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编号:10396528
40Hz听觉稳态反应在麻醉深度监护中的应用
http://www.100md.com 《中华实用医药杂志》 2003年第11期
     【文献标识码】A 【文章编号】 1609-6614(2003)11-0989-03

    意识是一个不确定的概念,可被解释为感觉、注意力、记忆、清醒程度等,麻醉状态下的意识更加难以确定。从1846年乙醚用于全身麻醉开始,麻醉中意识的问题一直是一个亟待解决的问题。麻醉临床中一般通过对语言指令有明确反应并能做出应答的水平判断意识情况,但自应用肌肉松弛药后,这一方法就不再可靠。因此迫切要求一种不需要病人活动就能观察意识水平的方法。听觉稳态反应(40Hzauditory steady-state response,ASSR)便是这样一种临床监护方法 [1] ,本文对此作一些探讨。

    1 原理

    1.1 40Hz ASSR 听觉是麻醉时最后消失的一个感觉,也是清醒时恢复的第一个感觉。视觉和体觉很易被麻醉药所阻滞,而听觉在麻醉中不是突然消失的,它被麻醉药逐渐抑制。听觉诱发电位(auditory evoked potential,AEP)是指听觉系统在接受声音刺激后,从耳蜗毛细胞至各级中枢产生的相应电活动。在声音刺激后10~100ms内出现的一串波属早期皮层反应,亦称为中潜伏期听觉诱发电位(middle latenˉcy auditory evoked potential,MLAEP),它的波形标记为No、Po、Na、Pa和Nb,主要反映中间膝状体和颞叶原始听皮质的电活动[2] 。40Hz听觉稳态反应(40Hz auditory steady-state reˉsponse,40Hz ASSR)又名40Hz听觉事件相关电位(40Hz audiˉtory event-related potential,40Hz AERP),是指给予40次/s的声刺激诱发的由4个间隔25ms的准正弦波成分构成的一组电位(当扫描时间为100ms时) [3]
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    2 临床应用

    2.1 监测意识状态 意识丧失是全身麻醉的一个基本要素,意识被认为是一种神志清醒或明白事理的状态。麻醉中监测有意识到无意识,无意识到有意识的转变是麻醉深度监测的重要内容,可以防止术中知晓的发生。

    常用的全身麻醉药可分为两类:一类为受体非特异性麻醉药,如吸入麻醉药异氟醚、安氟醚等;另一类为受体特异性麻醉药,如氯胺酮、芬太尼、异丙酚等。

    2.1.1 吸入麻醉药与40Hz ASSR的关系 笑气是麻醉中应用广泛的气体麻醉药,Lader和Norris [4] 证明在人类低至12%浓度的笑气就可引起听觉诱发反应幅值降低。最近的研究[5,6] 也证实随笑气浓度增加听觉诱发反应幅值渐进性降低。Gilles Plourde等 [7]认为在安氟醚麻醉中随安氟醚浓度增加40Hz ASSR波幅明显降低,随意识恢复ASSR幅值逐渐升高,二者之间相关性较好。在异氟醚麻醉中Plourde等 [8] 发现ASSR随异氟醚浓度增加而逐渐抑制,呈现剂量依赖性反应,随意识恢复而逐渐恢复。同时发现ASSR幅值<0.07μV总伴随意识丧失。根据40Hz ASSR麻醉前后幅值变化可初步判定意识丧失情况。
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    2.1.2 静脉麻醉药与40Hz ASSR关系 Gillie Plourde [9] 认为注入异丙酚后所有病人在1min后意识消失,2min后40Hz ASSR消失。异丙酚暂时消除40Hz ASSR,但不论病人意识是否恢复,40Hz ASSR都会重新出现,病人意识恢复后其幅值更大。至于高幅值40Hz ASSR与意识恢复之间有何关系尚不清楚,也许是低信噪比所致。因此异丙酚麻醉中40Hz ASSR出现不一定是意识恢复,这一结果与异氟醚、安氟醚等的结果相反。Bonhamme [1] 也发现异丙酚麻醉中ASSR恢复比意识恢复早,与异氟醚、安氟醚麻醉中意识恢复和ASˉSR恢复一致不同,并且只要ASSR幅值<0.08μV必伴有意识消失。Plourde [9] 推测异丙酚与吸入麻醉药这种作用差异可能与药物特异性有关,也可能为其他因素如吸入麻醉药持续时间长。

