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在全身麻醉手术中，病人术中知晓的发生率约为1%～2%[1、2]，由此可造成病人心理不愉快，恐惧手术，对医生产生不信任感以及有关的逆反心理[3～5]。因此应确保病人意识处于完全消失状态，避免术中知晓；同时又要防止麻醉药过量，节约麻醉药品，利于及早苏醒、降低医疗费用和减少并发症。当今，由于全身麻醉中普遍采用肌松药，使判断麻醉深度最为主要的呼吸和体动两项指标已失去其意义，从而使麻醉深度的判断益见困难。而到目前为止，还没有一种可靠、连续和定量监测麻醉深度的综合方法。近年来，随着生物、物理及计算机技术的进展，有一些监测大脑皮质和脑干麻醉水平的方法已经问世。本文就这些监测方法的进展综述如下。
1 心率变异性(HRV)HRV被认为是自主神经系统对心血管调节的反应。通常将HRV划分为高频(>0.1 Hz)和低频(0.05～0.1 Hz)两种[6]。高频反映副交感神经活性，与呼吸周期和呼吸性窦性心律不齐(RSA)的变化有关，主要通过压力感受器介导[7]。低频由调节心脏的交感和副交感共同介导，与外周血管舒缩张力和压力反射有关。全身麻醉可显著抑制HRV，可将其用作监测麻醉深度的指标。早在1935年，Samaan在犬乙醚和氟烷诱导麻醉试验中，发现RSA随麻醉加深而减少，从而提出RSA可定量监测麻醉深度。Porges[8]首先描述异氟醚麻醉加深时，RSA降低。Sleig[9]观察到全麻诱导早期HRV明显下降，与诱导期的呼吸抑制有关，认为HRV的变化能较好反映麻醉期的脑干抑制。Blues[10]研究RSA与儿童麻醉诱导过程临床体征关系时，发现随着麻醉加深，RSA显著下降，RSA基础值、喉头张力消失和瞳孔固定三个阶段的值均显著不同，表明RSA作为监测儿童的麻醉深度具有可靠性。Ireland[11]研究麻醉恢复期HRV与LOC(意识消失)的关系，认为HRV是一项监测麻醉深度有用的辅助指标。对RSA神经生理的研究已较详细，多重迷走理论提出延髓的孤束核(nucleus tractus solitarii，NTS)接受肺膨胀信息的感觉传入，然后通过其疑核(NA)的传出纤维驱动与呼吸相连的心脏迷走神经。此通路在解剖上有别于颈动脉窦-NTS-延髓脊侧运动核(DMNX)-迷走控制的迷走反射，麻醉之所以降低RSA，可能是一方面麻醉激活了NTSNA轴突触上的抑制性氨基乙酸和γ-氨基丁酸(GABA)，后者投射并抑制较高级脑中枢如边缘系统；另一方面因呼吸抑制通过此轴抑制心脏的迷走张力，还可能麻醉调节了与脑代谢有关的内源性下丘脑肽水平，从而影响心脏的迷走调节[9]。
有人[12]对ICU病人的镇静程度应用HRV与脑电频谱分析测定时，发现脑电频谱的变化和HRV的变化程度相近，前者为72.12%，后者为64.20%，但脑电频谱变化的个体差异较大，其差异可能系脑电容易受肌电信号干扰所致，而HRV则不受此类因素影响，并能间接反映中枢神经系统对心率的影响。据此，认为HRV在反映镇静深度方面较脑电频谱分析可靠。
