© Borgis - Anestezjologia Intensywna Terapia 4/2001, s. 227-232
Robert Rudner, Przemysław Jałowiecki, Piotr Kawecki
Przydatność spektralnej analizy zapisu EEG do oceny głębokości anestezji
Electroencephalography spectral analysis for assessment of the depth of anaesthesia
z Katedry Anestezjologii i Intensywnej Terapii;
kierownik: prof. dr hab. A. Dyaczyńska-Herman – Śl. AM w Katowicach
i z Oddziału Klinicznego Anestezjologii i Intensywnej Terapii;
kierownik: dr hab. P. Jałowiecki – Wojewódzkiego Szpitala Specjalistycznego nr 5 im. Św. Barbary w Sosnowcu
Streszczenie
Analiza spektralna zapisu EEG, dzięki której uzyskuje się pochodne, jak SEF 50, SEF 90, SEF 95 czy delta-ratio jest jednym ze sposobów monitorowania aktywności OUN podczas anestezji. Celem pracy była ocena przydatności tej metody do obiektywnej oceny stopnia zniesienia świadomości oraz określenia ewentualnej częstości jej odzyskiwania w trakcie anestezji. Prospektywne badania z zastosowaniem pojedynczo ślepej próby, przeprowadzono u 60 chorych obojga płci zakwalifikowanych do planowych operacji chirurgicznych w anestezji ogólnej. Ocenie poddano jakość premedykacji w skali pięciopunktowej oraz zachowanie się SEF 50, 90 i 95 oraz delta-ratio w poszczególnych okresach anestezji. Uzyskane dane skorelowano z dawkami oraz czasem podawania poszczególnych leków. Uzyskane wyniki pozwoliły na wyciągnięcie następujących wniosków: 1) metoda spektralnej analizy zapisu EEG może być przydatna do obiektywnej oceny jakości premedykacji stosowanej przed znieczuleniem; 2) standardowe dawki środków farmakologicznych podawanych podczas indukcji wydają się niedostateczne dla tłumienia stresogennych reakcji związanych z laryngoskopią i intubacją tchawicy; 3) stosowanie anestetyków wziewnych podczas anestezji tłumi wystarczająco aktywność kory mózgowej, stanowiąc dobry sposób zapobiegania incydentom odzyskiwania świadomości; 4) monitorowanie głębokości anestezji z wykorzystaniem pochodnych zapisu EEG: SEF 90 i 95 pozwala przewidywać z kilkuminutowym wyprzedzeniem moment powrotu świadomości po anestezji; 5) urządzenie pEEG, wykorzystujące metodę spektralnej analizy zapisu elektroencefalograficznego, ma niewielką przydatność w ocenie głębokości anestezji oraz identyfikacji incydentów odzyskiwania świadomości podczas znieczulenia.
Summary
The EEG spectral power (pEEG), expressed as SEF50, SEF90, SEF95 and delta-ratio may be regarded as a useful method of assessing of the depth of anaesthesia. In this prospective, randomized, single-blind study, we have compared effects of agents used for premedication and anaesthesia on the pEEG recordings in sixty adult patients, both sexes, scheduled for elective surgery under general anaesthesia. Quality of premedication was rated according to a five-degree scale. Values of the pEEG parameters were rated against type, dose and time-course of anaesthesia. We conclude the following: 1. pEEG can be regarded as an objective indicator of quality of premedication; 2. Standard doses of drugs used for induction seem to be inadequate for suppressing reactions to laryngoscopy and intubation; 3. Inhalation agents depress sufficiently cortical activity, preventing awareness episodes; 4. SEF50 and SEF90 are good predictors of recovery from anaesthesia; 5. pEEG cannot be regarded as an objective monitor of the depth of anaesthesia.
Ze względu na swoją złożoność klasyczna elektroencefalografia nie może być stosowana jako standardowe monitorowanie podczas anestezji ogólnych do zabiegów chirurgicznych, a dane o aktywności układu nerwowego w trakcie anestezji uzyskuje się w sposób pośredni. Biorąc pod uwagę małą dokładność informacji klinicznych, od wielu lat podejmowane są próby wykorzystania metod komputerowej selekcji i analizy sygnału EEG tak, by uzyskać jeden lub kilka pozbawionych artefaktów parametrów dobrze korelujących z całkowitą i regionalną aktywnością kory mózgowej. Jedną z takich prób było opracowanie metody pEEG ( processed EEG), polegającej na przetworzeniu w czasie rzeczywistym „surowego”, analogowego sygnału EEG, uzyskiwanego dwukanałowo z pięciu elektrod, do postaci cyfrowej i rozdzieleniu go na dwa podstawowe parametry grupowane w tak zwane dwusekundowe „epoki”: amplitudę (wysokość oscylacji) oraz częstotliwość (liczbę powtarzających się oscylacji na sekundę). Na ich podstawie komputer wylicza procentowy udział podstawowych częstotliwości fal; najwyższe częstotliwości, poniżej których znajduje się 90, 95 i 50% widma EEG ( Spectral Edge Frequencies – SEF 90, SEF 95 i SEF 50 czyli SMF – Spectral Median Frequency); stosunek sumy mocy fal alfa i beta do mocy fali delta (delta-ratio) oraz procentowy udział czasu bez aktywności EEG w ciągu ostatnich 60 sekund zapisu (BSR – Burst Supression Ratio). Ponadto, przewodząc sygnał elektromiograficzny (EMG), elektrody pozwalają na analizę aktywności mięśni oraz identyfikację artefaktów, wynikających np. ze stosowania diatermii [1].