    阿片类药物对MLAEP的影响小,静脉注射大剂量苏芬太尼(>5μg/kg)后,随意识消失ASSR幅值降低,甚至完全消失。5~10min后以低波幅再现并持续存在于整个手术期,入ICU后其波幅增高伴随早期苏醒体征一起出现 [10] .但静注小剂量芬太尼(3μg/kg)ASSR仅轻度升高,这种变化差异无显著性 [7]
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    另一种静脉麻醉药氯胺酮,表现独特。Plourde [11] 发现氯胺酮不对40Hz ASSR产生抑制作用,使其幅值降低甚至消失,而是增加40Hz ASSR的幅值。氯胺酮如何增加40Hz ASSR幅值原因尚不清楚。可能是听觉皮层的最佳共振频率为37~38Hz接近于40Hz。

    Madler和P⒐ppel [12,13] 在研究不同麻醉药对中潜伏期诱发反应中40Hz振荡的不同作用时指出,对硫贲妥钠和异丙酚来说,振荡频率从30~40Hz转为10Hz左右,甚至消失。受体非特异性麻醉药如异氟醚、安氟醚与AEP共振频率呈现浓度依赖性抑制效应。受体特异性麻醉药如氯胺酮、芬太尼、苯二氮类则不能取消30~40Hz振荡。二人进一步证明病人的自主反应和应答反应与AEP中30~40Hz振荡的出现一致,只要30~40Hz振荡出现就说明病人在一定程度上是有意识的。这基本上解释了吸入和静脉麻醉药对40Hz ASSR的不同表现。

    2.2 预测体动 A.Yli-Hankala等发现ASSR可预测患者对手术刺激产生的体动反应,体动1.5min前其波幅由0.44μV迅速升高到1.73μV [14] 。苏醒期40Hz ASSR较手术期显著增高,反映患者意识的恢复,即对指令性语言作出反应的能力的恢复,而不是非特异性觉醒(nonspecific arousal)时的咳嗽或无意识的肢体动 [7]
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    2.3 ASSR指数 刘醒帅等 [15] 提出听觉稳态诱发反应(ASSR)指数,其计算方法为ASSR波上每隔5ms的两点波幅绝对差值的平方根之和。ASSR指数反映ASSR波的形态,其数值越大说明波形高尖陡直,意识被抑制的程度小;数值越小说明波形越低缓,意识被抑制的程度大。在不同异丙酚镇静关系中发现ASSR指数的变化与Pa、Pb波幅的变化有良好的相关性,尤其与Pa波幅的变化表现出更好的相关性,较能真实反映异丙酚镇静时Pa波幅的变化趋势。

