BIS监测原理简述

1、BIS监测原理、应用和注意事项上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心麻醉科&儿童临床药理研究室 张马忠上海儿童医学中心上海市人民政府与HOPE合作项目；心血管、血液肿瘤专业、儿童保健专业是医院的特色专业学科心脏中心血液肿瘤大楼即将建设的医疗综合大楼麻醉科手术室张马忠 M.D., Ph.D.上海儿童医学中心麻醉科、儿童临床药理研究室主任。中华儿科学会临床药理学组委员，中国药理学会麻醉药理专业委员会委员，中华麻醉学会小儿麻醉学组委员，上海市麻醉学会委员、麻醉药理学组组长，上海口腔麻醉学会委员，亚洲小儿麻醉医师协会会员。Pediatric Anesthesia编委，儿科药学杂志、上海医学杂志编委，中

2、华麻醉学杂志、临床麻醉学杂志国际麻醉与复苏杂志和通讯编委，Acta Anesthesiol Scand杂志和J Clin Anesth 杂志审稿专家。国家自然科学基金、上海市科学基金同行评审专家 ，中国博士后科研基金评审专家专业：小儿（先心病）麻醉；兴趣：药理学（NONMEM，数理统计，S和R语言，计算机模拟、PBPK/PD）联系： Email：zmzscmcTelell phone引子了解所用设备、药物的基本作用及加入Treatment后的变化正确的方法学是研究结论坚不可摧的重要基础结果依赖于选用的研究方法综合考虑所有方法学缺点、伴发的生

3、理学反应，然后考虑可能的解决途径（避免为了达到“某些”目的而随意修改研究结果完成“所谓的论文”）方法学错误目的：了解顺序麻醉诱导对听觉诱发电位指数的影响结论：麻醉诱导加用赛机宁， 显著降低 AEPINDEX，加深麻醉，有利于顺序麻醉诱导时气管插管麻醉深度监测持续调整麻醉药物获得合适的麻醉深度心血管参数；运动神经系统（病人体动）；植物神经系统-考验的是麻醉医生个人的心理承受能力麻醉深度监测的目的：最佳麻醉水平；无药物过量或不足；增加病人安全性、降低费用可用的量化方法？AEP、BIS、Entropy、Narcotrend张马忠, 王珊娟, 杭燕南. 中华麻醉学杂志, 2002; 22(3), 13

4、6-139 宋蕴安, 张马忠, 王珊娟. 临床麻醉学杂志, 2009; 25(3): 204-207Grover VK, Bharti N. The Indian Anaesthetists Forum (), Oct. 2008(1)患者一般情况：男，79岁，64kg，胃癌，HBP史，常规服药维持合并高血压患者麻醉深度的判断标准?BISpectral IndexBIS：Electroencephal-derived indexBispectral Index 双频谱指数Bispectral 是一类算法的总称，广泛应用于各领域的波形描记和分析Aspect公司迄今首次、唯一将双频谱分析技术用于生

5、命监护。用BIS技术对EEG 的波形、波幅、节律等变化进行分析BIS诞生之前，麻醉中脑功能状态的了解几乎是零双频谱指数 (BIS) 前额传感器采集原始脑电图信号 信号处理，包括能量谱、双频谱技术和时域分析 用数字0-100表示大脑皮层状态及镇静催眠程度 提供每个患者对麻醉药和镇静药反应的客观信息 监测结果有大量临床研究证实，3200多篇文献，是唯一被临床证明安全有效的意识监测指标 脑电图(EEG)脑电图(EEG): 一种复杂的电生理信号。大脑皮层自发的放电活动，可从暴露的脑组织上引导出来，称为皮层电图；亦可从头皮引导出来，称为脑电图通过EEG的波形、波幅和节律分析，了解脑活动，诊断脑疾病正常E

6、EG特征低幅(20-200mV) 变化的频率(0-50Hz) EEG的四种特征波形波形频率正常4Hz20-200v儿童清醒(枕)，成人深睡(额)深麻醉，缺血，用药过量4-7Hz100-150v小小儿，困倦全麻8-13Hz8-12Hz20-100v清醒闭眼清醒放松，浅麻醉12-30Hz5-20v睁眼或思考精神集中，小剂量镇静30-100Hz时域频域Y = A SIN (t + )振幅角速度时间相位相位移频谱分析基础. Angilent Techonologies 脑电图的处理(Processed EEG) 将EEG拆分成独立的成分波 用功率谱进行分析 三个处理后的参数: 边缘频谱(SEF95 )

7、：95%的总能量在某频率以内 中位频率(Median frequency): Delta波的相对能量(Relative Delta Power)BIS算法描述 Beta波和高频波的活动程度 低频波的同步性 接近抑制 抑制 BIS的计算计算法则尚未公布BSR/QUAZI（时域分析） X相对比率（频域分析，log(P30-47Hz/P11-20Hz)） YSynchFastSlow（双频谱分析） ZThe BIS is a statistically based, empirically derived complex parameter. It is a weighted sum of EEG

8、subparameters. Its essence is to take and analyse a complex EEG signal, and process the result into a single number. The developers collected many EEG records from healthy adult volunteers at specific clinically important end points and drug concentrations. They then fitted variables in a multivaria

