麻醉深度监测新进展：双频指数
作者：杭燕南 卢剑华
单位：杭燕南(上海第二医科大学附属仁济医院 200001)；卢剑华(上海第二医科大学高级医师进修班)
关键词：
临床麻醉学杂志000410 全身麻醉深度的监测有许多方法。但至今尚无一种方法能直观、准确、动态地反映麻醉深度。以往曾通过监测血流动力学的变化来间接反映麻醉深度，也有用原始脑电信号、听觉诱发电位、肌电图、食管收缩能力变化、瞳孔反射以及采用多种变异综合分析，应用微机的多因素逻辑学方程分析等。但一直没有直接方法测定麻醉药对中枢神经系统的作用。
常规脑电图可反映大脑皮层及皮层下神经系统活动，但操作复杂，易受外界干扰，资料分析困难，较难常规应用于临床判定麻醉药作用。近年来随着微机的应用和脑电分析技术的发展，脑电技术在临床麻醉学中的应用再度受到关注，衍变出不同的脑电参数如双频指数(bispectral index ，BIS)等，能更准确、及时地反映大脑生理功能的变化。兹对BIS的原理和临床应用介绍如下。
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原理
脑电波形显示出脑细胞群自发而有节律的电活动，一般用波幅、频率和相位等特征来描述。全身麻醉时，脑电图频率随麻醉加深或变浅呈顺序变化，与麻醉药浓度呈函数关系，因此能被用来反映麻醉深度。但在早期，多采用EEG的时域特征来反映麻醉深度，主要分析EEG波形的几何性质。随着快速傅立叶变换技术的成熟，越来越多的EEG频域特征可用来反映麻醉深度，将时间-振幅关系的原始脑电信号转换成频率-功率的关系，并衍化出多个数量化参数，如双频指数(BIS)、边缘频率(SEF)、中间频率(MF)等[1，2]。将δ波段的相位锁定能量从δ能量中减除，并表示为0～30Hz波段双波谱密度的比率，最后得出一量化指标，即BIS。双频谱分析是定量EEG频率间的相位偶联(phase coupling)，包含了频率和振幅信息，相位偶联是非线性行为的特征，因而双频谱分析能精确地控测和定量信号间线性和非线性变化，能更准确地反映麻醉深度变化。许多麻醉药在频率和功率上的变化与剂量不形成简单的关系，小剂量的苯二氮NFDB3类或异丙酚通常会引起高频活化，在功率谱上显示频率的净上升，而较大剂量的硫喷妥纳或异氟醚能引起爆发性抑制和功率的净下降。这意味着当病人麻醉太浅或过深时会发生混乱[3]。而BIS是将EEG的功率和频率经双频分析得出的混合信息拟合成一个最佳数字，用0～100分度表示，数值减少时表示大脑皮层抑制加深。自然睡眠时BIS降低，但不可能达到大剂量异丙酚、硫喷妥钠或挥发性麻醉药引起的抑制程度。许多研究业已发现，随麻醉深度的加深，中枢神经细胞的电生理活动明显改变，因而数量化EEG可比较敏感地监测麻醉深度[4]。
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临床应用
BIS提供了一种定量判定非线形二次幂作用的手段，可定量测定任何两个频率与第三个频率总合时的时相匹配程度，从无任何协调的0%变化到完全协调的100%，得到的信息更为充分和准确[2]。许多研究已证实，临床体征和主要的EEG特征与BIS分度密切相关[5～7]。
对镇静程度的评估
经健康志愿者的实验，证实了BIS在评定镇静催眠药物作用时的价值。Glass等[8，9]对受试者分别给予异丙酚、咪唑安定或合并使用咪唑安定-阿芬太尼、异丙酚-阿芬太尼及异丙酚-氧化亚氮，以逐步递增或递减的方式给药。每一步都测定血浆药物浓度和与镇静/催眠或记忆有关的所有能得到的临床体征。同时持续检测BIS，结果表明BIS是一个非常好的反映镇静作用的指标，明显优于血浆药物浓度的测定。Bloom等[10]用甲乙炔巴比妥(Methohexifal)作为镇静剂在志愿者中也得到类似结果。所有经试验的药物都建立了受试对象对声音的反应和记忆可能性以及对应BIS变化的回归曲线。低于60的BIS值与对指令的反应能力较差，这在已试验的所有催眠药中基本一致，而且当两种药物联合用药时没有明显不同。BIS超过60，对词汇或图片暗示的记忆能力丧失，提示记忆丧失发生在意识丧失之前。
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另外，Leslie等[11]报告了在硬膜外麻醉期间患者接受异丙酚后，BIS监测有与上段所述类似的发现；Liu[12～13]和Avramov[14]用异丙酚或咪唑安定使患者镇静时，也证实了这一点。Malinovsky等[15]在研究蛛网膜鞘内注射可乐定的镇静效果时，发现BIS值变化与可乐定不同剂量所对应的镇静程度一致，在外伤性脊髓损伤者中，可乐定的镇静延迟也表现一致。
0’Connor等[16]报告，在ICU病房中BIS不能很好反映有脑病或神经系统损伤患者真实的神志清醒程度。由于神经自主运动对EEG的干扰，许多病人的BIS值高于经临床评估所预测的程度；相反，在另一些病人中，正常的皮层电活动与较低频率的δ波混杂在一起，虽然皮层功能表现出有意识的行动，BIS值却非常低，只是两种电活动的简单平均数。根据作者等对咪唑安定—依托咪酯/氯胺酮联合诱导的研究，咪唑安定+氯胺酮组在第二个诱导药氯胺酮注入后BIS迅速上升，达到或者超过麻醉前的清醒对照值，与其它实验组完全不同，可能是由于两药对中枢神经递质的不同影响引起的[17]。总的说来，这些发现表明BIS提供了一种广泛应用的能持续和可靠地测定镇静-催眠药物作用的方法，它可同步、定量地反映病人的镇静程度。
