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简 介 介绍 脑电图 麻醉期间的脑电图 
图1 麻醉不同阶段的脑电图（EEG）描记。(a)清醒时；大部分在高β和γ范围内，振幅小，外观模糊，夹杂着高振幅的眼动伪影。(b) 镇静；个别波变得更容易辨认，有α和β混合频率。(c) 麻醉；在慢速δ波的背景上出现α旋涡。(d) 更深的麻醉；更突出的α旋涡和慢速δ波，有短暂的抑制。(e) 爆发性抑制，抑制时间延长。 频谱图越来越多地用于监测麻醉下的大脑状态。它是傅里叶变换的一种形式，其中脑电图被分解成其分量频率与功率的表示，它是幅度的函数。采用固定时间窗口技术（短时傅里叶分析）来描绘随时间的变化。单个频率的功率由从蓝色（较低功率）到红色（较高功率）的光谱显示，称为密度光谱阵列。可以在监视器上跟踪脑电图从有意识到无意识的变化，并且还可以显示与主要麻醉药物相关的特定脑电图特征。在异丙酚麻醉期间，GABA 能抑制的增强限制了 α 范围内的丘脑皮质回路的放电，这可以作为额叶脑电图上的相干 α 振荡来识别。另一方面，慢速德尔塔波是由于皮层内连接被破坏，导致它们以缓慢的速度不连贯地发射。这些特征将导致频谱图上出现两个高功率带，分别在10赫兹和0-1赫兹左右（图2）。在亚MAC水平的吸入性麻醉会产生与丙泊酚相似的脑电图特征，表明是GABA能作用。当吸入性麻醉剂积累到MAC或高于MAC的水平时，会出现一个小的连贯的θ波段，填充在α和δ波段之间的空间。如果麻醉加深到爆发性抑制水平，抑制的时间段会在频谱图上出现低功率条纹。理解麻醉不同阶段的基本脑电图变化是很重要的，因为已知pEEG指数有延迟反应，可能与突发抑制的程度关联不大。
图 2 异丙酚麻醉下患者的频谱图，有明显的 delta 和 alpha 带。频谱边缘频率为 12.2 Hz。脑电图 (EEG) 蒙太奇 Fp 2 – Fz。 脆弱大脑中的脑电图 随着越来越多的老年患者接受手术，人们越来越关注麻醉对大脑的不利影响，这通常表现为认知功能障碍和谵妄。即使没有特定的疾病，由于脑容量的减少和普遍的神经退化，老年人的大脑对麻醉剂的需求也会减少。了解与年龄有关的脑电图变化对正确解释脑电图和处理指数也很重要。老年患者在麻醉期间所有频段的功率都会明显下降，尽管一般的脑电图特征保留了主要的δ和α震荡。这降低了脑电图的信噪比，会影响脑电图的处理。也有必要调整脑电图监测仪的刻度，以便能够清楚地看到各个波。 尽管年龄调整后的MAC值相似，但老年患者出现猝死抑制的机会增加；他们在麻醉状态下的脑电图向高频率转移，β频率功率对总功率的贡献增加，β比率也较高（较高频率30-47赫兹成分的对数比率）。分量和经典的EEG频率11-20赫兹成分的对数比）。脑电图也变得不那么均匀，正如熵分析所测量的，它反映了脑电图片段的可预测性。β比值和熵分析都是商业pEEG指数的组成部分，这些与年龄有关的变化会影响其可靠性。事实上，已经证明专有和非专有指数与年龄呈正相关（意味着麻醉状态较轻），尽管年龄调整后的麻醉水平相似。如果在不了解基础脑电图的情况下，僵硬地将麻醉滴定在一个特定的pEEG衍生值上，那么很可能会给予比需要更深的麻醉。 麻醉下的脑电图反应被认为是大脑健康的一个标志，因为其他与年龄无关的因素也会影响α功率的大小。麻醉下的α功率较低，见于有更多合并症和术前神经认知功能受损的病人。为了进一步探讨这种关系，也有研究表明，α功率较低的病人在麻醉期间更容易出现爆发性抑制。这种 '脆弱大脑 '的表型可能是最能从避免过深麻醉的细致技术中受益的病人群体。健康的大脑即使在爆发抑制后往往也不会受到太大的影响，而且仅凭人口统计学因素可能并不能很好地反映出大脑功能的不稳定性。我们对这些围手术期大脑损伤的病理生理学以及各种脑电图标志物应如何应用于这些脆弱的大脑的理解是不完整的，这也是造成临床研究中出现矛盾结果的原因。 谵妄时的脑电图 术后谵妄是手术后意识和认知功能发生改变和波动的状态，与住院时间和并发症的增加有关。使用 pEEG 引导的麻醉与降低术后谵妄的发生率有关。尽管尚未确定预防术后谵妄的明确策略，但术中脑电图可能有助于预测术后谵妄的倾向。 