Celem pracy była analiza przydatności wybranych pochodnych spektralnej analizy zapisu EEG do obiektywnej oceny stopnia zniesienia świadomości oraz określenia ewentualnej częstości jej odzyskiwania podczas anestezji.
DOBÓR CHORYCH I METODA
Po uzyskaniu zgody Komisji Bioetycznej Śląskiej Akademii Medycznej, do prospektywnych badań z zastosowaniem pojedynczo ślepej próby włączono 60 chorych zakwalifikowanych do planowych operacji z zakresu chirurgii ogólnej (36,6%), okulistyki (15%), laryngologii (16,7%), chirurgii szczękowej (15%), urologii (8,3%), chirurgii naczyniowej (1,7%), ortopedii (1,7%) oraz neurochirurgii w zakresie zabiegów pozaczaszkowych (3%). Losowo wybrani pacjenci, z ryzykiem anestezji ocenianym na ASA I lub II, po wyrażeniu zgody na udział w badaniach, zostali poddani typowym, dotchawiczym anestezjom, które przeprowadziło dwunastu specjalistów z zakresu anestezjologii i intensywnej terapii (5 kobiet i 7 mężczyzn), z wieloletnim doświadczeniem zawodowym.
Przed przystąpieniem do anestezji oceniano jakość sedacji uzyskanej doustnym podaniem midazolamu w dawce 0,1-0,15 mg kg-1 m.c. W tym celu, w oparciu o stopień uspokojenia i współpracy ze strony pacjenta, zastosowano subiektywną skalę pięciopunktową (1 – brak działania, 2 – niedostateczna, 3 – dostateczna, 4 – dobra, 5 – bardzo dobra). W okresie okołooperacyjnym monitorowano w sposób ciągły częstość akcji serca, ciśnienie tętnicze krwi metodą nieinwazyjną i wysycenie krwi obwodowej tlenem metodą pulsoksymetryczną z wykorzystaniem monitora Cardiocap-5 (Datex-Ohmeda, Finlandia) oraz prowadzono ciągły zapis czynności bioelektrycznej mózgu przy pomocy aparatu pEEG (Dräger, Niemcy). Dane EEG nie były udostępniane lekarzowi prowadzącemu znieczulenie (założenie pojedynczo ślepej próby). Podstawowe parametry życiowe rejestrowano w odstępach pięciominutowych, a pochodne zapisu EEG kalkulowane były na podstawie analizy spektralnej, obejmując SEF 50, SEF 90, SEF 95 oraz delta-ratio.
Wszystkie mierzone wartości, jak również dawki i czas podawania poszczególnych leków były na bieżąco rejestrowane i przechowywane w pamięci przenośnego komputera z wykorzystaniem programu pEEG WIN (Dräger, Niemcy). W kolejnym etapie, w oparciu o arkusz kalkulacyjny programu Microsoft Excel´97, stworzono komputerową bazę wszystkich uzyskanych danych. Ostateczną analizę przeprowadzono na podstawie uśrednionych wartości pomiarów z następujących okresów znieczulenia: pięć minut poprzedzających indukcję (podanie pierwszego leku) [PRE], indukcja (od podania pierwszego leku do ukończenia intubacji tchawicy lub założenia maski krtaniowej) [IND], czas od zakończenia indukcji do rozpoczęcia operacji (nacięcia skóry) [IND-OP], podtrzymanie anestezji (od zakończenia indukcji do momentu rozpoczęcia wybudzania) [ANEST], 10 oraz 5 minut poprzedzających ekstubację lub usunięcie maski krtaniowej [EX-10, EX-5] oraz 5 minut po ekstubacji tchawicy lub usunięciu maski krtaniowej [WYB].
