老年糖尿病患者术中Sed Line脑电监测与术后谵妄的相关性研究

杨岚,宋珂珂,颜飞,高媛,王强,高巍

(西安交通大学第一附属医院麻醉手术部,陕西西安 710061)

术后谵妄(postoperative delirium,POD)是老年患者术后最常见的并发症之一,临床表现为术后7 d内发生的以注意力不集中、定向力障碍、思维混乱和意识水平改变为特征的急性综合征[1-2]。有研究显示,糖尿病病史是POD 的独立危险因素[3]。POD 可使患者发生阿尔茨海默病的风险增加至12.5倍,延长患者住院时间,增加病死率,影响患者预后生活质量,加重家庭及社会负担[4-6]。因此,有效防治POD的发生是围术期医学亟待解决的难题之一。Sed Line监测仪提供的多导脑电及频谱分析技术可全面评估患者原始脑电图(electroencephalogram,EEG)、爆发抑制(burst suppression,BS)、边缘频率、密度频谱阵列(density spectral array,DSA)、患者状态指数(patient state index,PSI)、肌电图(electromyogram,EMG)等多项指标,使麻醉医师能够综合判断大脑皮质状态,合理调整麻醉药物,维持合适的麻醉深度,提高临床麻醉诊疗水平,减少术后神经系统并发症的发生。目前国内未见围术期Sed Line监测与POD 相关性相关临床报道。本研究以老年糖尿病患者为研究对象,旨在观察分析术中Sed Line脑电数据的变化与POD 发生的相关性,以期为后续临床研究的开展提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究方案采用的Sed Line监测技术获得2019年度院级普通新医疗新技术立项(XJYFY-2019W19),并经医院伦理委员会批准实施(2019伦审医字第W19号)。选取2019年10月至2020年1月在西安交通大学第一附属医院拟行全身麻醉下择期手术的老年糖尿病患者。

纳入标准:年龄≥65岁,性别不限;已明确诊断糖尿病;心功能Ⅰ～Ⅲ级(NYHA 标准);ASA 分级Ⅰ～Ⅲ级。排除标准:拟行颅脑、脊髓、心脏、移植手术,既往颅脑、脊髓创伤史及手术史;合并既往癫痫、精神病、肝性脑病病史,无法在头部安置电极;不能按照量表要求完成评估;已参加其他临床试验。收集年龄、性别、体质指数(BMI)、受教育年限、吸烟史、心肺系统合并症、术前蒙特利尔认知评估量表(MoCA 量表)评分等一般资料。

1.2 主要研究指标及最小样本量估算

参考相似主要指标的研究[7],本研究以患者是否发生POD 分组,两组患者术中α波段功率具有统计学差异,其样本量为36例。因此,本研究主要研究指标为患者术中α波段功率,样本量也可设定为36例,但考虑地域、医疗水平、手术类型、年龄、失访等因素对POD 发生率的影响,本研究增加了45%样本量,最终样本量为36×(1+45%)=52例。

1.3 麻醉方法

患者均采用静吸复合全身麻醉,术前常规禁饮食。进入手术室后常规监测心电图、脉搏氧饱和度、血压、体温、呼吸,同时进行Sed Line多导脑电监测,持续采集监测患者原始EEG、PSI、BS、DSA、EMG等数据。

1.4 观察指标

①在住院期间采用ICU意识模糊评估法(confusion assessment method for the intensive care unit,CAMICU)诊断POD[8-9],采用MoCA 量表诊断术后认知功能障碍(postoperative cognitive dysfunction,POCD),对量表得分采用Z计分法进行处理,若Z计分绝对值≥1.96,则认为该患者发生POCD[10]。评估时间点为术前1 d 和术后第1 天、第2 天、第3 天、第7天。②术中Sed Line数据,包括原始EEG、PSI、BS、DSA。③麻醉时长、手术时长及住院时间。

1.5 EEG 数据处理

导出Sed Line(Masimo Corporation)采集到的前额Fp1、Fp2、F7、F8原始EEG 数据,采样率178 Hz。在MATLAB R2013b中使用eeglab 13.0.0工具箱对EEG 信号进行分析。将EEG 信号重参考到共同平均参考,利用带通滤波将EEG 数据滤波到0.1～70 Hz频带内,并行50 Hz凹陷滤波,通过目视检查去除伪迹。