9、te statistical model to produce a BIS numberRampil IJ. Anesthesiology 1998;98(4), 890-1002 Glass PS, Bloom M, Kearse L, et al. Anesthesiology 1997;86(4), 836-47 商业机密EEG/BIS的对应关系Stanski DR and Shafer SL, Millers Anesthesia, ed. Miller RD (Philadelphia: Elsevier Inc., 2005), p. 1253. BIS临床意义、与代谢的关系将原始

10、脑电图信号转化为临床证实可信的数字以表示意识状态水平BIS与代谢率影响因素的关系麻醉；自然睡眠；温度；缺血；神经系统疾病代谢状态葡萄糖甲状腺功能%BMR100645438BIS95666234Alkire M. Anesthesiology, 1998; 89: 323-33.BIS 与麻醉深度 大脑 vs. 脊髓的反应BIS监测的是脑功能BIS不能监测运动系统BIS与BP/HR变化并非总是一致血液动力学和意识Flaishon R et al. Anesthesiology 1997; 86(3):613-619.镇痛剂对BIS的影响BIS、阿片类效应位浓度和心率用于预测切皮体动良好调整麻醉药

11、物降低BIS值时，手术刺激后患者体动减少但BIS的作用受麻醉技术的影响Sebel PS, et al, Lang E, Rampil IJ. Anesth Analg, 1997; 84: 891-999 Hypnotic Lightening without BIS的优势个体化 对意识状态即药物作用效果的直接测量 不受麻醉方式限制科克林协作网（The Cochrane Collaboration）发布有关BIS的循证医学证据 “麻醉时控制BIS在推荐的范围内(40-60) ，可改善麻醉用药和术后恢复。另外，BIS指导的麻醉明显降低高风险手术病人术中知晓的发生。”/reviews/en/ab0

12、03843.html BIS的益处: 降低知晓大样本应用肌松药全麻研究报告指出，BIS 监测下术中知晓显著降低Ekman A, et al. Acta Anaesthesiol Scand, 2004; 48(1): 20-26肌松全麻研究： BIS监测是降低高危患者术中知晓率的保证 Myles PS, et. al. The Lancet, 2004; 363: 1757-1763 ASA实践建议白皮书对于术中知晓和脑功能监测的临床操作建议 麻醉医生实施全麻时应评估病人的术中知晓风险，高风险病例应被告知发生术中知晓的可能性应对全麻病人作出个体化分析，以决定是否使用脑功能监测预防或减少术中知晓

13、的风险Adopted by ASA House of Delegates, October 2005 术中知晓预防承诺“如果患者的确在麻醉医生正确使用Aspect的BIS技术时经历了麻醉知晓，且电子记录显示发生麻醉知晓时BIS值的确低于60, Aspect Medical System将根据Aspect与院方或买方签订的条款给予相关医生、麻醉执业护士(CRNA) 或医院相应赔偿. “ -Aspect Medical System 中华医学会麻醉学分会2008如果病人有发生知晓的危险因素： 应告之病人术中有发生知晓的可能性提倡用脑功能监测设备监测麻醉（镇静）深度，如脑电双频谱（BIS）监测仪，以

14、确保麻醉中BIS 值60-摘录 中国的BIS使用现状多数用于临床科研作为识别镇静深度的指标术中知晓的预防 麻醉医生对术后的关注 BIS推广模式传感器收费地区： 装机 -BIS的临床理论培训 -术中演示，合理解释BIS的术中变化 无传感器收费地区：做收费装机建立镇静深度监测培训中心（基地）BIS用于评估药物相互作用 BIS 直接测量协同用药作用于不同个体的效果药物效应李波, 周仁龙, 张马忠等. 临床麻醉学杂志, 2010; 26(12):1023-1025张凌, 张马忠,宋蕴安等. 中华麻醉学杂志, 2009; 29(5): 389-393BIS, AEPindex,熵, 血压,插管反应,疼痛

15、指标,喉镜置入,意识消失,电刺激等BIS辅助临床麻醉管理策略BIS用于小儿麻醉小儿麻醉现状麻醉相关死亡率明显降低，但高于成人，年龄越小，麻醉相关死亡率越高全美80家医院，麻醉相关心搏骤停1.4/10000。26%抢救无效。主要原因37%与麻醉药有关，32%是心血管原因，20%与呼吸道并发症有关。小儿心脏手术心搏骤停发生率4.35/100，死亡率达3.89/100群体调查研究发现，864名年龄5-12岁得儿童出现术中知晓的比例可能比成人高8倍（0.8%），BIS可以有效地避免术中知晓的发生麻醉过深或过浅的危害麻醉过浅：可能出现术中苏醒。美国每年20,000-40,000例患者发生全麻术中知晓。这

