手术体积描计指数在围手术期的临床应用研究进展

崔茜瑚 王泽华 王辰宇

全身麻醉涉及镇静、肌松、镇痛等方面，麻醉过浅会造成术中知晓、血流动力学波动；过深则可能抑制呼吸、循环系统功能，甚至增加术后的死亡率[1]。在全身麻醉期间，可采用麻醉深度指数(Cerebral state index，CSI)监测镇静，肌松监测仪(Train of four stimulation watch，TOF-Watch)监测肌松，但对于伤害性刺激及镇痛监测仍然是一项挑战。镇痛不足可能造成意外体动、交感神经反应、心血管并发症等不良影响，而镇痛过深又会导致术后苏醒延迟、阿片诱导的痛觉过敏、围术期治疗时间延长等，因此精准化监测围术期镇痛至关重要。目前镇痛指数(Pain threshold index，PTI)、手术体积描计指数(Surgical pleth index，SPI)、瞳孔直径(Pupillary dilatation，PD)、压力检测器等监测参数和装置已应用于临床，其中SPI近年来应用相对广泛。本文从SPI的工作原理、临床应用、影响因素、自身局限性及相比于其它参数的优越性等方面进行综述，为临床工作中围术期疼痛监测提供新方向与新思路。

1 SPI工作原理

SPI也称手术应激指数(Surgical stress index，SSI)，可以反映全身麻醉期间不同程度的术中刺激、自主神经系统激活以及交感神经对心血管活动的调节水平；其工作原理为通过使用脉搏血氧饱和度测量得出光电容积脉搏波幅和心率间隔来监测伤害性刺激和抗伤害性药物效应，再通过双变量归一化处理并按最优比例优化得出标准化光电容积脉搏波振幅(Plethysmographic pulse wave amplitude，PPGA)与标准化心率间隔(Heartbeat interval，HBI)，从而得出能够适应个体差异的SPI计算公式，即SPI值=100-(0.33HBI+0.67PPGA)[2]。SPI值波动于0～100,目前认为SPI数值介于20～50表明镇痛水平适中，SPI>50或数值变化>10表明应激水平较高或镇痛不足，<20则表示镇痛过深。

2 SPI的临床应用

国际疼痛研究学会(International association for the study of pain，IASP)将“与实际或潜在组织损伤相关的且伴有感觉、情绪、认知和社会成分的令人痛苦的经历”定义为疼痛。疾病本身、手术创伤刺激会导致术中患者产生疼痛而引起血流动力学波动、炎症介质大量释放，对机体造成严重影响，因此监测围术期的伤害性感受十分必要。麻醉医师可依据术中患者躯体(伤害性动作)及自主反应(心率、血压、出汗、流泪)等监测术中伤害性刺激，但这些传统指标受自主神经、激素、机体代谢等多种因素影响，是不特异、不敏感且存在个体差异的。SPI监测在预测围术期伤害性刺激、减轻应激反应、维持血流动力学稳定、指导术中镇痛药物使用等方面起到了很大作用。

2.1 SPI预测围手术期伤害性刺激

多项研究发现SPI对于丙泊酚注射痛程度的评估与客观疼痛量表(疼痛数字评分量表、主诉量表、视觉模拟量表)一致,且可以成为丙泊酚注射痛的一项合理评估标准[3]。潘波等[4]研究发现SPI可以作为老年女性患者插管后心血管反应的预测指标，对气管插管时机的选择具有预测价值。HARJU等[5]在一项研究24个月以下儿童的手术体积指数的随机双盲试验中发现：SPI具有监测幼儿伤害性刺激的作用，且伤害性刺激引起的SPI波动会在神经阻滞后减小。GRUENEWALD等[6]通过调查3个不同年龄组儿童手术结束时的SPI与术后急性疼痛之间的关系，发现在麻醉后监测治疗室(Postanesthesia care unit，PACU)中区分正常疼痛和中重度疼痛的最佳分离指数临界值约为40，且2～3岁的儿童比9～16岁儿童的SPI临界值略高。LEDOWSKI等[7]通过研究发现患者术后疼痛的发生与术中至少出现过一次SPI快速增加>10的事件相关(P=0.007)。HARJU等[5]还研究发现，SPI预测伤害性刺激的潜力在儿童群体间存在较大个体差异。薛照静等[8]发现相比于反应熵(Reaction entropy，RE)、状态熵(State entrope，SE)，SPI可在一定程度上预测肥胖患者术中的伤害性刺激强度，且变化更加明显快速。李奕铮等[9]研究发现SPI、PD、PTi镇痛指标优于传统脑电双频指数(Bispectral index，BIS)、平均动脉压(Mean arterial，MAP)和心率(Heart rate，HR)指标，其中SPI指标数值相对上升幅度较大、诊断准确性极高，可能是最佳的疼痛监测指标。