1.6 统计学分析

采用SPSS 18.0 软件对结果进行统计学分析。正态分布的计量资料采用均数±标准差(ˉx±s)表示,组间比较采用t检验分析;非正态分布的计量资料采用中位数和四分位数间距(M,IQR)表示,组间比较采用Mann-WhitneyU检验;计数资料以例数和百分比(%)表示,组间比较采用χ2检验;采用MATLAB R2013b软件对EEG 数据进行t检验分析。对有统计学差异的参数进行疾病组间二元Logistic回归分析,并用ROC 曲线进行敏感性分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

以同时期本院老年非糖尿病择期手术患者术前1 d和术后1、2、3、7 d MoCA 得分作为对照,采用Z计分法对MoCA量表得分进行筛检,患者手术前后MoCA得分的变化值减去对照组变化值的均数,然后除以对照组变化值的标准差,所得即为该患者的Z计分。

2 结果

2.1 患者POD 发生情况

本研究共纳入52例患者,男31例,女21例,其中术后7 d内发生POD的患者共6例,发生率为11.5%。根据是否发生POD将患者分为POD组与非POD组,两组患者基线资料差异无统计学意义(表1)。

表1 两组患者基线资料的比较Tab.1 Descriptive characteristics of patients in the two groups

POD组与非POD组患者术中和术后指标对比如表2所示。6例POD患者中,有5例术后MoCA 量表评分明显下降,以同时期本院老年非糖尿病择期手术患者术前1 d和术后1、2、3、7 d MoCA 得分情况作为对照:术后1 d MoCA变化值为(-1.2±3.2)分;术后2 d MoCA变化值为(-2.6±2.9)分;术后3 d MoCA变化值为(-0.7±4.1)分;术后7 d MoCA 变化值为(1.0±1.4)分。经Z计分法计算患者同时合并有POCD,两组之间有统计学差异(P=0.019),POD 患者合并POCD 的发生率比非POD 患者高57.2%。而两组患者的手术时间、麻醉时间、术中PSI＜25时间、BS发生时间及住院天数无统计学差异,两组患者均未发生术中不良事件。

表2 两组患者术中及术后指标的比较Tab.2 Comparison of intraoperative and postoperative indexes in the two groups(ˉx±s)

2.2 Sed Line数据结果

2.2.1 POD 患者与非POD 患者DSA 的变化情况Sed Line采集到患者发生POD 即刻DSA 变化如图1A 所示,前半部分为患者在麻醉镇静状态下的DSA,其能量(红色部分)主要集中在低频(0～10 Hz),后半部分为发生POD 时的DSA,其能量广泛增强;非POD 患者苏醒期DSA 变化如图1B 所示,麻醉镇静状态下DSA 能量主要集中在0～3 Hz,苏醒即刻能量增强;POD 患者全脑EEG 在各波段较非POD 患者均活跃(图1)。

图1 POD患者与非POD患者DSA对比图Fig.1 Comparison of DSA between patients with POD and ones without POD

2.2.2 POD 患者术前认知评估与术中Sed Line数据情况 对发生POD 的6例患者数据分析发现,其中5例患者术前MoCA评分＜26分,即术前存在认知功能障碍;有5例患者术中出现PSI＜25分和BS,即POD 患者中有83.3%的患者术中出现BS(表3)。

表3 POD患者术前认知评估与术中Sed Line数据统计Tab.3 Preoperative cognitive assessment and intraoperative Sed Line data of patients with POD

2.2.3 非POD 患者与POD 患者术中EEG 数据情况 在MATLAB R2013b软件中,对非POD 患者与POD 患者的术中EEG 数据进行频域分析,结果显示,POD 患者EEG 较非POD 患者10～14 Hz的α波明显减少(P＜0.05),其他波段未见差异(图2)。

图2 非POD患者与POD患者术中EEG 频谱图Fig.2 Comparison of intraoperative EEG spectrum in the two groups

进一步提取两组患者术中10～14 Hz的α波平均功率,并将其与是否发生POD 做二元Logistic回归分析显示,术中α波平均功率每降低1个单位,患者发生POD 的风险增加至1.4 倍(OR=1.4,95%CI:1.036～1.855,P＜0.05)。在SPSS 18.0软件中绘制术中α平均功率预测术后发生POD 的ROC曲线,曲线下面积为0.8(P＜0.05,95%CI:0.6～0.9),取Youden指数(敏感性+特异性-1)最大的点为诊断界限值,诊断界限值为0.5时诊断的敏感度和特异度分别为66.7%和80.4%(图3)。

图3 术中α波平均功率预测POD发生的ROC曲线Fig.3 ROC curve of the predicting value for POD by intraoperative average alpha power

