脑电双频指数监测
脑电双频指数（bispectral index，BIS）是将脑电图的功率和频率经双频分析做出的混合信息，拟合成一个最佳数字，用0～100分表示，由小到大反映镇静深度和大脑清醒程度，数字减少时表示大脑皮质抑制加深。由于BIS综合了脑电图中频率、功率、位相及谐波等特性，包含了更多的原始脑电图信息，能迅速反映大脑皮质功能状况，因此，被认为是评估意识状态，包括镇静深度最为敏感、准确的客观指标。
目前，国内已有BIS监测麻醉深度、重症监护病房（intensive care unit，ICU）镇静评估等报道，但BIS对急性脑损伤、心肺脑复苏患者脑功能恢复的评估报道极少。BIS的变化与患者大脑皮质细胞的氧耗程度、脑细胞损伤程度具有相关性，可以通过BIS监测来反映大脑皮质功能，进而评价急性脑损伤早期脑死亡、心搏呼吸骤停脑复苏是否成功。
（一）原理
脑电功率谱是应用频谱分析技术，采用傅立叶分析，对原始脑电信号进行综合的数学分析和处理。先将原始脑电信号通过数学分析，分解成不同振幅的正弦波，使成为数量化的频率和振幅，经傅立叶转化成为频率-功率（振幅的平方）关系。并以频率为横坐标，功率为纵坐标，据此可以直观地反映出不同频率脑电波的功率分布。频率分析对脑电信号的采样间隔时间可能影响分析结果，目前认为最佳的采样时间为2～4秒。
1.频谱分析参数 根据大量的临床研究和验证，目前主要应用的有以下5个频谱分析参数。
（1）边缘频率（spectral edge frequency，SEF）：SEF是指频谱分析中脑电波功率在95%时的脑电波频率，即在该频率内脑电活动中总功率的95%。
（2）中央频率（median frequency，MF）：MF是指频谱分析中脑电波功率在50%时的脑电波频率，脑电活动在该频率中，上、下各占50%。
（3）峰值频率（peak power frequency，PPF）：PPF是指频谱分析中脑电波功率最大的脑电波频率，在该频率下脑电活动最强。
（4）δ比例：δ波的功率/（α+β）功率。
（5）双频指数（bispectral index，BIS）：将两种不同频率的脑电波结合起来进行综合分析，观察两者的共同特征，定量分析不同频率周期相互偶联的非线性关系。BIS能较为全面地反映不同频率脑电波之间的相互关系。
2.计算步骤 BIS是通过如下3个步骤来进行实时计算的。
（1）原始的EEG信号按每秒间隔进行分段，并对那些带有伪迹的片段加以识别并予以去除。
（2）BIS插件通过结合与麻醉效果相关的EEG特点来计算双频指数。
（3）对该指数进行修饰，并用以反映出在原始的波形中被抑制的EEG信号的数量。
（二）意义判断
所获得的BIS数值的范围为100～0，100表示一名患者处于完全清醒的状态，而0则表示此名患者大脑的电活动性完全缺失。一个低于70的BIS数值表示其被唤醒的可能性非常低，而低于60的BIS数值则表示该名患者已经处于意识丧失的程度（表2-4）。由于BIS是一个绝对值，因此，不需要对基线信息加以监测。
表2-4 双频指数的意义
（三）临床应用
1.BIS值在机械通气患者镇静中的作用 ICU中的患者，大多需要呼吸机辅助机械通气，发生人机对抗时，需应用镇静药甚至肌肉松弛药。正确地评估镇静深度对防止镇静过度至关重要。镇静是一个模糊的术语，轻度镇静或有意识存在的镇静是指患者可对语言和指令刺激做出反应，深度镇静指患者对语言刺激无反应，但对触摸疼痛或其他伤害性刺激可做出反应。ICU患者镇静的目的是抗焦虑、减少运动、遗忘，甚至抑制呼吸以达人机和谐，还可通过催眠避免因失眠导致的延长通气支持时间。镇静有益于ICU患者耐受机械通气及不良刺激，有益于稳定血流动力学状态及调控应激反应，从而促进患者痊愈。ICU患者镇静主要是使患者处于睡眠状态而易于唤醒，应避免镇静不足和镇静过度对患者产生的不良影响，如血流动力学的急剧变化等。