影响HRV的因素很多，中枢神经系统对心率的控制只是其中的一个影响因素，其他如手术刺激强度、体重、年龄、昼夜节律、心血管疾病、糖尿病等均可影响HRV，因此个体差异也较大，无法确定其围术期的正常值，只能取用其前后的变化作为对照。因此，尽管HRV作为自主神经调节心血管功能的反映，对麻醉非常有用，可通过这些变化解释血流动力学变化的某些机制，但作为麻醉深度的监测指标仍很不理想，即可靠性差。有学者在比较了脑电双频谱指数(BIS)、听觉诱发电位(AEP)、近似值(ApEn)和HRV等指标，结论是HRV作为麻醉深度监测，其可靠性均不如其它几项指标。因此，有必要研制抗干扰采样器，对HRV数值进行适当转换，然后确定其围术期的正常值，使HRV成为监测麻醉深度的一项指标。作者在异丙酚无痛人工流产术中，观察到诱导早期BIS和HRV同时下降，但在人流手术刺激最强时，HRV有一过性上升，而BIS则无明显变化。此现象说明HRV可确切反映自主神经张力及其平衡的变化，却不能很好反映意识水平的变化，即不能反映脑皮质电活动的情况。
2 听觉诱发电位指数(AEP index)听觉诱发电位(AEP)能可靠反映多种麻醉药物的麻醉深度，并能监测术中知晓[13]，但临床分析AEP波非常繁琐且困难。最近有人对AEP曲线的连续片段的不同振幅进行数学处理，衍化出AEP index，类似于意识水平的评分，可较好反映AEP曲线的形态，已被临床用于评估麻醉深度[14]。Gajraj等[15]比较AEP index与BIS(脑电双频谱指数)监测异丙酚麻醉深度，发现BIS在麻醉复苏期逐渐升高，而AEP index值从意识消失到清醒呈突然升高状态。因此认为BIS只能监测麻醉药物引起的脑电抑制，而不能反映觉醒状态的变化，即BIS可预测麻醉后意识恢复、麻醉药物清除情况，以及镇痛水平。AEP index则能较好监测从意识消失到清醒的过渡期，能较好预测病人对刺激的体会反应。Roberts[16]认为意识消失是一种阈值现象，这可能是AEP index值从意识消失到清醒而突然升高的原因。作者就此提出假设：在决定意识状态的脑干网状结构中，存在着一个特殊的中枢神经系统觉醒中枢，在意识存在时此中枢“打开”，在任何意识丧失时此中枢“关闭”，在停用麻醉药后，脑皮质电活动逐步活跃，表现BIS渐升，但觉醒中枢仍处于“关闭”状态，直到意识恢复的那一点时，表现出AEP index值突然升高。
3 脑电图(EEG)早在1933年Berger曾在氯仿麻醉时测量过EEG的变化。1937年Gibbs等将EEG用于监测术中麻醉药的作用，发现脑电活动的抑制表现为频率和波幅变化，以及爆发性抑制。但通常所用的EEG仪既庞大、复杂，又分析困难，干扰因素众多，因此不适用监测麻醉深度。近年来，随着计算机技术在脑电监测与分析中的应用，麻醉中的EEG监测又被再度引起重视，并已成为可能。
4 脑电双频指数(BIS)将常规习用的EEG信号通过计算机数字转化处理，得出意识水平与不同频率成份定量监测的关系，此即为BIS值的来源。在清醒状态下，频率较快，BIS接近100。有人利用正电子放射断层扫描(PET)发现，异丙酚与异氟醚麻醉时大脑糖代谢率的下降与BIS、RSA的下降呈线性相关，而与EEG中频率(MF)和边缘频率(SE)则无关[17]。此现象提示麻醉药物可干扰脑代谢正常调节的过程。在麻醉状态下，大脑为什么需同时控制其代谢？最简单的解释是减少其糖需求，此现象与笔记本电脑为节约电池而降低其运行速度和屏幕亮度有类似之处，生物学上的例证则是某些哺乳动物为减少其脑代谢而进入冬眠。实际上真正冬眠动物(如松鼠)的特点与麻醉过程出现的体征很相似，都出现EEG dalte波改变，温度调节功能丧失，对有害刺激反应迟钝，识别能力丧失等[18]。麻醉有可能激活一直存在于人类和其他非冬眠哺乳动物中的冬眠机制，这个过程中脑干起着重要作用，这就是麻醉为什么引起BIS和RSA降低的原由。