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对麻醉药量的预计
BIS可很好地预计病人对切皮的体动反应。异氟醚麻醉病人对切皮刺激无反应时BIS值为55.3±6.3，产生体动反应BIS值为77.4±3.2[18]。异丙酚-阿芬太尼或异氟醚-阿芬太尼麻醉时切皮无体动反应BIS值为55±8和63±10，有体动反应BIS值分别为69±10和78±8[2]。这说明注射肌松剂后应用BIS来预计麻醉深度仍具有一定意义。
Glass等人近来对BIS监测异丙酚麻醉的价值作了临床评价。BIS监测组术中滴注异丙酚使BIS值介于45～60之间，手术结束前15分钟使BIS回升至60～70；对照组通过观察临床体征控制滴注异丙酚，不监测BIS，结果使用BIS监测组异丙酚用量明显较低，清醒和撤离PACU较早，总体恢复评分也较好，而且术中没有低血压、高血压或体动反应等发生[19～21]。Struys等[21]在接受短时间手术(约30分钟)的58例病人中，通过监测BIS控制异丙酚的滴注，使BIS值维持在40～60的范围，体动反应和术中知晓的发生率明显低于凭临床体征控制异丙酚剂量组。虽然两组异丙酚平均用量无明显差别，但未监测BIS组更易发生剂量不足或剂量过多。Matsunami等[22]认为BIS只在麻醉稳定时反映异丙酚浓度，在麻醉状态变化、术毕和苏醒时的BIS值是不可靠的，同时氯胺酮的浓度与BIS值不相关。但他们又认为在芬太尼+异丙酚+氯胺酮静脉麻醉时根据BIS值可减少异丙酚剂量而没有术中知晓的危险[23]。
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以上研究的结果说明BIS监测提高了麻醉的质量，便于控制用药，但BIS评定麻醉深度明显依赖于所用的麻醉方法，主要反映病人镇静或睡眠深度。使用大剂量阿片类药物病人对切皮无明显体动反应时，仍可能显示麻醉较浅，表明BIS在评定镇痛药和镇静药作用时有所不同[24]。而Menigaux等为了评估在喉镜检查和插管时不同浓度雷米芬太尼(RF)相对应的BIS变化情况，对50名ASAⅠ～Ⅱ级的病人进行的一项前瞻性研究，发现注射RF前的BIS值各组间没有不同，插管前给RF对BIS值也没有影响，但在喉镜检查和插管期间BIS变化与计算的RF浓度呈负相关(R2＝0.616)，当RF浓度增加时BIS明显下降，显示BIS在不良刺激下可显示上升和提供选择最佳麻醉镇痛药的参考[25]。总之，BIS随麻醉药浓度和剂量的增减而变化，以及随手术刺激的强度增减而变化。
对意识恢复的判断
Flaishon等[26]用前臂隔离技术前瞻性地研究麻醉诱导后用BIS监测来预测意识恢复，静注单次剂量异丙酚或硫喷妥纳后，持续监测BIS，间断要求病人抓紧研究者的手指。结果发现虽然药物浓度和持续时间很不一致，但当BIS上升超过60时，意识开始恢复是一致的；BIS值低于65表明在50秒内意识恢复的可能性不到5%，没有一个对指令有反应的病人能回忆起这段情节。这项研究支持BIS值是判断病人意识是否恢复的良好指标。
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Glass等的研究也同样表明BIS可较好地反映异丙酚在不同血药浓度时病人的意识和记忆力的变化，在恢复期唤醒时BIS有同步恢复的趋势。Billard等[27]发现应用异丙酚后恢复期的BIS值会较快恢复至基础水平，这可能与异丙酚具有明显的短效作用，清醒快且完全的药理作用有关。
在全凭静脉麻醉中异丙酚和芬太尼常联合用药，所以了解这两种药相互作用的关系是很重要的。Mi等研究了芬太尼血浆水平对异丙酚麻醉意识恢复时的BIS变化。和芬太尼联合用药时异丙酚各种浓度的BIS没有明显变化，认为BIS是静脉异丙酚/芬太尼麻醉时监测不同意识水平的一个很好的手段[28]。另一研究的结果认为芬太尼能增强异丙酚的作用，联合用药时虽意识和睫毛反射消失，但BIS值处于较高水平，提示不能单凭BIS监测麻醉深度[29]。
Ahson等[30]在应用靶控输注异丙酚或者七氟醚麻醉过程中，发现BIS不能预测病人的运动恢复和个体苏醒时间。
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结语：BIS可较好地反映镇静药作用程度、意识恢复程度和指导术中麻醉药的用量。但不同种类和剂量麻醉药及不同给药方法对BIS的影响不完全一致，表明至今还没有在各种条件下完全准确地监测麻醉深度的简单的方法。由于BIS充分综合和利用脑电波所提供的信息，及时反映麻醉药的镇静水平，故仍显示较高的临床应用价值。
参考文献
