黄宝胜第五章麻醉深度监测仪器

全身麻醉三要素 镇痛情况 意识状态 肌松状况 广东医学院附属南山医院广东医学院附属南山医院 麻醉教研室麻醉教研室 黄宝胜黄宝胜 第五章第五章 麻醉深度监测仪器麻醉深度监测仪器 所谓全身麻醉的深度一般是指全身麻 醉药抑制伤害性刺激下中枢、循环、呼吸 功能及应激反应的程度。 全麻深度的概念 1、意识消失 2、镇痛良好 3、肌松适度 4、适当抑制应激反应 5、内环境稳定 全麻的深度应适当并满足以下要求： 全麻期间深度的一般变化过程 清醒 诱导 维持 恢复 浅 一定深度 浅 1、显著的应激反应 2、循环系统兴奋 3、内分泌紊乱 4、代谢异常 5、术中知晓(awareness) 6、耗氧增加 7、其他 麻醉过浅的主要危害 1、应激反应低下（不足） 2、生命中枢抑制 3、呼吸功能抑制（通气不足、呼吸停止） 4、循环功能抑制（血压显著下降、心搏停止） 5、其他 全麻过深的主要危害 因此，全身麻醉期间，维持 适当的麻醉深度对于确保病人安 全和提供良好的手术条件是十分 重要的！为此，必须掌握全麻深 度的监测和临床判断。 1、意识 2、生命体征 3、眼征 4、运动功能 5、其他体征 6、内分泌反应 麻醉深度的临床判断依据 美国芝加哥太阳报- 2004年11月21日 美国伊利诺州的约翰拉巴恩在心脏手术快结束时提 前醒来，拉巴恩当时可以感觉到医生正在他的胸部 缝针。他回忆说：“我当时的感觉是：自己已经拼 尽吃奶的力气在尖叫， 但是完全没有人注意 到我的呼叫。我对上 帝说，你不让我平安 度过的话，不如让我 死去吧！” 本章重点内容 BIS及听觉诱发电位在临床 中的应用 目 录 第一节第一节 脑电信号分析基础脑电信号分析基础 第二节第二节 脑电功率谱分析脑电功率谱分析 第三节第三节 脑电双频谱指数脑电双频谱指数 第四节第四节 听觉诱发电位监测听觉诱发电位监测 第五节第五节 脑电熵指数监测脑电熵指数监测 第六节第六节 监测中的注意事项监测中的注意事项 发展进程 l1937年，Gibbs夫妇首次将脑电用于麻醉过程监 护，标志着脑电在麻醉领域应用的开始 l脑电活动的变化更能直接而敏感的反应麻醉药 物对中枢神经系统的作用，更好的掌控麻醉状 况 l目前脑电功率谱分析、双频谱分析和听觉诱发 电位技术在脑电分析中的应用，能快速而准确 地对脑电的瞬时变化进行定量分析 第一节 脑电信号分析基础 简介 脑电是来自脑神经组织的自发性、节律性的 电活动，是大脑皮层神经细胞群突触电位变 化的综合反映，有反映意识活动的优势及无 创性特点。 脑电波四个基本要素：波幅、频率、波形和 位相。 1.波幅：指从波顶到波底的垂直高度，即电位 差的大小。代表脑电活动的大小和强度。 正常脑电波幅在0-200V之间，癫痫发作时 可高达750V。 2.频率：指单位时间内的周波数(次/秒,Hz) 人脑电频带 :频率为1430Hz以上的正常 节律波,常在病人紧张,焦虑或睁 眼时出现, 应用镇静药后减弱; 也称为快波 : 频率为814Hz的正常节律 波，在睁眼和警觉时多消失，闭 眼和休息时引出，是成年人静息 时主要的脑电波 : 频率为48Hz，为慢波。常 见于13岁以下的儿童或睡眠时。 清醒成人不应该见到。 :频率为4Hz以下，波幅最大频 率最慢，常见于睡眠的3、4期或 1岁以下的小儿 脑电波四个基本要素 3.波形：即波的形状。指在一个波的周期内 电位差的变动形式。如正弦波，棘波等。 4.位相：亦称极性，为时间与波幅之间的相 对关系。 