Gajraj等[19]比较利用BIS、SEF和AEP指标区别意识与意识消失过渡期的可靠性，发现AEP是区别意识丧失的最好指标，其次为BIS，而SEF最差。Flaishon等[9、19、20]在三项研究中均证明约有25%的病人在麻醉恢复期对口令有反应，但BIS低于55，这时病人通常处于遗忘水平，其机制尚不清楚，有可能部分系仪器显示延迟(滞后)所引起。因病人在对口令有动作反应后不久(20～30s)，BIS即快速上升至95以上。在临床应用BIS时要重视这种滞后现象，因BIS对即将发生的意识恢复不能可靠地作出预测。术中BIS的快速上升，通常表明已经发生了术中知晓。
Sleigh[9]在异丙酚复合全麻中发现，从麻醉诱导到气管插管，BIS平均值由95.38降至44.22，但病人手持的注射器落地时BIS值(92.00)与基础值(95.38)无显著性差异。在麻醉恢复期，手术结束时的BIS值与第一次吞咽反射恢复时的BIS值也无显著性差异，这说明BIS不能可靠预测病人何时出现吞咽、咳嗽反射，显然这与吞咽反射是脑干反射，而非大脑皮层电活动情况的反映有关。显然，病人手持的注射器落地是清醒到意识消失的过渡期，但为什么多数病人有较高的BIS值呢？ 其原因有三：①EEG监测仪显示滞后；②异丙酚对EEG具有双向作用[21]，即在发生抑制前首先增加EEG的高频活动；③在皮层电活动改变之前，神经运动张力已丧失，可能这与人为的肌电干扰了额部肌肉的BIS节律有关。
Gajraj等在有关AEP与BIS研究中，也认为BIS不能很好地监测从清醒到意识消失的过渡期变化，与Sleigh的研究结果相似，但认为BIS能很好预测麻醉药物代谢清除和麻醉的苏醒情况，同时认为BIS是监测镇静深度的良好指标。但国内研究[12]则认为BIS易受肌电等干扰，个体差异较大。在反映镇静深度的可靠性方面不如HRV。另有一项研究[22]认为，BIS在监测硬膜外复合全麻的麻醉深度有一定价值。95%SEF是EEG功率谱中95%以下的频率范围，它反映EEG信号由清醒状态的高频波到麻醉后低频波占优势的过程，因而也被用来判断麻醉深度，其取值为0～30。多数研究均表明，95%SEF变化与BIS类似，但可靠性不如后者。在诱导期不同阶段，其值有较大范围重叠，并且与异丙酚的血药浓度相关性不如BIS[9、19]。
5 ApEn(近似值)人们越来越认识到人体的许多生理活动属于非线性规律，是非常复杂的系统，用HRV、BIS等一些线性模型很难反映出人体生理系统非线性活动的复杂性，而ApEn就是用非线性模型反映系统复杂性的一项统计指标，正常值为0～1。系统越简单和越规律，则ApEn值越小，反之则越大。系统活动绝对规律时，ApEn值为0。ApEn已成功应用于分析胎儿HRV[23、24]。据Sleigh研究，ApEn在诱导期由0.90降至0.65，但在苏醒期变化不明显；ApEn平均值在0.77时，对口令就有反应；麻醉时ApEn降低，其原因可能与大脑皮质对其神经分支系统的综合(整和)作用消失有关，因而EEG信号变得更加规则，实际上ApEn能很好监测全麻病人EEG低频成分占优势的趋势。但笔者认为，在监测觉醒程度方面，ApEn并不比BIS更具优越性。