[1] Stanski DR.Monitoring depth of anesthesia.In：Miller RD.eds.Anesthesia.4rd ed.New York：Churchill Living-stone，1994.1127.
[2] Vemon JM.Lang E，Sebel PS.Prediction of movement using bispectral electroencephalographic analysis during propofol/alfentanil or isoflurane/alfentanil anesthesia.Anesth Analg，1995，80：780.
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[3] Kearse L，Rosow C，Glass P，et al.Monotonic changes in EEG bispectral index correlate with target plasma concentrations of propofol and midazolam.Anesth Analg，1996，82：22.
[4] Abke J，Nahm W，Stockmanns G，et al.Detection of inadequate anesthesia by EEG power and bispectral analysis.Anesthesiology，1996，85：477.
[5] Gambus PL，Gregg KM，Shafer SL，et al.Validation of the alfentanil canonical univariate parameter as a measure of the opioid effect on the electroenephalogram.Anesthesiology，1995，83：747-756.
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[8] Glass P，Gan TJ，Sebsl PS，et al.Comparison of the bispectral index(BIS) and measured drug concentrations for monitoring the effects of propofol，midazolam，alfentanil and isoflurane.Anesthesiology，1995，83：374.
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[9] Glass P，Bloom M，Kearse L，et al.Bisnectral analysis measures sedation and memory effects of propofol，midazolam，isoflurane，and alfentanil in healthy volunteers.Anesthesiology，1997，86：836-847.
[10] Bloom M，Whitehurst S，Mandel M，et al.Bispectral index as an EEG measure of sedation with methohexital.Anesthesiology，1996，85：461.
[11] Leslie K， Sessler DI， Schroeder M， et al. Propofol blood concentrations and the bispectral index predict suppression of learning during propofol/epidural anaesthesia in volunteers.Anesth Analg，1995，81：1269-1274.
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[26] Flaishon R，Windssor A，Sigl J，et al.Recovery of consciousness after thiopental or propofol：bispectral EEG(BIS)and the isolated forearm technique.Anesthesiology，1997，86：613-619.
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[29] Mi WD，Sakai T，Matsuki A，et al.Interaction between propofol and fentanyl for inducing unconsciousness and loss of eyelash reflex-monitoring with EEG parameters.Anesthesiology，1998，89：924.
