摘要

背景：全身麻醉期间的脑电图振荡可能随认知与躯体健康状态而变化。本研究旨在探讨60岁以上心脏手术患者麻醉诱导的脑电振荡与术后结局之间的关联。

方法：本研究为“右美托咪定诱导睡眠最小化ICU功能障碍（MINDDS）”研究的预设二次数据分析。研究对象为择期接受体外循环心脏手术的居家患者。主要结局是通过混淆评估法评估的术后谵妄（postoperative delirium，POD）发生率。次要结局包括非居家出院及30天再入院。核心暴露变量为异氟烷全身麻醉维持期测量的α波段功率。同时收集了可能影响结果的认知与躯体健康混杂变量。

结果：在MINDDS研究的394名参与者中，302例具有可分析脑电图数据。POD发生率为11.1%。α功率每增加1dB，POD发生几率降低14%（比值比0.86，95%CI：0.78-0.95；P=0.004）。经混杂因素校正后，该关联不再具有统计学意义（校正后比值比0.92，95%CI：0.81-1.03；P=0.154）。非居家出院与α功率无显著关联。α功率每增加1dB，30天再入院几率降低20%（校正后比值比0.80，95%置信区间：0.71-0.91；P<0.001）。探索性分析与敏感性分析均验证了上述结果的稳定性。

结论：本研究发现麻醉诱导的脑电振荡与术后结局存在关联，但在考虑术前认知与躯体健康状态后，其与谵妄发生及出院预后的相关性不再显著。值得注意的是，α振荡与30天再入院风险呈现显著负相关，发现有助于麻醉医师识别高危患者，其临床价值已超越手术室范畴。

背景

全身麻醉与镇静状态下的脑电图振荡模式呈现出明显的麻醉药物类别及剂量依赖性特征。在异氟烷全身麻醉期间，典型脑电图表现主要包括δ振荡、额叶θ振荡以及额叶α振荡；而镇静状态则更常见β振荡的出现。计算模型研究显示，β振荡与α振荡在发生机制上具有共同基础，二者均源于丘脑-皮质回路中GABA-A不同程度的增强。这些振荡模式不仅为闭环麻醉控制系统的设计提供了理论依据，也进一步推动了麻醉状态神经机制的研究以及个体化麻醉实践的发展。

POD在老年心脏手术患者中较为常见，不仅带来多方面的临床困扰，还与再住院率升高密切相关。尽管已有研究表明非心脏手术后α功率降低与谵妄发生存在关联，但二者之间的因果关系尚不明确。值得注意的是，低α功率同样与衰老进程、认知功能下降及基础疾病状态密切相关，因此其与谵妄之间的关联可能受到患者基础健康状况的混淆影响。此外，α功率对患者出院结局及短期再入院风险的预测价值仍有待进一步验证。

基于对MINDDS研究脑电图数据的分析，研究提出以下假设：在校正患者的认知功能与整体生理健康数据后，α功率与POD之间的关联将不再显著；该结论同样适用于对非居家出院及30天内再住院率的预测评估。

方法

伦理合规性

所有涉及人类参与者的研究程序均符合机构和/或国家研究委员会的伦理标准，并符合1964年《赫尔辛基宣言》及其后来的修正案或可比较的伦理标准。

本研究纳入60岁及以上、拟接受体外循环心脏手术并计划术后入住ICU的患者。

以下诊断的受试者未被纳入研究：对右美托咪定过敏；患有肾或肝衰竭；长期服用苯二氮卓类或抗精神病药物；因结构性或缺氧性脑损伤导致严重功能缺损；术前一个月内曾在重症监护病房住院超过两天；既往一年内接受过心脏手术；正在接受需要全身循环停止的手术；SARS-CoV-2检测阳性或有相关症状。因盲、聋或无法用英语交流而无法完成认知评估的参与者也被排除。入组后，根据预先设定的标准，若参与者计划在住院期间接受第二次外科手术、术后插管时间超过十二小时、或变为SARS-CoV-2阳性或出现症状，则将从研究中剔除。

 在脑电图数据处理方面，研究人员从每位患者全身麻醉维持期记录中选取了连续2分钟高质量信号片段，确保无伪差、无爆发抑制且未发生低血压。通过将每个通道数据分割为3秒时段（重叠率95%），利用Python的MNE工具包计算频谱功率。α功率定义为8-12 Hz频带的中位数值，最终合并所有时段和电极数据得到每位患者的代表性α功率值，同时进行了归一化处理的敏感性分析。