W statystyce opisowej zmiennych liczbowych wykorzystano średnią arytmetyczną, odchylenie standardowe oraz medianę, a do analizy danych z punktu widzenia cech pozostających ze sobą w pewnym związku zastosowano metodę korelacji. Wcześniej każdorazowo przeprowadzano ocenę merytoryczną, która uzasadniała logiczne występowanie takiego czy innego związku oraz testowano zmienne sprawdzając, czy ich rozkład jest normalny. Siłę i kierunek współzależności wyrażano liczbowo za pomocą współczynnika korelacji Pearsona lub Spearmana ® przy dwustronnym poziomie istotności. Do obliczeń wykorzystano pakiet statystyczny Statistica 5.1/97 for Windows. Za graniczny poziom istotności przyjęto wartość p = 0,05.
WYNIKI
W badanej populacji znalazły się 33 kobiety (55%) oraz 27 mężczyzn (45%) w wieku od 18 do 81 lat (średnio: 49,2 ± 17,3). Średni czas trwania analizowanych anestezji wyniósł 90,2 ± 41,5 minuty, z czego 4,0 ± 2,1 przypadało na indukcję a 72,0 ± 40,0 na podtrzymanie anestezji. Zachowanie się poszczególnych liczbowych pochodnych zapisu EEG zestawiono w tabeli I.
Tab. I. Średnie wartości ocenianych pochodnych EEG rejestrowanych w poszczególnych okresach pomiarowych
| Rejestrowany parametr (n = 60) | Średnia | SD | Mediana | Minimum | Maksimum |
| SEF 50 (Hz) | PRE | 4,9 | 2,1 | 3,9 | 2,6 | 12,3 |
| IND | 5,5 | 1,7 | 5,1 | 3,0 | 13,3 |
| IND-OP | 8,2 | 2,7 | 8,1 | 2,5 | 18,0 |
| ANEST | 8,0 | 2,5 | 7,7 | 4,0 | 14,0 |
| 10 EX | 9,7 | 2,5 | 9,8 | 5,2 | 14,9 |
| 5 EX | 10,3 | 3,0 | 10,5 | 4,5 | 17,1 |
| WYB | 10,6 | 3,3 | 10,1 | 5,0 | 18,3 |
| SEF 90 (Hz) | PRE | 14,0 | 4,9 | 12,8 | 5,4 | 24,5 |
| IND | 14,1 | 2,8 | 13,7 | 8,3 | 23,1 |
| IND-OP | 15,6 | 3,2 | 15,5 | 5,7 | 23,6 |
| ANEST | 15,1 | 2,8 | 14,6 | 9,6 | 23,0 |
| 10 EX | 18,9 | 2,8 | 19,2 | 12,0 | 24,5 |
| 5 EX | 20,1 | 2,9 | 20,4 | 12,5 | 25,8 |
| WYB | 22,0 | 2,7 | 22,5 | 16,2 | 25,9 |
| SEF 95 (Hz) | PRE | 17,5 | 5,0 | 17,4 | 6,5 | 26,3 |
| IND | 17,5 | 2,8 | 17,5 | 11,3 | 25,1 |
| IND-OP | 18,3 | 3,0 | 18,4 | 7,8 | 25,0 |
| ANEST | 17,7 | 2,7 | 17,5 | 11,5 | 25,0 |
| 10 EX | 21,6 | 2,6 | 22,2 | 14,1 | 26,6 |
| 5 EX | 22,8 | 2,6 | 23,1 | 15,7 | 27,1 |
| WYB | 24,7 | 2,0 | 25,1 | 20,0 | 27,8 |
| delta-ratio | PRE | 0,5 | 0,6 | 0,4 | 0 | 1,9 |
| IND | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 0 | 1,8 |
| IND-OP | 0,9 | 0,8 | 1,1 | 0 | 2,0 |
| ANEST | 0,9 | 0,7 | 0,8 | 0,04 | 2,0 |
| 10 EX | 1,0 | 0,8 | 1,2 | 0,06 | 2,0 |
| 5 EX | 1,1 | 0,8 | 1,1 | 0,04 | 2,0 |
| WYB | 1,1 | 0,8 | 1,3 | 0,06 | 2,0 |
Okres przed indukcją (PRE)
Punktowa ocena jakości premedykacji przyjmowała średnią wartość 4,2±0,8 i wykazywała ścisłą ujemną korelację z SEF 50 (r = -0,452, p<0,001), SEF 90 (r = -0,517, p<0,001), SEF 95 (r = -0,515, p<0,001) oraz delta-ratio (r = -0,434, p<0,001).
Okres indukcji (IND)
Analizując korelacje pomiędzy dawkami leków stosowanych w indukcji a zachowaniem się pochodnych zapisu EEG w większości przypadków nie obserwowano żadnych statystycznie znamiennych współzależności (p>0,05). Wyjątkiem było 10 chorych, którym przy wprowadzeniu do anestezji podano etomidat, gdzie stwierdzono występowanie istotnych zależności pomiędzy dawką tego środka a wartościami SEF 50 (r = -0,647, p<0,05) i SEF 90 (r = -0,708, p<0,05).
