數字化腦電圖在地氟烷麻醉中的應用

宮云云，溫雪敏，賈晉太

(1.長治醫學院，山西 長治 046000；2.長治醫學院附屬和平醫院麻醉科，山西 長治 046000)

0 引言

在發達國家，全身麻醉是目前主流的麻醉管理方式，接近90%的手術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、麻醉誘導快、蘇醒迅速、對循環功能影響小、在體內幾乎無代謝產物等特點而倍受青睞，有報道地氟烷吸入麻醉患者術后并發癥要明顯少于七氟烷吸入麻醉，并且對心肌具有保護作用，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生密切關注的問題之一，即使臨床中出現了一系列麻醉深度監測設備，由于腦電信號分析復雜，干擾因素多等缺點而較難做定量分析。因此，本文將結合國內外相關文獻，對數字化腦電在地氟烷麻醉中的應用作一綜述。

1 麻醉中腦電圖變化的基本特征

腦電圖是評價全身麻醉藥對中樞神經系統影響的首選方法。在現有的監測麻醉深度的儀器設備中應用較為廣泛的監測方法是腦電雙頻譜指數(BIS)，BIS是唯一通過美國FDA批準的麻醉鎮靜深度監測指標。BIS值是一個監測麻醉深度的指標，臨床研究證明其與麻醉催眠程度具有良好的相關性。但是，麻醉醫生在臨床中不應該僅僅局限于監測數值本身，而應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。

清醒狀態下，主要是低振幅(10-20μV)的β波(＞13 Hz)，當閉眼時，則會立即出現一個振幅(20-40μV)略高的α波(8-13 Hz)。當人處于疲憊狀態并逐漸入睡時，α波逐漸消失，然后被節律更慢的θ波(4-7 Hz，40-80μV)取代；而在深度睡眠時，腦電波則變更慢，通常為δ波(＜3 Hz，100-120μV)。并且在清醒狀態下，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致腦電波變慢[1]。

作用于GABA能受體的麻醉劑產生麻醉作用時能形成與生理睡眠相似的腦電圖狀態(除外在深度麻醉下出現的爆發性抑制和平坦的腦電波)。一般來說，在超前麻醉劑量(早期鎮靜)下，靜脈和吸入催眠藥會引起快速的β波。在麻醉劑量下，信號的振幅隨著頻率的降低而增大。快α和β波隨著慢θ和δ波的出現而減小。在深度麻醉下，大多數催眠藥都會誘發腦電圖電活動的部分抑制，對這部分腦電圖進行分析發現產生的幾乎都是短時間的爆發性抑制，并且隨著麻醉的進一步加深，爆發性抑制消失，腦電波趨于平坦[1]。李成輝等[2]選取了12例行腹腔手術的患者，進行腦電功譜分析發現，麻醉誘導前α波和β波占優勢，隨著麻醉深度加深，θ波和δ波逐漸占據優勢，并且BIS、SEF 95和中值頻率(Median powerfrequency，MPF)與麻醉深度成反比關系。Patrick L等[3]人發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出相似的腦電圖變化，都表現為強大的α波和慢δ波振幅，當濃度達到1MAC或更高時，在α波和慢δ波之間出現了θ波。因此，θ波的出現在臨床上表明進入了更深的麻醉狀態，對于判斷麻醉深度有一定的幫助。

2 地氟烷在等MAC值時的腦電圖差異

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%的患者對傷害性刺激沒有反應。MAC已經成為衡量揮發性麻醉藥的效能的標準。但是由于MAC反應的是脊髓的無體動機制，而不是大腦的鎮痛和鎮靜機制，所以僅僅依靠MAC值并不能保證達到足夠的鎮痛和鎮靜水平[5]，不同揮發性麻醉藥在等MAC值時也并不能達到相同的麻醉深度。

等效MAC劑量地氟烷與七氟烷并不能確保同等的鎮痛或催眠效力。Kim等[6]將接受甲狀腺切除術的女性患者常規誘導后，采用相同MAC值的地氟烷或七氟烷維持麻醉時發現，地氟烷組BIS值＜40的時間明顯大于七氟烷組，等效揮發性麻醉藥并不能產生相似的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，結果發現兩組年輕患者的BIS和SEF95均低于接受中老年患者，并且任何一組都沒有出現爆發性抑制。不同的是，各個年齡段呼氣末濃度在1MAC時地氟烷組的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的BIS值發現，在1.0 MAC的穩定狀態下，地氟烷和七氟烷在標準的傷害性刺激下沒有引起相似的手術體動指數和BIS值。這些發現均表明，在等強麻醉中，地氟烷麻醉比七氟烷麻醉患者腦電的BIS值更低，能產生更強的鎮靜催眠作用。

Rampil I J等進行的一項動物實驗中[9]發現，異氟烷在地氟烷等MAC濃度下產生與地氟烷相似的腦電圖變化，形成濃度相關性腦電圖抑制，甚至爆發性抑制。遲曉等[10]研究了20例擇期手術的患者，術中單純采用吸入麻醉藥維持，觀察不同呼氣末濃度時的SEF和BIS值變化。結果發現，SEF和BIS與呼氣末濃度呈負相關關系。因此，得出結論：地氟烷與異氟烷在等MAC值時產生相似的腦電圖變化。這一結論與此前Rampil I J結論一致。