麻醉和脑电关系：随着全麻的加深，脑电频 率变慢，同时波幅增大。 但常规EEG分析费时，限制其使用。现 将计算机技术、信号处理技术和脑电检测 技术结合，产生了数量化脑电图(qEEG)， 使脑电活动量化，便于术中监测。 分析方法 频谱分析 功率谱分析 诱发电位 叠加法 非线性动力学分析 一、傅里叶变换与频谱分析 频谱分析是分 析复杂波形常 用的方法，它 的理论根据是 傅里叶变换。 任何一个周期 性函数f(t)， 可以看成是很 多正弦函数和 余弦函数之和 ，即可以用傅 里叶级数来表 示。 任何一个周期性的信号f(t)都可 以看成由许多振幅不同、相位不 同、频率不同的正弦函数和余弦 函数组成。 振幅随频率变化的 函数曲线就叫信号 f(t)的频谱图 频谱分析 用头皮电极记录到的EEG本身就是一个由大脑各 部分发出的各种频率的脑电的总和，正常EEG有一个 频谱，当大脑的某一部分发生病变时，它的频谱就 会发生改变，因此EEG的频谱就成了临床诊断和研究 的重要指标。 二、 脑电功率谱 以频率为横坐标，功率为纵坐标绘制的曲 线 表示信号功率与频率的关系曲线，反映每 一个电信号的功率分布 三、诱发电位 指对感觉器施加适宜的刺激，在中枢神经 系统（包括部分周围神经结构）相应部位 头皮或身体其它部位安放检测电极检测出 的该刺激所激发的电活动。 特点：与刺激存在明显的锁时关系，重复 刺激时波形及幅度基本相同；而自发脑电 信号无极性也不规律，呈现杂乱的电位变 化。 分类 躯体感觉诱发电位（SSEP） 以微弱电流刺激被试者肢体或指（趾）端 所引起的诱发电位 听觉诱发电位（AEP） 以各种音响刺激（多为短声）所引起的诱 发电位 视觉诱发电位（VEP） 以闪光、各种图像和文字、人物面部表情 等视觉刺激所引起的诱发电位 四、叠加法 又称平均诱发反应法（AER） 诱发反应：机体对某个外加刺激产生了反应信 号，常常与该刺激无关的反应（噪声信号）比 有效信号大得多；此时须要采用数据处理的办 法，把诱发信号从噪声中分离出来 采用叠加法：提高信噪比的主要手段（叠加次 数增多，诱发电位波形明显，而噪声正负极互 相抵消，能使诱发电位波形恢复原样） 五、脑电的非线性动力学分析与熵 人类大脑是一个复杂的、自组织的非线性 动力学系统 用非线性动力学方法可计算得到非线性指 数，可以反映脑电活动情况，以达到准确 区分麻醉不同阶段及不同的意识水平脑电 信号，进而指导麻醉深度 熵（entropy）：就是一个非线性指数， 描述信号的不规则性（越不规则熵值越高 ，完全规则时熵为0） 第二节 脑电功率谱 以频率为横坐标，EEG功率为纵坐标绘制的曲线 ，反映每一个电信号的功率分布 脑电功率谱分析（PSA）的关键在于把时域信号 转化成频域信息，即把幅度随时间变化的脑电 波变换为脑电功率随频率变化的谱图 脑电功率谱分析基本原理 脑电功率谱分析采用傅里叶分析这一 数学技术把一定时相内不规则的原始EEG 波形数字化，并对患者的脑电活动进行定 量分析，求出数字化脑电参数。 一、脑电功率谱分析流程 、信号采样： 目的不同，采样单元为2秒数分钟， 通常定为24秒，便于反应EEG即刻变化 、数字化处理 对EEG记录到时间的连续函数进行数字 化处理，采样频率至少在100Hz以上 、计算功率谱 快速傅里叶变换计算方法对数字化的 EEG资料进行处理 一、脑电功率谱分析流程 二、脑电功率谱中的相关指标 、边缘频率 、中位频率 、总功率 、绝对功率 、平均频率 、不对称性 、比率 、相干性 几个脑电图功率谱监测的常用指标 边缘频率（SEF， Spectral Edge Frequency） 指每单元功率谱内的最高频率，一般采用95 的脑电功率谱，指在此频率下有95的此单元脑 电功率存在。 