何 欣，高魯渤，岳 輝，宋振國

（天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院麻醉科，天津市腫瘤防治重點實驗室，天津300060）

腦電非線性分析被認為是最理想的評價麻醉鎮(zhèn)靜水平的手段，腦電雙頻指數(shù)（BIS）、聽覺誘發(fā)電位（AEP）以及腦電熵（Entropy）成為臨床麻醉鎮(zhèn)靜深度評價的主要指標和發(fā)展方向。本研究通過采集原始腦電進行非線性分析，計算樣本熵指數(shù)，調(diào)查異丙酚誘導過程患者意識水平與腦電樣本熵指數(shù)(SampEn)變化情況。同時與相同狀態(tài)下BIS指數(shù)進行對比，比較兩者與血漿異丙酚濃度及鎮(zhèn)靜深度的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 40例18～65歲、ASA I～II級、擬在全身麻醉下行擇期腫瘤手術的患者，性別不限。手術種類包括乳腺癌，骨科以及腹部腫瘤手術。患者術前無嚴重心肺疾病、內(nèi)分泌疾病以及神經(jīng)、精神疾病，無長期服用鎮(zhèn)靜催眠、抗精神病和抗癲癇藥物史或酒精依賴史，過度肥胖、惡病質(zhì)患者從研究中排除。

1.2 數(shù)據(jù)采集 所有患者術前未用任何藥物?；颊哌M入手術室后，開放靜脈通路，靜脈點滴乳酸林格液，連接Datex-Ohmeda S/5監(jiān)護儀器，常規(guī)監(jiān)測心電圖（ECG）、無創(chuàng)動脈血壓（NIBP）、指脈搏血氧飽和度（SpO2）。采用美國ASPECT公司BIS A-1050型微機化雙頻道EEG監(jiān)測儀(A-1050，Aspect Medical System，Natick，MA，USA），通過串口采集BIS值及原始腦電數(shù)據(jù)（采樣頻率為128samples/s）。通過DELPHI7.0編寫的數(shù)據(jù)分析軟件，對采集數(shù)據(jù)進行線下處理，計算SampEn（分析序列為256samples）?；颊哽o息10min后記錄各個生命監(jiān)測指標的基礎值。

1.3 麻醉方法 所有患者均肌注阿托品0.5mg后開始靜脈靶控輸注異丙酚，靶控輸注系統(tǒng)采用Diprifusor/TCI系統(tǒng)（Diprifusor,Graseby 3500泵自帶），靶濃度從0.5μg/mL開始逐級遞增，遞增梯度0.5μg/mL，每一靶濃度維持1min，直至意識消失。意識消失的評估標準，采用改良的鎮(zhèn)靜/警覺評分（MOAA/S，見表1），評分每20s一次直至達到每一靶濃度。MOAA/S評分≤1視為意識消失。

表1 改良的鎮(zhèn)靜/警覺評分標準(MOAA/S)Tab 1 Modified observer’s assessment of alertness/sedation scale (MOAA/S)

意識消失后靜脈推注芬太尼0.003mg/kg，羅庫溴銨0.8mg/kg，面罩氧氣充分氧合去氮5min，待患者肌松完善后在喉鏡直視下行經(jīng)口氣管內(nèi)插管并機械輔助控制通氣維持呼氣末二氧化碳分壓（PETCO2）在35～40mmHg，手術中間斷給藥予以維持手術操作。

1.4 統(tǒng)計學處理

1.4.1 決定系數(shù)（R2） 研究用EXCEL軟件建立標準的藥代動力學—藥效動力學模型來描述異丙酚濃度與SampEn及BIS的相關性。為了消除異丙酚血漿濃度與腦電參數(shù)的滯后現(xiàn)象，異丙酚效應室濃度的估測公式為[1]：

Cpl是血漿濃度，Ceff是效應室濃度，keo是藥物從效應室中清除的一級常數(shù)。而估測的效應室濃度（Ceff）與腦電參數(shù)的關系引用經(jīng)典的“乙狀”Emax曲線模型表示，腦電參數(shù)（E）相應的公式如下[1]：

Emax和E0分別是最大以及最小異丙酚藥效作用對應的腦電參數(shù)值，EC50是產(chǎn)生50%Emax效應時異丙酚的濃度，λ是Ceff和E曲線關系的斜率。