目前，国内外对镇静深度有多种评估标准，常用的镇静评分方法有Ramsay分级评分、运动活力评分（MAAS）、镇静-躁动评分（SAS）、警觉-镇静观察评分（OAA/S），其中Ramsay分级最常用。理想的镇静深度为Ramsay评分4分，根据Ramsay评分来调节镇静药用量，但Ramsay为半定量指标，且判断要呼唤患者，对气管插管不耐受者是一个不良刺激，此外，这类评价系统无法进行连续监测，反复评价将增加护士的工作量，观察者的因素也会一定程度影响评分的客观性，亦不适用于应用肌肉松弛药的患者，而BIS监测可避免反复刺激患者，并能对镇静深度进行量化。
BIS反映脑皮质电活动，与稳态下镇静药量在脑内代谢有关，与脑内药物浓度相关性高，是监测意识状态的良好指标。田阿勇等用咪达唑仑和丙泊酚维持镇静SICU患者，发现BIS值与Ramsay评分呈负相关，且相关性较好，表明使用不同药物镇静，BIS值均可以很好地反映ICU患者的镇静深度，与Ramsay评分相比可以数字化地反映镇静深度。在BIS指导下数字化控制患者的镇静深度，既可以避免镇静不足，也可避免镇静过度。有研究发现，BIS与OAA/S评分具有良好的相关性。国内王春林等研究表明，BIS、反应熵（response entropy）和状态熵（state entropy）与OAA/S评分的相关系数分别为0.8602、0.7643、0.7372，其中BIS与OAA/S评分相关性最好。
ICU部分患者须行气管内插管机械通气，由于患者不能耐受，导致血压增高、心率加快、代谢及氧消耗增加，甚至发生非计划性拔管，对这部分患者需要给予适当的镇静，减少与呼吸机对抗，避免机械通气带来的相关损伤，而维持和控制一定的镇静深度，防止过度或过浅，正确评估是关键。BIS能实施连续监测，指导镇静药的调节，有效防止因躁动引起的不良事件发生，减轻护士工作量，甚至能有效缩短机械通气时间，特别是应用肌肉松弛药患者，BIS可能是监测镇静深度的唯一手段。王华芬等认为，通过镇静评估量表对患者镇静深度进行评估，缺乏一定的科学性与客观性，应用BIS能反映大脑皮质的功能状况，被认为是评估患者意识状态敏感、准确的客观指标，临床多用于麻醉深度的监测、镇静程度的评估和意识恢复的判断。
Sigl等总结BIS特点认为，BIS在100分反映清醒状态，80分为轻度抑制，60分为中度抑制，40分为重度抑制。在周挺等研究过程中显示镇静深度维持在Ramsay评分在3～4分或OAA/S评分2～3分，BIS在70～80较为合适。在BIS的指导下可以数字化控制患者的镇静深度，既可以避免镇静不足，也可避免镇静过度。王华芬等认为BIS低于60可以作为镇静过度的一个判断标准。然而BIS值亦受许多因素影响，特别是镇静分较低时，降低了其判断镇静深度和预测意识消失的价值。
BIS是评估ICU患者镇静深度的一项客观、准确、无创的镇静监测指标，可操作性强，实时的BIS监测能够区分不同程度的镇静状态，比传统的主观评分方法好，可以用来指导控制镇静深度，避免镇静不足或过度的危险。但在镇静初和深度镇静时的指导意义还需要进一步研究。