2.2 SPI指导镇痛减轻围手术期应激反应

有研究报道,手术刺激及术中麻醉深度会影响机体的内环境稳态、机体氧耗、心脏负荷,引起神经内分泌、免疫功能、炎性反应因子的改变，使患者术后血清中C反应蛋白(C-reaction protein，CRP)、皮质醇(Cortisol，Cor)等应激激素的表达水平升高[10-11]。而研究表明，全身麻醉期间SPI与应激激素具有相关性，且通过SPI指导镇痛可减轻患者围术期应激反应，一定程度上维持内环境稳态。周恒等[12]通过研究全身麻醉对腹腔镜胆囊切除术患者机体应激反应的影响发现，基于SPI监测镇痛，调节术中麻醉维持药量，能够降低围术期患者血液中CRP和COR的表达水平，减轻患者围术期应激反应。CHEN等[13]在一项耳鼻喉科手术的前瞻性、单盲、随机临床试验研究中发现，SPI值与应激激素的相关性在不同意识状态下存在差异，即在意识清醒状态下，两者无相关性，而在全身麻醉期间，SPI与应激激素(促肾上腺皮质激素、皮质醇、肾上腺素和去甲肾上腺素)呈中度相关，且SPI对于预测促肾上腺皮质激素值具有较高的敏感性与特异性。

2.3 监测SPI维持血流动力学稳定

SPI指导全身麻醉下的镇痛管理有助于维持血流动力学稳定，提高麻醉诱导过程的安全性，进一步规范临床麻醉药物的使用。金晓菲等[14]研究发现对行心脏瓣膜置换术的患者，以SPI为靶向目标调整全麻诱导期间镇痛药物的使用剂量，可使诱导过程中血压、心率波动更小，血流动力学更平稳。GRUENEWALD等[15]研究发现，SPI指导全身麻醉期间羟考酮和舒芬太尼等镇痛药的使用有利于维持血流动力学稳定、减少镇痛药的消耗、缩短苏醒时间、促进患者康复。CHEN等[16]研究表明，SSI引导下的麻醉可减少瑞芬太尼的用量，促进血流动力学稳定、减少意外事件的发生。

2.4 SPI指导术中镇痛药物使用

多项研究表明，全麻手术期间使用SPI指导镇痛可减少镇痛药物的消耗。WON等[17]系统回顾和荟萃分析全麻期间SPI指导镇痛的有效性的随机对照试验得出结论：在全麻手术中，与常规镇痛相比，SPI指导镇痛可减少术中阿片类药物的消耗，缩短拔管时间，且不会诱发术后疼痛程度加深。WON等[18]研究发现在七氟醚麻醉联合羟考酮镇痛的甲状腺切除术中，SPI指导镇痛可减少术中镇痛药物的累积消耗量，缩短拔管时间，且对疼痛评分和术后不良事件无负面影响。TAIN等[19]研究表明，基于SPI指导的术中镇痛可减少瑞芬太尼使用量，减少患者对于术后镇痛药物的需求并促进患者术后康复。关于门诊日间手术的研究表明，根据SPI调整瑞芬太尼用量可以明显减少瑞芬太尼和异丙酚的用量，同时加快患者术后康复[17]。ROGOBETE等[20]通过研究发现全身麻醉期间基于SPI调整阿片类药物用量，可以显著降低不良反应的发生率，一定程度上可改善危重患者的预后。

