急诊手术中熵监测、爆发抑制与早期术后认知功能障碍的关联：一项回顾性队列研究 - 认知障碍

摘要

背景/目的： 急诊手术患者发生急性术后谵妄的风险增加。处理过的脑电图监测，如熵指数和爆发抑制比(BSR)，可能优化麻醉给药，但其在非择期手术中的作用尚未得到充分研究。这项回顾性队列研究旨在探讨熵监测和术中爆发抑制是否与急诊手术后72小时内早期术后谵妄的发生率相关。

方法： 2022年3月至2024年3月期间接受急诊手术的成年患者根据麻醉记录分为两组：熵监测组(EG)和标准护理组(无处理过的脑电图，SG)。从机构围手术期记录中提取人口统计学、术中和认知数据(术后72小时内的NEECHAM评分)。主要结局是术后谵妄(NEECHAM≤24)，次要分析考察麻醉暴露、爆发抑制和术中血流动力学。

结果： 熵监测患者接受的七氟醚和芬太尼剂量较低，血流动力学稳定性改善，包括较少的低血压发作和较低的去甲肾上腺素需求。早期术后认知功能障碍(NEECHAM≤24)在术中出现爆发抑制的患者中更为频繁，BSR>15%或抑制持续时间>6分钟与术后72小时内认知功能下降密切相关。

结论： 在这项回顾性队列研究中，熵引导的麻醉与更精确的麻醉滴定和更稳定的血流动力学参数相关。爆发抑制特征可能作为神经认知脆弱性的指标，而非仅反映麻醉给药的直接效应。这些结果支持在急诊手术中使用处理过的脑电图监测，但需要前瞻性研究来确认这些发现。

关键词：熵引导麻醉；爆发抑制；急诊手术；术后谵妄；NEECHAM混乱量表

1. 引言

手术患者的围手术期优化不仅旨在维持术中生理稳定性，还支持术后恢复并改善功能和临床结果。然而，大多数已发表的围手术期管理建议主要关注经过精心准备和预优化的择期手术患者。专业文献中充斥着对心血管事件进行分层和管理的建议，尽管还有其他更常见的术后并发症导致住院时间延长和发病率增加。其中，围手术期认知功能障碍构成手术人群中立即或延迟术后并发症的很大比例，在老年人中尤为普遍。

基于在择期手术队列中进行的研究结果，欧洲麻醉学和重症监护学会(ESAIC)最新指南建议使用基于脑电图的神经监测来指导麻醉深度并降低术后谵妄风险。此外，包括爆发抑制比(BSR)在内的指数型脑电图监测可能增强麻醉滴定。BSR量化皮层活动和不活动的交替时期，是深度麻醉状态的标志。理想情况下，全身麻醉期间BSR的百分比应最小化，但如果麻醉过深，其发生率会增加。多项研究表明，长时间或频繁的爆发抑制与术后谵妄可能性增加相关，尽管临床相关BSR暴露的阈值仍不确定，且对抑制的易感性本身可能反映潜在的虚弱或神经认知脆弱性。

急诊手术呈现出一个根本不同的临床环境。术前优化时间有限，基础生理应激更高，患者脆弱性增强。在紧急、非择期手术中，处理过的脑电图深度监测的作用、实用性及潜在益处尚未得到充分调查。虽然神经监测的理论基础很强，但其在急诊环境中的实际围手术期影响尚未得到充分证实。

为解决这一知识空白，我们对成人急诊手术患者进行了回顾性队列分析，比较了使用熵监测的病例与未进行脑电图引导深度评估的手术。我们评估了麻醉给药模式、血流动力学稳定性、爆发抑制发生率和早期术后认知结果。我们假设熵监测病例会显示不同的麻醉滴定特征，并且爆发抑制指标将与早期术后认知功能障碍相关。

2. 材料与方法

2.1. 研究设计和伦理批准

这项回顾性队列研究在布加勒斯特临床急诊医院进行，并遵循机构伦理和数据保护标准。分析包括2022年3月至2024年3月的围手术期记录。布加勒斯特临床急诊医院研究伦理委员会已批准对匿名临床数据进行回顾性分析(批准ID 10308/2025)。研究符合GDPR对齐的机构政策，由于所有分析数据最初都是作为常规临床护理的一部分收集的，并在分析前完全匿名化，因此豁免了个体患者同意。

2.2. 患者选择

在研究期间接受全身麻醉下主要腹部或骨科急诊手术的成年患者(≥18岁，ASA I-IV)有资格纳入。病例通过手术日程、手术室程序日志和归档的麻醉文档确定。纳入仅基于可用文档，未进行任何额外的患者接触或常规护理之外的随访。

