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脑电双频指数监测技术及临床应用邓超 代志刚【摘要】脑电双频指数(bispectralindex , BIS)是新出的一种麻醉镇 静监测方法，上市以来受到麻醉领域的多方面研究和探讨，本文就 其概念、原理及临床应用等方面进行综述关键词】脑电双频指数 概念及原理 临床应用麻醉深度(Depth of Anaesthesia，DOA)的监测有利于控制麻 醉剂量，实现用最少的麻醉药物达到最佳的麻醉效果，不仅可以防止 麻醉药物过量所造成的危险，缩短复苏过程，而且能避免术中知晓 适当的麻醉深度是保证患者生命安全．为手术创造良好操作条件的关 键1996年，美国FDA批准的第一台用于麻醉深度的监护仪(采用双 谱指数的Aspect MS，Newton，MA)进入临床应用，目前它已成为 脑电监测麻醉深度的一种常用方法［1］通过国内外的大量临床应用反 馈，BIS指标能反映手术患者的镇静程度，以解决术中知晓的困惑， 在提高麻醉安全的同时，减少不必要的药物浪费，使麻醉医生能很好 的把握诱导一维持一唤醒过程中的合理用药，确保手术的安全与平稳 是现代临床医学的重要组成部分［2］本文将有关BIS的概念、原理及 临床应用等几个方面进行综述。

1 BIS的概念及原理1.1概念脑电双频指数(bispectralindex，BIS)是通过对脑电图进行 处理、计算得到的综合指数，可以直接测量麻醉药和镇静药对大脑皮 层作用的效果，从而反映麻醉药和镇静药对麻醉意识深度的影响［3］1.2 原理 双频谱指数是包括了相位信息在内的高阶信息，在脑电分 析中具有重要价值.高阶统计(高阶累积量)分析是一种随机信号分析 方法，可提供幅度和相位信息而功率谱(二阶谱)抑制所有相位信息 因此，采用高阶累积量比采用二阶统计可提取更多的有用信息双谱 也称为三阶谱，是三阶累积量的二维傅立叶变换而三阶累积量与三 阶矩相同假设X(k)是零均值的三阶平稳的随机过程，其三阶矩为：Rv(m，n)二EX(k)X(k+m)X(k+n)}X则随机过程X(k )的双谱定义为：BX(3],32)=2+学忑(m,n)exp {-j(w1m+w2n) }m = -8 n = -8双谱分析可抑制高斯噪声．从而提高非高斯分布脑电信号的信噪 比双谱分析可分析出EEG频率间的相位偶联相位偶联是非 线性行为的特征，因此双谱分析可测量出定量信号间的线性和非线性 变化采用高阶谱技术分析脑电可提取更多的脑功能信息，从而更好 地反映麻醉状态下大脑的抑制状态。

双频指数(Bispectral Index ,BIS)是1个复合参数，涉及到时域、 频域和双谱域，综合了4个完全不同的EEG参数，即突发抑制率(Bumt Suppression Ratio , BSR)、“QUAZI” 、 比率(beta ratio)和快 慢波的相对同步性(SynchFastSlow)，综合成1个100~0的无量纲数 字.用以表示大脑的抑制程度BIS是一个无量纲的简单变量，范 围从0~ 1 00 , 1 0 0和0分别代表完全清醒状态和完全无脑电活 动的状态，一般认为BIS值在6 5 ~ 8 5时，患者处于睡眠状态: 在4 0 ~ 6 5时，处于全麻状态；4 0以下时，人脑皮层处于暴 发性抑制状态BSR和“QUAZI”是突发抑制时域参数当脑电信号 动态电压不超过均值±5 mV，时程大于0.5S时应考虑抑制比(BSR)的 计算当脑电信号出现基线漂移.BSR不起作用时通过“QUAZI”来 监测突发抑制比率是指2个不同频段(30~ 40Hz,2 ~ 20 Hz)脑电功 率比的对数SynchFastSlow定义为0.5~47Hz频带内的所有双谱峰 值和与40~ 47Hz频带内的所有双谱峰值和之比的对数。

