全身麻醉痛反应监测指标的研究进展

周建文 唐 俊

全身麻醉是指由麻醉药所致中枢神经系统的暂时抑制，临床表现为神志消失、全身痛觉丧失、遗忘、反射抑制和骨骼肌松弛等。全身麻醉包括镇静(意识消失)、镇痛(抑制和减轻痛反应)和制动(肌肉松弛)，故麻醉深度是镇静、镇痛、制动三者综合状态的反映。临床多通过监测患者的基础生命体征(心率、血压等)来判断麻醉深度。目前，可采用脑电双频指数(bispectral index,BIS)和四个成串刺激(train of four stimulation,TOF)监测镇静和肌肉松弛深度，尚无监测镇痛程度的客观特异性指标。全身麻醉时,患者意识消失，无法对镇痛效果进行主观表达，但对伤害性刺激引起的痛反应始终存在。因此，可通过监测痛反应引起的病理生理改变来评估镇痛效果。以下对全身麻醉术中痛反应监测的研究进展做一综述。

国际疼痛研究协会将疼痛定义为伴随实际或潜在机体组织损伤产生的一种不快的感觉和情绪体验，常被人用来指代这些损伤。由定义可见，疼痛是一种伤害性的感觉，包括个体的主观体验。疼痛是由痛觉和痛反应组成的一个整体，两者紧密相连。痛觉是以意识存在为基础，受感觉、专注程度、情绪、意识状态和经验等因素影响。因此，在麻醉状态下很难对疼痛进行客观的测定。伤害性刺激作用于机体时，除了产生疼痛的主观感觉外，还表现为不同病理生理活动的痛反应变化，如植物神经功能变化影响心率的调节，外周血管张力增加造成末梢灌注的减少，神经冲动在大脑皮层诱发脑电的改变，交感神经系统兴奋造成瞳孔直径的增大。通过分析痛反应的变化来判断镇痛深度，衍生出多个监测指标。

1 基于分析心率的监测指标

1.1 心率变异性(heart rate variability，HRV) HRV是指连续心搏间瞬时心率的微小涨落，是窦房结受自主神经作用的结果。副交感神经兴奋可降低心率，其对心率的调节作用起效迅速，但持续时间短，每次只影响几次心跳，之后心率回到心脏的固有频率。交感神经兴奋使心率升高，对心率调节作用的起效稍慢，其调节可影响连续多次心跳。可见，HRV作为一种评估自主神经系统的非侵入性方法[1]，可评估交感神经与副交感神经的平衡性[2]。HRV有多种分析方法，用于全身麻醉手术中镇痛监测的是频域分析法，把连续记录的心电图经快速傅里叶转换得到以频率为横坐标、功率能量为纵坐标的心率功率谱。典型的两个频谱带：①高频带(high frequency,HF)为0.15～0.50 Hz，反映心脏迷走神经活动性的变化；②低频带(low frequency,LF)为0.04～0.15 Hz，受交感神经和副交感神经共同影响，其中交感神经的影响占优势。临床上可用LF/HF的比值来反映交感神经与副交感神经的平衡性[3]。有研究[4]结果表明，在HRV的应用中，HF变化与术中痛反应的变化相关。在临床应用中，由于人群的个体差异大，交感和副交感神经的影响因素众多，目前以HRV变化趋势作为镇痛参考，尚无法进行定量比较，故单纯依靠HRV难以满足痛反应监测的实际需求。

1.2 镇痛与伤害性刺激指数(analgesia nociception index，ANI)[5]HRV分析可较好地评价自主神经功能，反映痛反应的变化，但无法对痛反应进行量化监测。针对这种情况，法国Lille大学研发的ANI监测仪，通过250 Hz数字心电图检测到心电R-R波序列，对R-R波进行小波变换，得到R-R波序列的高频信号曲线，通过计算AUC来评估副交感神经张力。ANI范围为0～100，主要反映副交感神经系统的活性。ANI值越高表示镇痛越充足，当ANI数值<50时，意味着交感神经活动增强，通常与镇痛不足有关。关于ANI的临床应用，最新的研究结果显示：在全身麻醉诱导插管时，ANI数值与血流动力学呈线性负相关[6]；在成人腹腔镜胆囊切除术中，ANI可准确反映伤害性刺激引起痛反应的变化[7]；在儿童手术中，对于镇痛深度的评估，ANI的指导意义优于血流动力学指标[8-9]；在成人肥胖患者手术中，ANI指导镇痛可减少阿片类药物的使用[10]。