如果在手术或术后记录中注意到以下任何情况，则排除患者：

严重颅脑外伤，
记录在案的未经治疗的既往认知功能障碍或活动性精神病理，
术中使用氯胺酮，
手术持续时间<60分钟，
72小时内再次干预，
重大围手术期神经、心血管或代谢并发症，
无法在术后立即拔管，妨碍认知评估。

随后根据术中使用处理过的脑电图将患者分类：

熵监测队列—麻醉期间应用基于熵的监测的病例，
标准护理队列—未使用处理过的脑电图管理的病例。

2.3. 熵监测

在常规实践中使用处理过的脑电图监测的病例中，熵值使用GE Entropy™模块(GE Healthcare Finland Oy，赫尔辛基，芬兰)和标准前额传感器获得。这些传感器由粘附电极组成，放置在前额上，眉毛上方和中线外侧，确保最佳检测额叶脑电图和肌电图信号。监测在建立静脉通路后开始，并在整个术中期间持续。监测器显示状态熵(SE)，一个更稳定的参数，以及反应熵(RE)，反应更快。

SE值范围从0到91，主要反映与催眠深度相关的皮层脑电图活动，不受额肌活动或神经肌肉阻滞剂的影响。RE值范围从0到100，包含更快的肌电图(EMG)成分，对面部肌肉激活敏感，反应时间不到两秒。全身麻醉期间的RE可能在疼痛刺激后发生，并可能表明镇痛不足，因为神经肌肉阻滞剂不能完全抑制额肌EMG活动。

熵模块还显示BSR，指示作为总监测时间百分比的受抑制神经元活动期。当爆发抑制发生时，光谱和反应熵值被计算为表示浅表催眠水平。BSR在麻醉期间理想情况下应最小化，但随着深度过度而增加，通常当熵降至40以下时。BSR估计需要至少一分钟的记录以避免波动。

对于此分析，从麻醉记录中提取了以下基于熵的数据：

记录的SE和RE值，
持续时间≥1分钟的BSR事件文档，
以监测时间百分比表示的总BSR暴露。

熵的使用未标准化或协议驱动；相反，其应用反映了个体临床判断和监测设备的可用性。

因此，基于熵的变量反映了监测实践中的现实世界异质性，而非统一的决策算法。

2.4. 麻醉

所有患者均根据机构急诊手术标准协议接受全身麻醉。诱导通常包括芬太尼、根据临床效果滴定的丙泊酚、用于快速序列插管的琥珀胆碱以及用于神经肌肉松弛的罗库溴铵。维持通常包括在空气-氧气混合物中的七氟醚，通气调整以维持ETCO2在35至45 mmHg之间。

在没有熵监测的情况下，麻醉深度的滴定遵循常规临床参数，如MAC和血流动力学反应。在使用熵的情况下，麻醉医师可以结合SE和RE值来指导麻醉调整；然而，给药决策最终反映了现实世界的临床判断。

由于研究是回顾性的，没有强制规定标准化的麻醉协议，术中药物给药模式是从图表记录中推断出来的。

当给药信息缺失、模糊或记录不完整时，通过该特定变量的病例排除来处理，而不是数据插补。

2.5. 数据收集

数据从常规记录的围手术期记录中提取，包括麻醉表单、生命体征日志、手术报告、药物日志和术后护理评估。收集的变量包括人口统计学(年龄、性别、BMI)、合并症、术前实验室值、术中麻醉给药、液体和输血量以及血管加压药使用。

爆发抑制数据(存在、持续时间和BSR%)在存在时从可用的熵记录中提取。血流动力学事件基于记录的生命体征趋势进行解释，使用以下操作定义：

平均动脉压<65 mmHg，持续≥2次连续读数
收缩压>140-160或舒张压>90-95 mmHg
心动过缓<60 bpm
心动过速>90 bpm

在可用时提取VAS的术后疼痛评分。

2.6. 谵妄评估

术后72小时内的认知状态使用NEECHAM混乱量表进行评估，该量表由参与常规患者护理的ICU护理和医师人员根据临床记录填写。NEECHAM量表因其对认知处理(注意力、定向力、信息处理)、行为功能(运动活动、言语交流、外观)和生理控制(生命体征、氧饱和度、尿失禁)的综合评估而被选中。评分范围从0到30，较低的分数表示更大的认知障碍。

选择NEECHAM量表是因为它能够早期检测高能动和低能动谵妄亚型，这在急诊手术人群中很常见。虽然CAM-ICU和ICDSC等其他工具被广泛使用，但NEECHAM量表与我们机构常规护理中的整合促进了在这种高危环境中系统和实用的谵妄监测。