2.BIS值对脑损伤程度及预后的评价 周挺等将50例急性脑损伤患者，根据其转归分早期脑死亡组、脑功能恢复不良组和脑功能恢复良好组，并同时监测BIS、动脉氧饱和度（SaO2）和颅底静脉氧饱和度（SjO2），取后两者之差Sa-jO2来反映脑氧代谢状况，结果发现，早期脑死亡患者，其大脑皮质细胞在脑水肿高峰期已大部分或全部死亡，失去了摄氧和耗氧的能力，故其Sa-jO2值低于正常范围，此时由于大脑皮质停止了电活动，因此，BIS值最低；脑功能恢复不良组的Sa-jO2值高于正常值，表明在脑水肿高峰期患者的脑氧耗随着脑氧供的增加而增加，这种线性依赖关系称为病理性氧供依赖状态。这种状态的存在是脑组织灌注不足和缺氧的表现，是脑细胞对氧需求增加而氧摄取利用功能障碍，产生氧债的结果。大脑皮质细胞处于缺氧状态，其功能必然处于抑制状态，但未完全消失，其BIS值介于两组之间；脑功能恢复良好组的Sa-jO2值在正常范围内，表明其在脑水肿高峰期脑氧耗与生理情况基本一致，也就是说患者的脑氧耗并未随着脑氧供的变化而变化，基本保持恒定，处在生理性氧供依赖状态，该组的BIS值最高。以上分析表明，BIS的变化与患者的大脑皮质细胞的氧耗程度的变化具有一定的关系，因此，通过监测BIS来反映大脑皮质功能进而评价患者的预后是有客观依据的。
由于BIS的变化与患者大脑皮质细胞的氧耗程度、脑细胞损伤程度具有相关性，因此，可以通过监测BIS来反映大脑皮质功能，进而评价急性脑损伤早期脑死亡、心搏呼吸骤停脑复苏是否成功。刘汉等对12例颅脑损伤患者进行动态BIS监测，结果表明，7例重型颅脑损伤患者（GCS≤5分）入住EICU后，BIS值均＜20，后进行性降至0，7例患者在1周内死亡；5例BIS＞40的中度颅脑损伤（GCS6～8分）患者随着病情稳定，此后BIS值上升，呈不同程度恢复；2例心肺脑复苏患者入室后BIS分别为45、15，前者已呈永久植物状态，后者于第10天死亡。以上试验初步表明，BIS值与急性颅脑损伤程度、心搏呼吸骤停脑功能的恢复、GCS评分之间似有相关性，值得做进一步研究。
3.BIS值对脑死亡、心肺脑复苏后脑功能及预后的评价 多年前，脑死亡诊断中很重视脑电图应用，而现在越来越多的学者已将其摒弃，原因是脑电图对有无脑电活动的判断不容易，机器噪声伪差，可似低波幅电活动，而有些脑死亡患者，由于少数神经细胞还未死亡，也可出现少许低幅电活动。曾有人将脑死亡者生前脑电图请8位精通脑电图的神经科专家去评判有无脑电活动，且在专家不知情的情况下，让每个专家对同一份脑电图做2次评判，结果发现专家本人对同一份脑电图结果相违者占病例的1/4。对同一份脑电图，8个专家共做了16次评判，以14～16次评判结果相同者作为评判基本一致，13次或少于13次结果相同者，作为评判不一致，各专家间对同一份脑电图评判不一致者占病例的1/4，由此可见，用脑电图参与脑死亡的诊断是不可靠的。
脑电图必须采用标准技术，至少描记30分钟。脑电图主要反映皮质电活动的动态，脑死亡时表现为平直线即等电位。尽管1968年哈佛标准首次把脑电图呈平直线作为诊断脑死亡的标准之一，平直线的脑电图表现亦已被许多国家列为脑死亡诊断基本条件，但仍存有争议，平直线的脑电图表现并非脑死亡所特有，脑电图结果受低体温、休克、抑制性药物等的影响，单独平直线脑电图表现不能诊断脑死亡。李舜伟认为尽管患者脑电活动仍存在，但脑干反射消失，无自主呼吸，最后仍然死亡，所以用脑电图来诊断脑死亡值得商榷。
BIS可在床边执行无创性检查，评估大脑皮质功能。此操作简便，价格适中，结果可靠，较小或不受床旁心电监护、呼吸机等干扰。刘汉等对急性脑损伤早期脑死亡及心肺脑复苏患者的初试验表明，BIS值与急性颅脑损伤程度、心搏呼吸骤停脑功能的恢复、GCS评分之间似有相关性，但病例较少，须做进一步研究。
（郝信磊）