通过复杂的 非线性算法将4个参数综合成的个单变量就是脑电双谱指数［4］2 BIS与麻醉药目前许多硏究已表明BIS与许多麻醉药物(包括丙泊酚、咪达唑 仑、异氟烷、七氟烷、地氟烷等)的浓度有良好的相关性［5-7］Ibrahim 等［8］硏究发现，BIS值可很好反映异丙酚麻醉镇静的深度Gajraj等⑼ 比较BIS监测丙泊酚，七氟烷和咪达唑仑镇静深度，认为BIS与丙泊酚 的相关性最好，而氯胺酮的浓度与BIS值不相关，氯胺酮可增加BIS值， 且BIS值与氧化亚氮的关系情况报道不一［io】Stfachan等口】联合应用 丙泊酚及雷米芬太尼发现，随着雷米芬太尼剂量的增加，BIS值也随 之下降.这提示阿片类药物与丙泊酚联合应用时可以降低BIS值 Greif等［12刑用4个成串刺激(TOF)硏究了不同肌松水平与BIS值的关 系，结果显示，BIS值不受肌松水平或肌电活动的影响.可以准确反映 患者的镇静程度Ver non等［is】认为切皮前血液动力学不能预测体动， BIS为临床麻醉充分性提供了可靠的信息，因而比其他临床指征更有 效地预测体动由于BIS与大部分全麻药浓度的相关性较好，攵BIS监测对术中指 导麻醉药物的用量以保持适宜的麻醉深度是非常有用的。

但许多因素 会对BIS产生影响在静脉复合麻醉和体外循环的低温状态下，也可 表现为BIS值与麻醉深度不一致［14］BIS只反映意识成分，而由于伤 害性刺激的体动反应可能来源于脊髓的反射，所以BIS对镇痛成分监 测不敏感由于BIS有一定的采样及计算时间，所以原始脑电图的获 取和相应的BIS值之间稍有滞后，有伪迹时这个延迟就更长3 临床应用3.1在神经外科的应用黄焕森等［15］指出启IS作为反馈控制变量调控 丙泊酚靶控输注在颅脑手术麻醉的应用，可以达到较精确地控制麻醉 深度，减少术中血流动力学波动并减少丙泊酚用量3.2在儿科的应用Rodriguez等a］选择了87名手术小儿，通过七氟 烷和氧化亚氮吸人诱导和维持麻醉，插入喉罩通气，不使用肌松药 从诱导开始后5分钟内以及手术结束后拔出喉罩，随后面罩给氧至自 发觉醒期间的2段时间内，每分钟根据吸人麻醉临床征象(cli ni cal signs of inhalational anesthesia，CSA，最大值为12表示清醒，最 小值为4表示深度麻醉)进行评分和记录BIS值结果显示，BIS值与小 儿吸入麻醉的诱导期和清醒期的催眠程度相关，但有很大的个体差 异。

这种差异可能与患儿的年龄，麻醉方式，麻醉药物是否处于稳态 浓度，术前镇静，平估BIS的时间，肌肉活动等方面有关BIS值较大 的个体差异将可能影响BIS监测在小儿麻醉中的应用3.3重症监护病房(ICU)的应用ICU患者多存在低血压、休 克等血流动力学异常，同时由于患者病情危重，需要机械通气等治疗， 常要有一定的镇静BIS值能迅速反映麻醉深度变化及镇静水平［17】 在ICU采用BIS值监测镇静深度更方便、准确、及时，避免盲目减少 或追加镇静药物剂量，可望用最小的镇静药物剂量达到最佳的镇静效 果，比较适用于ICU需要镇静的患者但此时要注意保持患者血流动 力学的稳定，尤其对于循环不稳定的ICU危重患者［18］3.4在颅脑损伤与脑缺血患者中的应用BIS的变化与患者的大脑皮 层细胞的氧耗程度的变化具有一定的关系，因此，通过监测BIS来反 映大脑皮层功能进而评价颅脑损伤患者的预后是可行的Paul等【19］ 硏究了轻度至中度颅脑损伤患者BIS和哥拉斯哥昏迷量表(GCS, Glasgow Coma Score)评分的相关性，29例轻度(GCSI3~15)和中 度(GCS9 ~ 12)颅脑损伤的患者行颅脑手术，BIS和Ges成直线相关关 系(r=0.67 ; P<0.001)。