对于本研究，早期术后认知功能障碍定义为NEECHAM评分≤24，基于既定类别：

0-19：谵妄
20-24：混乱综合征
25-26：混乱风险
27-30：正常认知

由于评估是在真实世界急诊手术环境中作为常规临床护理的一部分进行的，而不是在受控研究条件下进行的，因此通常每天进行一次评估。这些评估时间的任何可变性都在统计分析中予以考虑。

2.7. 统计数据分析

使用SPSS 26版进行统计分析。使用描述性统计来总结数据集，包括正态分布变量的均值和标准差，以及偏斜数据的中位数和四分位距。熵监测和标准护理患者之间的组比较使用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验进行连续变量，以及卡方检验或Fisher精确检验进行分类变量，视情况而定。

使用单变量和多变量回归模型探索熵使用与麻醉给药、血管加压药给药、液体体积和血流动力学参数之间的关联。对于二元结果(如血管加压药使用)，应用逻辑回归模型。对于有序结果(如低血压发作次数)，使用有序逻辑回归。效应估计表示为具有95%置信区间的均值差异、比值比或回归系数。

使用描述性统计和在文档允许的情况下使用组内重复测量比较来比较熵监测组和标准护理组在24、48和72小时的术后NEECHAM评分。使用Pearson或Spearman相关系数评估爆发抑制指标与认知结果之间的相关性。

由于这是回顾性分析，缺失数据使用针对所分析特定变量的列表排除进行处理，不进行不可用值的插补。统计检验为双侧，p<0.05被视为具有探索性解释意义。

3. 结果

3.1. 患者特征和术中麻醉管理

应用排除标准后，168名患者符合纳入标准。熵监测(EG)和标准护理(SG)队列之间的基线临床特征相当，在年龄分布、ASA级别或合并症负担方面没有差异。

熵引导的患者一致接受了较低剂量的挥发性麻醉药和术中芬太尼。罗库溴铵使用的差异很小，并且取决于手术类别。两组之间的液体给药和血液制品使用相似，尽管在EG组中观察到晶体液和血管加压药需求的轻微减少。

麻醉持续时间主要因手术程序类型而异，监测策略之间的差异很小。七氟醚暴露在EG病例中显示出向减少使用的明显左移，与脑电图引导的滴定一致。

3.2. 血流动力学结果

熵引导的麻醉与更稳定的术中血流动力学相关。接受熵监测的患者发生低血压发作的次数较少，缺乏脑电图监测显著增加了麻醉期间重复低血压的可能性。骨科手术与较低的低血压风险相关，而非腹部手术。

EG组的平均术中去甲肾上腺素需求较低，与减少的血管加压药依赖一致。完整的统计输出总结在补充材料S1中。

3.3. 术后认知结果

早期术后认知功能障碍(NEECHAM≤24)在整体队列中在24小时很常见，影响近一半的患者。认知障碍的患病率在72小时内稳步下降，大多数患者在术后第三天恢复到正常或接近正常的认知功能。

3.4. 术后认知下降的爆发抑制和额外预测因素

在熵监测队列中，发展为早期术后认知功能障碍(NEECHAM≤24)的患者表现出显著更大的术中脑电图爆发抑制。表5总结了该队列中的爆发抑制特征。具体而言，他们的平均BSR值范围约为27%至30%，而认知未受影响的患者为11%至14%，爆发抑制的平均持续时间约为9-10分钟，而未受影响个体约为5分钟(p<0.001)。

术中药物特征也显示出与认知结果的统计学关联。在24小时时NEECHAM评分较低的病例倾向于接受更高剂量的芬太尼(p<0.05)和七氟醚(p<0.01)，而去甲肾上腺素给药未显示显著关系。重要的是，这些代表观察到的相关性，不能解释为因果关系的证据。

ROC分析支持爆发抑制指标的预测价值。BSR超过15%和抑制持续时间超过6分钟与24小时的认知功能障碍相关，而BSR值高于25%与48小时的损伤相关。ROC分析表明爆发抑制指标对早期认知障碍具有强大的区分性能；然而，这些阈值应被视为假设生成，需要外部验证。

在仅限于熵监测队列的多变量分析中，爆发抑制负担与早期术后认知障碍显示出最强的统计学关联；然而，效应大小估计应谨慎解释，考虑到模型的探索性质和有限的样本量。

总体而言，这些发现表明，在该人群中，术中爆发抑制的严重性和累积持续时间是与早期术后认知脆弱性相关的最强标志。在熵监测患者中，无记录的爆发抑制与保留的早期术后认知表现相关。

