周 芳，申 岱，劉家鵬，賈曉寧，李 佩

心率變異性近似熵分析法與腦電雙頻譜指數(shù)間的相關性

周 芳1，申 岱2，劉家鵬2，賈曉寧2，李 佩2

目的：觀察全身麻醉時心率變異性分析中近似熵分析法與腦電雙頻譜指數(shù)（BIS）在監(jiān)測麻醉深度時的相關性。方法：對40例全身麻醉病人測定麻醉前（T1）、誘導插管（T2）、術中（T3）、蘇醒（T4）4個時間點各5 min的心率（HR）、平均動脈壓（MAP）、腦電雙頻譜指數(shù)（BIS）和近似熵（ApEn）變化。結(jié)果：HR在T2、T3和T4均較T1值升高（P＜0.01～0.05）。MAP在T2時較T1值降低（P＜0.05），T3、T4較T1值升高（P＜0.05），而T4比T3明顯升高（P＜0.01）。BIS值在麻醉后各時點均較T1值下降明顯（P＜0.01），其中T4也較T1下降（P＜0.05），T3與T2時相比明顯降低（P＜0.01），而T4較T3明顯升高（P＜0.01）。近似熵值的T1值均大于其他各時點（P＜0.01～0.05），其T4較T3時點升高（P＜0.01），T3較T2時點降低（P＜0.05）。結(jié)論：作為心率變異性的非線性分析方法指標的近似熵分析法，能描述圍術期心臟自主神經(jīng)功能狀態(tài)的變化，但其與BIS并無相關性。

近似熵；腦電雙頻譜指數(shù)；全身麻醉；心率變異性

心率變異性(heart rate variability,HRV)是指連 續(xù)心搏間瞬時的心率微小漲落，是竇房結(jié)受自主神經(jīng)作用的結(jié)果。在圍手術期，麻醉、手術刺激等因素可作用于病人的自主神經(jīng)系統(tǒng)，導致交感神經(jīng)/副交感神經(jīng)間的平衡改變，從而使HRV改變。因此，HRV可動態(tài)、定量的評估麻醉及手術刺激對自主神經(jīng)系統(tǒng)的影響[1]。作為心率變異性非線性分析指標的近似熵分析法，能夠較好地描述圍術期病人自主神經(jīng)系統(tǒng)的活動。2008—2009年通過觀察圍術期病人的近似熵（approximate entropy，ApEn）與腦電雙頻譜指數(shù)（bispectral index，BIS）變化，探討在靜吸復合全麻中應用ApEn和BIS監(jiān)測麻醉深度的變化時二者間相關性，以證實他們在監(jiān)測全身麻醉深度時各自的臨床價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料 40例行口腔頜面部腫瘤手術病人，ASAI～II。其中男19例，女21例；平均年齡（46.3± 5.4）歲。平均體重（56±6.1）kg。無并存心腦血管與糖尿病，并排除手術時間大于4 h、失血量大于400 mL以及術中輸液量大于1 000 mL的病例。

1.2 麻醉方法 麻醉前肌注咪達唑侖0.05～0.1 mg/kg和阿托品0.01 mg/kg。采用咪達唑侖0.1 mg/kg、芬太尼2 μg/kg、依托咪酯0.3 mg/kg、琥珀膽堿0.2 mg/kg、維庫溴銨0.08 mg/kg靜注誘導。氣管插管后靜脈持續(xù)輸注丙泊酚50 μg/（kg·min）及間斷注射芬太尼1 μg/kg、維庫溴銨0.03 mg/kg維持麻醉，術中機械控制呼吸，潮氣量10 mL/kg，呼吸頻率12～14/min，持續(xù)吸入七氟烷，呼末氣濃度為0.6～1.0 MAC。麻醉期間血壓波動≤20%基礎值，BIS值維持在30～60。

