腦電相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)指導(dǎo)重癥患者機(jī)械通氣的應(yīng)用進(jìn)展

鄭長(zhǎng)偉 陳玲 孫宇 才瑩 王琨 謝鳳杰

[摘要] 重癥醫(yī)學(xué)病房（intensive care unit，ICU）收治的危重病患者由于各種有創(chuàng)操作，自身疾病的疼痛、不可避免的噪聲（監(jiān)護(hù)設(shè)備、報(bào)警聲）、氣管導(dǎo)管、尿管、胃管等插管的隱形疼痛、對(duì)自身病情的擔(dān)憂、焦慮等，使機(jī)體處于強(qiáng)烈的應(yīng)激狀態(tài)，為減輕疼痛、焦慮及躁動(dòng)增加各器官的代謝負(fù)擔(dān)，防止影響治療效果，加重患者的病情。因此，鎮(zhèn)痛和鎮(zhèn)靜作為重癥醫(yī)學(xué)病房患者的常規(guī)治療，可以有效減輕對(duì)患者的不良刺激，從而確保治療的正常進(jìn)行。ICU目前對(duì)患者的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜評(píng)估方式多為鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜評(píng)估量表，主要通過患者對(duì)外界非傷害性刺激的反應(yīng)，治療依從性等方面評(píng)估患者的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜，其缺點(diǎn)是不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜程度的動(dòng)態(tài)變化，易造成鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜過深或不足。量化腦電圖具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)麻醉深度的作用，現(xiàn)就腦電相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)指導(dǎo)危重病患者鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞] 腦電雙頻譜指數(shù);光譜熵;鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜深度;危重病患者;鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜策略

[中圖分類號(hào)] R614? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-9701（2022）11-0189-04

[Abstract] Critically ill patients admitted to the intensive care unit （ICU） are usually strongly stressed due to various invasive operations， disease pain， inevitable noise （monitoring equipment and alarm sound）， invisible pain of tracheal tube， urinary tube， gastric tube， worry and anxiety of their own conditions， etc. Therefore， there is a need to reduce metabolic burden of various organs caused by pain， anxiety， and restlessness，to prevent affecting the treatment effect， and aggravating the patients′ condition. Analgesia and sedation，as a routine treatment for patients in ICU， can effectively reduce the adverse irritation to patients， and ensure the normal progress of treatment.The current ICU assessment of patients′ analgesia and sedation is mostly the analgesia sedation assessment scale， which mainly evaluates patients′ analgesia and sedation in terms of patient response to external non-harmful stimuli and treatment compliance. The disadvantage is that it cannot be monitored in real time.The dynamic changes in the degree of pain and sedation can easily lead to excessive or insufficient analgesia and sedation. Quantitative EEG has the function of real-time monitoring of the depth of anesthesia. This paper reviews the application progress of EEG-related monitoring technology to guide analgesia and sedation in critically ill patients.

[Key words] EEG bispectral index; Spectral entropy; Depth of analgesia and sedation; Critically ill patients; Analgesia and sedation strategies

腦電波形是所有大腦神經(jīng)元及其他大腦細(xì)胞各種電位活動(dòng)的總和，經(jīng)過顱骨及其他組織的衰減后，在頭皮表面的收集的電信號(hào)，包含所有的大腦高級(jí)神經(jīng)功能活動(dòng)。自20世紀(jì)20年代Hans Berger從人類頭皮表面明確記錄到大腦皮層腦電活動(dòng)，經(jīng)過1個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，腦電的技術(shù)得到廣泛地應(yīng)用[1]。并且傳統(tǒng)腦電圖（electroencephalogram，EEG）以其無創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、有效等優(yōu)越性，成為臨床上常用的檢查及監(jiān)測(cè)手段。從臨床醫(yī)學(xué)的角度來說，腦電圖是評(píng)價(jià)腦功能的敏感指標(biāo)，廣泛用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷與評(píng)估;穩(wěn)定準(zhǔn)確地反映意識(shí)狀態(tài)、鎮(zhèn)靜程度;與腦血流量有極好的相關(guān)性[2-4]。但傳統(tǒng)腦電圖持續(xù)監(jiān)測(cè)與分析工作量大，相關(guān)的腦電圖信息解讀需專業(yè)培訓(xùn)，在實(shí)時(shí)利用相關(guān)原始腦電的信息輔助臨床治療也存在一定的難度，難以在床旁廣泛開展與應(yīng)用。近年來，腦電監(jiān)測(cè)中出現(xiàn)多種技術(shù)指標(biāo)，通過對(duì)原始腦電進(jìn)行多種計(jì)算機(jī)算法處理，能實(shí)時(shí)反映患者腦功能的變化[5]。其中量化腦電圖是原始腦電圖的指標(biāo)“量化”，能夠有效進(jìn)行腦功能的監(jiān)測(cè)，常用腦電量化指標(biāo)有腦電雙頻譜指數(shù)（bispectral index，BIS）、光譜熵（spectral entropy，SE）、絕對(duì)頻帶能量（absolute band power，ABP）、相對(duì)頻帶能量（relative band power，RBP）、總功率（total power，TP）等。量化腦電圖通過各自提取原始腦電圖的時(shí)域或頻域，或兩者相結(jié)合，利用定量分析技術(shù)（快速傅里葉變換），對(duì)原始EEG信號(hào)進(jìn)行頻域和時(shí)域的分析，以趨勢(shì)圖譜的形式直觀反映患者的腦功能可用于臨床評(píng)估患者的腦功能，如腦灌注、腦氧的代謝，睡眠或鎮(zhèn)靜深度等，相比原始腦電圖具備更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，量化性及易解讀性，有利于降低使用門檻，利于臨床廣泛推廣及使用[6]。如今量化腦電圖已發(fā)展成為一種多通道、多功能的神經(jīng)功能監(jiān)測(cè)設(shè)備，為重癥監(jiān)護(hù)病房的治療補(bǔ)充一種新的思路。