一项针对脑电图出现轨迹的研究发现，某些脑电图特征与麻醉后护理单元 (PACU) 中的谵妄有关，而后者本身与术后谵妄有关。如上所述，α 和 δ 频率的强功率是与异丙酚或吸入麻醉相关的典型脑电图特征。麻醉期间的爆发抑制期和缺乏 alpha 主导状态的苏醒轨迹与 PACU 中谵妄的风险增加有关。这可以通过与麻醉干预相关的外在因素和与大脑相关的内在因素来解释。使用氯胺酮或一氧化二氮等辅助药物维持麻醉的患者通常没有很强的 α 带。那些在反应性恢复之前持续占主导地位的慢波活动的人在 PACU 中发生谵妄的风险也会增加。这可以部分解释为脑电图α功率在老年患者和认知能力较差的患者中通常较弱。类似地，在术后谵妄患者中，脑电图的特征通常是慢波在较高频率上占主导地位。这种直接从慢波主导状态唤醒的轨迹也被比作某些异态睡眠，其中患者从非快速眼动 (REM) 睡眠而不是正常的快速眼动睡眠中醒来。因此，虽然相同的 pEEG 指数值可能意味着相似的麻醉状态，但实际上并非如此，因为该算法不反映潜在的 EEG 或 EEG 的变化，这可能非常不同。尽管将麻醉滴定到特定模式的可能性以及这些滴定是否可以带来更好的结果仍然未知，但通过查看我们患者的原始脑电图，我们可能能够根据已知的术前风险进一步完善我们对术后结果的预测因素。 pEEG 指数的未来 尽管目前的 pEEG 指数远非完美，但能够用一个简单的数字量化大脑状态以帮助临床决策是一个有吸引力的概念。专有指数提供了一个基于算法的数字，该算法集成了基础 EEG 的几个非专有数学推导。研究人员已经研究了不同的非专有参数，这些参数可能单独有用，或者可以结合到未来的专有指数中。BIS 指数已被证明与几个 EEG 参数相关，包括 beta 比率、突发抑制持续时间和双谱分析（评估不同频率之间的相位关系）。对 α 振荡和慢波之间相位幅度关系的进一步研究已经表征了两种不同的状态，这可能有助于防止 AAGA。在丙泊酚麻醉期间，失去意识时，α 振幅在缓慢振荡的波谷处最大，这种模式被称为“波谷-最大值”（图 3a）。当麻醉进一步加深时，最大 α 振幅切换到慢波的峰值，即“峰值-最大值”（图 3b）。
图 3 每个图代表 1 秒的脑电图 (EEG) 帧。（a）在两个慢波底部的 Alpha 波更突出的波谷-最大值 和（b）在慢波顶部的 Alpha 波更突出的 波峰-最大值。 其他小组在分析药物剂量反应的同时测量慢波活动。当药物滴定过程中达到 '慢波活动饱和度 '时，进一步增加药物剂量将不会增加慢波功率，因此这是一个潜在的感觉隔离的个体化指标。丙泊酚和吸入式麻醉都可以达到慢波活动饱和度，可以作为意识丧失的个性化标志。脑电图的小波分析比傅里叶变换更进一步，其中允许使用大小可变的窗口技术，分析基于不规则小波的调整（相对于规则的正弦波），对不断变化的脑电信号有更好的分辨率。建立在小波分析上的指数已被证明与目前稳态麻醉期间的pEEG指数相关，但能更快地反映诱导和出现时的变化。 脑氧饱和度 围手术期脑损伤的各种原因的核心是术中和术后低氧血症现象，这种现象经常被低估。以前的努力间接集中在优化整体心输出量而不是将脑代谢状态本身作为终点，但是在这方面，使用近红外光谱 (NIRS) 的临床经验正在积累。 NIRS 的技术及其局限性已在别处全面描述。近红外范围内的光具有良好的组织穿透性，并通过不同的发色团（包括氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和细胞色素 c 氧化酶）表现出独特的吸收模式。具有近红外光源的设备与放置在几厘米外的检测器相结合，可以使用 Beer-Lambert 定律的原理估计沿光路的组织氧合程度，近似于被检测的组织区域中的微血管血红蛋白氧饱和度 (rScO2)。与脉搏血氧仪相比，脑血氧仪倾向于静脉加权测量，因为测量的是整个返回的信号，而不仅仅是脉动分量。大多数商业设备假定信号贡献的固定比率为 20-25% 动脉血和 75-80% 静脉血。因此，正常 rScO2 约为 60–80%。该估计的动脉与静脉比率在具有不同生理和病理状态的个体之间变化。所使用的传感器技术和算法在具有不同颅外血液污染程度的商用设备中有所不同。