6 结语理想的麻醉深度监测仪，要求能综合多方面因素(如意识水平、疼痛、外科手术刺激等)来预测麻醉深度的适宜性、避免术中知晓和药物过量等问题，且设备不能太繁杂、易于操作、便于临床常规应用。但迄今尚没有一种仪器具备上述要求。因此，对麻醉深度的监测是一项需要不断探索和研究的课题。但应用现有的一些由不同机制和原理所产生的监测参数，并结合血流动力学、药物浓度及临床体征，无疑会给临床判断麻醉深度带来极大的帮助。
1 心率变异性(HRV)HRV被认为是自主神经系统对心血管调节的反应。通常将HRV划分为高频(>0.1 Hz)和低频(0.05～0.1 Hz)两种[6]。高频反映副交感神经活性，与呼吸周期和呼吸性窦性心律不齐(RSA)的变化有关，主要通过压力感受器介导[7]。低频由调节心脏的交感和副交感共同介导，与外周血管舒缩张力和压力反射有关。全身麻醉可显著抑制HRV，可将其用作监测麻醉深度的指标。早在1935年，Samaan在犬乙醚和氟烷诱导麻醉试验中，发现RSA随麻醉加深而减少，从而提出RSA可定量监测麻醉深度。Porges[8]首先描述异氟醚麻醉加深时，RSA降低。Sleig[9]观察到全麻诱导早期HRV明显下降，与诱导期的呼吸抑制有关，认为HRV的变化能较好反映麻醉期的脑干抑制。Blues[10]研究RSA与儿童麻醉诱导过程临床体征关系时，发现随着麻醉加深，RSA显著下降，RSA基础值、喉头张力消失和瞳孔固定三个阶段的值均显著不同，表明RSA作为监测儿童的麻醉深度具有可靠性。Ireland[11]研究麻醉恢复期HRV与LOC(意识消失)的关系，认为HRV是一项监测麻醉深度有用的辅助指标。对RSA神经生理的研究已较详细，多重迷走理论提出延髓的孤束核(nucleus tractus solitarii，NTS)接受肺膨胀信息的感觉传入，然后通过其疑核(NA)的传出纤维驱动与呼吸相连的心脏迷走神经。此通路在解剖上有别于颈动脉窦-NTS-延髓脊侧运动核(DMNX)-迷走控制的迷走反射，麻醉之所以降低RSA，可能是一方面麻醉激活了NTSNA轴突触上的抑制性氨基乙酸和γ-氨基丁酸(GABA)，后者投射并抑制较高级脑中枢如边缘系统；另一方面因呼吸抑制通过此轴抑制心脏的迷走张力，还可能麻醉调节了与脑代谢有关的内源性下丘脑肽水平，从而影响心脏的迷走调节[9]。
有人[12]对ICU病人的镇静程度应用HRV与脑电频谱分析测定时，发现脑电频谱的变化和HRV的变化程度相近，前者为72.12%，后者为64.20%，但脑电频谱变化的个体差异较大，其差异可能系脑电容易受肌电信号干扰所致，而HRV则不受此类因素影响，并能间接反映中枢神经系统对心率的影响。据此，认为HRV在反映镇静深度方面较脑电频谱分析可靠。
影响HRV的因素很多，中枢神经系统对心率的控制只是其中的一个影响因素，其他如手术刺激强度、体重、年龄、昼夜节律、心血管疾病、糖尿病等均可影响HRV，因此个体差异也较大，无法确定其围术期的正常值，只能取用其前后的变化作为对照。因此，尽管HRV作为自主神经调节心血管功能的反映，对麻醉非常有用，可通过这些变化解释血流动力学变化的某些机制，但作为麻醉深度的监测指标仍很不理想，即可靠性差。有学者在比较了脑电双频谱指数(BIS)、听觉诱发电位(AEP)、近似值(ApEn)和HRV等指标，结论是HRV作为麻醉深度监测，其可靠性均不如其它几项指标。因此，有必要研制抗干扰采样器，对HRV数值进行适当转换，然后确定其围术期的正常值，使HRV成为监测麻醉深度的一项指标。作者在异丙酚无痛人工流产术中，观察到诱导早期BIS和HRV同时下降，但在人流手术刺激最强时，HRV有一过性上升，而BIS则无明显变化。此现象说明HRV可确切反映自主神经张力及其平衡的变化，却不能很好反映意识水平的变化，即不能反映脑皮质电活动的情况。