1 重癥監(jiān)護(hù)患者鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜治療的評(píng)估

鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜評(píng)估為重癥醫(yī)學(xué)病房患者采用鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜藥物的前提，進(jìn)行常規(guī)鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜治療前，首先要確定患者鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜的需要，繼而采用相關(guān)鎮(zhèn)靜量表評(píng)估鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜藥物的滴定效果，達(dá)到預(yù)期的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜目標(biāo)[7]。2018年P(guān)ADIS指南建議在考慮使用鎮(zhèn)靜劑之前應(yīng)充分治療疼痛[8]。在充分鎮(zhèn)痛的基礎(chǔ)上對(duì)患者鎮(zhèn)靜的評(píng)估，常用躁動(dòng)-鎮(zhèn)靜評(píng)分（RASS）或鎮(zhèn)靜-躁動(dòng)評(píng)分（Ramsay）進(jìn)行終點(diǎn)滴定評(píng)估[9]。理想情況下，重癥患者鎮(zhèn)靜水平應(yīng)控制在呼叫喚醒，不躁動(dòng)、不拖曳管道通路，無呼吸機(jī)抵抗的水平，但臨床治療中鎮(zhèn)靜深度較難掌握，過深或過淺均會(huì)對(duì)患者造成影響，不利于患者預(yù)后。尤其機(jī)械通氣時(shí)，過深的鎮(zhèn)靜水平與機(jī)械通氣時(shí)間延長(zhǎng)、ICU住院時(shí)間延長(zhǎng)、住院時(shí)間延長(zhǎng)和死亡率增加呈正相關(guān)[10]。臨床中常通過RASS、Ramsay等鎮(zhèn)靜評(píng)價(jià)量表的評(píng)估，維持目標(biāo)鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜深度（或使用其他量表的等效值）。常用的鎮(zhèn)靜主觀評(píng)分主要通過患者對(duì)外界非傷害性刺激的反應(yīng)，治療依從性等方面評(píng)估患者的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜，其缺點(diǎn)是主觀評(píng)分依賴患者和醫(yī)生的互動(dòng)，對(duì)于接受神經(jīng)阻滯藥物或?qū)θ魏未碳o反應(yīng)的深鎮(zhèn)靜患者，主觀評(píng)分很難實(shí)時(shí)反映患者的意識(shí)狀態(tài)和鎮(zhèn)靜程度，易造成鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜過深或不足。比較肯定的是，危重患者適當(dāng)?shù)逆?zhèn)靜可以改善重癥監(jiān)護(hù)的效果及預(yù)后，但臨床上因?yàn)槿狈χ庇^的的客觀監(jiān)測(cè)指標(biāo)來指導(dǎo)鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛的給藥，故在重癥監(jiān)護(hù)病房維持最佳的鎮(zhèn)靜水平有一定難度。

2 腦電監(jiān)測(cè)重癥患者鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜治療的優(yōu)越性