中心频率（MPF， Median Power Frequency） 指在此频率下有50的此单元脑电功率存在。 MPF较大时亦表示麻醉水平较浅。 比率（ratio） 指此单元功率谱内的波段的功率与和波段 功率之和的比值，即 波/（波波），指 慢波与快波成份之比。大脑皮质抑制较深，麻醉 深度较大，数值较大。 三、脑电功率谱分析的临床应用 当清醒或浅麻醉等大脑皮质功能活跃时，快波 成 分（即、波）较多，快波所占的功率 值较高，边缘频率（SEF）值较大 反之，深麻醉或深度睡眠等大脑抑制较强时， 慢波成分（即、波）较多，慢波所占功率 值较高，SEF值较小 常用95%SEF和MF值反应麻醉深度：20Hz,表示 清醒或复苏中；术中维持812hz 第三节 脑电双频谱指数（BIS） 一、脑电双频谱分析原理 脑电双频谱分析是在功率谱分析基础上， 通过对脑电相干函数谱的分析，对EEG信 号的频率、功率、相位和谐波进行综合处 理，通过分析各频率中高阶谐波的相互关 系，进行EEG信号频率间相位藕合的定量 测量。 测定EEG的线性部分 （频率和功率），又 分析了非线性部分（ 相位和谐波） 脑电双频谱分析 双频谱的综合特性（频率、功率、相 位、谐波）指标可以反映更细微的脑电变 化信息。 二、双频谱指数 为了能够较为方便地应用于临床，引 入双频谱指数（bispectral index, BIS) 的表达形式。BIS是一个多变量的综合指 标，它是对不同的麻醉中一系列EEG的不 同特征进行分析所得到的双频谱变量。 二、脑电双频谱指数 双频谱指数（bispectral index, BIS) ：多变 量的综合指标，它是对不同的麻醉中EEG的不同 特征进行分析所得到的包含时域、频域和高阶 谱变量（双谱分析）三种特性的EEG定量分析指 标。 通过一个特定的非线性计算方法，将四个不同 的EEG参数：爆发抑制率（BSR）、QUAZI、比 率和快慢波的相对同步性综合成一个无量纲数 字 表示大脑的抑制程度 三、脑电双频谱分析的应用 变化范围0100之间 指数由小到大，表达相应的镇静水平 和清醒程度。 术中常维持在4060：绝大多数患者 处于深度睡眠，对于声音刺激完全无 反应，不会发生术中知晓 BIS与麻醉深度 BISBIS值值麻醉深度麻醉深度 100100完全清醒完全清醒 9595清醒清醒 7070睡眠睡眠 40406060常用临床麻醉深度常用临床麻醉深度 0 0 脑电等电位脑电等电位 BIS指数和临床效应与EEG信号关系 （一）BIS监测镇静水平 BIS能很好地监测麻醉深度中的镇静 水平，但对镇痛水平的监测不敏感 BIS的麻醉最显著的局限性：受多种 麻醉药联合应用的影响 不同组合的麻醉药联合应用时虽得到 相似的BIS值，但可能代表着不同的 麻醉深度 （二）BIS监测提高麻醉质量 BIS监测可用于调整麻醉方案 术中维持麻醉深度：4060 依手术刺激程度和患者反应进行镇痛 或镇静药物的增减 （三）BIS监测中的相关问题 不能监测氧化亚氮和氯胺酮麻醉；低血压 可使BIS下降，而应用麻黄等药物可使BIS 升高等 生理性影响因素：骨骼肌运动、心电信号 和起博器、颤抖、性别等 非生理性影响因素：主要是双极电刀的应 用，注意电极的位置、术中电刀等的干扰 。 