机制探索 | 麻醉诱导的大脑振荡 ——术后神经认知障碍的易感性

背景资料

Phillip E. Vlisides等人在《Anesthesiology》2023年11月刊上发表了题为《Electroencephalographic Biomarkers, Cerebral Oximetry, and Postoperative Cognitive Function in Adult Noncardiac Surgical Patients: A Prospective Cohort Study》 的文章 [1] ，研究验证了手术前的后部脑电α波功率、额-顶叶脑电α频段连通性及脑氧饱和度与术后神经认知功能相关性的假说。

方法：这是一项针对成年(18岁以上)男性和女性非心脏手术患者的单中心前瞻性观察性研究。在术前、术中和术后即刻记录全脑16通道脑电和脑血氧饱和度。主要结局指标是三个国立卫生研究院（NIH）工具箱认知测试的平均T评分——Flanker抑制控制和注意力测验、列表排序工作记忆测验和模式比较处理速度测验。这些测试时间在在术前（基线）和术后前两个早晨进行。术后前两天的最低平均得分被用于初步分析。次要结局指标是在PACU中测量的 (通过3分钟意识模糊评估法) 谵妄发生率（在术后前3天每天两次测量）。最后，在出院3个月后收集患者报告的与认知和整体幸福感相关的结果。

结果：64名参与者被招募，年龄中位数(四分位数范围)为59岁(48~66岁)。调整基线认知功能评分后，术后认知功能评分与术前相对后部脑电α功率(%；ρ=-0.03，P=0.854)、α额-顶叶连通性(通过脑电静息态网络分析[去偏平方加权相滞后指数]，ρ=-0.10，P=0.570)、术前脑血氧饱和度(%；ρ=0.21，P=0.246)之间无显著偏相关(ρ)。只有术中额叶-顶叶θ频段的连通性与术后精神障碍有关(F[1,6,291]=4.53，P=0.034)。出院3个月后，没有脑电或血氧测定生物标志物与认知或功能结果相关。

结论：术前脑后部脑电α功率、额-顶叶连通性及脑血氧饱和度与非心脏手术后的认知功能无关。

专家点评

近年来，一些研究确定了基线认知功能、术中(麻醉剂诱导的)大脑振荡模式和术后神经认知障碍(如术后谵妄)三者之间的关联[2-8]。各种研究似乎都同意这样的观察，即麻醉剂诱导的神经振荡特征是其中的基础。目前还不太清楚，手术前基线不同的大脑信号是否也能提供有关大脑易感性和术后神经认知障碍的个体风险的信息。

本文的研究为我们提供了关于术前脑电信号的潜在作用的信息。在这一单中心观察性研究中，研究对象包括了64名在全身麻醉下接受手术的成年患者。他们测量了不同频段的脑电(EEG)频谱功率、EEG α连接性和脑血氧饱和度。发现基线时的这些参数与术后认知功能或术后精神错乱均无关联。另一方面，只有术中的θ连接与术后谵妄有关。总而言之，这些结果强调了麻醉暴露作为揭示围术期大脑脆弱性的模型的重要性。

在继续解释这些结果和潜在的影响之前，我们想指出一些方法论上的考量，这些因素对于将这些结果与以前的研究进行比较是很重要的。首先，正如作者在讨论的局限性部分也提到的那样，这项研究包括了18岁以上的患者，因此，整个样本比专门纳入老年患者的其他研究更年轻。一方面，这表明结果可能会推广到更年轻的患者，但另一方面，这可能会导致二类错误。事实上，在这项研究中，每四名患者中有三名年龄在66岁以下。由于高龄是已知的术后神经认知障碍的重要危险因素，我们预计术后谵妄以及其他结果的发生率较低。作者没有报告他们的样本中术后谵妄的发生率。作者将认知表现视为一个连续变量，这提高了分析的敏感性，以检测与可能在年轻人群中预期的更细微认知障碍的关联。他们发现，注意力评分下降了约11%，工作记忆评分下降了7%。尽管这些差异在统计学上是显著的，但它们可能还不够大，不足以揭示与本研究中考虑的不同基线大脑信号的关联。未来评估高危人群(即仅老年患者)的研究可能有助于阐明基线神经生理生物标记物对预测术后神经认知障碍的作用。同样，只有3名患者经历了术中脑氧饱和度降低事件，占样本的不到5%。最后，对于研究中评估的每一种暴露，样本大小都有损耗，这进一步损害了检测潜在关联的能力。总体而言，这项研究可能没有足够的力量来检验这一假设。

在这项研究的优势中，我们强调了这样一个事实，即他们使用了一种结合脑电和近红外光谱技术的多模式方法来测量神经生理信号。因此，他们对多次暴露的统计分析(脑电波和近红外光谱特征)进行了充分的修正。最后，他们提供了手术后3个月的数据，提供了对中期神经认知障碍结果的观测。

总而言之，Vliside等人的工作强调了麻醉诱导的大脑振荡是评估大脑脆弱性以及神经回路如何对麻醉药施加的“压力”做出反应的独特相关因素。这对于未来我们探寻正常和病理性衰老及其与认知障碍的关系的研究是重要的。另一方面，这可能直接影响到我们如何给易感患者使用麻醉药物，以及我们是否应该在麻醉期间监测大脑。

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参考文献

1. Vlisides, P.E., et al., Electroencephalographic Biomarkers, Cerebral Oximetry, and Postoperative Cognitive Function in Adult Noncardiac Surgical Patients: A Prospective Cohort Study. Anesthesiology, 2023. 139(5): p. 568-579.

2. Giattino, C.M., et al., Intraoperative Frontal Alpha-Band Power Correlates with Preoperative Neurocognitive Function in Older Adults. Front Syst Neurosci, 2017. 11: p. 24.

3. Koch, S., et al., Cognitive Impairment Is Associated with Absolute Intraoperative Frontal alpha-Band Power but Not with Baseline alpha-Band Power: A Pilot Study. Dement Geriatr Cogn Disord, 2019. 48(1-2): p. 83-92.

4. Koch, S., et al., Perioperative Electroencephalogram Spectral Dynamics Related to Postoperative Delirium in Older Patients. Anesth Analg, 2021. 133(6): p. 1598-1607.

5. Gutierrez, R., et al., Intraoperative Low Alpha Power in the Electroencephalogram Is Associated With Postoperative Subsyndromal Delirium. Front Syst Neurosci, 2019. 13: p. 56.

6. Gutierrez, R.G., et al., Association Between Lower Preoperative Cognition With Intraoperative Electroencephalographic Features Consistent With Deep States of Anesthesia in Older Patients: An Observational Cohort Study. Anesth Analg, 2021. 133(1): p. 205-214.

7. Fritz, B.A., H.R. Maybrier, and M.S. Avidan, Intraoperative electroencephalogram suppression at lower volatile anaesthetic concentrations predicts postoperative delirium occurring in the intensive care unit. Br J Anaesth, 2018. 121(1): p. 241-248.

8. Touchard, C., et al., Propofol Requirement and EEG Alpha Band Power During General Anesthesia Provide Complementary Views on Preoperative Cognitive Decline. Front Aging Neurosci, 2020. 12: p. 593320.