對(duì)于重癥患者常需要監(jiān)測(cè)腦功能，如評(píng)估機(jī)械通氣患者鎮(zhèn)靜和意識(shí)水平;由于缺乏特異的監(jiān)測(cè)，仍依賴系統(tǒng)的神經(jīng)查體和相對(duì)具有滯后性的影像學(xué)檢查，這種間斷性的信息收集，只能在患者病情發(fā)展到一定階段，出現(xiàn)明顯臨床癥狀和體征后才能發(fā)現(xiàn)，有一定的滯后性，不能及時(shí)、直接反映神經(jīng)元活動(dòng)。2015年，美國(guó)臨床神經(jīng)生理學(xué)會(huì)發(fā)表的《重癥成人和兒童的連續(xù)腦電監(jiān)測(cè)專家共識(shí)》指出：連續(xù)的腦電監(jiān)測(cè)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)重癥患者腦功能改變的常用方法。因?yàn)閷?duì)疼痛的感知在大腦中表現(xiàn)出來，在不能借助語言的情況下，由實(shí)時(shí)提取的大腦電信號(hào)的腦電圖變化，或許是評(píng)估非語言患者疼痛的極佳替代手段，并且與疼痛體驗(yàn)更直接地聯(lián)系在一起[10]。Hartley等[11]發(fā)現(xiàn)連續(xù)腦電監(jiān)測(cè)下，相比平靜電活動(dòng)背景或非傷害性針刺刺激背景（如視覺、觸覺、聽覺）下，傷害性針刺刺激試驗(yàn)造成的疼痛刺激對(duì)兒童的腦電影響表現(xiàn)為腦電圖振幅明顯升高，且特異性較強(qiáng)。但持續(xù)原始腦電圖監(jiān)測(cè)與分析工作量大，難以在床旁廣泛開展。近年來，腦電監(jiān)測(cè)中出現(xiàn)多種對(duì)原始腦電通過多種算法處理得出的指標(biāo)，能即時(shí)反映腦功能變化。量化腦電圖是常規(guī)腦電圖的計(jì)算機(jī)“量化”，能有效進(jìn)行腦功能監(jiān)測(cè)，常用腦電相關(guān)量化指標(biāo)有腦電雙頻譜指數(shù)（BIS）、光譜熵（SE）絕對(duì)頻帶能量（ABP）、相對(duì)頻帶能量（RBP）、總功率（TP）、α變異度等，可用于評(píng)估重癥缺血缺氧性腦病，急性腦卒中等神經(jīng)功能相關(guān)的損傷，同時(shí)其中的指標(biāo)：α變異度能夠評(píng)估腦灌注，SE值結(jié)合常用的鎮(zhèn)靜評(píng)分量表去評(píng)估患者腦氧代謝及鎮(zhèn)靜深度，可整體地監(jiān)測(cè)和改善預(yù)后[2-4]。量化腦電圖是腦功能監(jiān)測(cè)歷史上的巨大進(jìn)步，通過計(jì)算機(jī)對(duì)原始腦電圖實(shí)時(shí)提取、頻率及時(shí)間壓縮等處理，通過量化的指標(biāo)，以趨勢(shì)圖的方法直觀有效地表示腦功能，提高臨床使用的方便性及操作性，便于臨床醫(yī)生判斷病情及治療策略的調(diào)整，其中與鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜相關(guān)性較高的有腦電雙頻譜指數(shù)（BIS）與光譜熵（SE）等。

3 相關(guān)腦電鎮(zhèn)靜監(jiān)測(cè)指標(biāo)及應(yīng)用

3.1 腦電雙頻指數(shù)（bispectral index，BIS）的定義

腦電雙頻譜指數(shù)腦電雙頻指數(shù)（BIS）由Aspect Medical Systems于1992年首次引入的腦電量化指標(biāo)，測(cè)定腦電信號(hào)的線性和非線性關(guān)系，包含腦電信號(hào)的全部信息。雙頻譜指數(shù)（BIS）范圍從0（等電位腦電圖）～100（完全清醒），反映人大腦的興奮或鎮(zhèn)靜程度，是目前應(yīng)用最廣泛的鎮(zhèn)靜深度監(jiān)測(cè)客觀指標(biāo)，1996年被美國(guó)食品藥品監(jiān)督局批準(zhǔn)成為全麻術(shù)中麻醉效果監(jiān)測(cè)的可靠手段，BIS值為100時(shí)表示大腦完全清醒狀態(tài)，BIS值60～80表示輕中度鎮(zhèn)靜，BIS值40～60代表能耐受手術(shù)的全身麻醉狀態(tài)，BIS值低于40代表較深的催眠狀態(tài)[12]。