16、种经历将会给患者和麻醉师都带来伤害麻醉过深：无法预测苏醒时间，药物支出、恶心呕吐和恢复时间小儿麻醉：神经系统？降低空间利用率，增加人员成本Davidson A et al. Anesth Analg, 2005;100:653-61BIS VISTA监护系统专为儿童设计，卡通图案，人性化设计BIS用于小儿麻醉儿童BIS与临床指标相关性类似成人：麻醉深度增加，BIS降低；婴儿和儿童BIS与七氟醚浓度相关0.9%0.7%0.5% BIS婴儿儿童Sev EC501.55%1.25%95% CI1.40-1.701.12-1.37r20.500.61EC50 = BIS值为50时的浓度 Denman

17、WT, Swanson EL, Rosow D, et al. Anesth Analg, 2000; 90(4): 872-877Davidson AJ, McCann ME, Devavaram P, et al. Anesth Analg, 2001; 93(2): 326-330正常和脑瘫患儿BIS的比较Choudhry DK, Brenn BR. Anesth Analg, 2002, 95(6): 1582-15850-6m龄 疝气手术，全麻+区域阻滞。麻醉用药量减少，但恢复时间不变6m-3岁疝气手术，全麻+区域阻滞。麻醉用药量和恢复时间均无改变。较大儿童手术，麻醉药用量减少，恢复

18、更快Bannister CF, Brosius KK, Sigl JC, et al. Anesth Analg, 2001; 92(4): 877-881Kwaraguchi Y, Fukumistu K, Kinouchi K, et al. Masui, 2003; 99: 389-393拔管(喉罩) 、PACU停留及其他根据BIS调节七氟醚用药，术后拔管迅速，PACU停留时间缩短120 例年龄18岁，BIS指导下清醒（BIS79）或深麻醉下（BIS60）拔除喉罩；平均SpO2分别是93、98%；气道并发症21(35%)、4 (6.6%)BIS可辅助监测，儿科病人可在BIS接近60时尝试

19、拔除LMA体外循环体外循环复温期间BIS增加；急性低血压引起BIS下降心脏手术的婴儿BIS与血流动力学、代谢和麻醉深度相关的激素水平之间缺乏相关性肌松药：美维松？Sinha A, Sood J. Pediatr Anaesth, 2006; 16(11): 1144-1147Messieha ZS, Ananda RC, Hoffman WE, et al. Pediatr Dent, 2005; 27(6): 500-504Weber F, Kriek N, Bluss van Oud-Alblas HJ. Paediatr Anaesth, 2010; 20(8) :697-703BIS用

20、于小儿镇静非机械通气患儿BIS监测仪是测量小儿镇静深度的有效工具用于监测6个月以下小儿有效但评估口服水合氯醛、静脉肌注氯胺酮、杜冷丁等的效果较差McDermott NB, VanSickle T, Motas D, et al. Anesth Analg, 2003: 97: 39-43Morley AP, Chung DC, Wong AS, et al. Anaesthesia, 2000; 55: 864-869Haberland CM, Baker S, Liu H. Anesth Prog, 2011; 58(2): 66-72 机械通气患儿1个月20岁（样本428，病例数24）BI

21、S可有效长期应用于镇静评估临床能有效区分镇静是否充分，但预测过度镇静不太灵敏血流动力学和镇静、BIS的一致性？肌肉运动的干扰？年龄相关性差异，原因何在？儿科病人与成人不同？研究混杂因素干扰？区域阻滞的影响硬膜外麻醉和腰麻对镇静评分和BIS的影响术前药的影响脑发育成熟和突触形成从出生到5岁（一个连续的过程）EEG从出生到青春期一直在变化需要进一步研究证实BIS在不同年龄组的特点BIS计算法则基于成人建立，可能不适用于儿童，尤其是6m者Pollock JE, Neal JM, Liu SS, et al. Anesthesiology, 2000: 93728-734Morley AP, Chun

22、g DC, Wong AS, et al. Anaesthesia, 2000; 55: 864-869BIS在儿童临床应用的文献总结系列临床应用和有效研究表明，BIS能够准确监护接受全身麻醉和镇静的儿童患者的意识清醒水平，提供有效的儿童临床信息吸入麻醉药浓度一与BIS相关性良好，但等效剂量的不同麻醉药BIS值可能不同2岁以上小儿，根据BIS调整麻醉药的使用，可降低麻醉药用量，并有利于手术后快速恢复婴儿，尤其是6个月的小婴儿，尚有待进一步研究证实，或有待？Denman WT et al. Anesth & Analge, 2000; 90(4): 872-877Degoute CS et al

23、. Br J Anaesth, 2001; 86(2): 209-212Davidson AJ et al. Anesth Analg, 2001; 93(2): 326-330Laussen PC et al. Paediatr Anaesth, 2001; 11 (5): 567-573Bannister CF et al. Anesth Analg, 2001; 92(4): 877-881Johansen JW. Anesth Analg, 1998; 86: S7BIS临床应用注意事项BIS 监护仪显示的信息熟悉仪器的rolling window时间设定仪器的rolling window时间药物对药效学的影响及其合理解释Kazama T, Ikeda K, Morita K. Anesthesiology, 1997, 87: 213-227Niu J, Wang SJ, Zhang MZ, et al. In J Pharmacol, 2012; 44(1):41-45 Rolling window设置滞 后Delay may be reflect the combination of the averaging algorithm to calculate BIS (smoothing rate) and the delay i