4. 讨论

4.1. 主要发现的解释

术中基于处理过的脑电图的麻醉深度监测在急诊手术环境中的作用尚未得到充分表征，尽管在择期手术中已有充分记录的益处。急诊手术患者携带更高的生理应激负荷，并经常出现急性病理和多种合并症，可能增加他们对术后神经认知并发症的脆弱性。基于处理过的脑电图的麻醉深度监测在急诊手术中尚未成为标准做法，而是根据临床医生偏好和设备可用性选择性应用。这种现实世界的变异性反映了当前的临床实践，但也引入了评估其影响的固有挑战。

处理过的脑电图监测系统，包括熵(SE和RE)和双频指数(BIS)，具有通过分析皮层电活动来指导麻醉深度的共同目标。熵和BIS值随着麻醉深度的增加而降低，并与手术麻醉中的无意识临床标志相关，包括睫毛反射丧失和意识丧失。熵监测提供补充信息，SE主要反映皮层脑电图活动，RE包含额外的高频(EMG)活动，这有助于检测较轻麻醉平面的反应性变化。比较研究表明，虽然BIS和SE/RE在麻醉诱导和维持期间通常一致，但特定的脑电图模式和伪影——包括爆发抑制和慢δ活动——由于算法设计和信号处理的差异，可能导致两个指数之间的定量差异。虽然BIS和熵都提供处理过的脑电图指数来指导麻醉深度，但熵独特地提供单独的SE和RE指标，可能通过EMG活动增强对较轻麻醉平面的检测。然而，算法设计的差异可能导致爆发抑制量化中的变异性，临床医生在解释术中脑电图数据时应考虑这一点。两种监测系统都可靠地检测与深度麻醉相关的脑电图特征，并且已在手术人群中显示出强烈的相关性，尽管阈值和时间敏感性可能不同。了解这些细微差异使临床医生能够更好地解释爆发抑制数据并优化麻醉滴定。

先前的研究报告了术中脑电图监测与麻醉持续时间减少之间变化的关联，范围从0.6到12分钟。这种变异性可能反映了苏醒标准的差异(例如，睁眼、拔管或完全定向)。在我们的回顾性队列中，熵引导的麻醉与拔管前大约3分钟的平均减少相关——这一差异未达到统计学显著性，与Vance等人的观察一致，他们也报告了对苏醒时间的影响很小或可以忽略不计。这些发现表明，麻醉持续时间可能更多地受到手术程序因素的影响，而不是深度监测策略。

我们的分析显示熵监测与减少的术中挥发性麻醉药和阿片类药物消耗之间存在显著关联。七氟醚使用量减少了约2.3 mL/h，与在择期手术人群中先前描述的减少相当。同样，芬太尼给药减少了约68 µg，与Recart等人的发现一致。虽然罗库溴铵需求显示出取决于手术类型的微小差异，但总体趋势表明与脑电图引导滴定相关的麻醉和神经肌肉抑制剂暴露减少。

有趣的是，只有腹部急诊程序总体上需要更高的晶体液量，而熵监测病例接受的静脉输液显著减少(~300 mL)。这可能与熵组中减少的挥发性麻醉药暴露有关，可能减少了旨在抵消麻醉诱导的血管舒张的补偿性液体给药的需求。对血管加压药使用的类似趋势被注意到，EG组中去甲肾上腺素需求较低，支持先前将深度调整麻醉与保留的血管张力联系起来的证据。

4.2. 血流动力学结果

先前的文献描述了使用深度麻醉脑电图监测的患者术中血流动力学稳定性改善，包括低血压和心动过缓的减少。术中低血压的定义各不相同，但现代指南强调将MAP维持在60-70 mmHg以上，或避免持续(>10分钟)下降>20%的基线。

在我们的回顾性队列中，熵监测患者发生术中低血压的可能性大约低五倍，并且需要较低的累积去甲肾上腺素剂量。这些关联表明，脑电图引导的麻醉滴定可能有助于改善血流动力学稳定性，可能是通过防止过深的麻醉状态。

4.3. 术后认知结果

使用NEECHAM混乱量表评估术后认知状态，该量表捕获高能动和低能动认知障碍，并识别有发展为谵妄风险的患者。虽然评估每天进行一次——可能低估了波动性或短暂性发作——但这种安排允许在高危急诊环境中进行系统监测。