因此，报告的绝对 rScO2 水平在设备之间有很大差异，它们不能直接比较。由于当血流为非脉动时仍可测量 rScO2，因此可在心脏骤停或体外循环支持期间测量 rScO2。 rScO2 值被认为反映了监测组织中供需之间的总体平衡。一般来说，低 rScO2 值表明能量底物输送可能不足以匹配代谢需求，例如低灌注或缺氧，而较高的 rScO2 可能表示充分或高灌注或代谢抑制。希望 NIRS 能够提供关于能量底物输送的围手术期优化以匹配组织需求的见解。如下所述，通过将 NIRS 技术应用于易受伤害患者的围手术期护理，我们学到了很多东西，包括：围手术期风险分层；评估脑自动调节；实时监测底物充足性；确定目标导向管理的机会和终点，以改善高风险条件下的临床结果。 术前分层和预后 绝对基线 rScO2 虽然异质，但可能提供有关患者生理状态的有用信息。基线 rScO2 在临床上与体液心肺功能标志物如肌钙蛋白 T 和脑利钠肽有关。低于某个临界值 (50-60%) 的术前 rScO2 值似乎反映了神经系统和一般并发症的增加，独立预测了术后 30 天和一年的死亡率。有人提出，术前 rScO2 低的患者已经处于低输出状态，这使得他们容易受到全身器官灌注不足和围手术期器官功能障碍的影响。换句话说，大脑可以被视为一个指示器官，它可以提供整体氧输送潜在缺陷的早期预警。 为了研究术中 rScO2 的下降是否也与不良的临床结果相关，首先必须根据绝对或相对 rScO2 下降的持续时间和幅度来定义什么构成了显着的去饱和。已发表的意见在这方面存在冲突，并且对于去饱和会消耗多少健康器官的储备存在不确定性，更不用说将这些阈值应用于个体患者或病理事件。从应用 NIRS 在清醒颈动脉内膜切除术中获得的数据来看，相对 rScO2 水平下降 > 20% 与清醒患者的症状性低灌注有关，大多数研究人员认为相对下降 15-20% 或绝对下降低于 50 % 具有临床意义。 当将脑血氧饱和度定义为 rScO2 降低至基线值的 < 75%（如果基线值 < 50%，则为 80%）持续 ≥ 15 秒时，Casati 等人指出，去饱和是常见的，发生在超过 20% 接受腹部大手术的老年患者中 ，并与更长的 PACU 和住院时间有关。其他研究表明，在胸外科手术期间接受单肺通气的患者 rScO2 可能会显着降低，这与发病率的增加有关 术后并发症和术后谵妄、早期认知恢复较差和住院时间延长。 在一项研究中，高危心脏手术中 rScO2 降低的发生率似乎更为常见，发生在 48% 的患者中，而且这不仅限于术中阶段。长期 rScO2 去饱和已被证明是心脏手术不良临床结果的一个强有力的预后指标，与中风、术后认知能力下降、谵妄、ICU 和住院时间延长以及主要器官功能障碍和死亡的总体风险升高有关。 Sanfilippo 等人对 17 项研究进行了系统评价，并得出结论认为，心肺复苏期间较高的初始和总体 rScO2 值与显着较高的自主循环恢复率相关。这一发现与之前的荟萃分析一致。也有人建议 NIRS 可用于优化脑氧合或指导心肺复苏效率的评估。 脑自动调节的评估 脑血流压力自动调节的床边评估一直是研究的主题。这涉及检查同时测量的动脉压和脑血流量之间的移动皮尔逊相关系数。脑血流量可以通过经颅多普勒超声或最近的 rScO2 测量的平均大脑中动脉血流速度来估计。后一种方法用于得出脑血氧饱和度指数 (COx)，并已针对其他现有方法进行了验证。功能性自动调节与接近 0 的 COx 相关，但当自动调节受损且脑灌注成为压力依赖性时，COx 值接近 1。已经表明，在心脏手术期间，血压偏离自动调节范围可能与谵妄有关。血压低于自动调节极限的持续时间和幅度都与心脏手术后的主要发病率和手术死亡率独立相关。需要进一步的研究来评估 NIRS 衍生的 COx 是否可以成为有用的预后指标并指导血流动力学的优化。 脑去饱和的目标导向治疗 增加观察证据表明术中 rScO2 降低可预测较差的术后结果，许多此类去饱和度可以通过旨在改善脑氧合的干预措施来减少或逆转。常见的干预措施总结在表 2 中。大多数评估此类干预措施的研究都是在心脏手术中进行的。使用这些术中干预的组合，饱和逆转的成功率很高（> 80%）。在一项对 200 名接受冠状动脉搭桥术的患者进行的随机对照试验中，脑去氧饱和度采用预定义的算法进行治疗，旨在将 rScO2 维持在基线的 75% 以内。研究人员的总体成功率为 80.4%，尽管经常需要两次或更多的干预。三种最常用的增加 rScO2 的代祷如下：增加平均动脉压；增加体外循环泵流量；和标准化 PaCO2 。与对照组相比，干预减少了脑氧饱和度下降，缩短了在 ICU 的停留时间，降低了主要器官的发病率和死亡率。