[30] Ahson J， Thwaites L S. BIS during TCI propofol or sevoflurane anesthesia.Anesthesiology，1998，89：899.
收稿：1999-03-23, 百拇医药
单位：杭燕南(上海第二医科大学附属仁济医院 200001)；卢剑华(上海第二医科大学高级医师进修班)
关键词：
临床麻醉学杂志000410 全身麻醉深度的监测有许多方法。但至今尚无一种方法能直观、准确、动态地反映麻醉深度。以往曾通过监测血流动力学的变化来间接反映麻醉深度，也有用原始脑电信号、听觉诱发电位、肌电图、食管收缩能力变化、瞳孔反射以及采用多种变异综合分析，应用微机的多因素逻辑学方程分析等。但一直没有直接方法测定麻醉药对中枢神经系统的作用。
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原理
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临床应用
BIS提供了一种定量判定非线形二次幂作用的手段，可定量测定任何两个频率与第三个频率总合时的时相匹配程度，从无任何协调的0%变化到完全协调的100%，得到的信息更为充分和准确[2]。许多研究已证实，临床体征和主要的EEG特征与BIS分度密切相关[5～7]。
对镇静程度的评估
经健康志愿者的实验，证实了BIS在评定镇静催眠药物作用时的价值。Glass等[8，9]对受试者分别给予异丙酚、咪唑安定或合并使用咪唑安定-阿芬太尼、异丙酚-阿芬太尼及异丙酚-氧化亚氮，以逐步递增或递减的方式给药。每一步都测定血浆药物浓度和与镇静/催眠或记忆有关的所有能得到的临床体征。同时持续检测BIS，结果表明BIS是一个非常好的反映镇静作用的指标，明显优于血浆药物浓度的测定。Bloom等[10]用甲乙炔巴比妥(Methohexifal)作为镇静剂在志愿者中也得到类似结果。所有经试验的药物都建立了受试对象对声音的反应和记忆可能性以及对应BIS变化的回归曲线。低于60的BIS值与对指令的反应能力较差，这在已试验的所有催眠药中基本一致，而且当两种药物联合用药时没有明显不同。BIS超过60，对词汇或图片暗示的记忆能力丧失，提示记忆丧失发生在意识丧失之前。
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另外，Leslie等[11]报告了在硬膜外麻醉期间患者接受异丙酚后，BIS监测有与上段所述类似的发现；Liu[12～13]和Avramov[14]用异丙酚或咪唑安定使患者镇静时，也证实了这一点。Malinovsky等[15]在研究蛛网膜鞘内注射可乐定的镇静效果时，发现BIS值变化与可乐定不同剂量所对应的镇静程度一致，在外伤性脊髓损伤者中，可乐定的镇静延迟也表现一致。
0’Connor等[16]报告，在ICU病房中BIS不能很好反映有脑病或神经系统损伤患者真实的神志清醒程度。由于神经自主运动对EEG的干扰，许多病人的BIS值高于经临床评估所预测的程度；相反，在另一些病人中，正常的皮层电活动与较低频率的δ波混杂在一起，虽然皮层功能表现出有意识的行动，BIS值却非常低，只是两种电活动的简单平均数。根据作者等对咪唑安定—依托咪酯/氯胺酮联合诱导的研究，咪唑安定+氯胺酮组在第二个诱导药氯胺酮注入后BIS迅速上升，达到或者超过麻醉前的清醒对照值，与其它实验组完全不同，可能是由于两药对中枢神经递质的不同影响引起的[17]。总的说来，这些发现表明BIS提供了一种广泛应用的能持续和可靠地测定镇静-催眠药物作用的方法，它可同步、定量地反映病人的镇静程度。
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对麻醉药量的预计
BIS可很好地预计病人对切皮的体动反应。异氟醚麻醉病人对切皮刺激无反应时BIS值为55.3±6.3，产生体动反应BIS值为77.4±3.2[18]。异丙酚-阿芬太尼或异氟醚-阿芬太尼麻醉时切皮无体动反应BIS值为55±8和63±10，有体动反应BIS值分别为69±10和78±8[2]。这说明注射肌松剂后应用BIS来预计麻醉深度仍具有一定意义。
