全身麻醉期间脑电爆发抑制与围手术期神经认知功能障碍的研究进展.pdf
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1、老年医学与保健 2023 年第 29 卷第 4 期 Ger ia t r Hea l t h Ca r e,2023,Vo l.29.No.4综 述 全身麻醉期间脑电爆发抑制与围手术期神经认知功能障碍的 研究进展李若溪,姜兆舜,顾卫东复旦大学附属华东医院麻醉科,上海200040关键词爆发抑制;围手术期神经认知障碍;术后请妄;认知功能障碍随着我国人口老龄化进程加快,老年患者手术量逐渐 增加。老年人神经系统呈退行性改变,因此抑制手术相关 神经炎症的能力下降,会出现神经元损伤及其他合并症,更易发生围手术期神经认知功能障碍(perioperative neuro-cognitive disorders
2、,PND)1,部分患者术后轻/重度认知功 能障碍可持续12个月或以上。研究表明,PND与术后 长期认知功能损伤、发病率和死亡率增加、功能独立性下 降以及痴呆风险增加相关,可导致围手术期康复延迟及 术后生活质量下降。而脑电图指导的麻醉管理能够显著 降低患者围手术期认知损伤的发生率,改善手术预后,提 高术后生活质量。脑电爆发抑制(burst suppression,BS)是临床麻醉过 程中常见的神经电生理现象,其在脑电图中特征性表现为 高波幅的爆发性活动与等电位的抑制性活动交替出现,常 见于全身麻醉、低体温及昏迷等情况。研究显示,术前已 存在认知功能损伤的患者术中更有可能发生BS。同 时,术中BS
3、与老年患者术后请妄(postoperative delirium,POD)的发生密切相关两。因此,探索BS与PND之间的 关系对减少老年患者围手术期神经认知功能损伤及不良 手术预后至关重要。本文将围绕脑电BS的发生机制、影 响因素及其与PND之间的关系进行综述,以期为老年患者 围手术期脑功能的保护与管理提供依据。1 ES的发生机制与影响因素1.1发生机制BS的发生机制尚无定论,目前主要存在 2种假说。Kroeger与Amzica认为BS是由深度麻醉期间 大脑皮质过度活跃引起的。通过监测实验猫麻醉期间 脑电图进入BS阶段时对机械刺激的反应发现,在大脑皮 质过度活跃状态下,大脑会对皮层下刺激产生反
4、应,发生 电活动,从而导致皮质突触传递短暂增强,使细胞外钙离 子迅速耗尽,电活动停止,皮层处于抑制状态。BS结束后 神经元对刺激无反应,表明神经细胞存在“爆发后不应 期”。2位学者认为这是导致脑电波爆发与抑制交替发生 的生理学基础。另一种假说是由Ching等叩提出的神经生理代谢模 型,他们认为BS是一种大脑皮层失活状态。其发生是由 于麻醉状态下局部脑血流量减少,致使突触传递相应减 少,钙离子内流增加,脑氧代谢率下降,从而引起周期性的 三磷酸腺昔(adenosine triphosphate,ATP)减少及随后的 ATP依赖钾离子门控通道激活。超级化的神经元细胞处 于抑制状态,待ATP水平恢复后
5、,电活动再次爆发继而出 现BS的交替活动。1.2术中BS的影响因素1.2.1年龄 年龄是BS重要的影响因素之一。随着患者 年龄增加,神经胶质细胞的有氧糖酵解逐渐减少,导致患者 的脑代谢降低叨,其额叶脑电图a波段的功率也随之降低,术中发生BS的概率显著增加。Kratzer等问比较了老年人 与年轻人BS期间的脑电图特征,脑电图频谱分析显示,与 年轻人相比,老年人a功率更低,曲线下面积为0.86(0.73,0.97);时域分析显示,与年轻人相比,老年人的脑电图振幅 更小13.07(6.20,26.ll)p,Vvs20.29(12.40,54.00)V,排列爛更高2.04(1.90,2.27)vj 1
6、.94(1.75,2.18)o Besch等0对1 494例患者进行术中脑电双频指数(bispec-tral index,BIS)监测,将患者分为对照组与爆发抑制比(suppression ratio,SR)组,通过多元 Logistic 回归分析 BS 的独立危险因素,结果发现年龄80岁的高龄患者术中更 有可能发生 BS OR=10.59(3.76,29.81),P 0.0001。也有学者认为,老年患者BS的增多与衰老引起的颅骨电导 率改变有关,老年患者颅骨电导率降低可能会影响脑电图 信号采集问。因此,BS的发生率随年龄的增长而升高。基金项目:国家自然科学基金(82271286);上海市科学