与上述流程不同的是，在另一项对240名接受冠状动脉搭桥手术的患者的研究中，所使用的干预顺序由麻醉师酌情考虑离可接受范围最远的生理值。术中大脑缺氧与早期认知能力下降的风险增加和住院时间延长之间存在着明显的联系。然而，治疗组中旨在逆转去饱和度的干预措施对rScO2或术后认知功能障碍的发生率没有统计学上的显著影响。作者确实报告了对方案的依从性差，这可能是干预组缺乏效果和影响的原因。 罗杰斯等人进行了一项涉及204名患者的多中心随机对照试验，以评估在心肺分流期间基于NIRS的算法是否能减少接受瓣膜心脏手术的患者的围手术期认知功能障碍。这表明在认知和精神运动功能以及大脑、肾脏和心肌损伤或不良事件的生物标志物水平方面，各组群之间没有差异。不幸的是，干预组中有相对较高比例（18%）的患者没有坚持治疗方案。 最近的一项系统评价包括对 10 项试验中接受心脏手术的 1466 名成年患者的定量荟萃分析，试图确定旨在优化体外循环期间脑氧合的基于 NIRS 的流程是否降低了脑损伤的发生率。他们的分析发现，干预组和对照组在死亡率、中风、心肌梗塞和肾衰竭的发生率以及重症监护和住院时间方面没有显著差异。然而，一些纳入的研究存在因次优盲法而导致的高偏倚风险。现有的低质量证据并未表明心脏手术期间脑 NIRS 监测的显著临床益处。 Cochrane小组在2018年的一项综述评估了在所有类型的手术中使用脑部NIRS监测的情况（15项随机对照试验中的1822名成年参与者）。在死亡率或术后卒中、谵妄或认知功能障碍的发生率方面，实验参与者和对照参与者之间没有发现明显差异。证据水平再次被判定为低至中等，主要是由于不确定的分配隐蔽性和盲法、数据缺失和行业赞助的潜在利益冲突。在最近的另一项网络荟萃分析中，汇集了12项随机对照试验的结果，共计1626名主要的心脏和非心脏手术患者，NIRS仅与保护接受心脏手术的患者不出现术后谵妄和认知功能障碍有关。因此，目前的证据表明，术中大脑缺氧可能是经常发生的，尤其是在心脏手术期间，而治疗算法可以在大多数患者中成功逆转此类事件。然而，只有低水平的证据支持术中rScO2监测和治疗低rScO2发作可减少术后并发症的观点。 在广泛接受和使用脑血氧饱和度之前，需要解决许多限制。首先，不同的 NIRS 设备和脑去饱和的定义仍然存在固有的可变性，这限制了研究结果的推广。尽管反向去饱和的算法方法可能是有益的，但触发干预的最佳阈值仍然模棱两可；关于治疗的最佳选择、此类干预的顺序和提高结果的目标终点也是如此。我们还需要更深入地了解如何合理化和利用大脑自动调节数据，以及如何最好地衡量术后谵妄等结果。 结论 重要的是要质疑随机对照试验中的生存优势是否是证明使用任何一种特定监测设备合理性的不可协商的先决条件。由于围手术期脑损伤的机制复杂，解决方案也可能是多方面的。对于任何一种显示临床益处的监测方式，临床医生还必须解释获得的信息并将其纳入临床情况，然后及时、有效地采取干预措施。也许最好将 EEG 和 rScO2 视为促进围手术期大脑健康的更大难题的两个重要部分。尽管它们用于改善患者预后的证据似乎仍然存在争议，但现在忽视它们的潜力还为时过早。监测 NIRS 和 EEG 可以最好地作为管理包的关键组成部分，以识别易受伤害的患者并优化术中变量。 来源：Chung. Peri-operative neurological monitoring with electroencephalography and cerebral oximetry: a narrative review. Anaesthesia 2022;77(Suppl 1):113-122 |
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