BIS (Bispectral index) - мониторинг биспектрального индекса в ветеринарной анестезиологии



Автор (ы):  М.Ю. Тихонова, ветеринарный анестезиолог-реаниматолог, ВДЦ «Прайд», Санкт-Петербург
Журнал:  №1-2020

Абстракт

Методика измерения биспектрального индекса (BIS) основана на получении и анализе ЭЭГ сигналов головного мозга пациента, после чего полученные данные обрабатываются в режиме реального времени и рассчитывается числовой показатель – биспектральный индекс (BIS). BIS-индекс отражает степень угнетения функции коры головного мозга.

BIS–технология — это наиболее апробированная и надежная система мониторирования глубины наркоза. BIS–мониторинг широко применяется в США, Западной Европе, более чем в 160–ти странах по всему миру. Однако, как и любая другая методология, она имеет ряд ограничений. Например, получение ложно-заниженного индекса при применении миорелаксантов.

 Abstract

The method of measuring the bispectral index (BIS) is based on obtaining and analysis of EEG signals of the patient's brain, then the obtained data is processed in real time and index number (the bispectral index (BIS)) is calculated. This BIS-index refleсts the degree of inhibition of cortical function.

BIS-technology is the most proven and reliable system for monitoring the depth of anesthesia. BIS-monitoring is widely used in the United States, Western Europe, and in 160 countries around the world. However, like any other methodology, it has a number of limitations. For example, getting a false-low index when using muscle relaxants.

Ключевые слова: BIS-мониторинг

Key words: BIS-monitoring

Сокращения

ЭЭГ – электроэнцефалограмма; ЦНС – центральная нервная система; ИВЛ – искусственная вентиляция легких; ТВВА – тотальная внутривенная анестезия; ОРИТ –отделение реанимации и интенсивной терапии

Мониторинг уровня сознания – достаточно острая проблема не только в ветеринарной, но и в медицинской анестезиологии. В большинстве случаев оценка сознания производится путем проведения тех или иных органолептических тестов. Зачастую эти тесты ограничиваются оценкой ответа черепно-мозговых нервов на раздражитель, оценкой положения глазного яблока, размера и положения зрачка, его реакцией на свет, степенью миорелаксации, вазопрессорной реакции на боль и т.д. Как мы видим, проводить такую оценку в полном объеме возможно только при доступе к голове пациента, а это далеко не всегда возможно. Кроме того, такой мониторинг базируется на органах чувств оператора, производящего его, и выводы при такой оценке могут быть только субъективными, основанными на опыте  ветеринарного врача-анестезиолога.

 Биспектральный индекс (BIS) – это технология, позволяющая проводить оценку сознания непрерывно и «количественно». С технической точки зрения биспектральный индекс представляет собой сложный логарифмический алгоритм, позволяющий компьютеру анализировать данные электроэнцефалограммы пациента и сводить всю полученную информацию в одну единственную цифру – BIS–Index, которая позволяет сделать вывод о степени сознания. Необработанная «сырая» ЭЭГ требует записи значительного объема информации, специализированного обучения и достаточно глубоких знаний в области ЭЭГ, поэтому нативная ЭЭГ никогда не предназначалась для интраоперационного мониторинга, то есть для скрининговой оценки состояния пациента.  Точные детали алгоритма, используемого для создания BIS-индекса, не разглашаются компанией, которая разработала его.

  Помимо BIS в мире существуют также такие методологии, как энтропия SE, энтропия ответа, а также соматосенсорные вызванные потенциалы (ССВП) и пр. Однако все другие методы мониторинга степени сознания появились позже BIS и распространены в мире значительно меньше, чем BIS. Достоверность BIS, в отличие от других методов, подтверждается более чем 3000 научных публикаций и более чем 27 млн проведенных тестовых мониторингов по всему миру.