 临床评估采用电话版蒙特利尔认知评估（t-MoCA）和PROMIS系列量表，分别评估认知功能及身心健康状况。所有评分均转化为标准化T分数进行分析。

 统计分析采用线性回归探讨α功率与各协变量的关系，并通过多变量Logistic回归评估α功率与临床结局的关联。所有模型均调整了年龄、体重指数、性别、认知功能、身体功能等多个影响因素，并进行了系统的敏感性分析和多重比较校正。研究使用R软件完成统计分析，以p<0.05作为统计学显著性标准。

统计分析使用R统计软件完成。所有检验均为双侧，p < 0.05 认为具有统计学意义。

结果

本研究共纳入302名具有可分析脑电图数据的参与者（图1）。研究对象的年龄中位数为69岁（IQR 64, 74），以白人男性为主。分析显示，术后发生谵妄的患者在基线时表现出较低的t-MoCA评分，同时在PROMIS应用认知、整体身体健康、整体心理健康及身体功能等维度的得分也相对较差（表1）。

表1

脑电图频谱分析揭示了与年龄相关的特征性变化（图1A）：随着参与者年龄增长，θ和α频段的功率呈现下降趋势。值得注意的是，即使在年龄和性别相匹配的参与者中，个体间的频谱特征仍存在明显差异。例如，图1B展示了一位60岁女性参与者的频谱图，其t-MoCA得分为18分（认知功能正常范围），各项PROMIS评分均达到或优于常模平均水平；而图1C则显示了另一位同年龄女性参与者的频谱特征，该参与者t-MoCA得分仅为15分（提示认知功能受损），且所有PROMIS评分均处于或低于人群平均水平。经校正分析发现，阿尔法功率与年龄、体重指数、性别、认知功能、躯体功能及睡眠障碍存在关联（表2）。这表明体重指数、女性性别、t-MOCA评分、躯体功能和睡眠障碍可能共同解释了这些声谱图中观察到的差异。

图1

表2

在262名具有完整谵妄评估数据的患者中，POD发生率为11%。初步分析显示，α功率每增加1dB，POD发生风险降低14%（OR: 0.86, 95% CI: 0.78-0.95; P = 0.004）。然而，在调整混杂因素后，该关联不再具有统计学意义（校正后OR: 0.92, 95% CI: 0.81-1.03; P = 0.154）（表3）。这一发现在考虑实际用药情况的敏感性分析以及经过Bonferroni校正的分析中均保持一致。

表3

讨论

在这项二次分析中，未调整模型显示α功率每增加1dB，POD发生风险相应降低。然而，在校正年龄、术前躯体及认知健康状况等混杂因素后，该关联不再具有统计学意义。这一结果提示，研究人员与临床医生在解读术中α功率与POD关系时，需充分考虑预后相关协变量的影响。值得注意的是，α功率每增加1 dB与30天内再入院风险降低的关联，则在调整分析、探索性分析及多种敏感性分析中均保持稳定。

α功率与POD（包括亚综合征谵妄）关联的发现，与非心脏手术研究结果一致。然而，经过校正的分析表明，α振荡中所包含的认知与躯体健康信息可能是驱动该关联的主要因素。这意味着，在已知认知与躯体健康变量基础上，α功率可能无法进一步提升POD预测模型的解释能力。不过，这些健康变量仍可作为研究α振荡背后丘脑皮质回路特性的重要基础，例如通过实验室和计算模型探索与躯体功能相关的神经细胞变化。

需要指出的是，本研究观察到的前额叶麻醉诱导α振荡关联，可能无法在基线脑电图记录中直接呈现。原因是麻醉药物诱导的振荡具有独特的高振幅特征，与清醒状态下的脑电活动存在本质区别，与既往研究发现一致：尽管阿尔茨海默病早期与晚期患者在镇静剂量的硫喷妥钠作用下前额叶β功率存在显著差异，但这些差异在基线脑电图中却无法识别。

