Narcotrend麻醉脑电意识深度监测系统在临床麻醉中的应用

Narcotrend麻醉脑电意识深度监测系统在临床麻醉中的应用许楠、徐嘉莹、刘薇、虞雪融、易杰、黄宇光北京协和医院麻醉科，100730麻醉脑电意识深度监测系统[1]（Narcotrend，NT，MonitorTechnik，BadBramstedt，Germany）是一种新型的以脑电图（EEG）分析为基础的麻醉深度监测仪，它是由德国Hannover大学医学院ArthurSchultz带领的研究组在Kugler麻醉/镇静下脑电图分级的基础上，创立了6个阶段15个亚级（A、B0-2、C0-2、D0-2、E0-2和F0-1）的麻醉深度级别（Narcotrendstage，NTS），将原始脑电或视觉脑电图通过多参数（原始脑电波的功率、频率、幅度）统计方法进行自动分级，从而显示α、β、θ、δ波的功率谱变化情况和趋势以及麻醉深度状态。其中A级表示清醒状态，B级表示轻度镇静状态，C级表示深度镇静状态，D级表示浅麻醉状态，E级表示深麻醉状态，F级表示脑电活动逐渐消失直到脑电静止、爆发性抑制逐渐增多。目前，NT监测仪已经发展至5.0版本，将NTS转化为一个无量纲的麻醉深度指数（Nacotrendindex，NTI），范围从100（清醒）到0（脑电静止），见表1。使用NT前需要先输入患者出生日期，进入个体化监测界面。打磨患者前额皮肤并用乙醇清洁脱脂，放置3个NT专用电极（Bluesensor，MedicotestOlstykke，Denmark）或者普通心电图电极、杯式电极、针式电极等，确保皮肤各电阻低于6kΩ，各电极显示的皮肤电阻差值低于3.5kΩ。NT有两种模式：单通道模式用于一般麻醉的脑电监护；双通道模式方便对两个大脑半球进行分别监测，可用于两个大脑半球的功能比较(如大脑半球和颈动脉手术等)。NT在欧洲已经用于临床麻醉和催眠深度监测，获得了美国FDA的批准，以及欧洲CE、中国SFDA、ISO等多项认证。目前大量的研究结果证实了NT的可行性和实用性，现就其临床应用综述如下。表1Narcotrend5.0版本分级及其脑电图特征麻醉深度级别(NTS)麻醉深度指数(NTI)脑电图特征临床意义A100-95α波，有典型的伪迹清醒状态B094–90β波、θ波镇静状态B189–85B2C084–8079–75θ波大量增多浅麻醉状态C174–70C269–65D064–57δ波大量增多一般麻醉状态D156–47D246–37E036–27持续高δ波深度麻醉状态E126–20E219–13向爆发抑制转变F012–5爆发抑制脑电活动消失F14–0持续脑电抑制一．NT与常用的麻醉深度监测手段的比较1.NT与脑电双频指数（BIS）的关系BIS是由AspectMedicalSystems(Newton,Massachusetts)公司开发的一种对原始EEG经过多变量数学回归方程处理从而得出的麻醉深度监测指标。BIS数值范围为0-100，数值越大越清醒，反之提示大脑皮质的抑制越严重。BIS应用于临床较早，目前有大量研究表明BIS对麻醉药物产生的镇静催眠作用的预测性很高，但BIS对镇痛药物（阿片类药）敏感性较差。当BIS值低于70可以显著减少患者的外显记忆，低于60时几乎不产生外显记忆，当BIS值低于40表明EEG处于抑制状态。目前关于NT与BIS相关性的研究尚缺乏大样本研究数据。国内外研究多采用预测概率（predictionprobability，PK）作为研究指标，Pk值是由Smith等[2]提出并用于评价某项指标预测麻醉深度的准确性，其取值范围为O-1，Pk值为1时说明监测指标预测的正确率为100％，Pk值为0.5时表示其正确预测机率为50％，仅仅是一种随机猜测而没有预测作用。Kreuer等[3]对50名接受整形手术的成年患者进行了NT与BIS的对照研究，经比较发现NT的A级或B级与BIS值100-85相当，NT的D级或E级与BIS值64-40相当。