丙泊酚药物浓度对意识状态相关脑电图特征影响的研究

摘要：

目的:探索对丙泊酚药物浓度和意识状态改变敏感的脑功能特征。方法:选择拟行胸腹部手术治疗的男性患者6例，对所有患者使用靶控输注设备进行丙泊酚输注，初始药物浓度设置为1.0 mg/L，然后每6 min增加0.2 mg/L，直到患者达到无意识状态。同时，采集患者的脑电信号。将采集的脑电信号进行预处理并提取脑功能特征。构建药物浓度相同、意识状态不同和意识状态相同、药物浓度相同两个数据集，并使用线性判别分析（linear discriminant analysis, LDA）、逻辑回归（logistic regression, LR）和支持向量机（support vector machine, SVM）3种机器学习算法模型在不同的数据集上进行分类分析。结果:特征筛选结果显示功率谱-δ-顶区、排列熵（permutation entropy, PE）-δ-颞区和相位滞后指数（phase lag index, PLI）-α-顶区到顶区为对意识状态改变敏感的特征，使用这3个特征在LDA、LR和SVM机器学习算法模型上得到的意识状态分类正确率分别为（82±5）%、（83±5）%和（84±4）%；功率谱-β-额区、功率谱-β-颞区和功率谱-β-顶区对药物浓度改变敏感，使用这3个特征在LDA、LR和SVM机器学习算法模型上得到的药物浓度分类正确率分别为（77±4）%、（76±4）%和（80±4）%。功率谱-δ-顶区在药物浓度变化时没有明显变化（
P>0.05），而在意识状态从有意识到无意识明显升高（
P<0.001）；PE-δ-颞区和功率谱-β-额区在从低药物浓度到高药物浓度和从有意识到无意识时均明显降低（
P<0.001）；PLI-α-顶区到顶区在低药物浓度状态下明显高于其在高药物浓度状态下（
P<0.001），但是其在意识状态变化时并没有明显变化（
P>0.05）；功率谱-β-颞区和功率谱-β-顶区在意识状态变化时均没有出现明显变化（
P>0.05），但是功率谱-β-颞区从低药物浓度到高药物浓度时明显升高（
P<0.001），而功率谱-β-顶区从低药物浓度到高药物浓度时明显降低（
P<0.05）。
结论:功率谱-δ-顶区可以很好地表征意识水平的变化同时避免药物浓度的影响，在精确监测麻醉深度上具有潜力。

关键词：丙泊酚、脑电图、机器学习、麻醉深度

所属期刊栏目：42

资助基金：陕西省自然科学基金2020JQ-511;Shaanxi Natural Science Foundation2020JQ-511

在线出版日期：2023-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1030-1035