手术体积描记指数在全身麻醉手术中的临床应用研究进展

【综述】

全身麻醉包含镇静、镇痛、肌松与反射的抑制等四方面 。全身麻醉中麻醉深度可通过诸如BIS、熵指数、Narcortrend分级监测、听觉诱发电位、患者状态指数等指标进行监测，但这些设备主要监测全身麻醉中镇静程度的变化，对镇痛程度的变化不敏感 ，全身麻醉中镇痛监测仍然是一项很大的挑战。

一方面，术中镇痛不足会导致手术患者体内应激激素释放，引起心率加快或血压升高等血流动力学不良改变；另一方面，术中镇痛过度，过量应用阿片类药物会使患者产生呼吸抑制、恶心呕吐等一系列不良反应。因此，在全身麻醉中需要更加精确的指标来监测术中患者镇痛管理水平。手术体积描记指数（surgical pleth index, SPI）是近年临床常用的一种无创监测全身麻醉中镇痛水平的方法，现将SPI在全身麻醉手术中镇痛管理的临床应用进行综述。

SPI，也称为手术应激指数 ，是基于光体积描记指数的一种在术中监测患者镇痛水平的无创性指标，其原理是根据由脉搏血氧监测仪获得的脉冲频率及脉搏波振幅等，产生一种衡量伤害性感受与镇痛作用之间平衡的指数，是将两种连续的心血管变量［标准化心跳间期（heart beat interval, HBI）与标准化脉搏波振幅（plethysmographic pulse wave amplitude, PPGA）］结合在一起的多元指数，其中SPI值=100－（0.33HBI+0.67PPGA） 。SPI监测仪得到的数值为1~100，全身麻醉状态下的数值在20~50代表镇痛水平合适，>50说明镇痛不足，<20表示镇痛过深 。

全身麻醉时，患者意识消失，即患者的主观感受消失，故全身麻醉过程中的“疼痛”被称作伤害性应激反应 。麻醉医师一般根据术中患者的体动、血压、心率等指标来判断术中患者的镇痛效果，但是血流动力学的变化通常容易受其他因素的影响。SPI监测在降低术中交感神经反应、手术的伤害性刺激，合理应用镇痛药物，促进患者康复等方面起了很大的作用。

2.1　SPI与术中麻醉用药

Wennervirta等 在针对26例行肩袖成形术全身麻醉患者的前瞻性研究中发现，全身麻醉复合肌间沟神经阻滞组的SPI比单纯全身麻醉组明显降低，并证实SPI作为术中衡量疼痛‑镇痛平衡的指标优于心率、血压及反应熵。Chen等 也有报道，使用SPI监测调节瑞芬太尼用量（调节瑞芬太尼浓度使SPI值维持在20~50）与传统用药方法相比，瑞芬太尼用量减少，术中血流动力学水平更加稳定。Gruenewald等 对94例骨科和妇科患者进行研究，依据SPI指导使用舒芬太尼，其用量相较传统给药方法降低（5.84 ng·kg−1·min−1比6.62 ng·kg−1·min−1）。Rogobete等 在一项针对72例重症多发伤患者麻醉的研究中发现，SPI监测下的芬太尼用量、血管活性药物使用量、液体输入量显著减少，心血管不良事件发生率下降，自主呼吸恢复时间和拔管时间也都相对缩短。

2.2　SPI与交感神经系统

外科手术伤害性刺激产生应激反应，表现为垂体激素分泌的增加和交感神经系统的激活，导致肾上腺髓质分泌的儿茶酚胺及从突触前神经末梢释放的去甲肾上腺素增加 。Paloheimo等 通过对12例行双侧扁桃体切除术患者的研究发现，心率、脉冲间期、PPGA、自主神经系统状态、状态熵‑反应熵、SPI都能反映交感神经受到伤害性刺激的反应程度。Colombo等 利用SPI对60例择期行腹腔镜胆囊切除术的患者引导镇痛，并用心率变异性对交感神经活动状态进行评估，发现SPI指导的镇痛可以提供一个更稳定的交感神经调节作用，使血流动力学更加平稳。

2.3　SPI与应激激素

Chen等 的前瞻性、单盲、随机临床试验纳入了80例耳鼻喉科手术患者，分为SPI组及对照组，比较了4个时间点（手术前、气管插管时、术中手术患者受到最大伤害性刺激时、术中手术患者受到最大伤害性刺激15 min后）手术患者体内促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropic hormone, ACTH）、皮质醇、肾上腺素、去甲肾上腺素水平，结果发现，SPI与应激激素有中度或良好相关性，其中ACTH具有很高的敏感度及特异性。