通過計算R2比較MOAA/S刻度對于腦電參數(shù)BIS與熵的相關性，R2的計算公式如下[2-3]：

yi和分別是腦電參數(shù)的實測值和計算得出的估計值是所有腦電參數(shù)的實測值總和的平均值。

1.4.2 預測概率（PK） PK是評價麻醉深度監(jiān)測的指標，由Smith等[4]創(chuàng)建，它是一概率參數(shù)，它以概率的形式簡單明了地解釋不同的麻醉深度監(jiān)測指標的預測能力。PK的范圍為0～1，當PK為0.5時說明該麻醉深度監(jiān)測指標正確預測麻醉深度的機會為50%，當PK為1時意味著該監(jiān)測指標預測麻醉深度的正確率為100%。PK值越大，預測的準確性越高。它的優(yōu)點是可用于不同度量單位指標之間預測概率的比較。對于MOAA/S評分，PK可有效地用于意識清醒與消失的預測。PK標準差的估計用Jackknife法計算。

1.4.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 采用統(tǒng)計軟件SPSS17.0建立數(shù)據(jù)庫，計量資料以均數(shù)±標準差（±s）表示，應用配對t檢驗，比較R2、PK及MOAA/S刻度上樣本熵值、BIS值，P<0.05為有統(tǒng)計學差異。

2 結果

2.1 SampEn及BIS與靶控異丙酚血藥濃度的關系 試驗記錄下實時的樣本熵與BIS值，對各個時段及靶控異丙酚濃度進行線下分析，圖1展示靶控異丙酚血漿濃度與SampEn及BIS的曲線關系。其中樣本熵指數(shù)（R2＝0.91±0.15）相比BIS（R2＝0.86± 0.08），雖然沒有統(tǒng)計學差異（P>0.05），但與血漿異丙酚濃度更好的相關性表現(xiàn)相似甚至優(yōu)于BIS。

2.2 SampEn及BIS在不同MOAA/S刻度間的比較 圖2展示了SampEn和BIS在MOAA/S刻度上的變化，通過配對t檢驗，得到表2，說明了SampEn和BIS是否能夠有效的區(qū)分MOAA/S各刻度的鎮(zhèn)靜深度不同。結果顯示SampEn和BIS都可以有效的區(qū)分5～2變化的MOAA/S刻度評分（P<0.05）；SampEn和BIS在區(qū)分MOAA/S評分由2到1變化沒有統(tǒng)計學意義；但是BIS值在MOAA/S刻度由1到0間，只有微小的下降，沒有統(tǒng)計學意義（P=0.063），而SampEn仍可表現(xiàn)出明顯的下降（P<0.05），SampEn在MOAA/S刻度1至0間相比BIS更敏感。

圖1 樣本熵及BIS與靶控異丙酚血藥濃度的關系Fig 1 R2of SampEn and BIS with propofol target-controlled concentration

圖2 依據(jù)MOAA/S評分，對比鎮(zhèn)靜深度在不同MOAA/S刻度上的SampEn及BIS指數(shù)平均值Fig 2 According to MOAA/S,comparing the mean value of SampEn and BIS on different MOAA/S levels

表2 SampEn及BIS在不同MOAA/S刻度間指數(shù)的t檢驗比較（P）Tab 2 The statistic result of P value of SampEn and BIS for each level of MOAA/S by t test

2.3 SampEn及BIS對麻醉鎮(zhèn)靜深度的預測概率

SampEn及BIS對MOAA/S刻度對應的鎮(zhèn)靜深度的PK值分別為0.94±0.01、0.92±0.01，均在90%以上，兩者間PK值比較沒有統(tǒng)計學差異。

3 討論

準確適當?shù)谋O(jiān)測麻醉鎮(zhèn)靜深度是保持麻醉平穩(wěn)與安全的關鍵之一，既能有效的避免麻醉偏淺術中知曉；又不至麻醉過深，保證麻醉質(zhì)量；同時麻醉藥物的使用量趨于合理，有效的降低麻醉成本。BIS能隨常用麻醉藥的麻醉鎮(zhèn)靜深度改變顯示出與劑量相關的變化，這是目前臨床應用最廣、時間最長、最成熟的方法[5]。腦電熵與BIS相比更能反映大腦實際的電活動；運算法則公開；訊號來源于原始腦電波；隨著麻醉藥物（地氟醚、七氟醚、異丙酚等）濃度變化，腦電的復雜度也相應變化；準確識別爆發(fā)抑制的發(fā)生，能夠區(qū)分有意識和無意識狀態(tài)，且個體內(nèi)或個體間的變異相對較小，更適用于腦電不規(guī)則的、復雜的、不可預知的信息非線性分析，在麻醉鎮(zhèn)靜深度監(jiān)測研究中備受關注，具有廣闊的發(fā)展前途[6-9]。

