数字化脑电图在地氟烷麻醉中的应用

宫云云，温雪敏，贾晋太

(1.长治医学院，山西 长治 046000；2.长治医学院附属和平医院麻醉科，山西 长治 046000)

0 引言

在发达国家，全身麻醉是目前主流的麻醉管理方式，接近90%的手术患者都采用全身麻醉；在全身麻醉中，吸入麻醉占比接近80%。地氟烷是近年来新型的吸入麻醉药，由于具有组织溶解性低、麻醉诱导快、苏醒迅速、对循环功能影响小、在体内几乎无代谢产物等特点而倍受青睐，有报道地氟烷吸入麻醉患者术后并发症要明显少于七氟烷吸入麻醉，并且对心肌具有保护作用，是目前较为理想的吸入麻醉药。但是，如何在临床麻醉中取得理想的麻醉深度仍然是麻醉医生密切关注的问题之一，即使临床中出现了一系列麻醉深度监测设备，由于脑电信号分析复杂，干扰因素多等缺点而较难做定量分析。因此，本文将结合国内外相关文献，对数字化脑电在地氟烷麻醉中的应用作一综述。

1 麻醉中脑电图变化的基本特征

脑电图是评价全身麻醉药对中枢神经系统影响的首选方法。在现有的监测麻醉深度的仪器设备中应用较为广泛的监测方法是脑电双频谱指数(BIS)，BIS是唯一通过美国FDA批准的麻醉镇静深度监测指标。BIS值是一个监测麻醉深度的指标，临床研究证明其与麻醉催眠程度具有良好的相关性。但是，麻醉医生在临床中不应该仅仅局限于监测数值本身，而应该获取更多有用信息，如原始脑电波、密度谱阵列(density spectral array，DSA)、谱缘频率(spectral edge frequency，SEF)等，从而做出合适的临床决策。

清醒状态下，主要是低振幅(10-20μV)的β波(＞13 Hz)，当闭眼时，则会立即出现一个振幅(20-40μV)略高的α波(8-13 Hz)。当人处于疲惫状态并逐渐入睡时，α波逐渐消失，然后被节律更慢的θ波(4-7 Hz，40-80μV)取代；而在深度睡眠时，脑电波则变更慢，通常为δ波(＜3 Hz，100-120μV)。并且在清醒状态下，一些病理因素如低碳酸血症、低钠血症、低钙血症、低血氧饱和度、体温过低、缺氧和低血糖可能导致脑电波变慢[1]。

作用于GABA能受体的麻醉剂产生麻醉作用时能形成与生理睡眠相似的脑电图状态(除外在深度麻醉下出现的爆发性抑制和平坦的脑电波)。一般来说，在超前麻醉剂量(早期镇静)下，静脉和吸入催眠药会引起快速的β波。在麻醉剂量下，信号的振幅随着频率的降低而增大。快α和β波随着慢θ和δ波的出现而减小。在深度麻醉下，大多数催眠药都会诱发脑电图电活动的部分抑制，对这部分脑电图进行分析发现产生的几乎都是短时间的爆发性抑制，并且随着麻醉的进一步加深，爆发性抑制消失，脑电波趋于平坦[1]。李成辉等[2]选取了12例行腹腔手术的患者，进行脑电功谱分析发现，麻醉诱导前α波和β波占优势，随着麻醉深度加深，θ波和δ波逐渐占据优势，并且BIS、SEF 95和中值频率(Median powerfrequency，MPF)与麻醉深度成反比关系。Patrick L等[3]人发表的一篇综述中也提到，在亚MAC浓度下，地氟烷、七氟烷与异氟烷表现出相似的脑电图变化，都表现为强大的α波和慢δ波振幅，当浓度达到1MAC或更高时，在α波和慢δ波之间出现了θ波。因此，θ波的出现在临床上表明进入了更深的麻醉状态，对于判断麻醉深度有一定的帮助。

2 地氟烷在等MAC值时的脑电图差异

1965年，Eger等[4]引入了最小肺泡浓度(minimum alveolar concentration，MAC)的概念，通常被定义为吸入麻醉药的最低肺泡浓度，在这一浓度下，50%的患者对伤害性刺激没有反应。MAC已经成为衡量挥发性麻醉药的效能的标准。但是由于MAC反应的是脊髓的无体动机制，而不是大脑的镇痛和镇静机制，所以仅仅依靠MAC值并不能保证达到足够的镇痛和镇静水平[5]，不同挥发性麻醉药在等MAC值时也并不能达到相同的麻醉深度。

