УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ АКТИВНОСТИ ЦНС ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к области медицины
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно устройство для оценки активности центральной нервной системы (ЦНС) при некоторых воздействиях, коррелирующее с уровнем седации и контролирующее изменения, связанные с введеним анестетиков. Это устройство получило название - биспектральный индекс (BIS). [Billard V, Constant I. Automatic analysis of electroencephaiograrn: what is its value in the year 2000 for monitoring anesthesia depth? Ann Fr Anesth Reanim. 2001 Nov;20(9):763-85]. Оно включает в себя блок усилителя ЭЭГ, подсоединенный к пациенту, блок фильтра нижних и верхних частот, блок очистки от артефактов, блок базы данных, блок расчета BIS.
Для расчета BIS производится статистическая оценка, на основании которой выбираются наиболее показательные переменные, которые сравниваются с мультивариантной статистической моделью (базой
данных). База данных экспертной системы содержит коллекцию из фрагментов высокоточных записей более 5000 ЭЭГ, зарегистрированных в различных условиях, в том числе во время наркоза изофлюраном, пропофолом, тиопенталом, закисью азота и наркотическими аналгетиками. Численное значение BIS заключено в диапазоне от 0 до 100. Чем меньше BIS, тем больше уровень седации.
Устройство BIS применяется для оценки влияния на ЦНС пациентов ингаляционных, внутривенных анестетиков и наркотических анальгетиков. В виду того, что BIS оказался чувствительным к ноцицептивной афферентной импульсации, он получил широкое практическое использование в качестве показателя конечной фармакодинамической точки глубины седации при проведении анестезии во время операций с целью оптимизации глубины наркоза. Применение мониторинга BIS при различных видах оперативных вмешательств уменьшает время пробуждения (до 50%) и снижает дозу применяемых анестетиков и аналгетиков без ущерба качеству проводимой анестезии. Использование биспектрального индекса, как показателя для дозирования севофлюрана позволяет снизить частоту развития послеоперационной тошноты и рвоты. Существует
возможность использования BIS в системах обратной связи для поддержания заданного уровня глубины анестезии. Мониторинг BIS используется как критерий адекватного проведения сердечно -легочной реанимации и показатель ишемии, гипоксии, смерти мозга или неврологического статуса у неседированных пациентов, находящихся в критичеком состоянии. BIS используется как основной критерий сравнения различных методов оценки глубины анестезии.
Однако, сама структура устройства для определения значения BIS путем сравнения с базой данных записей ЭЭГ является громоздкой и создает существенные ограничения, связанные с неполнотой этой базы: наблюдается большая индивидуальная вариабельность показателя, его полная нечуствительность к некоторым видам наркотиков, не вошедших в базу данных (например - кетамин). Все это приводит к случаям интранаркозного пробуждения при низком значении BIS и неоправданно глубокой анестезии при высоких значениях BIS. Тем самым возникают значительные препятствия для использования BIS как универсального критерия глубины анестезии и седации при использовании широкого спектра психотропных препаратов в различных клинических состояниях.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание простого, но универсального устройства для оценки активности ЦНС при различных воздействиях.
Указанная техническая задача решается за счет того, что определение активности ЦНС производиться косвенно по анализу ЭЭГ, а именно по отношению ошибки предсказания ЭЭГ к дисперсии ЭЭГ в процентах.
Известно, что потеря сознания под действием различных препаратов обусловлена реорганизацией активности нервных клеток [Богданов К.Ю., Вагина М.А. Импульсная активность корковых нейронов и общая анестезия. // Вестник Академии. Медицинских Наук ССС.Р.-1979. - N 9., С.7-10, Tamasy V., Korani L" Tekeres M. Changes in EEC. 11 Brit. J. Anaesth.- 1975.- V. 47., P. 1247-1.251.]. Некоторые анестетики (пропанидид, фторотан) уменьшают среднюю частоту разрядов нейронов, другие же (кетамин) увеличивают ее [Lehmann КА, KrauskopfKH Intraoperative awareness in balanced anesthesia. A literature review based on a randomized double blind study using fentanyl, pentazocine and ketamine, // Anaesthesist - 1992. - Jul; 41(7): 373-85, Mori К. E.EG and awareness during anaesthesia. // Brit J Anaesth. -.1.987. -
V.42., Р.1153-1155]. Тем не менее, во всех случаях потеря сознания под воздействием общих анестетиков сопровождается переходом из спонтанной (хаотичной) формы активности нейронов в пачечную, то есть упорядочение-предсказуемую, что уменьшает энтропию нейрональной активности. Известно так же, что существует корреляция между частотной активностью нейронов и спектральной характеристикой ЭЭГ. В тех случаях, когда под действием общих анестетиков частота разрядов нейронов уменьшается, выявляется преобладание низкочастотных высоко амплитудных волн ЭЭГ [Levy W.J. Intraoperative EEG patterns: Implications for EEG monitoring. // Anesthesiology. - 1984. - V.60:430], увеличение частоты активности нейронов приводит к появлению высокочастотной составляющей ЭЭГ [dark DI, Rosner BS. Neurophysiologic effects of general anaestetics. // Anaesthesiology. - 1973. - 38:564]. Это обосновывает предположение, что между предсказуемостью в активности нейронов и информационными характеристиками ЭЭГ имеется связь: увеличение предсказуемости, а равно уменьшение энтропии, в активности нейронов при потери сознания, вызванной общей анестезией, уменьшает энтропию, т.е. увеличивает предсказуемость ЭЭГ.