Glass等人近来对BIS监测异丙酚麻醉的价值作了临床评价。BIS监测组术中滴注异丙酚使BIS值介于45～60之间，手术结束前15分钟使BIS回升至60～70；对照组通过观察临床体征控制滴注异丙酚，不监测BIS，结果使用BIS监测组异丙酚用量明显较低，清醒和撤离PACU较早，总体恢复评分也较好，而且术中没有低血压、高血压或体动反应等发生[19～21]。Struys等[21]在接受短时间手术(约30分钟)的58例病人中，通过监测BIS控制异丙酚的滴注，使BIS值维持在40～60的范围，体动反应和术中知晓的发生率明显低于凭临床体征控制异丙酚剂量组。虽然两组异丙酚平均用量无明显差别，但未监测BIS组更易发生剂量不足或剂量过多。Matsunami等[22]认为BIS只在麻醉稳定时反映异丙酚浓度，在麻醉状态变化、术毕和苏醒时的BIS值是不可靠的，同时氯胺酮的浓度与BIS值不相关。但他们又认为在芬太尼+异丙酚+氯胺酮静脉麻醉时根据BIS值可减少异丙酚剂量而没有术中知晓的危险[23]。
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以上研究的结果说明BIS监测提高了麻醉的质量，便于控制用药，但BIS评定麻醉深度明显依赖于所用的麻醉方法，主要反映病人镇静或睡眠深度。使用大剂量阿片类药物病人对切皮无明显体动反应时，仍可能显示麻醉较浅，表明BIS在评定镇痛药和镇静药作用时有所不同[24]。而Menigaux等为了评估在喉镜检查和插管时不同浓度雷米芬太尼(RF)相对应的BIS变化情况，对50名ASAⅠ～Ⅱ级的病人进行的一项前瞻性研究，发现注射RF前的BIS值各组间没有不同，插管前给RF对BIS值也没有影响，但在喉镜检查和插管期间BIS变化与计算的RF浓度呈负相关(R2＝0.616)，当RF浓度增加时BIS明显下降，显示BIS在不良刺激下可显示上升和提供选择最佳麻醉镇痛药的参考[25]。总之，BIS随麻醉药浓度和剂量的增减而变化，以及随手术刺激的强度增减而变化。
对意识恢复的判断
Flaishon等[26]用前臂隔离技术前瞻性地研究麻醉诱导后用BIS监测来预测意识恢复，静注单次剂量异丙酚或硫喷妥纳后，持续监测BIS，间断要求病人抓紧研究者的手指。结果发现虽然药物浓度和持续时间很不一致，但当BIS上升超过60时，意识开始恢复是一致的；BIS值低于65表明在50秒内意识恢复的可能性不到5%，没有一个对指令有反应的病人能回忆起这段情节。这项研究支持BIS值是判断病人意识是否恢复的良好指标。
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Glass等的研究也同样表明BIS可较好地反映异丙酚在不同血药浓度时病人的意识和记忆力的变化，在恢复期唤醒时BIS有同步恢复的趋势。Billard等[27]发现应用异丙酚后恢复期的BIS值会较快恢复至基础水平，这可能与异丙酚具有明显的短效作用，清醒快且完全的药理作用有关。
在全凭静脉麻醉中异丙酚和芬太尼常联合用药，所以了解这两种药相互作用的关系是很重要的。Mi等研究了芬太尼血浆水平对异丙酚麻醉意识恢复时的BIS变化。和芬太尼联合用药时异丙酚各种浓度的BIS没有明显变化，认为BIS是静脉异丙酚/芬太尼麻醉时监测不同意识水平的一个很好的手段[28]。另一研究的结果认为芬太尼能增强异丙酚的作用，联合用药时虽意识和睫毛反射消失，但BIS值处于较高水平，提示不能单凭BIS监测麻醉深度[29]。
Ahson等[30]在应用靶控输注异丙酚或者七氟醚麻醉过程中，发现BIS不能预测病人的运动恢复和个体苏醒时间。
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结语：BIS可较好地反映镇静药作用程度、意识恢复程度和指导术中麻醉药的用量。但不同种类和剂量麻醉药及不同给药方法对BIS的影响不完全一致，表明至今还没有在各种条件下完全准确地监测麻醉深度的简单的方法。由于BIS充分综合和利用脑电波所提供的信息，及时反映麻醉药的镇静水平，故仍显示较高的临床应用价值。
参考文献
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收稿：1999-03-23, 百拇医药