等效MAC剂量地氟烷与七氟烷并不能确保同等的镇痛或催眠效力。Kim等[6]将接受甲状腺切除术的女性患者常规诱导后，采用相同MAC值的地氟烷或七氟烷维持麻醉时发现，地氟烷组BIS值＜40的时间明显大于七氟烷组，等效挥发性麻醉药并不能产生相似的BIS值。Kanazawa，S等[7]选取了120名不同年龄的患者分别接受1MAC地氟烷和七氟烷麻醉维持，结果发现两组年轻患者的BIS和SEF95均低于接受中老年患者，并且任何一组都没有出现爆发性抑制。不同的是，各个年龄段呼气末浓度在1MAC时地氟烷组的BIS值和95% SEF均低于七氟烷组，表明地氟烷组比七氟烷组脑电图频率更慢，导致较低的BIS值。Ryu，K. H等[8]研究了在等MAC值地氟烷和七氟烷麻醉时的BIS值发现，在1.0 MAC的稳定状态下，地氟烷和七氟烷在标准的伤害性刺激下没有引起相似的手术体动指数和BIS值。这些发现均表明，在等强麻醉中，地氟烷麻醉比七氟烷麻醉患者脑电的BIS值更低，能产生更强的镇静催眠作用。

Rampil I J等进行的一项动物实验中[9]发现，异氟烷在地氟烷等MAC浓度下产生与地氟烷相似的脑电图变化，形成浓度相关性脑电图抑制，甚至爆发性抑制。迟晓等[10]研究了20例择期手术的患者，术中单纯采用吸入麻醉药维持，观察不同呼气末浓度时的SEF和BIS值变化。结果发现，SEF和BIS与呼气末浓度呈负相关关系。因此，得出结论：地氟烷与异氟烷在等MAC值时产生相似的脑电图变化。这一结论与此前Rampil I J结论一致。

Edwards J J等[11]研究了不同吸入麻醉药的脑电图差异，发现氟烷的BIS值高于等MAC值时的地氟烷、七氟烷和异氟烷。Umamaheswara，R. G等[12]在34例接受脊柱手术的患者中，分别记录了氟烷和异氟烷在0.5MAC、0.75MAC和1.0MAC时的BIS值，结果发现随着呼气末浓度的增高BIS值均呈下降趋势，并且在等MAC浓度下，异氟烷麻醉的患者BIS值均显著低于接受氟烷麻醉的患者。作者推测出现这种结果的原因可能是由于两种吸入麻醉药对脑电图的影响造成的。这一结果进一步证明了等MAC值时的两种吸入麻醉药并不能引起相同的镇静催眠效果，如果单纯使用BIS值来指导氟烷麻醉，将会导致氟烷的过度使用。因此，了解常用吸入麻醉药不同MAC值时的BIS值有助于平衡临床麻醉中镇痛药和镇静药的使用，更好的维持血流动力学稳定。

3 地氟烷深麻醉下数字化脑电图的变化

不同的挥发性麻醉药对脑电图的影响不同，国内外的诸多研究也证实了这一点观点。一般情况下，随着麻醉药物浓度的增加，脑电图逐渐向高振幅低频率转变[13]。所有催眠药物(氯胺酮除外)，都存在一个共同的终点：深麻醉时的爆发性抑制状态[14]。

地氟烷麻醉脑电活动随呼气末浓度的变化而变化。有研究[15]表明，地氟烷浓度增加时脑电图活动减弱，地氟烷导致了SEF95%呈剂量相关性下降，并且在呼气末浓度1.24MAC(9%呼气末浓度)或更高浓度时，产生明显的爆发性抑制，但不产生癫痫样活动。另外一些研究得到了不同的观察结果，Vakkuri，A.P.等[16]选取了31名女性患者随机分成两组，常规静脉诱导插管后首先采用低浓度地氟烷(1.2%)和七氟烷(0.45%)维持10分钟后，将地氟烷和七氟烷浓度分别调整至18%和7%维持5分钟，结果发现，地氟烷组15例患者均未出现癫痫样脑电图，而七氟烷组15例患者有8例出现了癫痫样脑电图。这些研究表明，地氟烷浓度与癫痫样脑电波无相关性，高浓度七氟烷可诱发癫痫样活动，表明地氟烷对于癫痫患者是安全的。Sharpe，M. D等[17]调查了一例71岁全身性肌阵挛性癫痫的男性患者，也得出同样的结论：地氟烷麻醉适合于难治性癫痫持续状态的患者的治疗。