    2.4 与其它麻醉深度监测方法的比较

    2.4.1 MLAEP及AEPi 中潜伏期听觉反应(MLAEP)是给予速率为10次/s左右的听觉刺激后12~50ms出现的一组正负波形,当刺激频率升至约40次/s时,MLAEP波形重叠成一持续的接近正弦的波形称为40Hz ASSR。二者都可用来监测全身麻醉药对大脑的影响。有证据表明MLAEP和40Hz ASSR起源于原始听觉皮层的相同神经元。MLAEP是一瞬时诱发反应,即刺激速率慢到足以使皮层接受下一刺激形成波形。40Hz ASSR是一稳态反应,即刺激速率快到使原来的反应重叠在一起。稳态反应是单个瞬态反应的线性叠加 [16]
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    MLAEP在麻醉深度监测的应用上,研究者主要集中在Pa波和Nb波的潜伏期和波幅。MLAEP显示与大部分麻醉药剂量相关的潜伏期延长和波幅降低。吸入麻醉药和静脉麻醉药 [17] 对于早期反应Pa波和Nb波呈显著的剂量依赖性改变,但是鸦片类和咪唑安定比吸入麻醉药和各种静脉麻醉药产生的影响小,氯胺酮则没有影响。MLAEP用于临床的最大缺点在于电生理方法及波形识别的复杂性,需从1000个重复信号中计算平均值,约需2min,而全麻过程中由清醒到熟睡的时间短,采用AEP不能及时反映病人的术中清醒。Mantzarides等 [18] 提出了听觉诱发电位指数(AEPindex即AEPi),它可反映AEP形态学的变化,将AEP原始波形数字化为一个指数,其计算方法为波形上相隔0.56ms的数个点,每相邻两点波幅绝对差平方根的和。陈杰等 [19] 研究不同静脉麻醉药对AEP的影响发现,AEPi随异丙酚、咪唑安定、硫贲妥钠剂量的增加呈进行性的降低,用氯胺酮时却无显著变化,这或许是因为不同麻醉药作用机制部位不同,而AEP仅反映听神经到皮层的电活动有关。因此笔者认为AEPi监测并不适合于所有麻醉监测,特别是氯胺酮麻醉。
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    2.4.2 BIS 脑电双频指数(bispectral index,BIS)是唯一通过美国FDA镇静深度监测指标,可用来监测药物的催眠作用,具有数个终点以及麻醉深度的分级指标,是现有监测中灵敏度和特异度较佳的参数。BIS通过对脑电图(EEG)波形在清醒和睡眠之间作阶梯式回归分析,保持并量化原始脑电的非线性关系,预计镇静和催眠程度。BIS与多种麻醉药存在相关性 [20] ,尤其在异丙酚诱导催眠时可以精确预测镇静程度,并且基本上不受麻醉初期一些麻醉药物所致的EEG假唤醒(激活)的影响。应用咪唑安定后BIS也能反映该镇静程度的变化。但BIS最突出的缺点是阈值在麻醉药物联合应用时并非独立存在,不同联合用药时BIS类同并不代表麻醉深度相同;不同患者在不同麻醉阶段BIS可以变化。目前有关BIS的研究中,有许多受到志愿者条件和试验设计的限制,不能全面反映BIS监测麻醉深度的效能。

    Bonhomme等[1] 研究异丙酚麻醉中ASSR与BIS作用中发现,异丙酚引起剂量依赖性ASSR和BIS值降低,r 2 分别为0.76,0.93,(P<0.001)。引起意识丧失时ASSR、BIS和异丙酚动脉血药浓度的P值分别为0.89,0.96,0.94。在监测异丙酚镇静催眠方面ASSR和BIS是一具有剂量依赖性作用的可用方法。与ASSR相比,BIS应用方便能更准确反映较小浓度异丙酚的镇静催眠作用,但不能预测体动反应。
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    2.4.3 其他监测方法 A.Yli-Hankala等 [14] 比较了ASSR,FEMG(upper facial muscle electromyogram,FEMG),EEG-ZCF(electroencephalographic-zero crossing frenquency,EEG-ZCF),HR(heart rate,HR)监测麻醉深度的异同。麻醉诱导后ASSR、FEMG、EMG均降低,病人活动前均升高,而HR基本无变化。人对外来声音刺激的反应受大脑皮层下结构抑制,头皮EEG并不反映皮层下电活动,EEG-ZCF在突然停止麻醉后逐渐升高,到病人清醒前5min无明显变化,其开始升高可能是由于异氟醚和笑气皮层浓度快速下降引起,与意识恢复不相关联。因此认为EEG-ZCF不适用于麻醉深度监测。心率和血压的变化受自身调节,均受下丘脑控制,上面部肌受脑干神经支配,与网状激活系统的觉醒中枢有关,因此可用FEMG监测麻醉深度。FEMG在诱导后降低,清醒前明显升高,清醒前1min幅值变化最明显。但清醒时其他肌肉活动也会影响结果,不适合预测体动。
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    许多学者认为40Hz ASSR实际上是短纯音按40Hz诱发的中潜伏期反应,它最主要的特点是具有频率选择性,波形稳定,重复性好,幅度大,易于辨认,能判断阈值。ASSR的特点使其成为监测麻醉中意识程度有前途的指标。但是最近Pockett等 [21] 用短声(Click)刺激发现部分受试者清醒状态下不出现可辨认的ASSR波形,而在昏睡状态下波形才逐渐可辨认,但这并不是噪音降低而是昏睡状态下信号增强所致。以往所研究的觉醒对事件相关电位的影响各家意见不一,有阳性结果也有阴性结果,如此繁多的结论可能是由于觉醒(arousal)是一个很难界定的生理学用语,更不用说人为控制它。基于此,Pockett认为ASSR并不太适用于麻醉深度监测。