7、技术委员会项目(20Y1190020);上海市卫生健康委员会项目(2020YJZX0119);西藏自 治区自然基金XZ2022ZR-ZY26(Z)通信作者:顾卫东,电子信箱:h d mz0800163.c o m 833 老年医学与保健 2023 年第 29 卷第 4 期 Ger ia t r Hea l t h Ca r e,2023,Vo l.29.No.41.2.2 麻醉药物1996年,Akrawi等妙率先提出不同类 型麻醉药物引起的BS模式之间具有差异。他们比较了异 氟烷、硫喷妥钠、依托咪酯和丙泊酚麻醉下的脑电图BS特 征,结果显示与其他3种药物相比,异氟烷麻醉下爆发与抑 制峰值波幅之
8、间的功率和爆发与抑制期间总功率的曲线 下面积最大,但峰值振幅未见差异。另有研究显示,七氟 烷诱发的爆发与抑制持续时间、峰值振幅与功率均显著大 于丙泊酚诱发的BS模式问。但最近的研究显示,与丙泊 酚(32.520.3)min相比,七氟烷(17.1 12.6)min 和地氟烷(20.2 16.0)min麻醉期间的BS持续时间更 短。由此可见,吸入麻醉药与静脉麻醉药诱发的脑电图 BS模式差异目前仍存在分歧,尚需更多相关研究为临床 工作提供参考。1.2.3 麻醉深度与麻醉时间 研究显示,深麻醉更易诱 发BS。随着麻醉深度的加深,术中SR增加,通过减少吸 入麻醉药浓度以减轻麻醉深度后,BS的持续时间也会
9、相 应减少口句o此外,麻醉维持期间保持麻醉深度不变的情况 下,BS的发生反而逐渐减少。Li等切发现,异氟烷麻醉 开始的第1个小时与最后1个小时之间的SR具有显著差 异(44.8 32.3)%vs(14.0 20.2)%,P 0.001,在 长时间的异氟烷麻醉下,最后1个小时出现的BS显著少 于第1个小时。推断这可能是由于大脑皮质功能连接随麻 醉时间的延长而发生转变,反映了大脑功能网络的重新 配置。1.2.4患者身体机能Pedemonte等使用患者报告结 局测试信息系统(Patient-Reported Outcomes Measurement Information System,PROMIS
10、)评估患者术前的身体机能,对术中BS进行线性回归及Logistic回归分析。结果显示,PROMIS评分与术中BS独立相关OR=0.95(0.91,0.98),P=0.020,患者的身体机能状态可能是术中BS 的预测因子3=0.96(0.91,0.99),P=0.044。该研 究的潜在临床意义在于,通过术前对患者的身体机能进行 干预可以减少术中BS的发生。而老年患者术前常合并多 种基础疾病,且机体多处于衰弱状态,更需要在临床工作 中采取相应措施,尽可能改善患者的身体健康状况,以减 少围手术期的神经认知功能损伤。2 BS与PND的关系2.1 BS与术前认知损伤 术前认知能力下降主要表现 为认知功能
11、损伤或逐渐减弱,如记忆力、语言能力或判断 力受损。Koch等即在前瞻性、观察性研究中使用了 6种 对年龄敏感的认知测试工具评估老年患者(M65岁)的术 前认知功能,根据评估结果将患者分为低认知功能组(=14)和正常认知功能组(”=24),并记录患者术前与术中的 额叶脑电图。结果显示,与正常认知功能组相比,低认知 功能组术中a波段功率显著降低(-1.6dBvs-6.0 dB,P=0.012),提示老年患者术中额叶a值与术前认知能力 下降高度相关。Sha。等提出了“脆弱脑”的脑电图表型,即全身麻 醉下额叶低a值与低剂量麻醉药物浓度下出现的BSO该 研究结果表明,额叶低a值与术中发生BS显著相关,并
12、据 此提出了关于大脑振荡、大脑代谢、认知和大脑老化之间 的潜在机制联系。既往研究显示丽,术前认知损伤与额叶a值相关,且 额叶低a值与BS相关,似乎可以由此推断术前认知损伤 与BS也是相关的。然而,在老年患者(N60岁)体外循环 下心脏手术中的BS与POD的研究中,研究人员使用蒙 特利尔量表(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)评估 患者术前认知功能,在对术中BS进行单因素分析时发现,发生BS的患者与未发生BS的患者术前MoCA评分并无 差异19(17,20)分個19(17,20)分,P=0.965o 因此,术前认知功能损伤与术中发生BS之间是否具有相关性仍 存
13、在争议,尚需更多研究结果为术前存在认知功能损伤患 者的围手术期脑功能管理提供依据。2.2 BS与苏醒期US妄 苏醒期请妄(emergence delirium,ED)可以预测临床不良结局。Hesse等问发现苏醒室 中发生请妄的患者术中BS的发生率显著高于未出现ED 者,继而推断术中脑电图特定波形(如BS)可以预测EDO 然而,Shortal等说通过数字符号替换测验(Digit Symbol Substitution Test,DSST)和精神运动警觉测试(Psychomotor Vigilance Test,PVT)评估受试者苏醒期的认知功能,结 果发现异氟烷麻醉期间脑电抑制时长与苏醒期认知损
