Монитор глубины наркоза на основе технологии биспектрального индекса (BIS)

BIS был разработан компанией Aspect Medical Systems (США) в 1994 году для оценки уровня сознания во время анестезии (Sigl J.C., 1994; Singh H., 1999).

В 1996 году управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (Food and Drug Administration) разрешило применение индекса BIS для оценки эффекта седативных препаратов и средств для наркоза в клинической практике (монитор компании Aspect Medical Systems, Natick, MA).

Система мониторирования включает BIS датчик (одноразовый лобный электрод), кабель пациента, цифровой преобразователь сигнала (модуль), BIS процессор и монитор (рис. 1).

Рисунок 1. Система мониторирования глубины наркоза на основе технологии биспектрального индекса.

BIS система представляет собой эмпирически и статистически рассчитанные алгоритмы оценки глубины сна, основанные на анализе множества ЭЭГ. Так, в первом варианте монитора Aspect Medical Systems непрерывно регистрируемая ЭЭГ конкретного пациента сравнивалась с имеющимися в базе системы данными 5000 ЭЭГ взрослых, находившихся под наркозом со стандартными анестетиками.

ЭЭГ больного после оцифровки и удаления помех подвергается трем видам анализа, включающем временные, частотные и спектральные характеристики параметров ЭЭГ. BIS алгоритм, основанный на статистической обработке, рассчитывает вклад каждого из этих показателей, определяет их достоверную корреляцию с клиническими признаками седации, и формирует единый универсальный числовой BIS индекс.

BIS индекс ― это число от 0 до 100, которое позволяет судить о степени сознания пациента:

• •    значение BIS-индекса, равное 100, означает, что пациент в полном сознании (бодрствование);

• •    значение BIS-индекса, равное 0, означает полное отсутствие активности мозга

• •    при общей анестезии значение BIS-индекса должно находиться в интервале от 40 до 60 (средний наркоз, низкая вероятность нахождения в сознании);

• •    для седации рекомендуется уровень от 60 до 70 (низкая вероятность воспоминаний); по некоторым данным, для адекватной седации уровень BIS может превышать даже 70, но при этом повышается вероятность сохранения сознания и воспоминаний о проводимых манипуляциях.

• •    BIS-индекс ниже 40 – глубокий наркоз (рис 2).

Каждое значение BIS индекса вычисляется на основе 15-30 секундной записи ЭЭГ. Поэтому оно отражает состояние, непосредственно предшествующее вычислению. Проспективные клинические исследования показали, что поддержание BIS индекса на уровне 40-60 обеспечивает адекватный анестезиологический эффект и улучшает процесс выхода пациента из наркоза (Glass P. 1997; Lubke G. 1999; Andrade J. 2001;

Nieuwenhuijs D. 2002; Struys MM. 2002; Ekman A. 2004; Chiu CL. 2007; Ibraheim O. 2008; Anderson J. 2010; Zhang C. 2011.; Radtke FM. 2013; Shepherd J. 2013; Punjasawadwong Y. 2014; Wickham А. 2016).

Рисунок 2. Степени сознания пациента на основание биспектрального индекса.

Известно, что ЭЭГ меняется в ответ на воздействие седативных препаратов или средств для наркоза (Flaishon R, . 1997), хотя каждый препарат может вызывать свои особенные проявления на ЭЭГ, изменения сигнала в целом весьма схожи для большинства из применяемых средств. Во время общей анестезии типичные изменения ЭЭГ включают увеличение средней амплитуды (мощности) и уменьшение средней частоты сигнала с переходом от β-диапазона к δ-диапазону, характерному для глубокого наркоза (Gan TJ 1997).

BIS снижается во время обычного сна, как и при введении анестетика. Однако снижение, связанное с физиологическим сном, происходит не в такой степени, как при воздействии тиопенталом, пропофолом или ингаляционными анестетиками. BIS отражает снижение уровня метаболизма в головном мозге, вызываемое большинством средств для наркоза. Значимая корреляция между низким BIS и низкой скоростью обменных процессов в мозге была доказана с помощью позитронно-эмиссионной томографии (Alkire MT., 1998).