    3 40Hz ASSR监测麻醉深度的机制

    全身麻醉药通过阻断感觉信号处理过程发挥作用。40Hz ASSR的形成机制目前仍不明确。有的认为脑内存在40Hz自发和诱发振荡反应。脑内自发40Hz振荡也叫gamˉma振荡,即~40Hz振荡,其范围在20~90Hz之间,gamma振荡起源于丘脑内层神经核团,又受中脑网状激活系统调控,~40Hz活动就反映了意识变化,与意识有关。30~40Hz神经振荡结构对感觉信号的处理是必要的。Basar等 [22] 认为人类听觉诱发反应AEP是一接近40Hz的谐振。40Hz反应是AEP的固有成分,每一次诱发反应均增强40Hz共振成分的幅值,刺激前的40Hz反应(自发)和诱发的40Hz反应成反比关系,即幅值大的自发40Hz活动降低诱发的40Hz反应幅值,如果刺激前40Hz活动幅值较大,那么在给予听觉刺激后通常不出现具有时间锁定特性的40Hz振荡,此时AEP的中潜伏期成分发生分离。也有的认为40Hz ASSR是40Hz的稳态刺激过程中,由单个短声诱发的中潜伏期反应的线性相加。
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    关于意识与振荡的关系,存在以下几种可能:(1)受体非特异性麻醉药的全身毒性作用能抑制神经系统振荡的出现,这样麻醉中40Hz振荡的消失并不特定的与意识丧失一致。(2)这些振荡就象时钟一样使传入信息与感觉保持暂时的一致,通过锁定这些振荡,系统就不能接受到传入的信息,失去暂时的一致。氯胺酮通过此方式发挥作用。(3)清醒是通过40Hz振荡将经皮层传递的不同信息结合起来,短期记忆也与40Hz振荡有关。通过干预这一过程,病人就不能感觉到相关的感觉刺激,短期记忆丧失 [23]

    麻醉由镇静、镇痛、肌松和对伤害反应的抑制4部分构成,它们之间的关系如图1所示,可见BIS只监测镇静催眠作用的A点,BIS评定麻醉深度明显依赖于所用的麻醉方法,它主要反映病人的镇静和催眠深度。

    图1 手术刺激、镇痛、镇静催眠之间的关系以及ASSR、BIS作用的部位(略)

    ASSR作用于B点,能提供手术刺激、镇痛、镇静催眠等方面的信息。当伤害性刺激得到完全阻滞时,只用少量的镇静药就可以获得稳定的麻醉深度,麻醉深度的监测只需监测镇静深度,用BIS即可作到;如伤害性刺激未得到充分阻滞时,其刺激可激动交感神经系统,提高病人的清醒水平,引起意识,发生术中知晓及体动,此时只有ASSR才能全面反映麻醉深度,预测体动和术中知晓。
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    4 小结

    理想的麻醉深度监测技术应该是能方便的在常规全麻中应用,对所有麻醉药能显示不同等级的变化,不受神经肌肉阻断剂影响,无创伤时,无需病人活动,操作简便。40HzASSR基本上符合上述标准,其在麻醉深度监护中的应用值得探索。

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    作者单位:100730首都医科大学附属北京同仁医院麻醉科

    (编辑 一坤), http://www.100md.com(盛开花)