  Широту применения BIS в медицине трудно переоценить. В США, например, BIS–мониторинг используют более чем в 66% всех операционных и более чем в 86% клинических госпиталей. В Западной Европе установлены тысячи BIS-мониторов, в частности, в Швейцарии BIS–мониторинг используется практически во всех клиниках, имеющих операционные залы, и проводится более 100 тыс. BIS–мониторингов в год. В США и многих других развитых странах применение BIS–мониторинга рекомендуется ассоциациями врачей–анестезиологов. В Испании, Австралии и Новой Зеландии BIS включен в стандарт интраоперационного анестезиологического мониторинга.

  Что касается ветеринарной анестезиологии, измерение биспектрального индекса – это достаточно редкий вид мониторинга, что никак не компрометирует методологию, более того, она становится всё более популярной в высокоразвитых странах, особенно в Соединенных Штатах. Появляется все больше публикаций, освещающих BIS–мониторинг у мелких домашних и зоопарковых животных. В России мониторирование BIS-индекса в условиях операционных или палат ОРИТ специализированных ветеринарных центров – это абсолютный эксклюзив. На сегодняшний день ВДЦ «Прайд» – единственная ветеринарная клиника страны, обладающая возможностями и большим опытом проведения (более 3 лет) данного вида мониторинга, и автор выражает глубокую надежду на дальнейшее активное продвижение столь несложной и эффективной методологии.

Методология

BIS-монитор – простой в эксплуатации прибор, занимающий немного места в операционной. Монитор может быть приобретен отдельно, либо входить в мультимодальный монитор как опция. Корпус BIS–монитора крепится на любой штатив или анестезиологическую машину. От корпуса отходит один единственный провод с преобразователем, к которому монтируется BIS–датчик. При включении монитора калибровка не требуется. Загрузка и самотестирование занимает около 30 секунд.

Рис.1 Внешний вид BIS- монитора

 

1 – корпус монитора

2 – сетевой кабель

3 – цифровой преобразователь сигнала  (DSC)

4 – кабель пациента (PIC)

5 – датчик BIS

 

 

Дисплей монитора можно условно поделить на три зоны: зона контроля качества сигнала; собственно сам BIS-индекс и область трендов.

Рис.2 Зона контроля качества сигнала


   SQI–индекс качества сигнала, отображающий качество принимаемого сигнала ЭЭГ в коэффициенте от 0 до 100, где 0 – очень плохое качество сигнала, тоесть сигнал практически отсутствует и 100 – максимально качественный сигнал.

   EMG контролирует величину сигналов в частотном диапазоне 70-110 Гц, связанных с мышечной активностью. Низкий уровень мышечных помех достигается, когда полоса не видна или близка к (–). Чем выше уровень помех, тем больше вероятность того, что электрод соприкасается с мускулатурой, либо мышцы активно сокращаются (животное движет ушами, моргает и т.д.).

SR – величина коэффициента подавления помех.

EEG – показатель считывания электроэнцефалограммы. Представлен в виде кривой с частотой развертки 25 мм/с, со шкалой 25 мВ. Сигнал обработан фильтром. По желанию в меню возможно внести изменение установок параметров дисплея, а также отключение фильтра.

 

Рис.3 Отображение величины BIS–индекс

 

 BIS–индекс – это коэффициент подавления активности коры, то есть та степень угнетения центральной нервной системы, которая наступила в результате воздействия тех или иных анестетиков, а также в силу других причин.  В тех случаях, когда цифра отображается «полой» (на рис. 3 справа), измерение еще не завершено, либо сигнал низкого качества.

 

Рис.4 Область трендов на дисплее монитора


 

Тренд BIS –  это тенденция изменения BIS индекса во времени. Тренды позволяют изменять стратегию анестезиологического сопровождения и регулировать степень воздействия (концентрацию) анестетиков на центральную нервную систему. Кроме того, сохранившаяся информация позволяет сделать те или иные выводы относительно уже завершенного анестезиологического протокола.

Рис.5 Экран журнала значений BIS-индекс

 

 Журнал мониторирования BIS – еще одна опция, позволяющая анализировать уже проведённые измерения.