关于通过脑电图或其他临床手段精准维持“浅”麻醉状态是否能降低POD发生率，目前仍是麻醉学领域亟待解决的重要问题。既有研究显示“深”麻醉相关的脑电图特征（如低功率、爆发抑制）可能增加谵妄风险，也有证据提示患者自身脆弱性而非全麻本身才是谵妄发生的基础。我们的研究结果支持对“深麻醉-谵妄”关联需要更审慎的解读——即表现出深麻醉特征的患者本身可能就具有更高的谵妄风险。因此，深麻醉指标与谵妄之间的关联很可能受到共同影响谵妄风险的躯体与认知健康因素的混杂。

术中脑电图与POD的关系已成为多项研究和荟萃分析的焦点，而脑电图指导麻醉对谵妄的预防价值仍是争议热点。值得注意的是，少有研究能像本研究这样同时具备以下特征：采用经过充分验证的谵妄评估工具、包含前额叶α功率等生理相关指标、并达到相当的样本规模与方法学质量。Khalifa等近期针对220例心脏手术患者的研究发现，较低的术中前额叶α功率与较高谵妄发生率相关，该关联独立于年龄但受认知状态影响。尽管该研究在设计（单中心观察性）、地点（比利时）、谵妄发生率（29.5% vs 11.0%）及α功率计算方法等方面与本研究存在差异，但核心发现与本研究高度契合。这些结果与我们团队近期研究共同指向一个重要问题：术中α功率是否在术前认知与POD的关联中扮演中介角色？未来研究需要进一步阐明这些临床因素间的因果关系。

30天再入院率是衡量医疗质量与协调性的关键指标，在美国更是医院再入院减少计划（HRRP）的核心考核指标。尽管属于探索性分析，但我们发现α功率与再入院风险的关联在调整认知功能、躯体健康状况及合并症后依然稳定（表3）。虽然术中脑电图与再入院之间的病理生理机制尚未明确，但我们推测脑电图中可能编码了某些未测量的临床变量，这些因素可能是该关联的基础。在心脏手术领域，术中脑电图长期被视为预测术后神经系统并发症的潜在工具，而这些并发症正是再入院的重要原因。既往研究已在特定手术人群（如颈动脉内膜切除术）中发现脑电图与术后结局的关联，而非心脏手术研究也证实术前认知障碍、年龄等因素与再入院风险相关。未来需要对再入院诊断进行更精细分类的深入研究。

本研究针对60岁以上体外循环心脏手术患者的分析表明，麻醉诱导的脑电振荡虽与术后结局相关，但在考虑术前认知与躯体健康状况后，其与谵妄及出院安置的独立关联消失。然而在二次分析中，这些振荡与30天再入院的关联在所有模型中均保持稳定。这些发现将帮助麻醉医师更准确地识别POD及其他围术期结局的高危患者，并实施个体化麻醉管理。更重要的是，麻醉诱导的脑电振荡可能为预测患者远期健康结局提供新的窗口。

局限性

在研究分析中，随机分配至右美托咪定组是评估α功率与谵妄关系时的一个潜在混杂因素。虽然我们的统计分析调整了随机分组安排，但未来需要进一步的研究来证实这一分析，因为有可能存在一些残余混杂，因为一半的患者接受了能够减少谵妄的干预措施，即右美托咪定。其次，本研究未评估衰弱，这是POD的一个风险因素。但我们通过已验证的认知与躯体健康指标进行了系统评估，且近期证据显示α功率与衰弱间并无显著关联。再者，尽管异氟醚给药遵循临床常规，但我们通过选取无爆发抑制、持续稳定且不受低血压干扰的脑电片段，有效控制了麻醉波动对结果的影响。这一点尤其重要，因为短暂的α功率丧失一直与伤害性刺激相关。最后，作为一项基于固定样本量的二次分析，本研究对部分结局（如30天再入院）的统计检验效能有限。同样重要的是，这项对已完成的随机对照试验的二次分析的样本量是固定的，因此，不能完全排除II类错误（假阴性）的可能性。

原始文献：

Freedman IG, Boncompte G, Qu JZ, et al. Anesthesia-induced electroencephalogram oscillations and perioperative outcomes in older adults undergoing cardiac surgery. J Clin Anesth. 2025 Mar;102:111770.

Tags： 【神麻人智】老年心脏手术患者麻醉诱导的脑电图振荡与围术期预后