Edwards J J等[11]研究了不同吸入麻醉藥的腦電圖差異，發現氟烷的BIS值高于等MAC值時的地氟烷、七氟烷和異氟烷。Umamaheswara，R. G等[12]在34例接受脊柱手術的患者中，分別記錄了氟烷和異氟烷在0.5MAC、0.75MAC和1.0MAC時的BIS值，結果發現隨著呼氣末濃度的增高BIS值均呈下降趨勢，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。作者推測出現這種結果的原因可能是由于兩種吸入麻醉藥對腦電圖的影響造成的。這一結果進一步證明了等MAC值時的兩種吸入麻醉藥并不能引起相同的鎮靜催眠效果，如果單純使用BIS值來指導氟烷麻醉，將會導致氟烷的過度使用。因此，了解常用吸入麻醉藥不同MAC值時的BIS值有助于平衡臨床麻醉中鎮痛藥和鎮靜藥的使用，更好的維持血流動力學穩定。

3 地氟烷深麻醉下數字化腦電圖的變化

不同的揮發性麻醉藥對腦電圖的影響不同，國內外的諸多研究也證實了這一點觀點。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變[13]。所有催眠藥物(氯胺酮除外)，都存在一個共同的終點：深麻醉時的爆發性抑制狀態[14]。

地氟烷麻醉腦電活動隨呼氣末濃度的變化而變化。有研究[15]表明，地氟烷濃度增加時腦電圖活動減弱，地氟烷導致了SEF95%呈劑量相關性下降，并且在呼氣末濃度1.24MAC(9%呼氣末濃度)或更高濃度時，產生明顯的爆發性抑制，但不產生癲癇樣活動。另外一些研究得到了不同的觀察結果，Vakkuri，A.P.等[16]選取了31名女性患者隨機分成兩組，常規靜脈誘導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整至18%和7%維持5分鐘，結果發現，地氟烷組15例患者均未出現癲癇樣腦電圖，而七氟烷組15例患者有8例出現了癲癇樣腦電圖。這些研究表明，地氟烷濃度與癲癇樣腦電波無相關性，高濃度七氟烷可誘發癲癇樣活動，表明地氟烷對于癲癇患者是安全的。Sharpe，M. D等[17]調查了一例71歲全身性肌陣攣性癲癇的男性患者，也得出同樣的結論：地氟烷麻醉適合于難治性癲癇持續狀態的患者的治療。

Schwender，D等[18]的研究中，對不同呼氣末濃度的七氟烷、異氟烷和地氟烷的功率譜進行分析發現，三組產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波的總功率和相對功率增加，β波的功率呈劑量依賴性下降。這一結果與其他相關報道結果一致。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BIS值趨于穩定。Katoh，T等[20]的研究中也提到，當七氟烷濃度從0.5%增加到1.5%時，BIS值呈線性下降，但在濃度增加到1.8%時沒有觀察到BIS值的進一步降低。因此，七氟烷、異氟烷等吸入麻醉藥產生與地氟烷相似的劑量相關性腦電活動抑制。

Murrell，J. C等進行的一項研究[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時的腦電圖，結果發現，地氟烷組與七氟烷和異氟烷組在觀察劑量下均出現了BS，而在氟烷組任何觀察濃度下均未發現BS。并且在異氟烷組，爆發性抑制率(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制的假設。

4 地氟烷麻醉時術中強直刺激對腦電圖變化的影響

通常情況下，大腦皮層接受來自手術野傳入的強直刺激，引起腦電圖的改變。Kiyama，S.和Takeda，J.[22]兩位研究者設計的研究方案中，實驗組采取了術前硬膜外鎮痛的方法阻斷了這種刺激，術中單純采用吸入麻醉藥維持。結果發現，在所有未接受術前硬膜外鎮痛的患者，手術切皮后腦電圖明顯向慢波轉移，SEF 95從12.5HZ下降至6.5HZ，顯著下降的同時伴隨著平均動脈壓的顯著升高，而在術中給予硬膜外鎮痛后的SEF95和平均動脈壓恢復到術前值；相比之下，術前接受硬膜外鎮痛的患者，在切皮后30分鐘，腦電圖SEF95(13.3HZ)較術前沒有明顯變化。進一步觀察發現兩組患者在蘇醒期的SEF95(25.7HZ)均明顯升高。這一結果表明手術刺激的阻斷與否可以產生不同的腦電圖變化，同時該研究也表明，術中手術刺激引起的覺醒反映不同于手術結束終止麻醉時監測到的腦電圖變化。這可能是在沒有充分鎮痛的情況下，手術的有害刺激誘發了一種矛盾的覺醒反應。另外一項研究也提到從麻醉到蘇醒的機制可能不同于有害刺激引起的反常覺醒狀態[23]。因此，術中應用EEG作為常規監測工具時，必須考慮手術本身刺激對腦電圖的影響。

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

5 小結

如何達到理想的麻醉深度一直是臨床麻醉醫生面臨的困難和挑戰。基于這一問題，研究者們也開發出了一系列麻醉深度監測設備，但不同揮發性麻醉藥對腦電圖的影響不同，并且信號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測儀器能夠完全滿足臨床需要。因此，隨著吸入麻醉藥應用逐漸廣泛，需要進一步尋找適合于吸入麻醉深度監測的設備，并且可以用其來研究吸入麻醉藥的藥代學和藥效學關系，做到個體化精準給藥，達到理想的麻醉效果。