Принцип работы BIS-мониторинга: как ЭЭГ помогает измерить глубину сна

Во время хирургических вмешательств крайне важно обеспечить достаточную глубину анестезии, чтобы пациент не испытывал боли и не помнил о происходящем. В то же время чрезмерно глубокий наркоз может привести к нежелательным побочным эффектам и более длительному восстановлению. Как же найти этот оптимальный баланс? Современная медицина предлагает надёжный инструмент — BIS-мониторинг, или мониторинг биспектрального индекса, который позволяет объективно измерять глубину сна или седации на основе анализа электрической активности мозга, регистрируемой методом электроэнцефалографии (ЭЭГ). Понимание принципа работы этого метода помогает врачам индивидуализировать подход к каждому пациенту и повысить безопасность анестезии.

Что такое BIS-мониторинг и почему он важен для вашей безопасности

BIS-мониторинг — это передовая технология, которая предоставляет анестезиологу объективную информацию о воздействии анестетических препаратов на головной мозг пациента. Его основная задача — количественно оценить глубину анестезии, преобразуя сложные электрические сигналы мозга в простой и понятный числовой показатель. Этот метод является одним из наиболее эффективных способов предотвращения двух критических состояний: интраоперационного пробуждения, когда пациент может частично осознавать происходящее во время операции, и, наоборот, чрезмерно глубокой анестезии, которая может увеличить риски осложнений и замедлить послеоперационное восстановление.

Значение мониторинга биспектрального индекса заключается в его способности предоставлять индивидуализированный контроль над уровнем анестезии. Человеческий организм реагирует на анестетики по-разному, и стандартные дозировки могут быть слишком высокими для одного пациента и недостаточными для другого. С помощью BIS-мониторинга анестезиолог может точно регулировать подачу медикаментов, обеспечивая именно тот уровень "сна", который необходим для конкретной процедуры и состояния пациента, тем самым значительно повышая безопасность и комфорт во время и после операции.

Основы электроэнцефалографии (ЭЭГ): мозг как источник сигналов

В основе работы мониторинга биспектрального индекса лежит электроэнцефалография, или ЭЭГ. Это неинвазивный метод регистрации электрической активности головного мозга. Миллиарды нейронов в нашем мозге постоянно обмениваются электрическими импульсами, создавая уникальный "шум", который можно измерить. Эти электрические сигналы не являются случайными; они образуют ритмические волны, частота и амплитуда которых изменяются в зависимости от состояния бодрствования, сна, внимания или под воздействием различных веществ, включая анестетики.

Для регистрации ЭЭГ на кожу головы пациента крепятся небольшие электроды, обычно на лоб. Эти электроды совершенно безболезненно улавливают минимальные электрические изменения, проходящие через череп, и передают их на монитор. Различные состояния сознания характеризуются преобладанием определённых частотных диапазонов ЭЭГ-волн:

• Дельта-волны (0.5-4 Гц): Самые медленные волны, характерные для глубокого сна и глубокой анестезии.
• Тета-волны (4-8 Гц): Наблюдаются при лёгком сне, расслаблении, некоторых медитативных состояниях и умеренной анестезии.
• Альфа-волны (8-13 Гц): Преобладают в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами. При анестезии их активность снижается.
• Бета-волны (13-30 Гц): Связаны с активным бодрствованием, умственной работой и концентрацией. Их активность сильно подавляется под наркозом.

Именно изменение паттернов этих ЭЭГ-волн под воздействием анестетиков позволяет BIS-мониторингу определять, насколько глубоко погружён пациент в медикаментозный сон.

Как мониторинг биспектрального индекса обрабатывает ЭЭГ-сигналы

Преобразование сложных электрических сигналов мозга в единый числовой показатель BIS-индекса — это высокотехнологичный процесс, основанный на сложном математическом анализе. После того как электроды регистрируют ЭЭГ-сигналы, они передаются в специальный процессор BIS-монитора. Там происходит их фильтрация, усиление и очистка от помех (например, от мышечной активности или электрических наводок).

Ключевым этапом обработки является спектральный анализ, который позволяет разложить сложный ЭЭГ-сигнал на его составляющие частоты и определить мощность каждой из них. Алгоритм мониторинга биспектрального индекса анализирует не только наличие и мощность различных частотных диапазонов ЭЭГ-волн (дельта, тета, альфа, бета), но и взаимосвязи между ними. Он оценивает:

• Процентное соотношение низкочастотных (медленных) волн, характерных для глубокого сна.
• Подавление высокочастотных (быстрых) волн, связанных с активным бодрствованием.
• Спектральный край 95% (SEF 95), который показывает частоту, ниже которой находится 95% всей спектральной мощности сигнала.
• Бикогерентность — это показатель синхронизации различных частотных компонентов ЭЭГ, который отражает степень взаимодействия между различными областями мозга. При углублении анестезии эта синхронизация изменяется.

На основе всех этих параметров, используя сложный, запатентованный алгоритм, BIS-монитор вычисляет числовое значение, которое отображается на экране. Это значение является интегрированным показателем глубины анестезии, представляющим собой динамическое отражение состояния сознания пациента.

Интерпретация значений BIS-индекса: шкала глубины анестезии

Мониторинг биспектрального индекса отображает глубину анестезии в виде числового значения от 0 до 100. Это число позволяет анестезиологу с высокой точностью оценить уровень сознания и реакции мозга на анестетические препараты. Понимание этой шкалы критически важно для обеспечения безопасности пациента.