Подключение датчика BIS

BIS–мониторинг – технология, пришедшая к нам из медицинской практики, поэтому уже имеющиеся медицинские датчики необходимо адаптировать под цели ветеринарной анестезии. Медицинские датчики бывают педиатрические и взрослые. Существуют также многоразовые и одноразовые модификации. У многоразовых датчиков есть прорезиненная база, с заключенным в ней интерфейсом и одноразовые клейкие клемма (Рис. 6). Одноразовые датчики также имеют клейкие клемма, но база этого датчика также одноразовая (Рис. 7) 


Рис.6 Многоразовый BIS-датчик

 


Рис.7 Одноразовый BIS-датчик



   В связи с тем, что  для обеспечения плотного контакта датчика с кожей, шерсть с головы животного необходимо сбривать, во многих исследовательских лабораториях (в дальнейшем в специализированных ветеринарных центрах) пришли к простому решению – на уже готовый одноразовый датчик монтируется игольчатый электрод для снятия ЭЭГ. Правила подключения такого датчика аналогичны правилам подключения и измерения ЭЭГ. Игольчатый электрод вводится достаточно глубоко под кожу под углом 20-30  градусов. Место введения датчика и иглы предварительно обеззараживаются.

Интерпретация

Шкала измерения BIS–индекса достаточно проста. Она градуируется от 0 до 100, где «0»- «электрическая тишина» коры головного мозга, а 100 – полное сознание (бодрствование).  Каждая степень сознания имеет свои референсные значения (Рис. 8)

Рис.8 Шкала измерения BIS–индекса

медицинская  и ветеринарная 



  Ветеринарная шкала мало чем отличается от медицинской (откуда она в свое время была позаимствована и адаптирована под цели ветеринарных анестезиологов).

   Значение индекса 0 говорит об «электрической тишине» коры головного мозга. При этом необходимо проверить правильность подключения прибора к пациенту. Если такой индекс сохраняется на протяжении 30 и более минут, имеются основания констатировать смерть головного мозга (в сочетании с другими признаками отсутствия функционирования вышей нервной деятельности). Индекс ниже 40 обычно говорит о передозировке и чрезмерном угнетении коры головного мозга. В пределах значений индекса 45–60  обеспечивается достаточная степень тотальной внутривенной анестезии. Индекс выше 75 обычно сопровождается спонтанной вентиляцией и отсутствием сознания. Индекс от 80-90 интерпретируется как легкое оглушение, сознание может быть частично сохранено и толерантность к интубационной трубке в норме отсутствует. Значение BIS 95 и выше сопровождается полным сознанием. 

Возможности и ограничения метода

  При интерпретации показаний BIS–монитора может возникнуть ряд ошибок, так как BIS в целом отражает текущее состояние  ЦНС в ответ на введение тех или иных анестетиков. Однако в ряде случаев BIS–индекс не коррелирует напрямую со степенью седации. Так бывает при введении больших доз опиатных анальгетиков в моно-режиме, а также при применении диссоциативов в моно-режиме (по причине избирательности угнетения нейрональной передачи в коре головного мозга).  При комбинировании этих препаратов с другими компонентам ТВВА этот эффект несколько нивелируется. И наоборот, при введении таких гипнотиков как пропофол или этомидат BIS–индекс очень тесно коррелирует со степенью сна, точно предсказывает потерю сознания и достаточно точно отображает передозировку, наступившую, например, в результате повышенной чувствительности к препарату.

  На анестезии пропофолом следует остановиться отдельно, так как этот препарат, приобретает все большую популярность среди ветеринарных и медицинских анестезиологов, благодаря короткой продолжительности действия и высокой управляемости. Однако, он обладает также рядом побочных эффектов, таких как артериальная гипотензия. Гемодинамическая стабильность – важный компонент анестезиологического менеджмента, особенно у гериартрических пациентов или у пациентов с сочетанной сердечной патологией. Подавление сердечного выброса и острая гипотензия способствуют увеличению процента смертности у этой категории больных. Учитывая хорошую корреляцию BIS cо степенью сознания под воздействем гипнотиков, и возможность подтитровки этих препаратов, вполне логичен вывод, что при применении BIS–мониторинга, применение этих препаратов станет более рациональным и соответственно, снизится частота побочных эффектов (в частности, депрессия кровообращения). Однако, как показал клинический опыт и проведенные за последние несколько лет достаточно крупные клинические испытания, этот вывод оказался преждевременным и применение такой технологии как BIS никак не уменьшает частоту возникновения артериальной гипотензии при введении пропофола, несмотря на тесную корреляцию со степенью сознания.  Кроме того, возможность титровать пропофол на период поддержания наркотического сна также оказалась весьма ограниченной. Дело в том, что для поддержания снотворного воздействия пропофол вводится в достаточно узких терапевтических рамках (например, от 6 до 8 мг/кг/час) и, как в последующем выяснилось, BIS–индекс практически не изменен в данной терапевтической широте. Кроме того, дает задержку в измерении от 6 до 20 секунд, что сильно затрудняет возможность титровать гипнотики при BIS–ориентировании.

