脑电双频指数在猪腹腔镜手术麻醉监测中的应用

2021-04-09李多丹华修国

上海农业科技 2021年2期

李多丹华修国

（上海交通大学农业与生物学院，上海 200240）

脑电双频指数（Bispectral Index，BIS）是在脑电图（Electro Encephalo Graph，EEG）的基础上，将脑电图的功率和频率经双频分析作出的混合信息拟合成一个最佳数字（用0～100表示），即BIS值[1]。一般认为，BIS值为100表示清醒状态，处于80～100之间为正常活动状态，处于60～80之间表示镇静状态，处于40～60之间为理想的麻醉状态，小于40则大脑可能出现爆发抑制，当脑部的电活动完全消失时则BIS值为0。鉴于BIS能较好地反映麻醉药物或镇静药物对大脑皮层功能的影响，对预测体动、术中知晓以及意识的消失和恢复都具有一定的灵敏度，且可指示麻醉用药量，故BIS已成为判断镇静水平和监测麻醉深度较为准确的方法[2-3]，被广泛应用于人医临床。

近年来，微创手术发展迅速，腹腔镜技术作为微创手术之一，具有创伤小、可视化、恢复快、少疼痛的特点，受到了医生和患者的青睐。实验动物猪是目前适用于腹腔镜手术开发、手术器械临床前实验、教学演练各环节最为理想的模型。对实验动物猪进行手术中的麻醉监测，不仅直接关系到手术成功率和实验数据的准确性，还对指导麻醉药物调节、降低实验动物意外死亡、提高实验动物福利等方面具有重要意义。同时，传统的麻醉深度监测方法是通过观察记录患者的生命体征（如心率HR、血氧饱和度SpO2、收缩压SAP、舒张压DAP、平均动脉压MAP、瞳孔反射、呼吸频率、眼球位置等）进行综合判断[4]；而根据Geudel麻醉深度分类法，心率和血压在麻醉兴奋期升高，随后随着麻醉深度的增加而逐渐降低[5]，SpO2值在95%～100%之间为正常状态，在90%～94%之间为低氧状态，低于90%为缺氧状态[6]；但传统的麻醉深度监测方法至今未有统一的标准，这使得麻醉监测具有一定的主观性和局限性，易导致麻醉深度过低或过高。在此背景下，笔者对BIS在猪腹腔镜手术麻醉监测中的应用进行了研究，旨在探索BIS是否适用于实验猪的脑电监测，并指导实验猪的麻醉深度。现将相关研究情况报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验材料

选取健康的“约克夏”白猪12头，体重在24～29 kg，均购自上海甲干生物科技有限公司。主要药品和设备包括：舒泰50（法国维克）、异氟烷（江苏恒丰强）、盐酸塞拉嗪（华牧动保）、呼吸麻醉机（深圳迈瑞，型号为WATO EX-20）、BIS监测仪（柯惠医疗）、腹腔镜设备（卡尔史托斯）。

1.2 实验方法

1.2.1 动物镇静与BIS监测

将12头白猪随机分为4组，分别为对照组(舒泰50联合盐酸赛拉嗪麻醉)、异氟烷低剂量组(ISO 1.5%)、异氟烷中剂量组（ISO 2.0%）、异氟烷高剂量组（ISO 2.5%）。实验猪在手术前均禁食12 h，手术开始前均进行术前镇静，镇静药物及剂量统一为舒泰50（2 mg/kg）、盐酸塞拉嗪（1 mg/kg）、硫酸阿托品（0.04 mg/kg），15 min后，将动物俯卧位置于麻醉准备区域的操作台上，于耳缘静脉置入22G静脉留置针建立静脉通道，滴注乳酸钠林格溶液。将实验猪前额、两侧颞骨至顶骨的皮肤充分备皮，按照图1所示位置将BIS电极贴片固定[7]，其中，位点1贴于前额正中，位点4贴于左侧眉骨正上方，位点3贴于左侧眼角线后方的凹陷内，位点2贴于位点1和4位点连线的中点，并将电极与信号接收器和脑电监测仪主机相连接，然后将血氧监测探头夹在猪舌尖处以监测心率（HR）和血氧饱和度（SpO2）等。

图1 BIS电极贴片黏贴部位示意图

1.2.2 诱导与维持麻醉

镇静给药后25 min进行诱导麻醉，静脉推注10%异丙酚溶液(2 mg/kg)，进行气管插管，连接呼吸麻醉机进行纯氧机械通气，潮气量（Tidal Volume，VT）为10 mL/kg，呼吸频率（Respiratory Rate，RR）为15次/min，吸呼比为1∶2，氧补偿流量为1 L/min。对照组实验猪静脉追加舒泰50（3 mg/kg）和盐酸塞拉嗪（1 mg/kg）用于维持麻醉，其他组实验猪按照相应异氟烷剂量进行吸入维持麻醉，随后通过股动脉进行有创动脉血压监测。维持麻醉给药后10 min，开始建立气腹并实施腹腔镜胆囊切除术，气腹压力设定为10 mmHg，气体流量为2 L/min。手术进行1 h时，释放气腹压力10 min后结束手术。

1.2.3 数据采集与分析

监测指标：分别于诱导麻醉前（T0）、维持麻醉10 min（T1）、手术开始 15 min（T2）、手术开始30 min（T3）、手术开始 60 min（T4）、结束气腹10 min(T5)5个时间点记录实验猪的BIS值和HR、SpO2、SAP、DAP、MAP的数值。

采用统计学分析软件GraphPad Prism5对T0～T5时间点的BIS、HR、SpO2、MAP数值进行单因素方差分析和组间t检验，p＜0.05代表差异显著，数据以±s形式表示。