3.2 腦電雙頻指數(shù)（bispectral index，BIS）評(píng)估重癥患者的鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛水平

多項(xiàng)研究認(rèn)為，客觀鎮(zhèn)靜指標(biāo)BIS值與主觀鎮(zhèn)靜評(píng)分具有良好的相關(guān)性，可輔助鎮(zhèn)靜的深度的評(píng)估。Manoj等[13]研究表明發(fā)現(xiàn)右美托咪定和咪達(dá)唑侖在需要機(jī)械通氣重癥患者中均能達(dá)到有效的鎮(zhèn)靜效果，且與咪達(dá)唑侖相比，采用右美托咪定鎮(zhèn)靜可縮短機(jī)械通氣時(shí)間，縮短機(jī)械通氣時(shí)間，加速了脫機(jī)時(shí)間;同時(shí)發(fā)現(xiàn)SAS與BIS在評(píng)估鎮(zhèn)靜深度方面有很好的相關(guān)性，BIS指數(shù)與SAS呈中高相關(guān)，且隨著鎮(zhèn)靜深度增加，SAS和BIS之間的相關(guān)性增加。當(dāng)鎮(zhèn)靜水平達(dá)到SAS 2～4時(shí)，BIS比SAS更可靠。Taran等[14]對(duì)79例患者基于RASS評(píng)分實(shí)施鎮(zhèn)靜方案相比常規(guī)鎮(zhèn)靜，能使患者獲得更好的鎮(zhèn)靜效果，從而顯著減少機(jī)械通氣的持續(xù)時(shí)間，減少ICU住院時(shí)間，該研究的局限性是未能進(jìn)行多中心試驗(yàn)，也未能觀察患者的總住院時(shí)間。Shan等[15]的實(shí)驗(yàn)表明使用BIS和COPT疼痛量表相結(jié)合去評(píng)估重度顱腦損傷患者的疼痛，具有更全面的評(píng)估效果。Robleda等[16]對(duì)70例危重患者進(jìn)行氣管內(nèi)吸痰術(shù)，相比未鎮(zhèn)痛組升高的BIS的值，先行鎮(zhèn)痛的手術(shù)組BIS明顯下降，表明疼痛也能引起B(yǎng)IS值的變化，且BIS值的變化比血壓、心率等生命體征更加明顯，證明BIS值增加，阿片類藥物，神經(jīng)肌肉阻滯劑和鎮(zhèn)靜作用可逆轉(zhuǎn)BIS值，故BIS能更及時(shí)提供疼痛反饋，作為疼痛評(píng)估工具，指導(dǎo)鎮(zhèn)痛藥物的使用。國(guó)外的許多數(shù)據(jù)也支持BIS除了在全麻術(shù)中使用外，對(duì)重癥患者的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜也有相當(dāng)大的意義[13-16]。

3.3 光譜熵（spectral entropy）的定義

光譜熵是床旁腦電監(jiān)測(cè)中衡量鎮(zhèn)靜深度的一種指標(biāo)，光譜熵通過對(duì)原始腦電進(jìn)行快速傅里葉轉(zhuǎn)換，計(jì)算特定腦電頻帶的不規(guī)則性，得出一定的數(shù)值，能提供直觀的數(shù)據(jù)來監(jiān)測(cè)鎮(zhèn)靜深度[17]。既往將SE監(jiān)測(cè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：71～91分為清醒狀態(tài)，61～70分為昏睡狀態(tài)，41～60分為輕、中度鎮(zhèn)靜，20～40分為深鎮(zhèn)靜狀態(tài)，<20分為超劑量鎮(zhèn)靜。數(shù)值反映鎮(zhèn)靜或昏迷的程度，數(shù)值越小，鎮(zhèn)靜或昏迷程度越深[18]。

3.4 光譜熵（SE）評(píng)估重癥患者的鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛水平