Несмотря на очевидную пользу, у BIS есть ряд недостатков (Kaul H.L., 2002). BIS является показателем кортикальной функции, что непосредственно не отражает активность подкорковых структур, в том числе спинного мозга, который, прежде всего, опосредует двигательную реакцию на боль; таким образом, BIS не может надежно прогнозировать ответную реакцию на стимулы. В некоторых случаях увеличение BIS наблюдалось при анестезии оксидом азота и кетамином (Grundy BL., 1985; Thornton C., 1989). Также на BIS может повлиять инфузия эсмолола при интубации трахеи (Thornton C., 1998). Реакция BIS является менее надежной в условиях введения высоких доз опиоидов (Newton DE., 1992; Schwender D., 1994).

Снижение дозы снотворных препаратов при высоко-опиоидном методе дает менее глубокий эффект, что отражается на ЭЭГ. Таким образом, BIS индекс является наиболее точным при использовании анестетиков, включающих низкую или среднюю дозу опиоидного анальгетика и снотворного.

Несколько исследований продемонстрировали влияние гипотермии при ИК на BIS индекс ― его уменьшение по мере углубления гипотермии и его увеличение при согревании пациента по окончании ИК (Schmidlin D., 2001; Mathew JP., 2001; Honan D., 2006; Hayashida M., 2007; Mathew PJ., 2009; Ziegeler S., 2010).

Клиническая значимость применения BIS мониторинга

В клинических исследованиях показано, что применение BIS мониторинга способствует лучшему восстановлению пациентов после хирургических вмешательств, проводимых под общей анестезией, оказывая как прямое, так и опосредованное воздействие (Myles PS., 2004; Kertai MD., 2010; Avidan MS., 2011).

Первые клинические работы по оценке эффективности BIS мониторинга продемонстрировали значительное уменьшение доз используемых анестетиков, что в свою очередь сокращало время экстубации и повышало общую эффективность лечения у пациентов общехирургического профиля. Другими словами, пациенты восстанавливались быстрее на фоне применения более низких доз анестетиков (Gan TJ., 1997; Glass PSA., 1997; Song D., 1997).

Согласно последним исследованиям, удержание индекса BIS в целевом интервале от 40 до 60 единиц способствует снижению доз применяемых анестетиков до 11 – 27% (Liu SS. 2004; Punjasawadwong Y., 2007; Muralidhar K., 2008; Punjasawadwong Y., 2014).

Опосредованное положительное влияние BIS мониторинга обусловлено возможностью контроля с его помощью активности центров головного мозга и формирования промежуточных когнитивных фенотипов, что играет важную роль в определении времени экстубации в ОРИТ. Например, пациент с послеоперационным делирием будет нуждаться в отсроченной экстубации. Таким образом, интраоперационное применение BIS мониторинга способствует контролю когнитивных изменений (удержанию активности центров головного мозга на безопасном для больного уровне), формирующихся у пациента под влиянием наркоза, профилактируя развитие послеоперационного делирия и тем самым сокращая время ИВЛ в ОРИТ. И наоборот, отсутствие контроля активности головного мозга повышает риск послеоперационных психических нарушений, увеличивая как продолжительность ИВЛ, так и частоту реинтубаций.

Пожилые пациенты, доля которых ежегодно увеличивается в хирургической практике по всему миру, характеризуются исходным высоким риском периоперационных осложнений в силу физиологических особенностей и коморбидных состояний. Гипотония, наблюдаемая при общей анестезии, ассоциирована у пожилых с высоким риском фатальных осложнений в послеоперационном периоде ― инсультом, инфарктом, острой почечной недостаточностью, когнитивными нарушениями, смертностью на 30-е сутки после операции и через год после проведенного осложненного вмешательства (Bijker et al 2009; Bijker et al 2012; Yocum et al. 2009; Sun et al. 2015; Walsh et al. 2013; Monk et al 2005; Mascha et al 2015).

