入的強(qiáng)直刺激，引起腦電圖的改變。Kiyama，S.和Takeda，J.[22]兩位研究者設(shè)計(jì)的研究方案中，實(shí)驗(yàn)組采取了術(shù)前硬膜外鎮(zhèn)痛的方法阻斷了這種刺激，術(shù)中單純采用吸入麻醉藥維持。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在所有未接受術(shù)前硬膜外鎮(zhèn)痛的患者，手術(shù)切皮后腦電圖明顯向慢波轉(zhuǎn)移，SEF 95從12.5HZ下降至6.5HZ，顯著下降的同時(shí)伴隨著平均動(dòng)脈壓的顯著升高，而在術(shù)中給予硬膜外鎮(zhèn)痛后的SEF95和平均動(dòng)脈壓恢復(fù)到術(shù)前值；相比之下，術(shù)前接受硬膜外鎮(zhèn)痛的患者，在切皮后30分鐘，腦電圖SEF95(13.3HZ)較術(shù)前沒有明顯變化。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)兩組患者在蘇醒期的SEF95(25.7HZ)均明顯升高。這一結(jié)果表明手術(shù)刺激的阻斷與否可以產(chǎn)生不同的腦電圖變化，同時(shí)該研究也表明，術(shù)中手術(shù)刺激引起的覺醒反映不同于手術(shù)結(jié)束終止麻醉時(shí)監(jiān)測(cè)到的腦電圖變化。這可能是在沒有充分鎮(zhèn)痛的情況下，手術(shù)的有害刺激誘發(fā)了一種矛盾的覺醒反應(yīng)。另外一項(xiàng)研究也提到從麻醉到蘇醒的機(jī)制可能不同于有害刺激引起的反常覺醒狀態(tài)[23]。因此，術(shù)中應(yīng)用EEG作為常規(guī)監(jiān)測(cè)工具時(shí)，必須考慮手術(shù)本身刺激對(duì)腦電圖的影響。

有害刺激可能影響藥物濃度與腦電圖效應(yīng)之間的關(guān)系，所以麻醉醫(yī)生往往會(huì)在手術(shù)刺激前增加麻醉藥濃度來達(dá)到一定的目的。R?pcke，H等[24]選取了24名行婦科剖腹手術(shù)的患者，丙泊酚誘導(dǎo)后只接受地氟烷麻醉，旨在研究手術(shù)刺激對(duì)地氟烷誘發(fā)的腦電圖改變的濃度-反應(yīng)曲線關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)手術(shù)刺激使地氟烷的SEF 95、MPF和雙譜指數(shù)曲線向更高的地氟烷濃度偏移。在沒有手術(shù)刺激的一組，BIS值為50時(shí)的地氟烷濃度為(2.2±0.74)%，而在手術(shù)刺激組，則需要地氟烷濃度6.8±0.98%才能達(dá)到相同的BIS值。說明有害刺激可能影響藥物濃度與腦電圖效應(yīng)之間的關(guān)系。

5 小結(jié)

如何達(dá)到理想的麻醉深度一直是臨床麻醉醫(yī)生面臨的困難和挑戰(zhàn)?；谶@一問題，研究者們也開發(fā)出了一系列麻醉深度監(jiān)測(cè)設(shè)備，但不同揮發(fā)性麻醉藥對(duì)腦電圖的影響不同，并且信號(hào)采集過程中容易受到電刀、傷害性刺激等干擾，目前為止還沒有一種麻醉深度監(jiān)測(cè)儀器能夠完全滿足臨床需要。因此，隨著吸入麻醉藥應(yīng)用逐漸廣泛，需要進(jìn)一步尋找適合于吸入麻醉深度監(jiān)測(cè)的設(shè)備，并且可以用其來研究吸入麻醉藥的藥代學(xué)和藥效學(xué)關(guān)系，做到個(gè)體化精準(zhǔn)給藥，達(dá)到理想的麻醉效果。