脑电双频指数早期评估急性脑损伤预后的可行性研究

书国伟， 张 珏， 费智敏

上海中医药大学附属曙光医院神经外科，上海 201203

急性脑损伤(acute brain injury，ABI)因其高致死率和长期致残率已成为严重威胁公众健康的主要原因之一，可对患者、患者家庭乃至整个社会造成沉重负担。临床医师和研究者均在寻找一种可靠的、精准的方法来早期评估ABI预后，以便于优化治疗方案和合理分配康复资源，最终达到降低各方负担的目的。扩展格拉斯哥预后评分(extended Glasgow outcome scale，GOSe)作为ABI发生后6个月的预后评估“金标准”，广泛应用于临床和科研，但仍存在明显不足之处，如受访者和测试者存在主观倾向、“二分分析法”可降低预测敏感性、无法早期评估等[1]。脑电双频指数(bispectral index, BIS)已被证实和脑损伤程度具有很好的相关性，可用来评估脑损伤预后[2]。本试验通过前瞻、双盲法，收集2013年1月至2017年7月收治入院的309例ABI患者的BIS和GOSe，研究两者的相关性，探讨BIS早期评估其预后的可行性。

1 资料与方法

1.1 入选及排除标准 入选标准：年龄18～70岁；起病24 h内；头颅CT示颅内有异常，如颅内出血、脑挫裂伤、脑水肿、中线结构移位、基底池显影不清等。排除标准：既往有脑损伤、精神疾病、酗酒任一因素者；伴有其他脏器损伤或功能衰竭；通过积极治疗血压仍低于90/60 mmHg；有抽搐型癫痫表现；已行气管插管或气管切开；24 h内使用过镇静和(或)肌松药物；严重精神症状，不能耐受BIS传感器；前额颞部头皮伤口不能放置BIS传感器。

1.2 BIS数据收集 一侧前额、颞部皮肤清洁后，由技术人员粘贴固定传感器贴片并连接至Aspect BIS-VISTATM监护仪，导联测试通过后，监护仪开始自动生成并记录每秒BIS值、肌电指数(electromyography，EMG)和信号质量指数(signal quality index，SQI)。EMG<40且SQI>75持续5 min后，用U盘导出监测数据，寻找并收集满足EMG和SQI条件的第1组5个连续BIS值，取其平均值(BISmean)作为该时间点患者的BIS值，并将数据汇总给统计人员。技术人员不知道患者GOSe数值。

1.3 GOSe数据收集 ABI发生满6个月后随访人员立即开始收集GOSe值，采用门诊随访和电话询问方式，将数据汇总后给专职统计人员。随访人员不知患者BIS值。

2 结 果

2.1 一般资料 共选择309例ABI患者，其中男性217例(70.23%)、女性92例(29.77%)。年龄19～70岁，平均(49.78±14.28)岁。脑损伤原因：颅脑创伤186例(60.19%)，高血压脑出血81例(26.21)，动脉瘤蛛网膜下腔出血30例(9.71%)，烟雾病7例(2.27%)，血管畸形5例(1.62%)。预后：未存活(GOSe<2分)18例(5.83%)，存活(GOSe≥2分)291例(94.17%)，不良(GOSe<5分)87例(28.16%)，良好(GOSe≥5分)222例(71.84%)。

2.2 不同预后组的BISmean 未存活组：2.8～46.4，平均27.11±14.68；存活组：31.0～97.0，平均67.43±15.71，大于未存活组(t=-10.606,P<0.01)。预后不良组：2.8～77.2，平均46.63±15.36；预后良好组：31.8～97.0，平均72.31±13.66，大于预后不良组(t=14.34,P<0.01)。

2.3 BIS和GOSe数值相关性 结果(图1)显示：309例ABI患者BIS和GOSe正相关(R=0.759，R2=0.576，P<0.01)，回归方程GOSe =0.093×BIS-0.288。

图1 309例ABI患者BIS和GOSe散点图、趋势线和95%置信区间

2.4 ROC曲线 结果(图2)显示：BIS预测未存活(GOSe<2分)的AUC为0.981，最佳截断点为40.7时，敏感度+特异度最大(敏感度=0.952，特异度=0.944)；BIS预测预后不良(GOSe<5分)的AUC为0.897，最佳截断点为64.1时，敏感度+特异度最大(敏感度=0.734，特异度=0.920)。