2.4　SPI在儿童手术麻醉中的应用

SPI的相关研究大多在成年患者手术中进行。SPI指导镇痛药物在儿童全身麻醉中应用是否有可行性和可靠性也是研究的重点。在行儿童斜视矫正手术的研究中发现，SPI可以反映由气管插管和手术所带来的伤害性刺激 。一项随机对照试验选取了45例进行扁桃体切除术的儿童，设定SPI值20~50，研究结果显示，SPI组虽然减少了术中芬太尼的消耗量，但术中高血压出现的次数更加频繁，苏醒期躁动的发生率以及术后的疼痛评分也更高 。这与在成年患者中的相关研究结果是不一致的，因此推断可能设定的SPI范围低估了患儿术中实际的伤害性刺激程度，从而导致术中镇痛不足。由此可以看出，适合于成年人全身麻醉手术监测的SPI值范围并不适用于儿童。有研究认为此结果可能为自主神经系统在幼儿仍未发育完善所致 。最新一项研究报道认为，如果以减轻术后疼痛作为研究目标，减轻患儿术后躁动的发生率，较低的SPI靶范围（SPI≤40）比SPI≤50可能更适用于儿童麻醉中的镇痛监测 。所以未来研究者应致力于研究儿童的SPI靶范围，从而减少镇痛药物在儿童手术中的应用。

SPI在全身麻醉中监测疼痛‑镇痛平衡的应用已经得到不少临床试验的证实，但临床应用时，SPI监测也受一些因素的影响。

3.1　意识状态

Chen等 在有关SPI与应激激素的相关研究中发现，应激激素和SPI之间在患者清醒时（基点）并无相关性，而在其他全身麻醉过程中相关时间点则表现出中度到良好的相关性。即在全身麻醉期间患者处于无意识状态，没有心理因素干扰，意味着手术引发的伤害性感受是导致全身麻醉期间应激反应的主要因素，推测SPI可能只对麻醉意识消失的患者镇痛监测有效。

3.2　手术患者体位

手术患者体位的改变对SPI有显著的影响。Ilics等 的研究发现，手术患者由平卧位变截石位后SPI显著下降；从平卧位变到头高30°的屈式体位后SPI上升，而变反屈式体位时SPI下降。麻醉医师在利用SPI进行评估时应考虑体位改变对SPI的影响。

3.3　手术患者的容量水平

Bonhomme等 在神经外科的全身麻醉患者中使用标准化刺激和不同浓度瑞芬太尼镇痛，并利用SPI、MAP和心率来评估患者伤害性/抗伤害性刺激的平衡，发现SPI与MAP、心率具有良好的相关性，但会受到患者血管内容量状态和慢性高血压治疗状况的影响。在另一项研究中，Hans等 选取了33例接受神经外科手术的患者来评估液体容量对SPI的影响，发现血容量的高低会对SPI产生明显的影响。SPI是通过HBI和PPGA两个重要参数计算而来，其中PPGA取决于血管的充盈状态，因此推测血管充盈状态可能会对SPI产生影响。

3.4　术中血管活性药物的应用

Höcker等 在18例ASA分级Ⅲ级ICU患者的麻醉研究中发现，使用阿托品等兴奋交感神经的药物会引起心率增快，导致HBI减小，SPI升高。Ducrocq等 通过对SBP低于90 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）的患者静脉注射麻黄碱发现，注射后短暂时间内会对SPI产生一定影响，但很快会恢复。综上两个研究，在使用引起交感神经兴奋药物后的短时间内，SPI会出现爆发性的升高，但这种变化与SPI的运算相关，不会导致长时间影响，循环稳定后SPI会趋于平稳，仍可作为评估伤害性刺激的有效指标。

尽管SPI计算采用PPGA和HBI两个变量来提升数值的准确性和稳定性，但仍存在局限性。首先，SPI仅对全身麻醉表现出高度相关性，在对清醒患者监测中并不理想；其次，SPI的计算法则均是基于“18~65岁行丙泊酚‑瑞芬太尼全凭静脉麻醉的患者”，在儿童中使用并不可靠；最后，目前绝大多数SPI临床试验是在西方人群中进行，基于亚裔人群的临床研究极少。有研究表明，基因的表达可能影响瑞芬太尼的效果和用量 ，因此有必要在东方人群，尤其是以中国人为主的人群中进行大规模临床试验以扩充其理论。

总之，手术麻醉过程中有一个能评估疼痛‑镇痛平衡的指标至关重要，相关研究虽已证实SPI不仅能代表术中疼痛‑镇痛平衡，还有指导术中阿片类药物的应用、缩短患者术后康复时间以及避免并发症的出现等多种优势，但由于SPI使用的影响因素很多，如果把这些因素都进行控制，那么SPI的临床应用就非常局限。因此，有关SPI在全身麻醉中的应用值得进一步探索与研究。