Меру активности центральной нервной системы (АЦНС) в данной полезной модели предложено определять в процентах по величине среднеквадратичной ошибки предсказания ЭЭГ, нормированной на величину ее дисперсии. Предсказание значения ЭЭГ можно осуществлять различными способами, например по алгоритму, предложенному Н. Винером (Wiener N., The interpolation, extrapolation and smoothing of stationary time series, Wiley, New York, 1949).
Полезная модель поясняется чертежом (фиг.1).
Устройство включает в себя блок усилителя ЭЭГ (1), подсоединенный к пациенту (0), блок фильтра нижних и верхних частот (2), блок очистки ЭЭГ от артефактов (3), блок предсказания (4) и блок сравнения (5).
Сигнал ЭЭГ с пациента (0) поступает на блок усилителя ЭЭГ (1), затем на блок фильтра нижних и верхних частот (2), затем на блок очистки от артефактов (3), после чего сигнал раздваивается и поступает на блок сравнения (5) по одной цепи сразу, а по другой через блок предсказания (4). Блок сравнения выдает выраженную в процентах ошибку предсказания, нормированную на дисперсию ЭЭГ. По этой
величине определяют активность центральной нервной системы (АЦНС).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В качестве варианта осуществления полезной модели, показывающего, что она действительно выполняет свое предназначение, приведен клинический пример 1. Больной С.Н.П., N-371, 53 года.
Диагноз: кистозная опухоль хвоста поджелудочной железы. Операция: дистальная резекция поджелудочной железы Физический статус ASA-IV. Премедикация: реланиум 10 мг, фентанил 0,1 мг. Индукция в анестезию: фентанил 0.3 мг, пропофол 120 мг. Поддержание анестезии: фентанил, изофлюран. Продолжительность операции: 5.5 час.
На фиг.2 приведен фрагмент автоматизированной наркозной карты, полученный во время операции. На этой карте в режиме on-line для сравнения представлены синхронные записи инвазивного артериального давления (АД) больного и АЦНС. По оси абсцисс приведено время, одно деление соответствует 1 минуте. Во время
операции в 12 час.08 мин. хирургом была проведена ревизия петель тонкой кишки. На фигуре видно, что это действие нашло свое отражение в увеличении АД с 120 до 140 мм рт.ст., что означает явную ответную реакцию на боль, вызванную данным действием хирурга. 5 Заметим, что показатель АЦНС отреагировал на боль на 1 минуту раньше, чем АД. В 12 час.28 мин. и в 13 час.02 мин. у больного были проведены нейрофизиологические пробы со стимуляцией лучевого нерва коротким импульсом тока величиной 40 ма. На фигуре видно, что это действие так же нашло свое отражение в увеличении АД на 20 10 и 25 мм рт.ст. соответственно, что так же означает явную ответную реакцию на боль. Заметим, что показатель АЦНС и в этом случае отреагировал на боль на 1 минуту раньше. Таким образом, этот пример показывает, что
• показатель АЦНС действительно отражает увеличение активности центральной нервной системы в ответ на болевое раздражение,
• значение АЦНС выше 60% соответствует недостаточной глубине наркоза.
В качестве варианта осуществления полезной, показывающего, что она выполняет свое назначение не хуже, чем метод BIS, приведен клинический пример 2.
Больной Л.К.К., N-1196, 34 года.
Диагноз: опухоль правой доли печени.
Операция: правосторонняя гемигепатэктомия.
Физический статус ASA-III.
Премедикация: реланиум 10 мг, фентанил 0,1 мг.
Индукция в анестезию: фентанил 0.3 мг, тиопентал 350 мг.
Поддержание анестезии: фентанил, диприван, N20
Продолжительность операции: 4 часа.
На фиг.3 приведен фрагмент автоматизированной наркозной карты, полученный во время операции. На этой карте в режиме on-line для сравнения представлены синхронные записи BIS и АЦНС. По оси абсцисс приведено время, одно деление соответствует 1 минуте. По оси ординат показаны BIS и АЦНС. По ходу операции в 9 час.8 мин. с целью увеличения гипнотического состояния оперируемого было введено болюсно 20 мг дипривана. На фигуре видно, что эта манипуляция нашла свое отражение в снижении АЦНС с 50 до 25% и
уменьшении BIS с 70 до 40 единиц. Через 23 минуты было повторное введение дипривана, на что BIS и АЦНС отреагировали аналогичным образом. Данный пример показывает, что и BIS и АЦНС синхронно реагируют на углубление анестезии. Коэффициент корреляции равен К=0,9. Следует заметить, что показатель предлагаемой полезной модели АЦНС опережает значение BIS примерно на минуту, что указывает на его оперативное преимущество.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Полезная модель может найти применение в медицине.