2 基于分析末梢循环的监测指标

2.1 光电容积脉搏波(photoplethysmography，PPG) PPG借助光电探头通过检测组织中的氧合血红蛋白与还原血红蛋白光谱吸收值及其差异，计算出相应组织的动脉血波动量[11]。通过脉搏氧饱和度仪探头检测到的PPG，能够反映指端动脉血容量波动性变化，其形态、波幅与动脉血压波形相似，与指端血管张力有关，受交感神经调节。当交感神经活动增强，外周血管收缩，血流量减小，PPG波幅降低；交感神经活动减弱，外周血管舒张，血流量增大，PPG波幅升高[12]。因此，通过对PPG的波幅和波形进行分析，可反映交感神经活动状态，达到对痛反应监测的目的。在临床应用中，PPG波形与痛反应相关，但使用PPG对痛反应进行量化评估时，还需要进一步计算分析[13]；在局部麻醉的部位进行PPG波形记录，可反映局部交感神经阻断后血管的扩张作用，从而对局部神经阻滞麻醉效果和阻滞持续时间进行判断[14]。最近的研究[15]结果表明，手术中经鼻黏膜监测的PPG波形与痛反应有更好的相关性。

2.2 灌注指数(perfusion index，PI) PPG波形可反映交感神经张力的变化，但无法对痛反应进行量化监测。PI是PPG的一种分析方法，光电探头检测的PPG波形由两部分组成：①搏动性组织(变化着的小动脉血)吸收的光量称搏动性信号(alternate current，AC)，与动脉血容量的波动有关；②非搏动性组织(静脉血、肌肉和其他组织)吸收的光量称非搏动性信号(direct current，DC)，常保持相对恒定，PI=AC/DC×100%[16]。镇痛不足时，交感神经活动增强，血管收缩，导致AC减弱，PI值变小，故PI值越大表示镇痛越充分；PI值越小表示镇痛越不足。近期有关PI临床应用的研究结果显示，全身麻醉插管的PI值与插管时刺激的变化相关[17]；行七氟烷静脉-吸入复合全身麻醉的患者PI值随着手术刺激增加而减小，当给予足够镇痛药物时，随着痛反应减弱，PI值增大[18]；对ICU中的危重患者施加伤害性刺激后，PI值与其行为疼痛量表的分值变化呈显著相关性[19]；术后在麻醉后恢复室中的患者PI值与疼痛VAS评分呈显著相关性[20]；对神经阻滞缓解疼痛的效果判断，PI具有很好的指导价值[21]。目前在临床应用中，不同个体PI值的变化波动较大，对痛反应监测尚未形成统一的衡量标准。

3 同时分析心率与末梢灌注的监测指标

同时分析心率与末梢灌注的监测指标为体积描记指数(surgical pleth index，SPI)[22]。HRV和PPG均可反映交感神经与副交感神经的平衡状态，且已被证实可反映镇痛水平。2007年Huiku等[22]对60例行全凭静脉麻醉患者的HRV与PPG的相关变量进行统计分析后，得出SPI的计算方法，SPI由美国通用(GE)麻醉机氧饱和探头监测得到的心脏搏动间期和脉搏波幅计算得到，计算公式为SPI=100-(0.3×标准心脏搏动间期+0.7×容积描记的脉搏波幅)，取值范围为0～100。数值过高表示镇痛不足。美国GE公司推荐术中SPI值应<50。目前在临床工作中，SPI值为20～50是普遍可接受的范围[23]。在指导术中镇痛药物使用方面，一项meta分析[24]结果显示，与传统镇痛方式相比，SPI指导镇痛可减少术中阿片类药物的使用量；但在一项腹腔镜胆囊手术的研究[25]中，SPI指导镇痛却需要更多的镇痛药物。手术结束时的SPI值与术后疼痛程度无明显相关性，不能通过手术结束时的SPI值预测患者术后疼痛程度[26]。在2～16岁的儿童手术中，SPI值与儿童年龄呈显著负相关[27]。

4 基于分析脑电的监测指标

4.1 状态熵(state entropy, SE)和反应熵(response entropy,RE) 熵指数对麻醉深度的监测是采集脑电图和前额肌电图信号，运用特殊的运算方式将电信号通过计算用数字表达出来[28]。以熵模型为基础计算出两个参数，分别为SE和RE。SE收集计算0.8～32 Hz电信号，信号主要来源于脑电图，反映麻醉的镇静成分，类似于BIS；RE收集计算0.8～47 Hz电信号，信号来源于脑电图和前额肌电图，可同时反映镇静和镇痛[29]。SE值为0～91，RE值为0～100[30]，RE值常≥SE值，当机体受到伤害性刺激时产生痛反应，RE值增大，RE与SE的差值增大。临床中多以RE与SE的差值评估痛反应，当RE与SE的差值>5～10时,提示痛反应增加，镇痛深度不足。最新的临床研究[31]结果显示，在置入喉罩的全身麻醉中，熵指数能很好地反映痛反应。一项心脏手术的研究[32]结果显示，由于手术需要等原因导致常规电极位置无法使用时，于眼眶下粘贴电极进行数据采集所监测得到的结果是可靠有效的。