Schwender，D等[18]的研究中，对不同呼气末浓度的七氟烷、异氟烷和地氟烷的功率谱进行分析发现，三组产生了相似的脑电图变化，随着呼气末浓度的增加SEF下降，δ波和θ波的总功率和相对功率增加，β波的功率呈剂量依赖性下降。这一结果与其他相关报道结果一致。Glass，P. S等[19]指出，随着异氟烷浓度的增加，BIS值呈线性下降，直到浓度为1.2%时BIS值趋于稳定。Katoh，T等[20]的研究中也提到，当七氟烷浓度从0.5%增加到1.5%时，BIS值呈线性下降，但在浓度增加到1.8%时没有观察到BIS值的进一步降低。因此，七氟烷、异氟烷等吸入麻醉药产生与地氟烷相似的剂量相关性脑电活动抑制。

Murrell，J. C等进行的一项研究[21]中，将40只雄性大鼠分为4组，分别用氟烷、异氟烷、七氟烷和地氟烷麻醉。记录1.25MAC、1.5MAC、1.75MAC前后5min时的脑电图，结果发现，地氟烷组与七氟烷和异氟烷组在观察剂量下均出现了BS，而在氟烷组任何观察浓度下均未发现BS。并且在异氟烷组，爆发性抑制率(BSR)为100%，而地氟烷和七氟烷组BSR均随吸入麻醉药浓度的增加而增加，MAC值在1.75%时的BSR在除氟烷组的各组中无显著差异。可能支持了氟烷与其他吸入剂具有根本不同的作用机制的假设。

4 地氟烷麻醉时术中强直刺激对脑电图变化的影响

通常情况下，大脑皮层接受来自手术野传入的强直刺激，引起脑电图的改变。Kiyama，S.和Takeda，J.[22]两位研究者设计的研究方案中，实验组采取了术前硬膜外镇痛的方法阻断了这种刺激，术中单纯采用吸入麻醉药维持。结果发现，在所有未接受术前硬膜外镇痛的患者，手术切皮后脑电图明显向慢波转移，SEF 95从12.5HZ下降至6.5HZ，显著下降的同时伴随着平均动脉压的显著升高，而在术中给予硬膜外镇痛后的SEF95和平均动脉压恢复到术前值；相比之下，术前接受硬膜外镇痛的患者，在切皮后30分钟，脑电图SEF95(13.3HZ)较术前没有明显变化。进一步观察发现两组患者在苏醒期的SEF95(25.7HZ)均明显升高。这一结果表明手术刺激的阻断与否可以产生不同的脑电图变化，同时该研究也表明，术中手术刺激引起的觉醒反映不同于手术结束终止麻醉时监测到的脑电图变化。这可能是在没有充分镇痛的情况下，手术的有害刺激诱发了一种矛盾的觉醒反应。另外一项研究也提到从麻醉到苏醒的机制可能不同于有害刺激引起的反常觉醒状态[23]。因此，术中应用EEG作为常规监测工具时，必须考虑手术本身刺激对脑电图的影响。

有害刺激可能影响药物浓度与脑电图效应之间的关系，所以麻醉医生往往会在手术刺激前增加麻醉药浓度来达到一定的目的。Röpcke，H等[24]选取了24名行妇科剖腹手术的患者，丙泊酚诱导后只接受地氟烷麻醉，旨在研究手术刺激对地氟烷诱发的脑电图改变的浓度-反应曲线关系。结果发现手术刺激使地氟烷的SEF 95、MPF和双谱指数曲线向更高的地氟烷浓度偏移。在没有手术刺激的一组，BIS值为50时的地氟烷浓度为(2.2±0.74)%，而在手术刺激组，则需要地氟烷浓度6.8±0.98%才能达到相同的BIS值。说明有害刺激可能影响药物浓度与脑电图效应之间的关系。

5 小结

如何达到理想的麻醉深度一直是临床麻醉医生面临的困难和挑战。基于这一问题，研究者们也开发出了一系列麻醉深度监测设备，但不同挥发性麻醉药对脑电图的影响不同，并且信号采集过程中容易受到电刀、伤害性刺激等干扰，目前为止还没有一种麻醉深度监测仪器能够完全满足临床需要。因此，随着吸入麻醉药应用逐渐广泛，需要进一步寻找适合于吸入麻醉深度监测的设备，并且可以用其来研究吸入麻醉药的药代学和药效学关系，做到个体化精准给药，达到理想的麻醉效果。