2 听觉诱发电位指数(AEP index)听觉诱发电位(AEP)能可靠反映多种麻醉药物的麻醉深度，并能监测术中知晓[13]，但临床分析AEP波非常繁琐且困难。最近有人对AEP曲线的连续片段的不同振幅进行数学处理，衍化出AEP index，类似于意识水平的评分，可较好反映AEP曲线的形态，已被临床用于评估麻醉深度[14]。Gajraj等[15]比较AEP index与BIS(脑电双频谱指数)监测异丙酚麻醉深度，发现BIS在麻醉复苏期逐渐升高，而AEP index值从意识消失到清醒呈突然升高状态。因此认为BIS只能监测麻醉药物引起的脑电抑制，而不能反映觉醒状态的变化，即BIS可预测麻醉后意识恢复、麻醉药物清除情况，以及镇痛水平。AEP index则能较好监测从意识消失到清醒的过渡期，能较好预测病人对刺激的体会反应。Roberts[16]认为意识消失是一种阈值现象，这可能是AEP index值从意识消失到清醒而突然升高的原因。作者就此提出假设：在决定意识状态的脑干网状结构中，存在着一个特殊的中枢神经系统觉醒中枢，在意识存在时此中枢“打开”，在任何意识丧失时此中枢“关闭”，在停用麻醉药后，脑皮质电活动逐步活跃，表现BIS渐升，但觉醒中枢仍处于“关闭”状态，直到意识恢复的那一点时，表现出AEP index值突然升高。
3 脑电图(EEG)早在1933年Berger曾在氯仿麻醉时测量过EEG的变化。1937年Gibbs等将EEG用于监测术中麻醉药的作用，发现脑电活动的抑制表现为频率和波幅变化，以及爆发性抑制。但通常所用的EEG仪既庞大、复杂，又分析困难，干扰因素众多，因此不适用监测麻醉深度。近年来，随着计算机技术在脑电监测与分析中的应用，麻醉中的EEG监测又被再度引起重视，并已成为可能。
4 脑电双频指数(BIS)将常规习用的EEG信号通过计算机数字转化处理，得出意识水平与不同频率成份定量监测的关系，此即为BIS值的来源。在清醒状态下，频率较快，BIS接近100。有人利用正电子放射断层扫描(PET)发现，异丙酚与异氟醚麻醉时大脑糖代谢率的下降与BIS、RSA的下降呈线性相关，而与EEG中频率(MF)和边缘频率(SE)则无关[17]。此现象提示麻醉药物可干扰脑代谢正常调节的过程。在麻醉状态下，大脑为什么需同时控制其代谢？最简单的解释是减少其糖需求，此现象与笔记本电脑为节约电池而降低其运行速度和屏幕亮度有类似之处，生物学上的例证则是某些哺乳动物为减少其脑代谢而进入冬眠。实际上真正冬眠动物(如松鼠)的特点与麻醉过程出现的体征很相似，都出现EEG dalte波改变，温度调节功能丧失，对有害刺激反应迟钝，识别能力丧失等[18]。麻醉有可能激活一直存在于人类和其他非冬眠哺乳动物中的冬眠机制，这个过程中脑干起着重要作用，这就是麻醉为什么引起BIS和RSA降低的原由。