1.3 觀察指標 病人取平臥位，采集麻醉前(T1)、誘導插管時(T2)、術中1 h(T3)及麻醉蘇醒(T4)4個時間點各5 min的心率（heart rate，HR）、平均動脈壓（mean arterial pressure，MAP）、腦電雙頻譜指數(shù)（BIS）和近似熵（ApEn）的數(shù)值。用Aspect Medical Systems BIS Monitor Model A-2000監(jiān)測儀記錄腦電雙頻指數(shù)變化，HRV分析是采用自制的信號采集、處理及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進行。

2 結(jié)果

HR在誘導插管時、術中和蘇醒后各時段較麻醉前基礎值升高（P＜0.01～0.05）。MAP在插管后較基礎值降低（P＜0.05），術中和蘇醒后較基礎值升高（P＜0.05），而蘇醒后和術前相比增幅較大（P＜0.01）。BIS在麻醉后各時點較麻醉前值下降明顯（P＜0.01），蘇醒后值較麻醉前值仍下降（P＜0.05），術中值與插管時相比明顯降低（P＜0.01），蘇醒后值較術中明顯升高（P＜0.01）。近似熵值麻醉前值均大于以后各時點（P＜0.01～0.05），蘇醒后較術中時升高（P＜0.01），術中較插管后降低（P＜0.05），見表1。而BIS與近似熵之間并無相關性（P＞0.05），見表2。

表1 40例患者各參數(shù)指標在不同時間點的變化(x±s,n＝40)

表2 40例患者不同時間點BIS和近似熵的相關系數(shù)、概率

3 討論

BIS屬于頻域分析，即功率譜分析，它包括頻率和功率（即振幅），通過轉(zhuǎn)換技術將腦電波分解為多個不同頻率、波幅和位相的標準正弦波，計算各個頻率段波幅的平方和，即能量。以0～30 Hz為橫坐標，以腦電功率為縱坐標，構成每單元的腦電功率譜。BIS能反映大腦皮層的鎮(zhèn)靜水平，隨著麻醉和鎮(zhèn)靜程度的加深其數(shù)值下降，作為麻醉深度的監(jiān)測指標，已經(jīng)在臨床麻醉廣泛使用[2-3]，是目前公認的無創(chuàng)監(jiān)測鎮(zhèn)靜最好的定量指標之一[4]。

ApEn是由Pincus于1991年提出的一種有效刻畫系統(tǒng)規(guī)律性和復雜性的非線性動力學指標,其數(shù)值的大小反映系統(tǒng)復雜性的高低,近似熵越大,說明系統(tǒng)越趨近于隨機狀態(tài),包含頻率成分越豐富,具有較強的適應性；近似熵越低，則信號越趨于周期性,信號包含的頻譜較窄,系統(tǒng)的適應能力越低。近似熵方法只需要較少量的數(shù)據(jù)就能夠反映信號非線性特征，因此可以用來研究非線性特征的動態(tài)變化[5]。

臨床麻醉常根據(jù)病人對手術刺激的反應，來判斷麻醉深淺和調(diào)整麻醉用藥。近年來HRV分析用于麻醉監(jiān)測的研究發(fā)現(xiàn)，HRV可以作為一種有效反映麻醉深度的指標[6]。而心臟活動的非線性特征提示，對HRV信號進行非線性分析可成為更加準確的麻醉深度監(jiān)測指標。本研究采用非線性分析方法近似熵分析，對麻醉期間的心電信號進行了觀察。發(fā)現(xiàn)病人清醒狀態(tài)下，其數(shù)值大于麻醉狀態(tài)。說明麻醉狀態(tài)下自主神經(jīng)系統(tǒng)自身維持穩(wěn)定的調(diào)節(jié)活動明顯受抑制，從而借此能對麻醉狀態(tài)和清醒狀態(tài)加以區(qū)分。術中HRV信號的近似熵低于誘導插管時段，可能是由于麻醉藥的中樞抑制作用對HRV產(chǎn)生的影響。蘇醒時段隨著麻醉藥物的代謝，其中樞抑制作用也減弱，使自主神經(jīng)系統(tǒng)在HRV方面表現(xiàn)為近似熵升高，但由于麻醉藥的中樞抑制作用還部分的存在，故近似熵略低于麻醉前。由于近似熵能敏感的反映麻醉期心電信號的非線性表現(xiàn)，這提示該指標用于評估麻醉期間機體生命器官的功能狀態(tài)是很有前途的。本實驗觀察，近似熵指標與BIS值之間并無明顯相關性，但近似熵與意識狀況間卻存在著明顯的相關性。這表明近似熵可作為判斷全身麻醉深淺的一個良好指標。