诱导 切皮 维持 恢复 第四节 听觉诱发电位监测 听觉诱发电位（auditory evoked potentials, AEP）的特性反映了大 脑对声音、音响刺激反应的客观表现 。 在麻醉时听觉最后丧失且最早恢复， AEP在麻醉镇静深度监测中意义突 出。 AEP与BIS相比有两个优点 AEP是中枢神经系统对刺激反应的客 观表现，而BIS反应的是静息水平; AEP有明确的解剖生理学意义，每个 波峰与一个解剖结构有密切关系。 一、诱发电位信号处理 诱发电位波幅很小，约为0.120V，与自发 脑电、各种伪迹和干扰波难以分辨。为把诱发 电位信号从噪声中分离出来，现今最为广泛应 用的方法是叠加技术和平均技术。 两个重要的测量指标：诱发电位的潜伏期和波 幅 (二）诱发电位波形分析 诱发电位波形分析 波形标记的常用方法： 1.波形的极性和出现的顺序 2.按波峰的潜伏期毫秒数标记 3.罗马数字表示 4.用波形的解剖发生源命名 二、听觉诱发电位监测方法 AEP index仪器是通过声响刺激，用头皮电极记 录到的由听觉通路所产生的诱发电位活动。 三个电极，戴上耳机，给双耳70db的“咔嗒”短 声刺激，记录脑电信号 二、听觉诱发电位监测方法 由一系列不同潜伏期的脑电活动波形构成，反 映了刺激经听觉传导道的各级神经结构依次兴 奋过程。 综合从耳蜗到皮质的电活动，由11个波形组成 ：脑干听觉诱发电位（BAEP）、中潜伏期听觉 诱发电位（MLAEP）、长潜伏期听觉诱发电位（ LLAEP） 正常脑电波 对声音刺激后的脑电波 波幅和频率的改变 麻醉状态下对声音刺激的 反应，可以监测麻醉多深 脑干AEP 中潜伏期AEP 长潜伏期AEP l 脑干电位（刺激后0-10ms出现)：对麻醉药 物不敏感，与意识水平无关 l 中潜伏期电位（刺激后10-100ms出现)：清 醒状态下个体间变异很小，与大多数麻醉药物 呈剂量相关性=适用于麻醉深度的判断 l 长潜伏期电位（刺激后100ms后出现)：与意 识水平密切相关，但过于敏感，小剂量麻醉后 消失 三、听觉诱发电位指数 以往分析AEP主要是测量电位图形,无法连续、 及时的反映变化 提出了听觉诱发电位指数（AEP index）：通 过数学方法将AEP波形指数化，反应AEP波形中 与麻醉深度相关的特征 计算模式： 1. MTA原理：移动时间平均模式，叠加约500次，耗时长 2. ARX原理：需扫描1525次，26秒可出结果 四、听觉诱发电位的临床应用 （一）AEP index监测仪 麻醉镇静深度监护仪A-lineTM采用无创手段 利用外因输入自动回归模式（ARX）来监测、获 取中潜伏期2080ms听觉诱发电位（MLAEP)， 并能用指数AAI (A-lineTM ARX index）反映其 对麻醉深度监测结果。 AAI：60-100清醒 40-60睡眠状态 30-40浅麻醉 30以下临床麻醉状态 （二）AEP的临床应用特点 与意识的关系： AEP index在监测意识变化时比 BIS更可靠（意识转换时数值没有重叠）。 对体动的预测：对伤害性刺激的体动反应优于BIS 与血药浓度的关系： 1.BIS、SEF、MF主要反映皮质脑电活动，血药浓度 与脑内浓度同步下降，与血药浓度相关性好； 2.AEP index反映皮层和皮层下的电活动，更好的预 测意识的恢复，与临床观察一致 监测深度机制：BIS以镇静深度为主，AEP index 能提供手术刺激、镇痛、镇静催眠等多方面的信 息 第五节 脑电熵指数监测 一、监测原理： 1. 