Опубликованные в мае 2016г результаты аудита Лондонской Академии Анестезиологии продемонстрировали высокую частоту ― 83,3% развития гипотонии у 481 пожилого пациента (из 25 госпиталей Лондона), перенесших ортопедические и общехирургические вмешательства. При этом снижение АД систолического более чем на 20% от исходного, длительностью более 20 минут, наблюдалась у 28,4% больных, ниже 70 мм рт.ст ― у 24,6%, ниже 60 мм рт.ст. у 13,5% и ниже 50 мм рт.ст. ― у 3% пациентов. Т.е. у 39% включенных в исследование больных общехирургического профиля, интраоперационное снижение давления составило более 40% от исходных значений. Мониторинг глубины наркоза использовался лишь у 9,4% больных (46 пациентов из 11 госпиталей; 29 из них получали внутривенную анестезию, остальные ― ингаляционную). При этом у 80,4 % пациентов BIS индекс регистрировался на уровне <40, что для 89,2% больных (33 человека) сопровождалось развитием гипотонии. Кроме того, у 27 человек (73%) значения BIS индекса ниже 40 единиц регистрировались в течение более 20 минут. Данная работа наглядно показала, что отсутствие мониторинга глубины анестезии ухудшает периоперационный период у пациентов одной из самых распространенных групп высокого риска ― старшей возрастной группы (65 лет и выше), получающих избыточные дозы анестезии и связанную с ними гипотонию. В заключении авторы рекомендуют повсеместное применение мониторинга глубины наркоза при операциях у пожилых людей (Wickham А., 2016).

Использование только клинических признаков в современной практике может сопровождаться как недооценкой, так и переоценкой состояния пациента и приводить к применению избыточных или недостаточных доз анестетиков, что в свою очередь повышает риски интраоперационного пробуждения пациента.

Данное состояние ― интраоперационное пробуждение больного , или незапланированное восстановление сознания, составляет от 0,1% до 0,2% от всего числа проводимых хирургических вмешательств (Sebel PS., 2004), но вместе с тем приводит к развитию серьезных психологических расстройств, так называемому посттравматическому стрессовому расстройству (ПТСР), являющемуся основной причиной тяжелой депрессии и самоубийств (Sebel PS., 2004).

К сожалению, это осложнение часто недооценивается в периоперационном периоде, что обусловлено отсутствием в рутинной практике большинства хирургических стационаров как методов объективной оценки глубины наркоза, так и специальных опросников для пациентов перед операцией для определения риска незапланированного пробуждения (НЗП), а также анкетирования после операции. В результате пациент, перенесший недиагносцированное НЗП, после выписки из хирургического стационара нуждается в дополнительном лечении, что в совокупности в ряде стран приводит к юридическим искам и финансовым потерям клиник.

Sebel PS c cоавт., изучая частоту НЗП у хирургических больных, получавших наркоз, провели проспективное исследование на базе 7 крупных медицинских центров США с привлечением 19575 пациентов. С целью выявления НЗП применялось анкетирование пациента до и после оперативного вмешательства, интраоперационно учитывались все клинические и гемодинамические параметры, а также проводился BIS-мониторинг. По результатам было выявлено 25 случаев документированного

НЗП, частота которого составила 0,13%, или 1-2 случая на 1000 пациентов, или 26 тыс случаев в год для США, где проводится 20 млн ежегодных операций с общей анестезией. Но вместе с тем, применение опросников и BIS-мониторинга позволили выявить еще 1229 случаев «неполного периоперационного бодрствования», которое потребовало дополнительного вмешательства. Среди основных факторов риска НЗП авторы выделили исходную III – V степень тяжести состояния пациента по ASA, тогда как пол и возраст в данной работе не увеличивали риск возникновения НЗП (Sebel PS. 2004).