4.2 镇痛指数 镇痛指数是由我国北京易飞华通公司研发的评估镇痛深度的指标。其基本原理为采集10 000余例不同层面的大样本人群脑电数据，从中寻找出与镇痛有关的成分，将脑电数据进行小波转换，将数据排列后以90百分位数划定常模值的范围，再用常模值评估患者的状态[33]。镇痛指数量程为0～100,是采用小波算法提取脑电中与传递疼痛信号相关的高频波段(γ波段，40～100 Hz)、低频波段(α波段和β波段，8～30 Hz)中规律重复变化的数据[34]，计算出大脑对疼痛刺激耐受程度的参数。目前研发人员推荐行全身麻醉手术的患者术中维持镇痛指数值为40～60，镇痛指数数值越高，表示痛反应越强烈。目前已有研究[35]结果表明，在丙泊酚联合瑞芬太尼的全身麻醉手术中，镇痛指数能够监测痛反应的变化，其变化趋势与伤害性刺激过程一致。

4.3 痛觉诱发电位(pain-related evoked potential，PREP) PREP是由伤害性刺激作用于人体产生疼痛，由痛觉引发的脑诱发电位。临床研究常用的刺激技术有电刺激、激光刺激、化学性刺激，由于化学性刺激持续时间较长，目前大多采用电刺激或激光刺激；电刺激在产生痛觉时，同时会激活非痛觉神经Aβ纤维，伤害感受特异性较差，故可采用皮内电刺激法以获得更加可信的疼痛信号；激光刺激诱发电位能够特异性激活伤害性感受器，是较理想的疼痛刺激技术[36]。由于电刺激疼痛技术和激光刺激技术都需要特殊的装置，限制了PREP在临床中的应用。疼痛引发脑电图变化，对采集的脑电图进行分析计算后获得由疼痛刺激诱发的电位波形，通过波形变化对疼痛进行监测。研究[37]结果表明，作为评价痛觉系统的工具，在正常健康的成年人中，PREP波幅与疼痛VAS评分间存在显著相关性。PREP目前仍处于标准化刺激的研究使用阶段，尚不能准确地监测术中伤害性刺激引起的痛反应。

5 基于分析瞳孔的监测指标

基于分析瞳孔的监测指标为瞳孔疼痛指数(pupillary pain index，PPI)，通过瞳孔直径的变化和瞳孔对光反射的不稳定性评估痛反应[38]。PPI是通过监测仪监测瞳孔直径，同时将100 Hz的电刺激作用于前臂，调整电流由10～60 mA逐渐增大，直至瞳孔直径增幅超过基准值的13%，然后把记录到的电流值进行量化后，得到数值1～9，PPI值越大表示痛反应越强烈，当PPI值>4时表示镇痛不足[39]。一项对丙泊酚静脉麻醉的研究[40]发现，在血压和心率尚未发生改变时，PPI可监测到由伤害性刺激引起的痛反应。PPI还可用来评估镇静状态下危重患者的痛反应[41]。然而，麻醉状态下瞳孔直径的变化不仅与痛反应相关，丙泊酚的使用对其亦有影响[42]；阿片类药物本身的缩瞳作用，会影响PPI的监测。

6 总 结

对全身麻醉手术患者痛反应监测是较新的研究领域，随着医学技术的进步，对临床麻醉的要求必然会进一步提高，精准镇痛的实现需要成熟可靠的痛反应监测技术。在一定条件下，现有的痛反应监测指标与痛反应变化的相关性，使其有望能比血压、心率更好地指导镇痛，但对于各个痛反应监测指标的研究总体上尚未形成定论。由于采集和分析方法存在局限性，以下问题亟待解决：对不同类型伤害性刺激的敏感度是否相同，不同手术部位的痛反应测量是否一致，患者个体差异(年龄、血管硬化、神经功能异常等)对监测的影响程度，血管活性药物对测量的影响。

综上所述，目前对于全身麻醉术中痛反应的监测，在一定条件下，一部分可以实现，理想的痛反应监测指标尚需进一步探索。