    Миорелаксанты – еще один краеугольный камень BIS–технологии. С применением препаратов паралитического воздействия связана одна из проблем современной анестезиологии – это непреднамеренное интраоперационное пробужение.  BIS–технология была призвана эту проблему разрешить и надежно исключить состояние полного бодрствования во время хирургических вмешательств, однако, как оказалось, потерпела полный крах в борьбе с этим осложнением.  В 2015 г. было опубликовано клиническое исследование, проведенное на добровольцах, которым вводились исключительно миорелаксанты системного парализующего действия.  Техника «изолированного предплечья» позволила общаться с испытуемыми и задавать им ряд несложных вопросов во время эксперимента. Все испытуемые в последующем сообщили, что они были полностью осведомлены и не чувствовали ни сонливости, ни спутанности сознания.  У всех испытуемых SQI повысился после начала расслабления мышц вплоть до «100» и оставался очень высоким до введение антидота (в данном случае – сугаммадекса натрия). BIS–индекс варьировал от 48 до 75. Как указывает производитель BIS-монитора, диапазон BIS 60–75 подходит для окончания хирургической операции, а значения ниже 60 обычно означают анестезию при отсутствии сознания. Однако, результаты испытаний показали, что если используется нервно-мышечная блокада, этот диапазон соответствует полному сознанию. Следовательно, BIS не может быть надежным показателем осведомленности у пациентов, которые получили нервно-мышечные блокаторы. 

 При использовании изофлюрановой анестезии BIS в достаточной мере точен, хотя значения могут быть несколько завышенными. Он также достаточно точен при введении бензодиазепинов, особенно мидазолама, который применялся в своё время для калибровки многих BIS-монторов. При моно-анестезии галотаном цифры индекса всегда выше предполагаемых, поэтому в данном случае индекс не достоверен.

Гиповолемия, гипотермия, гипогликемия – это та триада, при которой BIS будет ложно занижен. 

Все показания можно разделить на 3 сектора.

1.     Анестезиология

   Профилактика недостаточной или чрезмерной седации позволяет индивидуализировать большинство анестезиологических протоколов. Такой подход позволяет не только избежать преждевременного пробуждения (особенно при применении легкой седации; или при проведении локальной анестезии в сочетании с очень поверхностным гипнотическим сном), но и не допускать чрезмерного «погружения» в сон (особенно у гериартрических или исходно ослабленных пациентов).

   Также не следует забывать об экономической стороне вопроса.  Применение BIS-мониторинга позволяет точно дозировать препараты общей анестезии, не допуская их необоснованного перерасхода. По данным зарубежной медицинской статистики экономия достигает: пропофола – на 13-23%, изофлюрана – на 15-19 %, севофлюрана – на 23-37% (Bailey H., 2000).

2.     Интенсивная терапия

  Мы применяем BIS-мониторинг в палате интенсивной терапии преимущественно по двум показаниям: длительный гипнотический сон (например, у пациентов с эпилептическим статусом) и длительная протективная или вспомогательная вентиляция легких с сопутствующей седацией.

  Период отлучения от аппарата ИВЛ-очень важный и ответственный период ведения пациента без самостоятельного дыхания, и BIS-мониторинг позволяет ответить на вопросы касательно степени угнетения ЦНС на момент отлучения и возможности самостоятельно поддерживать вентиляционные параметры.