3 讨 论

本研究设计为单中心巢式病例对照研究。老年糖尿病患者是发生POD 的高危人群。本研究比较了POD 与非POD 患者的Sed Line脑电数据,结果显示,POD 与术中Sed Line脑电数据具有显著相关性,且POD 患者更易并发POCD。本研究POD 发生率为11.5%,在目前研究范围内POD 发生率为10%～50%[2],较为宽泛的POD 发生率可能由于诊断的主观性。POD 主要表现为术后发生急性的可逆性认知、注意力和意识障碍,根据临床表现分为兴奋型、抑制型和混合型,可通过CAM-ICU 量表评估作出快速可靠的诊断[8-9]。但这一评估方法敏感性不够高,可能出现假阴性的结果,而且抑制型POD 容易被漏诊,使统计所得POD 发生率低于实际情况[11]。POCD主要表现为记忆、注意力、定向力、执行能力及对信息的处理能力减退。有报道显示,MoCA 量表是识别轻微认知功能下降的有效工具,敏感性和特异性高[12-13]。对量表得分采用Z计分法进行处理,若Z计分绝对值≥1.96,则可认为该患者发生POCD[10]。本研究的研究指标为患者住院期间POCD 的发生情况,且先前研究表明,院内(术后7 d)POCD 发病率远高于出院后长期POCD 发生率[14],因此本研究设定最后一个评估时间点为术后第7天。通过MoCA 认知评估发现,术后7 d内POD 患者较非POD 患者更容易发生POCD。已有文献表明,术后1 个月内POD 与POCD 独立相关[15-16],与本研究结果一致。本研究采用CAM-ICU 量表和MoCA 量表对患者进行综合评估,这两种评估方法都容易受到主观因素影响,期待后续研究能进一步明确生物学指标,为其诊断提供最客观的标准。

本研究采用Sed Line进行术中多导脑电监测,与临床上普遍使用的脑电双频指数(BIS)监测相比,具有可以连续性采集患者双侧四通道脑电,多参数综合评估患者脑部状态的优势,其同步提供的DSA 图能够直观而及时地反映患者双侧大脑活动性的变化趋势、对称情况和EEG 功率,还可以及时显示术中BS;PSI与BIS具有很高的一致性,与BIS 相比,PSI对EMG 干扰的易感性较低,且在低功率EEG 病例中的性能更佳[17]。本研究结果显示,83.3%POD 患者术前存在认知功能障碍,提示术前存在认知功能障碍患者更易发生POD。因此,需要麻醉医生在术前充分评估、术中重点关注,尽可能避免POD 的发生。本研究结果显示,POD 患者10～14 Hz的α波功率较非POD 患者显著降低,回归分析进一步证明了术中α功率降低与POD 具有显著相关性。先前的研究证实,α波功率与大脑认知功能相关,在轻度认知能力下降患者中,α波功率广泛降低[18]。POD 患者术中出现PSI＜25和BS的时间整体较非POD 患者多,但与POD的发生没有显著相关性,可能是由于脑电监测仪自动生成的数据低估了真实发生麻醉过深的时间,这一结果与既往研究结果一致[19]。也可能由于本研究样本量计算并未以PSI、BS参数为主要指标,样本量不足以计算出统计学差异。而分析原始EEG发现,老年糖尿病患者术中EEG低α波功率与POD发生具有显著相关性,提示麻醉医生应在接受专业的脑电图训练后采用Sed Line监测参数结合原始EEG,综合判断患者状态,合理调整麻醉药物。ROC 曲线分析显示,术中α功率降低对POD 的发生具有中等诊断价值,这可能与本研究样本量较少有关。我们后续将在该研究结果的指导下开展大样本随机对照研究。

POD患者与非POD 患者接受麻醉和手术时间、住院天数无差异。6 例POD 患者中5 例均在术后1 d内急性起病并消退,表现为兴奋型POD;1例患者表现为抑制型POD,易与术后身体虚弱现象相混淆。相对于伤口愈合等级和疼痛程度等临床指标来说,轻微的认知功能障碍并不能引起患者及其家属甚至医护人员的重视,并且大多数人认为认知功能下降是老年人的生理性表现,这可能是两组患者住院时间无明显差异的主要原因,因此,加大POD 在医护人员及患者群体中的科普与宣传教育力度至关重要。本研究显示了老年糖尿病患者术中Sed Line监测数据与POD的发生情况及两者关联性,鼓励麻醉医师加强专业的脑电图训练,采用Sed Line监测参数结合原始EEG,综合判断患者状态,合理调整麻醉药物,维持合适的麻醉深度,提高临床麻醉诊疗水平,减少术后认知功能损伤的发生。