作為非線性分析方法的近似熵指標通過監(jiān)測麻醉中病人自主神經(jīng)功能狀態(tài)從而了解各生命器官的功能狀態(tài)具有極廣闊的應用前景，未發(fā)現(xiàn)其與BIS值的相關性。因此可單獨用于評價麻醉鎮(zhèn)靜深度。

[1]Fujiwara Y,Asakura Y,Shibata Y,et al.A marked decrease in heart rate variability associated with junctional rhythm during anesthesia with sevoflurane and fentanyl[J].Acta Anaesthesiol Scand,2006,50(4):509.

[2]Kreuer S，Bruhn J，Larsen R，et al.Comparison of Alaris AEP index and bispectral index during propofol-remifentanil[J].Br J Anaesth，2003，91(3):336.

[3]Buyukkocak N，Ozcan S，Daphan C，et al.A comparison of four intravenous sedation techniques and bispectral index monitorin in sinonasalsurgery[J].Anesth Int Care，2003，31(2):164.

[4]楊浩波,郭曲練.腦電雙頻譜指數(shù)和聽覺誘發(fā)電位指數(shù)監(jiān)測靜吸復合全麻時的麻醉深度[J].中南大學學報(醫(yī)學版)，2007，32(1): 127.

[5]徐安，劉軍，彭旗宇，等.動態(tài)近似熵快速算法在心率變異研究中的應用[J].同濟大學學報，2005，33（4）：520.

[6]劉曉芳,葉志前,周海燕.麻醉期心率變異性的非線性動力學分析[J].中國醫(yī)學物理學雜志，2001，18(4):237.

（收稿：2009-10-10修回：2009-11-26）

（責任編輯 李文碩）

Correlation between Monitoring Parameters of Approximate Entropy of Heart Rate Variability and BIS during General Anesthesia

Zhou Fang,Shen Dai,Liu Jiapeng,et al. Department of Anesthesiology and Stomotology,Hospital of Tianjin Medical University.Tianjin（300070）,China

Objective To compare the changes of approximate entropy and bispectral index(BIS)during general anesthesia,and to estimate the relationship between approximate entropy and bispectral index. Methods Parameters as heart rate(HR)mean arterial pressure(MAP)BIS and approximate entropy were monitored and recorded before induction T1),induction and intubation(T2),operating 1h(T3)and regain consciousness(T4)of forty patients of ASA 1～II with general anesthesia. Results Compared to T1,the HR was increased at the other time-points.The value of MBP at T2was lower than that at T1,and at T3and T4were higher than that at T1,but the value of T3was significantly different from that of T4.Compared to T1the value of BIS at the other time-point was decreased and that at T4was lower than that at T1,.That at T3was significantly lower than that at T2,but that at T4was higher than that at T3.the value of approximate entropy at T1was higher than at the other time-points and that at T4was higher than those at T2and T3,but compared to that at T2that at T3was higher.But approximate entropy and BIS had no correlation. Conclusion As the parameter of the nonlinear analysis of heart rate variability,the approximate entropy can describe the changes of the autonomic nerve system functional status,but with no relationship to BIS.

approximate entropy,bispectral index,general anesthesia,heart rate variability

R614.2

A

1007-6948(2010)02-0178-03

1.天津醫(yī)科大學碩士研究生（天津300070）

2.天津醫(yī)科大學口腔醫(yī)院麻醉科

申 岱，Tel：（022）23332043，E-mail:shendai666@ sina.com