3 SPI的影响因素

手术体积描计指数受血管内容量、心率、药物、麻醉方案等多种因素影响。HANS等通过研究SPI与血容量变化的关系发现血管充盈状态这一生理因素可明显影响SPI数值[21]。WON等[22]在一项甲状腺手术研究中发现血管活性药物(尼卡地平)的血管舒张作用通过增加PPGA及降低HBI影响SPI数值，进一步影响SPI对阿片类药物的应用指导。MUSTOLA等[23]通过比较不同浓度瑞芬太尼对气管插管时SPI的影响，证明镇痛药物的使用可显著降低SPI值。DUCROCQ等[24]研究发现在使用兴奋交感神经药物后，SPI 短时间内会爆发性升高，但循环平稳后SPI仍可有效监测伤害性刺激。此外指尖温度、体位变化、情绪压力及心脏起搏器安装也会影响SPI数值。研究表明中度偏低的核心温度并不会影响SPI对于手术刺激和阿片类镇痛药的反应性，但当指尖温度<32 ℃会引起外周血液灌注不足而降低PPGA，进而升高SPI值[25]。ILIES C等[26]研究发现截石位和头低位会降低SPI值，头高位会升高SPI值。同等刺激水平下，蛛网膜下腔阻滞的患者SPI数值高于全身麻醉患者，这可能与患者交感神经系统的影响有关[27]。HOCKER等[28]通过研究发现，冠脉搭桥术后已经安装心脏起搏器的麻醉风险分级Ⅲ级患者因心率提高会影响SPI数值。

4 SPI与不同镇痛监测系统的效果比较

FUNCKE等[29]在改变阿片类药物浓度的条件下比较3种不同镇痛监测系统(镇痛指数、手术体积描记指数和瞳孔直径)与传统临床参数(心率、血压、伤害性动作)在镇痛监测方面的效果，得出结论：相比于传统的临床体征，2种镇痛指数及瞳孔直径，在监测所有不同镇痛水平的疼痛刺激方面具有优势。与此同时，此研究通过直接比较指数间的差异还发现：相比于术中低剂量输注阿片类药物，镇痛伤害感受指数和瞳孔直径对于高剂量输注阿片类镇痛药物时监测刺激水平可靠性降低，而SPI对于监测使用不同剂量的阿片类药物术中刺激的功效是一致的。SHOAR等[11]研究发现，ΔSPI的感知度相比于ΔHR更加敏感，ΔSPI可能更适用于监测伤害-抗伤害平衡不足及不充分的镇痛。

5 SPI监测的应用局限

SPI作为一种安装简单且性价比高的无创监测设备，虽已被多项研究证实与伤害性感受及镇痛水平具有良好相关性，但仍存在局限性。(1)SPI仅与全身麻醉状态下的疼痛刺激及应激激素表达呈中度相关，在清醒患者监测中并不理想；(2)SPI监测受血管活性药物、血容量变化、体位、麻醉方案等多种混杂因素的影响；(3)SPI指导围手术期镇痛理论新颖，但临床试验有限且大多在西方人群中进行。在东方人群，尤其是中国人群中的应用尚需进一步研究。

疼痛管理一直是临床医生面临的困难和挑战，尤其是对于无法沟通患者的疼痛水平评估更是如此。故近年来研究者致力于开发能够特异且敏感地评估患者镇痛水平的客观监测手段。SPI用于指导全身麻醉术中镇痛，不仅能够指导阿片类药物镇痛滴定，降低镇痛药物的最小剂量，减少药物消耗，实现术中阿片类药物的个体化使用，同时有助于维持血流动力学稳定、缩短麻醉苏醒时间、预防术中、术后不良事件的发生。但多种混杂因素对于SPI值的影响，很大程度上限制了SPI的临床应用。SPI用于围手术期指导镇痛还需进一步探索和研究。