我们的发现与越来越多的研究报告一致，这些研究报告在接收脑电图引导麻醉管理的患者中术后谵妄和认知障碍的发生率降低，尽管由于研究方法的异质性，指南建议仍然是中等的(等级B)。我们队列的固有高风险人口特征——腹部病例中位年龄>60岁，骨科病例>50岁，>80%的样本呈现ASA≥III——可能促成了观察到的认知功能障碍的总体发生率。

除了深度滴定外，处理过的脑电图监测还实现了爆发抑制比(BSR)的量化，这是围手术期人群中与不良神经结果相关的深度皮层失活的标志。值得注意的是，我们观察到术中低血压与BSR指标之间没有显著相关性，支持爆发抑制特征可能反映潜在的神经认知脆弱性而不是麻醉给药的直接毒性效应的解释，这一区别在高风险急诊手术人群中特别相关。

重要的是，爆发抑制的频率和累积持续时间都与早期术后认知下降相关——ROC衍生阈值表明的强有力预测性能支持这一发现。表现出爆发抑制的患者在术后前24-48小时内认知障碍的风险显著更高，而没有爆发抑制的患者在NEECHAM评估中没有显示出可测量的下降。虽然我们的研究没有直接将爆发抑制量化为与特定麻醉浓度(如MAC)的关系，但新兴证据表明，爆发抑制可能反映潜在的脑脆弱性，而不仅仅是过量的麻醉给药。麻醉期间额叶α功率降低与爆发抑制的增加倾向相关，可能表征与神经认知风险相关的"脆弱脑"表型。此外，系统评价表明，术中爆发抑制与手术队列中术后谵妄风险增加相关。此外，显示α和β功率降低的脑电图动态可以在高风险人群(如心脏手术患者)中预测爆发抑制，表明对麻醉和生理应激的敏感性超出了剂量本身。病例报告和相关证据进一步支持，与脆弱性相关的某些脑电图模式可能在较低的麻醉浓度下表现出来，与个体大脑敏感性有助于抑制发生的概念一致。

4.4. 临床意义

据我们所知，很少有研究专注于急诊手术人群，使这项回顾性调查成为有价值的贡献。我们的结果突显了高风险手术患者术中基于脑电图的麻醉深度监测的可行性和潜在益处。熵引导的麻醉与减少的麻醉和阿片类药物暴露以及液体和血管加压药管理的微小变化相关，支持其在常规急诊手术护理中的实用价值。

4.5. 成本效益考虑

虽然本研究未进行正式的经济分析，但观察到的麻醉和阿片类药物消耗减少以及改善的血流动力学稳定性表明潜在的成本效益。然而，前期设备成本和可用性仍然是重要考虑因素，尤其是在急诊手术环境中。未来的前瞻性研究应明确评估熵监测的成本效益，以便更好地为临床实践提供信息。

4.6. 研究局限性

这项回顾性、观察性、单中心队列研究为熵引导麻醉与急诊手术中早期术后认知结果之间的关联提供了有价值的见解，但有几个局限性值得强调。观察性设计排除了因果推断，并且由于基于临床医生偏好的非随机化熵监测应用，不能排除指示的未测量混杂因素。单一机构设置可能限制了对更广泛手术人群或医疗环境的普遍性。

随访仅限于术后72小时，捕获短期认知效应，但不捕获长期神经认知轨迹。手术程序的异质性(腹部vs.骨科)可能引入了应激生理学和麻醉管理的变异性。此外，回顾性记录中未始终提供有关术中通气策略的详细数据，包括通气模式和使用肺保护措施(如低潮气量和PEEP)。此外，尽管系统排除了主要神经、心血管和代谢并发症，但研究的回顾性限制了对所有围手术期不良事件的全面捕获。因此，可能影响术后认知结果的其他临床并发症可能未被充分考虑，代表了观察性急诊手术研究中的固有限制。这些因素可能影响脑灌注和术后恢复，因此代表了我们研究的额外限制。

正式的术前认知筛查不可用，限制了建立基线神经认知状态的能力。尽管不能排除残余混杂，但调整关键麻醉和临床变量的逻辑回归分析表明，术中管理和术后认知障碍之间观察到的关联值得进一步调查。

由于熵监测是根据现实世界临床医生偏好而非协议化分配应用的，不能排除指示的残余混杂。由于回顾性设计，无法实现治疗临床医生的完全盲法，并且基于文档的数据提取可能受到记录偏差的影响。认知评估依赖于每日一次的NEECHAM评分，可能低估了波动性谵妄特征。最后，爆发抑制值是从GE Entropy™系统的处理过的脑电图获得的，未经原始脑电图追踪审查，这可能限制生理特异性。