根据其收集到的数据，NT与BIS的对照关系见表2。在此基础上，Kreuer等[4]收集到18例根治性前列腺切除术患者38629个没有受干扰的数据对，用于建立数学模型描述BIS值与NI之间的相互转换关系。研究发现：当50≤BIS≤100时或者当BIS50时，S型曲线的表达式分别为：NI=52.8+26.8/(1+exp(-(BIS-78．3)/4.8))0.4，r=0.52；NI=6.6+45.3/(1+exp(-(BIS-29.8)/2.4))0.6，r=O.83；另外，NI与脑电图爆发抑制比例（burstsuppressionratio，BSR）的S型曲线关系式为：NI=265/(1+epx((-BSR+108)/-49))，r=-0.73。表2Narcotrend与BIS的对照关系例数BISNTS[n(%)]ABCDEF66100-8543(65.2)20(30.3)2(3.0)1(1.5)0013884-654(2.9)42(30.4)33(23.9)47(34.1)12(8.7)0116064-4007(0.6)63(5.4)608(52.4)477(41.1)5(0.4)66840001(0.1)191(28.6)361(54.0)115(17.2)注：数据以数值或百分病例形式表示；BIS=脑电双频指数；NTS=Narcotrend监测的麻醉深度级别在异氟烷麻醉下NT与BIS的相关性研究[5]中，15例在全麻复合硬膜外镇痛下行根治性前列腺切除术患者被纳入研究，结果证实NT对于异氟烷效应室浓度的Pk值为0.72±0.10（0.51-0.87)，而BIS的Pk值为0.72±0.07（0.61-0.84），二者无统计学差异。二者的相关性亦无差异(BISR2=0.82±0.12，NarcotrendR2=0.85±0.09)。对于静脉麻醉下NT与BIS的关系，Schmidt等[6]研究了25例接受丙泊酚/瑞芬太尼麻醉下行脊柱手术的患者，结果发现对于清醒状态至稳定麻醉状态以及稳定麻醉状态至拔管的麻醉状态变化，BIS和NT的PK值均高于0.90。而对于稳定麻醉状态至发生苏醒反应的PK值，NT为0.94高于BIS的0.79。即便如此，BIS和NT的PK值在任何阶段均高于平均动脉压（MAP）和心率的PK值。因此认为脑电监测比MAP、HR等传统指标更能反应麻醉状态，其中NT优于BIS。2.NT与熵的关系Shannon等人[7]提出的熵（Entropy）的概念是指物理学里系统无序程度的一种度量。熵指数监测仪(S/5,InstrumentariumCorp.[Datex-Ohmeda],Helsinki,Finland)便是基于此原理开发出的通过采集不同频率的脑电和额肌电信号，以考察全身麻醉药物催眠镇静作用的并反映可能存在的伤害性刺激的麻醉状态监测设备[8]。熵指数包含两部分：通过对于0.8Hz-47Hz脑电和额肌电信号计算获得的反应熵(responseentropy，RE)和通过对于0.8Hz-32Hz脑电信号计算得到的状态熵(stateentropy，SE)。RE能够快速反应皮层和皮层下活动,数值范围是0-100(完全抑制-清醒)，而SE反映皮层活动,用于催眠评估,数值范围是0-91[9]。Arthur等人[10]的研究证明了NT与丙泊酚效应室浓度（CE）之间的相关性和平均Pk值均高于熵，因此NT可能比熵更适合预测丙泊酚CE。薛庆生等[11]发现，在静脉麻醉诱导期间，NT与熵具有良好的相关性。气管插管即刻熵指数显著升高，而NT数值在插管期间均没有显著变化。推测其原因是由于熵指数中RE所代表的额肌电成份对伤害性刺激非常敏感，反应快速,所以RE的变化能够及时有效反映气管插管刺激；相对的，NT主要成份是皮层水平的脑电信号,对气管插管产生的皮层下兴奋并不敏感。3.NT与脑状态指数的关系脑状态指数（cerebralstateindex，CSI）是近年应用于临床的患者意识状态监测方法，可以反应患者的镇静深度和麻醉深度。