14、伤之 间无相关性DSST(r=0.036,P=0.858),PVT(r=0.111,P=0.583)。目前,关于成人术中BS与ED之间 相关性的研究较少,且现有研究结果之间存在一定分歧,未来仍需更多的研究验证BS与ED的关系。2.3 BS与POD POD是指患者术后7 d内出现的急性 意识状态紊乱及认知功能改变。多项研究证明2122,pod 与术后并发症和死亡率的增加相关。在最近的回顾性研 究中血),研究者统计了脊椎内固定手术全凭静脉麻醉下 BS与POD的发生率,其中78例(69.6%)患者发生了 BS,10例(8.9%)发生了 POD,发生POD的患者术中均出现了 BSO且发生POD的患者术
15、中经历的BS时间更长7(0,28)minvs 2(0,10)min,P=0.028勿。此外,有学者发 现术中BS每延长1 min,患者发生POD的风险就增加1倍 0/?=1.011(1.000,1.022),P=0.04615o研究表明记沁1,术中BS可以预测PODo Fritz等B 提出未来的研究方向应着重于探索通过调整麻醉深度减 少术中BS能否降低POD的发生率。基于此,Georgii 等加在随后的研究中通过减少术中麻醉药用量、升高患者 834 老年医学与保健2023 年第 29 卷第 4 期 Ger ia t r Hea l t h Ca r e,2023,Vo l.29.No.4术中血
16、压以干预麻醉深度。研究将患者分为2组,对照组 根据常规流程进行麻醉管理,试验组根据脑电图监测对麻 醉管理进行干预,结果发现患者术中累积SR1 385(673,3 270)vs 433(175,1 256),P=0.002和持续时间10.1(6.1,27.4)min vs 5.9(3.3,9.6)min,P=0.002组间比 较均有统计学意义,但2组POD的发生率未见明显差异。由此看来,通过减少术中BS能否降低POD的发生尚需进 一步探索。2.4 BS与术后认知功能障碍术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction,POCD)是指患者术后 30 d 至1
17、年内出现的人格、社交能力及认知能力变化。与POD 不同的是,POCD患者不存在意识水平改变,且通常病程更 长。POCD的发生机制目前尚不清楚,普遍认为神经炎症 是其发生的关键因素。既往探索麻醉深度与POCD关系 的研究表明,与浅麻醉相比,深麻醉患者POCD的发生率 更低,这可能与深麻醉下手术应激反应减轻、炎症反应减 少有关。回顾性队列研究发现,POCD患者术中深麻醉(BIS 值 10%的持续时间与POCD的发生相关4.8(0,37.3)min vs 15.4(4.0,142.4)min,P=0.038,但进一步 多元Logistic回归分析显示BS与POCD并不独立相 关。因此,BS的发生与P
18、OCD之间是否具有相关性尚 存在争议。3小结近年来的研究表明,麻醉药物导致的神经细胞外钙离 子浓度增加,以及脑代谢率降低后钾离子ATP依赖门控通 道的激活可能是BS的发生机制,但BS的起源、功能网络连 接特点与时空特征等仍有待于进一步研究。目前认为,高 龄、深度麻醉和患者身体机能差等是BS发生的独立危险因 素,不同麻醉药物对BS的影响以及术前干预患者身体机能 是否能够减少术中BS的发生仍待进一步探索。术前认知 损伤增加了术中BS的发生率,术中出现BS可预测POD,但 POD与BS并不绝对相关。麻醉诱导期、术中或苏醒期等各 时间段出现的BS对于POD的影响是否存在差异尚未见报 道。虽然现有研究结
19、果无法绝对认定术中发生BS会损伤 术后的神经认知功能,但术中避免麻醉深度过深并尽可能 减少BS的发生对患者术后神经认知功能恢复是有益的。此外,老年患者由于高龄、身体机能与认知能力下降、对麻 醉与手术的耐受能力降低,是PND的高危人群。如何进行 老年患者围手术期脑功能的保护以减少术后不良事件的 发生,是麻醉学临床及科研工作的重点。参考文献1 Liu Y,Fu HQ,Wa n g TL.Neu r o in f l a mma t io n in per io per a t iv e n eu r o c o gn it iv e d iso r d er s:f r o m ben c h t
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