BIS随GCS评分增加而升高，轻度和中度颅 脑损伤患者BIS有显著性差异脑缺血能够影响到BIS值，有硏究报道 当夹闭颈动脉后，BIS值由40~60下降到10,脑灌注恢复正常后BIS 升至正常范围但BIS并不能测严重的脑缺血及脑出血［20-21］ Villacorta等【22】报道了一 例46岁的女性患者在体外循环下行二尖瓣 和主动脉瓣置换术术中开放主动脉后监测不到BIS值,术后脑C T证 实为空气栓塞至严重的脑缺血所致，故而认为术中出现不明原因的 BIS下降可能提示脑缺血3.5 在体外循环期间的应用 体外循环心脏手术中，麻醉深度监测有 其特殊性， 低温本身能抑制脑电活动，减慢外周感觉神经的传导， 降低人对外界反映的敏感性另外大剂量的麻醉剂、镇痛剂的使用， 二者必然会发生协同作用CPB下脑组织由搏动性血流转为非搏动性 血流灌注，干扰了脑血管自身调节功能致使微循环停滞、动静脉短 路、乏氧代谢和酸中毒由于分流增加，导致脑耗氧量明显减少，从 而抑制脑电活动在住CPB各转换点观察脑电监测，每当开始转流、 心脏停搏、心脏复跳、体外停机即刻出现BIS明显改变因此提示非 搏动性血流灌注对脑电活动和意识有明显的抑制作用。

另外，灌注压 力也可影响到脑电监测， 脑血流量与体循环量及压力相关［23］在灌 注流量恒定下，转流时由于血液稀释，外剧血管阻力下降，MAP降 低而影响脑组织灌注人工肺氧合高PaO2低PaCO 2亦可导致脑血流 减少，从而抑制了脑电活动深低温停止体外循环下心内直视手术期 间，BIS随体温的下降而降低，在体温降至26°C前BIS降缓慢，26°C 以后BIS随温度下降迅速降低，当体温降至17C时BIS值为0,随着复 温开始BIS开始上升，BIS恢复的速度与深体温停循环的时间相关异 氟烷麻醉下低温体外循环期间，体温每下降1度，BIS下降1.12单位 ［24］随着体温下降和吸入麻醉剂用量直线减少，当体温降到20C时 可起到一定的麻醉作用原因为低温状态下吸入麻醉药的脂溶性增 加，导致药物浓度增加，BIS值也因此下降ChiU等［25］硏究异丙酚靶 控输注时体外循环期BIS的变化，低温体外循环期间，靶控输注1.5 ~ 2.5ug/ml的丙泊酚，BIS下降50%左右维持BIS在40~50之间 所需丙泊酚用量由6.0mg・kg-i・h-i降至2.9mg・kg-ph-i体外循环期间 不同的降温程度对BIS也有影响，Ho nan等西比较低温体外循环下 冠脉搭桥手术时浅低温(32 ~ 34弋)和中度低温(28 ~ 30°C )对BIS的影 响，中低温时BIS值明显低于浅低温时，提示随着温度的下降麻醉深 度进一步加深。

非低温体外循环期间，丙泊酚以4 mg・kg-rh-1速度静脉输注时 BIS变化不明显，而以6 mg・kg-i・h-1输注时BIS值下降在体外循环前 后丙泊酚的血药浓度变化不明显，但血浆末结合部分丙泊酚的血药浓 度增加20%BIS值与血浆未结合部分丙泊酚血药浓度成正相关［27］ Schmidlin等旷］比较了丙泊酚一阿芬太尼静脉麻醉下低温CPB与非 低温CPB对BIS的影响，结果在CBP期间低温时BIS值平均为41 ,而非 低温时平均为49,两者比较有统计学差异低温(25~27C)可使肝 微粒体酶活性降低，同时丙泊酚生物转化减少，从而使丙泊酚血药浓 度增加，BIS值下降在CPB转换过程中及低温停循环期间，尚不能 完全以BIS作为麻醉镇静和深度的判断而应综合分析体外灌注方式、 血液稀释、血流量、灌注压、温度、低温停循环、血气等对BIS造成 的影响但BIS在体外循环期间的应用可减少全麻醉药用量，并可减 少不良事件的发生［29］3.6在低血糖患者中的应用 血糖降至72mg/dL时脑电图上§ 和e波轻度增加，当血糖降至54 mg / dL则频繁增加而血糖降至 32mg / dL时，§和e波增加的同时，a波大幅减少』匕时的脑电图 形与全麻时非常相似。

当患者低血糖昏迷时(血糖分别为35mg / dL) 时BIS降致45 ,随着患者血糖升高并清醒后BIS升至80［3Vivien等 ［31］报道一例84岁腹主动脉瘤术后并发多器官功能衰竭的患者，在重 症监护病房采用咪达唑仑(。