С данными о недооценке и рисках НЗП у пациентов хирургического профиля согласуются результаты метаанализа Ghoneim М., сравнившего опубликованные с 1950 по 2005 гг. данные 271 пациента, перенесшего НЗП, с 19504 обследованных без НЗП в периоперационном периоде. В основном это были кардиохирургические вмешательства и операции Кесарева сечения. Согласно обзору, только 35% пациентов самостоятельно жаловались на НЗП в раннем послеоперационном периоде; чаще это были молодые женщины, с низкими дозами применяемых анестетиков, с эпизодами тахикардии и повышения АД в интраоперационном периоде, испытывающие чувство беспомощности и страха из-за невозможности двигаться, а также описывающие слуховые галлюцинации. Вместе с тем, 22% пациентов имели отдаленные психологические нарушения (Ghoneim М., 2009).

При невысокой, казалось бы, общей встречаемости, частота незапланированного пробуждения достигает 1% у хирургических больных с высоким риском подобных состояний, и в первую очередь это пациенты с низким сердечным выбросом и роженицы, родоразрешаемые путем операции Кесарево сечение. У данной категории пациентов возникает необходимость в применении уменьшенных до уровня «поверхностной анестезии» доз анестетиков (Mashour GA., 2012; Муles 2004; Rungreungvanich M., 2007).

Кроме этого, сохранение сознания в ходе анестезии и операции чаще отмечается у пациентов, имевших факт НЗП в анамнезе (Ghoneim M.M.

2007), пациентов более молодого возраста, включая детей (Leslie K., 2005; Blusse Van Oud-Alblas H.J., 2008; Davidson A.J., 2008; Errando C.L., 2008), у больных с более высокой оценкой физиологического статуса по классификации Американского общества анестезиологов (ASA) (Ahonen J., 2000). Среди прочих факторов риска — отказ оборудования, экстренные операции, случаи трудной интубации, ожирение (Schwender D.,1995; Ranta SO., 1998; Domino KB., 1999; Myles PS, 2000; Sandin RH, 2000; Lennmarken C., 2002), недостаточный уровень знаний о проблеме НВС (Ghoneim M.M.2007.) и, наконец, игнорирование мониторов глубины анестезии (O’Connor MF 2001; Ekman A, 2004).

Примером игнорирования мониторов глубины наркоза может служить следующее наблюдение. В 2014 году Королевский колледж анестезиологов и Ассоциация анестезиологов Великобритании и Ирландии провели 5-й национальный аудит по оценке частоты интраоперационного пробуждения во время общей анестезии. Выявленная частота «неполного бодрствования» во время седации ~ 1: 15 000 была сопоставима с таковой во время общей анестезии ~ 1: 19 000. Поразительным для исследователей открытием было то, что 75% незапланированных пробуждений длились около 5 мин, при этом 51% пациентов испытывали серьезный стресс (страх из-за осознания полного паралича всего тела, невозможность двигаться или позвать на помощь, боль, панику) и 41% из них имели отдаленные неблагоприятные последствия, что в 6% случаев привело к возникновению судебных исков против больниц. Не менее ярким результатом было признание предотвратимости интраоперационного бодрствования во время общей анестезии в 75% случаев. С учетом полученных данных Королевский колледж анестезиологов и Ассоциация анестезиологов Великобритании и Ирландии одобрили использование мониторинга глубины наркоза (Cook TM, 2014).

Однако результаты аудита Лондонской Академии Анестезиологии, проведенного в 2016г (данная работа приведена выше) показали, что мониторинг глубины наркоза, рекомендованный к применению по результатам национального исследования 2014г, использовался лишь у 9,4% больных; при этом отсутствовала своевременная реакция врачей на коррекцию доз анестетиков (у 73% пациентов, мониторируемых BIS, значения BIS индекса ниже 40 регистрировались в течение более 20 минут). Данная работа наглядно продемонстрировала, что несмотря на рекомендации, процент применения мониторинга глубины наркоза в Лондоне, даже при наличии соответствующего оборудования в клинике, остается низким, что ухудшало периоперационный период у пациентов старшей возрастной группы. В заключении авторы повторно рекомендуют использование мониторинга глубины наркоза при операциях у пожилых людей (Wickham А, 2016).