Okres od zakończenia indukcji do rozpoczęcia operacji (IND-OP)
Zależności pomiędzy zachowaniem się współczynników SEF i delta-ratio w omawianym okresie a zastosowaniem różnych leków w indukcji zestawiono w tabeli II. Okazało się, że użycie midazolamu i etomidatu wykazywało związek z niższymi wartościami badanych parametrów. Odwrotnie, podanie tiopentalu powodowało utrzymywanie się SEF i delta-ratio na wyższym poziomie (p<0,05, p<0,01).
Tab. II. Zależności pomiędzy wartościami pochodnych EEG w okresie pomiędzy zakończeniem indukcji a wykonaniem pierwszej, potencjalnie bolesnej czynności chirurgicznej (IND-OP) i zastosowaniem w indukcji midazolamu, etomidatu i tiopentalu
| Badany parametr (n = 60) | midazolam | tiopental | etomidat |
| SEF 50 | r | -0,122 | 0,367 | -0,414 |
| p | 0,355 | 0,004** | 0,001** |
| SEF 90 | r | -0,254 | 0,542 | -0,542 |
| p | 0,050 | 0,000** | 0,000** |
| SEF 95 | r | -0,272 | 0,5752 | -0,568 |
| p | 0,035* | 0,000** | 0,000** |
| delta-ratio | r | -0,306 | -0,004 | -0,055 |
| p | 0,018* | 0,976 | 0,676 |
** p<0,01; * p<0,05
Okres podtrzymania anestezji (ANEST)
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
24 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
59 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
119 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 28 zł
Piśmiennictwo
1. Giessner O., Moecke H., Rupp K., Schafer M.K.: The pEEG primer. Dräger Medizintechnik GmbH 1997.
2. Gurman G.: Assessment of depth of anesthesia. Observations on processed EEG and spectral edge frequency. International Journal of Clinical Monitoring and Computing 1994, 11, 185-189.
3. Kanaya N., Nakayama M., Fujita S., Namiki A.: Haemodynamic and EEG changes during rapid sequence induction of anaesthesia. Canadian Journal of Anaesthesia 1994, 41, 699-702.
4. Schwilden H., Schüttler J., Stoeckel H.: Quantitation of the EEG and pharmacodynamic modelling of hypnotic drugs: etomidate as an example. European Journal of Anaesthesia 1985, 2, 121-131.
5. Yli-Hankala A.: The effect of nitrous oxide on EEG spectral power during halothane and isoflurane anaesthesia. Acta Anaesthesiologica Scandinavica 1990, 34, 579-584.
6. Yli-Hankala A., Lindgren L., Porkkala T., Jäntti V.: Nitrous oxide-mediated activation of the EEG during isoflurane anaesthesia in patients. British Journal of Anaesthesia 1993, 70, 54-57.
7. Gaitini L., Vaida S., Collins G., Somri M., Sabo E.: Awareness detection during caesarean section under general anaesthesia using EEG spectrum analysis. Canadian Journal of Anaesthesia 1995, 42, 377-381.
8. Thomsen C., Prior P.: Quantitative EEG in assesment of anaesthetic depth: comparative study of methodology. British Journal of Anaesthesia 1996, 77, 172-178.
9. Bischoff P., Kochs E., Droese D., Meyer-Moldenhauer W., Schulte am Esch J.: Topographisch-quantitative EEG-Analyse der paradoxen Arousalreaktion. EEG-Veränderungen bei urologischen Eingriffen unter Isofluran/N2O Narkose. Anaesthesist 1993, 42, 142-148.
10. Kiyama S., Takeda J.: Effect of extradural analgesia on the paradoxical arousal response of the electroencephalogram. British Journal of Anaesthesia 1997, 79, 750-753.
11. Kochs E., Bischoff P., Pichlmeier U., Schulte am Esch J.: Surgical stimulation induces changes in brain electrical activity during isoflurane/nitrous oxide anesthesia. A topographic electroencephalographic analysis. Anesthesiology 1994, 80, 1026-1034.
12. Kiyama S., Tsuzaki K.: Processed electroencephalogram during combined extradural and general anaesthesia. British Journal of Anaesthesia 1997, 78, 751-753.
13. Drummond J., Brann C., Perkins D., Wolfe D.: A comparison of median frequency, spectral edge frequency, a frequency band power ratio, total power, and dominance shift in the determination of depth of anaesthesia. Acta Anaesthesiologica Scandinavica 1991, 35, 693-699.