近年來，近似熵應用于腦電非線性分析評價麻醉深度被廣泛應用于科學研究，Bruhn等[6]應用近似熵進行了一系列研究，結果表明：腦電近似熵能夠準確識別爆發(fā)性抑制的發(fā)生；隨著麻醉藥物(如異丙酚等)濃度變化，腦電的復雜度也相應變化。與腦電譜分析相比，近似熵對偽跡更加不敏感，個體內(nèi)或個體間的變異相對較小。但是近似熵統(tǒng)計量會導致不一致的結果，由此Richman等[10-11]沿襲Grassberger的研究提出一種經(jīng)過改進的復雜度測試方法－SampEn。腦電樣本熵統(tǒng)計量維持相對一致性，比近似熵更合理，精度更好，變化幅度明顯大于近似熵。因此，樣本熵統(tǒng)計量的精確性使其更適用于分析臨床腦電和其它生物信號[10-11]。目前針對腦電樣本熵對鎮(zhèn)靜深度及麻醉藥物的相關性研究還沒有完全展開。本研究采用原始腦電信號，實時進行非線性分析，計算腦電樣本熵，調(diào)查腦電樣本熵與異丙酚濃度相關性以及對鎮(zhèn)靜深度的預測效果，同時對BIS進行對照性研究。

先前研究表明異丙酚血藥濃度與麻醉鎮(zhèn)靜深度展現(xiàn)了良好的相關性[12-13]，因此本試驗采用靶控異丙酚控制患者鎮(zhèn)靜水平，進行腦電樣本熵和BIS的對比研究。結果顯示，隨著血漿異丙酚濃度的增加，樣本熵隨之遞減，呈現(xiàn)出良好的相關性（R2= 0.91±0.15）。相對BIS（R2=0.86±0.08）并無明顯差異，說明腦電樣本熵與BIS同樣可以用藥效學模型很好的反應出異丙酚對鎮(zhèn)靜深度變化。

鎮(zhèn)靜深度的評價首先需要實時的與患者臨床麻醉深度狀態(tài)保持良好的相關性，因此，筆者選擇改良的鎮(zhèn)靜／警覺評分(MOAA/S)，因為MOAA/S經(jīng)過研究證實，對于患者麻醉鎮(zhèn)靜狀態(tài)的實時臨床反應，具有非常好的相關性[14]。結果顯示，隨著MOAA/ S評分的降低，腦電樣本熵和BIS都隨之降低。兩者都能有效的區(qū)分MOAA/S評分5～2的變化。并且樣本熵在對MOAA/S評分1至0的變化中表現(xiàn)出更高的敏感性（P<0.05），提示對患者失去意識到外物刺激階段都能作出良好的區(qū)分，而BIS在此鎮(zhèn)靜深度則不能作出有效的判斷。

PK目前被廣泛的應用于研究腦電分析指標對麻醉鎮(zhèn)靜深度的相關性預測[4，15]。本文研究顯示，腦電樣本熵對于MOAA/S評分上患者臨床鎮(zhèn)靜狀態(tài)的預測概率同樣良好。值得注意的是，雖然本研究沒有調(diào)查近似熵的表現(xiàn)，但應用改良算法的樣本熵指數(shù)的PK（0.94±0.01），明顯優(yōu)于先前近似熵關于此類型研究的報告[6，16]，提示樣本熵能更好地提供對麻醉鎮(zhèn)靜深度的判斷，此結論有待進一步研究論證。

本研究僅僅通過MOAA/S評分，增加異丙酚靶控濃度，達到患者意識完全消失，通過腦電樣本熵評定此過程的鎮(zhèn)靜深度變化，沒有調(diào)查深麻醉狀態(tài)下的反應，對于深麻醉下爆發(fā)性抑制的判定沒有分析對比，存在一定的局限性。同時，單一的應用異丙酚，沒有復合鎮(zhèn)痛藥和肌松藥，不能反應臨床手術麻醉中患者的全面狀態(tài)。盡管如此，本研究結果顯示樣本熵在對于異丙酚血藥濃度相關性，以及對鎮(zhèn)靜深度的預測都體現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢和可應用性，下一步研究，我們將對深麻醉狀態(tài)以及鎮(zhèn)痛藥復合作用下樣本熵對麻醉深度評價的預測做更深入的調(diào)查。

綜上所述，腦電樣本熵與BIS對異丙酚藥效表現(xiàn)都有良好的相關性，并且對MOAA/S評分鎮(zhèn)靜深度得出很高的PK值，表現(xiàn)出良好的預測水平。腦電樣本熵作為近似熵的改良算法，在腦電非線性分析評價麻醉鎮(zhèn)靜深度上比近似熵表現(xiàn)更優(yōu)越，值得進一步深入研究。

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