Maksimow[19]和Mowafi等[20]的實(shí)驗(yàn)分別證實(shí)光譜熵是指導(dǎo)右美托咪定和咪達(dá)唑侖鎮(zhèn)靜可靠的監(jiān)測(cè)，可量化、客觀評(píng)估用藥的充分性和確定劑量需求，調(diào)整鎮(zhèn)靜深度。Walsh等[21]對(duì)30例非神經(jīng)重癥機(jī)械通氣患者連續(xù)腦電監(jiān)測(cè)，并用Ramsay鎮(zhèn)靜評(píng)分進(jìn)行鎮(zhèn)靜評(píng)估，發(fā)現(xiàn)光譜熵與Ramsay各級(jí)鎮(zhèn)靜評(píng)分呈正相關(guān)，SE值對(duì)各鎮(zhèn)靜水平的平均預(yù)測(cè)概率分別為0.713和0.710，具有積極的預(yù)測(cè)意義。光譜熵基于腦電圖和額肌電圖變化的分析，是較為可靠的麻醉深度監(jiān)測(cè)技術(shù)，相比重癥監(jiān)護(hù)病房常用的RASS、SAS等躁動(dòng)評(píng)價(jià)量表與BIS監(jiān)測(cè)，腦電監(jiān)測(cè)得出的光譜熵的優(yōu)點(diǎn)為幾乎不受各種幅度噪聲的影響，且能夠有效地降低非肌松患者額部肌肉的肌電干擾，所以偶然出現(xiàn)的、大或小的偽跡對(duì)其沒有影響，能夠直接、持續(xù)、動(dòng)態(tài)地提供鎮(zhèn)靜效應(yīng)監(jiān)測(cè)，有利于隨時(shí)監(jiān)控患者的鎮(zhèn)靜深度，能夠指導(dǎo)患者的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜治療給藥，實(shí)現(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確地調(diào)控藥物的輸注，使患者處于合適的鎮(zhèn)靜深度，達(dá)到個(gè)性化、精準(zhǔn)化的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜治療。

4 ICU重癥患者常用的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜策略

目前非重癥神經(jīng)患者機(jī)械通氣患者的主流趨勢(shì)是淺至中度鎮(zhèn)靜。臨床試驗(yàn)表明危重患者需要較低水平的鎮(zhèn)靜，并實(shí)施多種策略，包括每日喚醒鎮(zhèn)靜、早期目標(biāo)導(dǎo)向鎮(zhèn)靜，鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜集束護(hù)理策略，甚至完全不鎮(zhèn)靜。大量相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明，淺至中度鎮(zhèn)靜的程序化鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛可降低非重癥神經(jīng)患者鎮(zhèn)靜藥物藥量，減少機(jī)械通氣時(shí)間，使患者盡快脫管[22-23]。鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜集束護(hù)理策略是以循證醫(yī)學(xué)為基礎(chǔ)的集束化干預(yù)策略。該策略通過每天的覺醒和呼吸調(diào)節(jié)，鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜深度的控制，譫妄的預(yù)防，早期下地活動(dòng)和家庭參與來實(shí)現(xiàn)。其中鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛程度的控制，可明顯減輕患者的痛苦，消除不良情緒，促進(jìn)恢復(fù)。Barnes-Daly等[24]進(jìn)行的多中心實(shí)驗(yàn)也證明集束化策略（ICU PAD care bundle）的實(shí)施能明顯降低呼吸機(jī)使用時(shí)間及譫妄率、提高生存率，降低治療費(fèi)用。

5 小結(jié)與展望

鎮(zhèn)痛和鎮(zhèn)靜作為重癥監(jiān)護(hù)病房不可或缺的治療，可有效降低對(duì)患者的應(yīng)激，確保治療的正常進(jìn)行及改善預(yù)后[8]。無論是常用的主觀鎮(zhèn)靜評(píng)價(jià)量表是腦電雙頻譜指數(shù)（BIS）還是光譜熵（SE），均是為了使用相關(guān)鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜藥物，降低患者的痛苦，減少應(yīng)激，獲得最高的治療質(zhì)量。目前疼痛、躁動(dòng)和譫妄三者對(duì)重癥監(jiān)護(hù)患者的預(yù)后密不可分，腦電監(jiān)測(cè)相關(guān)鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜指標(biāo)如BIS、SE值指導(dǎo)的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜策略，提供新的臨床工作思路，結(jié)合ICU對(duì)于疼痛、躁動(dòng)和譫妄的治療，可以減輕躁動(dòng)和預(yù)防譫妄。前者采用較為客觀，可連續(xù)監(jiān)測(cè)的量化腦電監(jiān)測(cè)指標(biāo)，BIS、SE值作為衡量鎮(zhèn)靜深度的指標(biāo)尤其是光譜熵SE，能直觀地監(jiān)測(cè)重癥患者的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜深度，結(jié)合個(gè)體化的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜策略，進(jìn)行量化、精準(zhǔn)化的鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜治療，有望指導(dǎo)鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜策略在重癥患者中的安全實(shí)施，完善鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜整體治療策略，避免過度鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜或鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)靜不足，為患者提供舒適和最大限度的改善預(yù)后。

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（收稿日期：2021-05-06）