Рис. BIS-мониторинг в ОРИТ ВДЦ «Прайд»

 

3.     Реаниматология

BIS-мониторинг в качестве «скринингового» ЭЭГ–теста может быть применен  в целях диагностики смерти мозга. Постановка такого диагноза как «смерть мозга» позволяет отказаться от дальнейшего ведения пациентов после уже проведенных реанимационных мероприятий в тех случаях, когда отсутствуют какие-либо признаки деятельности ЦНС и BIS индекс соответствует нулю на протяжении 30 минут и более.

Противопоказания

 К абсолютным противопоказаниям относится отсутствие возможности к подключению мониторных датчиков, например, при краниотомии или вентрикуло-перитонеальном шунтировании желудочков мозга и т.д.         

   Деформация черепной коробки, инфицирование и отек в месте введения игольчатых электродов также относятся к противопоказаниям. 

Заключение

BIS-мониторинг – это будущее российской ветеринарной анестезиологии, методика, позволяющая достичь более полного контроля над пациентом, находящимся в гипнотическом сне и повысить управляемость анестезиологического протокола и индивидуализировать подход в каждом конкретном случае.  Однако, как и любой другой вид мониторинга, он имеет ряд ограничений и противопоказаний.

 

 Литература

1. Lumb and Jones (2015). Veterinary Anesthesia and Analgesia. The Fifth Edition. «John Wiley & Sons Inc». р. 88-89.

2. Jean-Michel Hatt and Olga Martin Jurado (2006). Depth of Anesthesia Monitoring by Bispectral Analysis in Zoo Animals. р. 147-150.

3. Bruhn J, Myles PS, Sneyd R, et al. (2006). «Depth of anaesthesia monitoring: What’s available, what’s validated and what’s next?» Br J Anaesth .р. 85–94.

4. Piedad Natalia, Henao Guerrero, Newton Nunes (2003). «Monitoramento do índice biespectral em cães Bispectral index monitoring in dogs».

5. D. Campagnol, E.R.Monteiro. (2007). «Use of Bispectral Index to monitor depth of anesthesia in isoflurane-anesthetized dogs». American Journal of Veterinary Research/ December.

6. Alexander Romanov, Rajinder-Singh Moon, Mei Wang and Shailendra Joshi (2014). «Paradoxical Increase in the Bispectral Index during Deep Anesthesia in New Zealand White Rabbits». Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. р.74-80.

7.  Fabiano Montiani-Ferreira, MV, MCV, PhD Universidade Federal do Paraná (UFPR) Curitiba-PR, Brazil (2009). «An Introduction to Bispectral Index Monitoring and Its Future Role in Veterinary Anesthesia». WORLD SMALL ANIMAL VETERINARY ASSOCIATION WORLD CONGRESS PROCEEDINGS.

8. Г. Кэрролл (2009). Анестезиология и анальгезия мелких домашних животных. «Аквариум». p.35-36.

9.  Рациональная фармакоанестезиология. Руководство для практикующих врачей (2006). Под ред. А.А.Бунятяна, В.М.Мизикова. Мск. Из-во «Литера».

10. P. J. Schuller,  S. Newell,  P. A. Strickland,  J. J. Barry «Response of bispectral index to neuromuscular block in awake volunteers».  BJA: British Journal of Anaesthesia, July 2015,  p. 95–103.

11. Fang Wang, Jianmin Zhang, Jie Yu «Variation of bispectral index in children aged 1–12 years under propofol anesthesia: an observational study». BMC Anesthesiology. p. 145/ 2019.

12. Mauricio Deschk,  Juliana T Wagatsuma,  Marcelo A Araújo «Continuous infusion of propofol in calves: bispectral index and hemodynamic effects» 11 September 2015.

13. Dirk Rüsch, Christian Arndt, Leopold Eberhart «Bispectral index to guide induction of anesthesia: a randomized controlled study» BMC Anesthesiology, р. 66 (2018)

14. Zheng H, Zhu Y, Chen K «The effect of etomidate or propofol on brainstem function during anesthesia induction: a bispectral index-guided study» 2019.


Назад в раздел