Gajraj等[19]比较利用BIS、SEF和AEP指标区别意识与意识消失过渡期的可靠性，发现AEP是区别意识丧失的最好指标，其次为BIS，而SEF最差。Flaishon等[9、19、20]在三项研究中均证明约有25%的病人在麻醉恢复期对口令有反应，但BIS低于55，这时病人通常处于遗忘水平，其机制尚不清楚，有可能部分系仪器显示延迟(滞后)所引起。因病人在对口令有动作反应后不久(20～30s)，BIS即快速上升至95以上。在临床应用BIS时要重视这种滞后现象，因BIS对即将发生的意识恢复不能可靠地作出预测。术中BIS的快速上升，通常表明已经发生了术中知晓。
Sleigh[9]在异丙酚复合全麻中发现，从麻醉诱导到气管插管，BIS平均值由95.38降至44.22，但病人手持的注射器落地时BIS值(92.00)与基础值(95.38)无显著性差异。在麻醉恢复期，手术结束时的BIS值与第一次吞咽反射恢复时的BIS值也无显著性差异，这说明BIS不能可靠预测病人何时出现吞咽、咳嗽反射，显然这与吞咽反射是脑干反射，而非大脑皮层电活动情况的反映有关。显然，病人手持的注射器落地是清醒到意识消失的过渡期，但为什么多数病人有较高的BIS值呢？ 其原因有三：①EEG监测仪显示滞后；②异丙酚对EEG具有双向作用[21]，即在发生抑制前首先增加EEG的高频活动；③在皮层电活动改变之前，神经运动张力已丧失，可能这与人为的肌电干扰了额部肌肉的BIS节律有关。
Gajraj等在有关AEP与BIS研究中，也认为BIS不能很好地监测从清醒到意识消失的过渡期变化，与Sleigh的研究结果相似，但认为BIS能很好预测麻醉药物代谢清除和麻醉的苏醒情况，同时认为BIS是监测镇静深度的良好指标。但国内研究[12]则认为BIS易受肌电等干扰，个体差异较大。在反映镇静深度的可靠性方面不如HRV。另有一项研究[22]认为，BIS在监测硬膜外复合全麻的麻醉深度有一定价值。95%SEF是EEG功率谱中95%以下的频率范围，它反映EEG信号由清醒状态的高频波到麻醉后低频波占优势的过程，因而也被用来判断麻醉深度，其取值为0～30。多数研究均表明，95%SEF变化与BIS类似，但可靠性不如后者。在诱导期不同阶段，其值有较大范围重叠，并且与异丙酚的血药浓度相关性不如BIS[9、19]。
5 ApEn(近似值)人们越来越认识到人体的许多生理活动属于非线性规律，是非常复杂的系统，用HRV、BIS等一些线性模型很难反映出人体生理系统非线性活动的复杂性，而ApEn就是用非线性模型反映系统复杂性的一项统计指标，正常值为0～1。系统越简单和越规律，则ApEn值越小，反之则越大。系统活动绝对规律时，ApEn值为0。ApEn已成功应用于分析胎儿HRV[23、24]。据Sleigh研究，ApEn在诱导期由0.90降至0.65，但在苏醒期变化不明显；ApEn平均值在0.77时，对口令就有反应；麻醉时ApEn降低，其原因可能与大脑皮质对其神经分支系统的综合(整和)作用消失有关，因而EEG信号变得更加规则，实际上ApEn能很好监测全麻病人EEG低频成分占优势的趋势。但笔者认为，在监测觉醒程度方面，ApEn并不比BIS更具优越性。
6 结语理想的麻醉深度监测仪，要求能综合多方面因素(如意识水平、疼痛、外科手术刺激等)来预测麻醉深度的适宜性、避免术中知晓和药物过量等问题，且设备不能太繁杂、易于操作、便于临床常规应用。但迄今尚没有一种仪器具备上述要求。因此，对麻醉深度的监测是一项需要不断探索和研究的课题。但应用现有的一些由不同机制和原理所产生的监测参数，并结合血流动力学、药物浓度及临床体征，无疑会给临床判断麻醉深度带来极大的帮助。