其原理是每秒监测2000次脑电活动，将EEG的子参数输入电脑自适应的神经模糊推理系统，计算出CSI，并以0-100之间的数字显示出来，数值越大表示越清醒，反之则提示大脑皮质的抑制越严重。Liu等人[12]研究了20例65-75岁老年患者在丙泊酚靶控输注麻醉下NT与CSI的相关性。在逐步增加丙泊酚靶浓度的同时，记录患者的改良OAA/S评分以及NT值和CSI值，直到OAA/S评分降至0分。结果发现NT和CSI同丙泊酚效应室浓度或者改良OAA/S评分之间均具有良好的相关性。患者语言反应消失（LVC）时的丙泊酚效应室浓度为1.56±0.13μg/ml，相应的NT值为74.00±4.69，CSI值为69.82±5.47。患者意识消失（LOC）时的丙泊酚效应室浓度为2.15±0.27μg/ml，相应的NT值为63.30±7.50，CSI值为58.78±6.90。因此认为老年人靶控输注丙泊酚麻醉中，LVC和LOC的发生与相应的丙泊酚效应室浓度相对应；同时，NT和CSI与丙泊酚效应室浓度之间具有良好的相关性，所以NT和CSI能够反应丙泊酚的镇静深度。尽管如此，也不能将NT值与CSI值进行1:1的换算。二．NT在静脉麻醉中的应用在一项NT和BIS应用于丙泊酚复合瑞芬太尼麻醉的研究中，Schmidt等[13]证实了NT和BIS能精确区分包括清醒、无睁眼反应、临床麻醉状态、首次苏醒反应和麻醉恢复拔管等在内的各个麻醉阶段，PK值0.95。因此认为与传统EEG和血流动力学参数监测方法比较，现代脑电监测系统NT和BIS能可靠评估和区分丙泊酚复合瑞芬太尼从麻醉诱导到麻醉恢复拔管的各个麻醉阶段，但不能反映各个麻醉阶段的镇痛水平。在应用NT监测指导患者静脉麻醉苏醒的研究中，Kreuer等人[14]将120名ASAI-III级在丙泊酚-瑞芬太尼麻醉下接受整形手术的患者随机分配至常规麻醉组、BIS监测组或者NT监测组，并在预计手术结束前15分钟适当降低丙泊酚用量以利于苏醒。其中NT组目标为C1水平，BIS组目标为60，临床组则通过经验判断。结果三组的苏醒时间分别为3.4±2.2min、3.5±2.9min和9.3±5.2min，脑电监测组与临床组之间具有非常显著性差异（P0.001）。此外，脑电监测组与临床组在术后拔管时间和送入麻醉恢复室（PACU）的时间也得到了相同的结果。NT组与BIS组之间在苏醒时间上没有统计学差异。其结论是在丙泊酚复合瑞芬太尼麻醉中，与临床常规麻醉相比NT和BIS监测均能加快苏醒过程并减少术中丙泊酚用量。另外一项包含了4630例患者的大规模多中心前瞻性研究也证实了此结论，Wilhelm等[15]发现采用NT监测可以使不同年龄和手术的接受丙泊酚全凭静脉麻醉的患者恢复时间缩短，考虑这可能与NT监测指导丙泊酚给药剂量的个体化调节有关。另外证实了在外科手术结束阶段，降低丙泊酚输注的靶控浓度，使NT维持在C阶段可获得满意的麻醉恢复。在NT与丙泊酚效应室浓度（CE）的相关性研究中[16]，23例ASAI-II级患者使用靶控丙泊酚镇静，依次设定丙泊酚效应室浓度为0.5、1.0、2.0、3.0和4.0μg/ml，当达到效应室浓度并平衡8分钟后，记录NT值及改良警觉镇静(OAA/S)评分。结果发现NT对不同镇静水平的Pk值为0.92，对丙泊酚不同靶控浓度的Pk值为0.91，因此认为NT能有效监测异丙酚的各种镇静程度。Schultz等的研究[17]也证实了NT指数与丙泊酚效应室浓度的相关性最好，单个的相关变异值最小，提示NT监测仪能够有助于麻醉深度更好调控。与之相对的，某些研究的结果并不支持以上结论，例如Rundshagen等[18]发现常规临床参数组与NT组在异丙酚或瑞芬太尼用量、异丙酚血浆浓度、拔管时间等方面均无差异，提示用NT监测只能起到减少预设麻醉深度目标值的偏差从而减少术后恶心呕吐的发生率的作用。有趣的一点是，在Wilhelm等[19]进行的BIS或NT指数用于靶控丙泊酚复合瑞芬太尼麻醉的研究证实性别对恢复时间和丙泊酚用量