图2 BIS预测ABI未存活(A)与预后不良(B)的ROC曲线

3 讨 论

格拉斯哥预后评分(Glasgow outcome scale，GOS)自1975年起由Jennett和Bond提出，并用于评估脑损伤患者预后，因其简便易行在临床上得以迅速推广，但缺点也是显而易见的，如：“5分制”对于高级功能的评估过于简单化；没有精确评分标准，不同评估者易导致不同结果；开放式非结构式表格，难以进行问卷和电话随访等。基于上述原因，1981年Jennett等提出了改良的GOS，即GOSe，将原GOS“后3分”均分为6分，形成了“8分制”的完全问卷化格式量表，从而很好地改善了脑损伤患者预后评估系统，并成为众多临床试验评估脑损伤预后的“金标准”[1]。然而，GOSe还是存在明显不足之处：首先，GOSe设计初衷是为了预测疾病致残对患者生活的影响，而并非评估疾病自身的结果，因而得分相对应的功能评估项目较多，且测试说明又不充分，容易造成受访者的错误理解和评估者的主观倾向，从而导致高误分类率；其次，源自GOS的GOSe并未脱离其“二分分析法”，还是将患者预后仅分为不良和良好，这样不但忽略了真实结果而且更加重视了不良预后，导致预测敏感性降低；再次，无法早期评估就不能为临床治疗提供更多有价值的信息，也会导致临床试验中过多的患者退出和失随访[1,3]。因此，近年来有很多文献报道使用多种其他参数来评估ABI预后，特别是早期预后，如脑功能分类量表(cerebral performance category，CPC)[4]，颅内压(intracranial pressure，ICP)[5]，脑灌注压(cerebral perfusion pressure，CPP)[6]等，BIS也是其中之一[2,4-5,7]。

BIS源自BIS监护仪所采集的脑皮质和皮质下结构之间脑电传导过程中的波形频谱变化，包括傅立叶转换频谱(频率、波幅)，高阶频谱(相位)和临时频谱分析(爆发抑制)，分析并量化此过程中收到的信号改变和其同步化的相关性，最终计算得出数值。BIS最初的设计是为了便于术中麻醉深度和重症监护室(intensive care unit，ICU)镇静程度的监测，但是越来越多的研究证实其与ABI患者的脑损伤程度和预后具有很好的相关性，可以作为此类患者危重程度和结局的评估指标[2,8-9]。

本试验采用前瞻、双盲法，收集了309例ABI患者起病24 h内的BIS值和6个月后的GOSe值，其中未存活(GOSe<2分)18例，存活(GOSe≥2分)291例，存活组BIS均值明显高于未存活组；预后不良(GOSe<5分)87例，预后良好(GOSe≥5分)222例，预后良好组BIS均值明显高于预后不良组。结果说明早期BIS值能很好反映ABI患者预后情况，BIS值越高则预后良好可能性大，反之则预后不良可能性越大，而BIS值过低患者存活的可能性较低。本组BIS和GOSe值呈正相关，GOSe值随着BIS值线性升高(下降)而升高(下降)，即患者的预后可能会随着BIS升高(降低)而改善(恶化)，而针对个体患者而言BIS值并非恒定，因此单一时间点的测量值对预后评估的价值相对有限，持续的趋势监测则更有意义。此时，评估时间窗的选择和取值方式就显得尤为重要。Stammet等[4]报道96例心脏骤停行心肺复苏成功患者入ICU后行BIS连续监测24 h后预后的情况，结果发现最佳预测时间点在12.5 h。Miao等[10]对45例心肺复苏后缺血缺氧脑病患者行持续BIS监测，分别使用BIS最大值、BIS最小值和BIS均值评估生存率，结果BIS最大值的特异性和敏感性高于BIS最小值和BIS均值。本次试验采用的BIS监护仪可用U盘实时导出数据，其所提供每秒数值更有利于趋势的研究，如何选择合理的时间窗和正确的取值方式来提高BIS预测ABI患者预后的能力，值得进一步深入探讨。

本组预测未存活(GOSe<2分)的ROC曲线提示，当BIS<40.7时，95.2%的患者未存活；当BIS大于40.7时，94.4%的患者存活。预测预后不良(GOSe< 5分)的ROC曲线提示，当BIS<64.1%时，73.4%的患者预后不良；当BIS>64.1时，92.0%的患者预后良好。由上述数据可以得出，当BIS大于40.7时仍有5.6%的患者未存活，当BIS小于64.1时仍有26.6%的患者预后良好，则当BIS值为40.7～64.1时67.8%的患者存活但预后不良，即植物生存或重残率高。本课题组以往研究[11]发现，当BIS小于63.8(与预测不良预后的最佳截断点64.1接近)时，重度脑损伤预测准确率达93.2%，而此类患者往往预后不良。国内仅重度创伤性脑损伤患者未存活率就达27%，即便最终能存活，植物生存或重残率也高达53%，预后不良率可达80%，而这种情况在近20年来变化不明显[12]，类似的结果在其他地区得以证实[13]。由此可见，如何完善救治方案改善重度ABI患者预后，仍是今后相关科室临床工作的重中之重。

综上所述，BIS可以早期预测ABI患者预后，而实时、持续监测的评估则更有意义。随着研究的深入，使用BIS长时程监测和趋势变化相结合的评估方法有望提升其预测ABI患者预后的能力。