是在全身麻醉过程中对中枢神经系统的 抑制水平进行监测的参数 2. 采集原始EEG和额肌肌电图（FEMG）信号 ，进行程序处理后得出的熵指数 3. 反映抑制水平：深度越深、熵值越小 4. 麻醉熵分为状态熵（SE）和反应熵（RE ） 二、监测参数 反应熵（RE）：快速反应参数，可明确指示患 者对外部刺激的反应，如插管理和切皮。对应 EEG和额肌肌电图（FEMG）的频带。 状态熵（SE）：较稳定的参数，用于麻醉药物 对脑部的催眠作用的研究。对应 EEG的频带。 爆发抑制率（BSR）：常用1分钟内EEG的抑制部 分占全部脑电的百分率表示，即等电位、平直 的与全部的EEG信号的百分比 数值变化 RE 数值变化范围 0100 完全清醒 100 麻醉状态（无记忆）6040 皮层活动抑制 0 SE 091 91 6040 0 第六节、监测中注意事项 所谓全身麻醉的深度一般是指全身麻 醉药抑制伤害性刺激下中枢、循环、呼吸 功能及应激反应的程度。是一个综合反应 。 不能期望单一指标和一种监测仪来解 决问题。 一、EEG监测的影响因素 （一）、伪差：又称伪迹，指记录下来的非源于 脑的电活动，使波形失真 1.电极和导联伪差：最多见为电极与头皮间的接 触不良，如电极脱落、头皮移动、导线质量等 2.生理性干扰：眼球伪差、心电和脉搏伪差（头 皮小动脉博动）、肌肉伪差（头颈部肌肉活动 导致） 3.外环境干扰：交流电源线，手术间的仪器、电 器，手术中的电刀等 4.仪器功能失常 （二）、其它影响因素 物理因素：光、听觉刺激、温度等 生理因素：意识状态、睡眠、血糖、酸碱 平衡等 药物因素：麻醉药、兴奋剂、抗精神病药 等 二、诱发电位监测 的影响因素 技术问题：电极移位、脱落、电刀、空调的噪 声等 药物影响：笑气不能使BAEP发生改变，静脉麻 醉药主要影响AEP的中晚期成分，吗啡、芬太尼 对早期成分也不敏感 生理影响：体温、血压、血气变化等 监测时麻醉处理：提供适宜的麻醉；避免应用 影响EP的药物；维持药理和生理状态的稳定， 使EP变化单独归因于手术操作过程。 （三）熵指数监测中的注意事项 传感器要放置于正确的位置，确保高 质量的EEG信号，是计算熵的先决条件。 BIS脑电双频指数 l第二代的麻醉深度监护 l不需要诱发电位刺激，主 动脑电采集。 l通过脑部的功率的改变， 了解脑部代谢量，间接反应 麻醉深度改变。 l对电极要求较高 Narcotrend 麻醉意识深度监测 l第三代的麻醉深度监测 方法 l收集原始脑电，反应病 人脑部意识状态 l可兼容使用普通的心电 极片 l目前已广泛应用于欧洲 临床 Narcotrend原理 lNarcotrend分级监测是由德国Hannover大学一个研 究组开发的脑电监测系统。Narcotrend能将麻醉下 的脑电图进行自动分析并分级，从而显示麻醉深度 。这种思想来源于1937年Loomis等对人类睡眠期间 脑电变化的系统描述，他们将脑电的变化分为5个 级别A-E加以区分。1981年Kugler扩展了Loomis的 分级，定义了若干亚级别并应用到麻醉下脑电图的 分级中。2000年Schultz等开始使用带有亚级别A、 B0-2、C0-2、D0-2、E0-2和F0-2的分级系统对不同 吸入和静脉麻醉药下的脑电图进行视觉分析分类， 并把这种分级称为Narcotrend分级 Narcotrend 阶段Narcotrend 指数 A100 95 B0 94 90 B1 89 85 B2 84 80 C0