2 结果与分析

2.1 结果

2.1.1 实验猪基本情况

由表1可知，4组实验猪（每组3头，共12头）均成功完成手术，各组实验猪体重无明显差异（p＞0.05）。

表1 四组实验猪的体重比较

2.1.2 各组实验猪BIS值比较

由表2可知，各组实验猪在T0时间点时，BIS值均在80左右，无显著差异（p＞0.05）。T1时间点较T0时间点，各组实验猪的BIS值均有所下降，但4个组间差异不显著（p＞0.05）。T2～T5时间点，对照组与ISO 1.5%组实验猪在各时间点的BIS平均值均维持在60以上，这两个组间差异不显著（p＞0.05）； ISO 2.0%组实验猪在各时间点的BIS平均值维持在40～50之间，均显著低于对照组（p＜0.05）；ISO 2.5%组实验猪在各时间点的BIS平均值维持在30以下，也均显著低于对照组（p＜0.05）。

表2 四组实验猪在不同时间点的BIS值对比

2.1.3 各组实验猪的HR、SpO2、SAP、DAP、MAP数值比较

由表3可知，在6个时间点，各组实验猪的HR和SpO2数值均在正常范围之内，其中，各组间的SpO2数值无明显差异；在T1～T5时间点，仅ISO 2.5%组实验猪的HR均显著低于对照组（T1时间点时p＜0.01，T2～T5时间点时p＜0.001）。各组实验猪的MAP数值表现为ISO 1.5%组＞对照组＞ISO 2.0%组＞ISO 2.5%组，其中，ISO 1.5%组在T2～T5时间点均显著高于对照组（p＜0.05 )，而ISO 2.5%组在T1时间点、T3～T5时间点均显著低于对照组。

表3 四组实验猪在不同时间点的HR、SpO2、SAP、DAP、MAP指标对比

进一步分析各组实验猪在T0～T5时间点的HR、SpO2、MAP变化趋势可知，T1时间点较T0时间点各组实验猪的HR均下降，随后ISO 1.5%组和ISO 2.0%组实验猪的HR表现均较其他两组平稳；各组实验猪的SpO2在各时间点均维持在95%以上，表明实验猪无低氧和缺氧状态；ISO 1.5%组与ISO 2.0%组实验猪的MAP表现一直平稳，但在T5时间点各组实验猪的MAP均较T4时间点有所下降，但仅对照组与ISO 1.5%组间存在显著差异。

2.2 分析

以上结果表明，在猪腹腔镜手术麻醉监测中应用BIS，能够得到稳定的读数，BIS值与异氟烷麻醉浓度具有相关性，即随着异氟烷麻醉浓度的升高而降低，表明BIS能较准确地反映猪麻醉后的脑电活动水平。对照组与ISO 1.5%组实验猪的BIS平均值一直维持在60以上，表明实验猪麻醉深度不足；而ISO 2.5%组实验猪的BIS值过低（＜30），且心率与血压均有显著下降，表明实验猪麻醉过深；以ISO 2.0%组实验猪的表现较好，其BIS值一直控制在适合手术的区间内（40～60），且可获得稳定的心率和血压，麻醉效果优于其他组，表明在猪腹腔镜手术时应用浓度为2.0%的异氟烷麻醉效果较佳。

传统的麻醉深度监测方法主要依靠心率和血压。在本实验中，ISO 2.0%组实验猪的HR除在T1时间点显著低于对照组外，在其他时间点均与对照组间均无明显差异，再加上ISO 2.0%组实验猪的MAP在各时间点均与对照组间无明显差异，表明单纯依靠HR和MAP来判断麻醉效果存在局限性，其灵敏度低于仅依靠BIS值判断。

关于猪的麻醉方法，国内外已有一些报道，目前常用的静脉麻醉剂有氯胺酮联合赛拉嗪、舒泰、丙泊酚等，异氟烷吸入麻醉和静吸复合的麻醉方式也均能获得良好的麻醉效果[8-9]。本实验中，在T0时间点，各组实验猪在镇静后仍有意识且脑电维持较高水平（80左右），而在T1时间点后，不同的麻醉方式得到的结果存在显著差异，这进一步表明BIS值能真实反映实验猪的脑电水平。

异氟烷在小型巴马猪麻醉中的应用已有文献报道，在小型猪中，异氟烷麻醉浓度选用2.0%较为合适，但对“约克夏”白猪麻醉效果的研究较少[10]。本实验结果表明，浓度为2.0%的异氟烷同样适用于“约克夏”白猪的手术麻醉，且脑电活动水平也证明了其麻醉效果的可靠性。

对比T5时间点与T4时间点各组实验猪血压的变化情况发现，腹腔镜手术由于增加了腹腔压力，可能会引起实验猪全身血流动力学变化（如血压升高），这就导致在腹腔镜手术中通过传统方式来判断麻醉深度易出现误判，而通过BIS值的监测来辅助判断麻醉深度，能增加安全性和可靠性。

综上，BIS能够用于猪的麻醉深度监测，且在手术中能根据BIS值来及时调节麻醉药物剂量，从而防止实验猪出现脑部抑制，这避免了死亡的发生。但BIS用于临床麻醉深度监测时也存在一些不足，且会受到多种因素的影响。例如，手术刺激水平上升、使用外源性肾上腺素等均可使BIS值增高，大量使用肌松剂或低血糖等也可能会引起BIS值下降，进而影响麻醉深度的真实性，故BIS在实验猪上的应用还需进一步实验验证。