Ниже представлена таблица с примерной интерпретацией значений BIS-индекса:

Оптимальным диапазоном для проведения большинства хирургических вмешательств под общей анестезией считается 40-60. В этом диапазоне риск интраоперационного пробуждения минимален, а пациент получает достаточный уровень защиты от стресса и болевых ощущений, при этом минимизируются риски, связанные с избыточной глубиной наркоза.

Практическое применение BIS-мониторинга в анестезиологии

Мониторинг биспектрального индекса стал неотъемлемой частью современной анестезиологической практики, особенно при проведении общей анестезии и глубокой седации. Его внедрение значительно повысило безопасность пациентов и оптимизировало процесс управления наркозом.

• Профилактика интраоперационного пробуждения. Мониторинг BIS позволяет анестезиологу в режиме реального времени отслеживать глубину наркоза и своевременно корректировать дозировку анестетиков, чтобы предотвратить осознание пациентом происходящего во время операции. Это особенно актуально для пациентов с высоким риском пробуждения.
• Оптимизация дозировки анестетиков. Благодаря объективным данным о глубине анестезии, врач может точно титровать (подбирать дозу) препараты, избегая как недостаточного, так и избыточного введения. Это приводит к уменьшению общего количества используемых медикаментов, что, в свою очередь, снижает риск побочных эффектов, таких как тошнота, рвота и длительная сонливость после операции.
• Ускоренное пробуждение и восстановление. Точный контроль глубины анестезии позволяет анестезиологу своевременно снижать дозировку препаратов к концу операции. Это способствует более быстрому и мягкому пробуждению пациента, сокращает время пребывания в палате пробуждения и ускоряет общее послеоперационное восстановление.
• Индивидуальный подход к пациентам. BIS-мониторинг особенно полезен для пациентов, у которых стандартные методы оценки глубины наркоза (например, по артериальному давлению, пульсу) могут быть ненадёжны. К таким группам относятся пожилые пациенты, пациенты с сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также при использовании мышечных релаксантов, маскирующих клинические признаки.
• Повышение общей безопасности анестезии. В целом, мониторинг биспектрального индекса является мощным инструментом для анестезиолога, позволяющим сделать анестезию более предсказуемой, контролируемой и, как следствие, безопасной для каждого пациента.

Ограничения мониторинга биспектрального индекса и дополнительные факторы

Хотя BIS-мониторинг является высокоэффективным и надёжным инструментом, важно понимать, что он не является абсолютно универсальным и имеет определённые ограничения. Анестезиолог всегда использует BIS-индекс в комплексе с другими клиническими данными и своим опытом, а не как единственный ориентир.

Среди факторов, которые могут влиять на показания мониторинга биспектрального индекса и требуют внимательного учёта, можно выделить следующие:

• Электрические артефакты. ЭЭГ-сигналы могут быть искажены различными электрическими помехами. Это могут быть движения пациента, мышечные сокращения (даже при поверхностной миорелаксации), работа электрохирургического оборудования, а также неправильное наложение или плохое качество контактов электродов. Эти помехи могут привести к ложно высоким или нестабильным значениям BIS-индекса.
• Некоторые лекарственные препараты. Отдельные анестетики или сопутствующие препараты могут влиять на ЭЭГ-активность специфическим образом, не всегда полностью коррелирующим с глубиной сознания. Например, кетамин и оксид азота могут поддерживать относительно высокие значения BIS-индекса даже при глубокой анестезии, что требует от анестезиолога особого внимания и учёта фармакологических свойств этих веществ.
• Гипотермия (снижение температуры тела). Значительное снижение температуры тела пациента может вызвать замедление мозговой активности и, соответственно, снижение значений BIS-индекса, даже если глубина анестезии не является чрезмерной.
• Неврологические состояния. Пациенты с имеющимися неврологическими расстройствами, такими как эпилепсия, инсульты или травмы головного мозга, могут иметь изменённую исходную ЭЭГ-активность, что может повлиять на точность интерпретации BIS-индекса.
• Технические проблемы. Неисправность оборудования, повреждение кабелей или загрязнение электродов также могут приводить к неверным показаниям.

Поэтому анестезиолог всегда оценивает показания мониторинга биспектрального индекса в контексте общей клинической картины пациента, его жизненно важных показателей, реакции на стимулы и особенностей проводимой анестезии. BIS-мониторинг — это мощный помощник, но он не заменяет глубокие знания и клинический опыт специалиста.

Список литературы

1. Миллер Р.Д. Анестезия по Миллеру: Руководство. В 3 т. / Под ред. Р.Д. Миллера; Пер. с англ. под общ. ред. А.П. Зильбера, В.В. Мальцева. – 7-е изд. – М.: МЕДпресс-информ, 2015.
2. Федерация анестезиологов и реаниматологов. Клинические рекомендации. Анестезиологическое обеспечение операций у взрослых. – М., 2022. – (Доступно на сайте ФАР).
3. Бунятян А.А., Рябов Г.А., Маневич А.З. Анестезиология и реаниматология: Учебник. – М.: Медицина, 2006.
4. Gan TJ, Glass PS, Windsor AM, et al. Bispectral index monitoring allows faster emergence and improved recovery from propofol-fentanyl anesthesia. Anesthesiology. 1997;87(4):808-815.
5. Glass PS, Gan TJ, Howell S. A review of the bispectral index. Anesth Analg. 1997;84(4):876-898.