一种新型单通道脑电图标志物可能与围手术期认知变化相关

《Frontiers in Systems Neuroscience》：A novel 1-channel EEG marker may associate with perioperative cognitive change

　　

引言：术后认知下降，至少在短暂阶段，被认为是老年手术患者中一种常见且具有重要意义的并发症。若其潜在机制在术中即影响脑功能，则建立一种有效的术中脑功能障碍标志物将具有重要价值。然而，迄今针对这一目的尚无统一共识性标志物。研究人员开发了一种基于脑电图（EEG，electroencephalography）的标志物——脑反应性指数（BRI，Brain Reactivity Index）。为评估术中BRI作为一种可能与围手术期认知变化相关的急性脑功能障碍标志物的有效性，研究比较了围手术期蒙特利尔认知评估（MoCA，Montreal Cognitive Assessment）评分变化幅度不同患者之间的BRI数值。

方法：本研究分析了100例成年心脏外科患者的EEG及临床数据，以评估脑反应性指数（BRI）的变化是否可能与术后认知改变相关。

结果：术中BRI与老年患者（≥65岁）的围手术期MoCA变化相关，且这种相关性在术前MoCA评分处于中间范围（21–25分）的患者中尤为明显。该关联在麻醉开始后的前30 min内即已显现。相比之下，在较年轻患者组（<65岁）中，并未观察到BRI数值存在类似关联。出现认知功能障碍的患者比例在老年组与年轻组之间相近。

结论：上述发现提示，在老年患者中，与围手术期认知下降相关的脑功能障碍可能常发生于麻醉诱导后即刻，这凸显了术中监测与干预的潜在价值。不同年龄组围手术期认知下降发生比例相近，加之年轻患者该下降的短暂性，提示这类功能障碍可能是暂时性的；而老年个体持续性认知下降背后可能还存在另一独立因素。

临床试验注册：NCT04512989

本文发表于《Frontiers in Systems Neuroscience》，围绕围手术期认知变化的术中客观监测这一关键问题，评估了一种新型单通道脑电图（EEG）指标——脑反应性指数（BRI，Brain Reactivity Index）——与围手术期认知变化之间的关系。研究背景在于，延迟性神经认知恢复障碍是老年手术患者常见且具有临床意义的并发症，既往文献指出其可影响相当比例的老年受术者。然而，该类认知改变的病理生理机制尚未完全厘清，且可能发生于围术期不同阶段。部分机制可能在术中即引发脑功能急剧变化，例如栓塞事件、系统性低灌注导致特定脑血管区域缺氧，或麻醉药物对脑功能的快速不良影响；另一些机制则可能更多发生于术后，如炎症相关效应。若某些机制确于术中发挥作用，则建立敏感、实用且可实时监测的术中脑功能障碍标志物，对于识别高风险患者、评估干预效果以及理解疾病机制均具有重要意义。

当前针对围手术期脑功能障碍的监测方式虽有多种候选，但尚无一致认可的EEG标志物。传统意义上的EEG慢化虽常见于脑功能障碍，却也会受到麻醉本身的显著影响，因此特异性不足。基于此前对持续注意（sustained attention）与选择性注意（selective attention）相关EEG活动的研究，研究人员提出，较短时间尺度上的脑电波动可能较少受常规麻醉效应干扰，却仍对急性脑功能障碍敏感。BRI即在这一思路下建立，旨在捕捉百毫秒量级的短时活动变异性，并探索其是否可作为术中脑功能异常的替代指标。研究进一步考虑到年龄是延迟性神经认知恢复障碍的重要相关因素，因此分别在老年组与年轻组中分析BRI与围手术期MoCA变化之间的关系。

本研究纳入Rambam Healthcare Center于2021年4月至2022年12月期间接受择期心脏手术的100例成年患者，获取其中58例老年患者与35例年轻患者的完整术前、术后临床资料及术中EEG数据。研究人员于术前1 d和术后住院首周、出院前1 d分别实施MoCA评估，并在部分MoCA下降≥2分者于术后约6周追加复测；同时使用医院焦虑抑郁量表（HADS，Hospital Anxiety and Depression Scale）评估情绪状态。术中采用Medtronic BIS监护仪持续记录原始EEG。BRI计算基于单前额叶通道10 s片段的δ频段滤波信号，识别相邻波峰绝对值并计算其差异归一化比值，以1减去其平均值得到[0,1]范围内的BRI。统计学上主要采用Mann–Whitney U检验、Kruskal–Wallis检验、t检验及卡方检验。

从研究结果看，首先，围手术期MoCA分数发生变化的患者占绝大多数，几乎仅有少数患者术前术后分数完全不变。研究将MoCA下降与上升按照不同阈值分层比较，重点考察下降或上升至少2分这一变化范围。总体上，老年组与年轻组中出现MoCA下降≥2分或≥3分的比例相近，但术后约6周的随访趋势提示，老年患者更可能出现持续性下降，不过相关样本量有限，尚不足以支持确定性统计推断。

在人口学及围术期资料比较中，老年组和年轻组内，围手术期MoCA下降者与上升者之间在多数术前、术中及术后临床变量上未见明显差异，提示单一常规临床因素难以解释认知变化差异。值得注意的是，研究未系统评估术后谵妄，但排除了因急性术后意识混乱而无法可靠完成MoCA评估的患者。

在核心结果方面，研究发现术中全程BRI与老年患者围手术期MoCA变化存在显著关联。具体而言，在老年组中，围手术期MoCA下降≥2分的患者，其术中BRI显著低于MoCA上升≥2分者；而当仅以1分变化为阈值时，这种差异不再明显，提示BRI与更具临床意义的认知变化幅度关系更密切。对于MoCA变化≥3分者，也可见相似趋势，但受限于样本量，统计显著性不足。相比之下，年轻组未观察到术中BRI与围手术期MoCA变化之间存在类似关联，这提示年龄可能调节BRI所反映的脑功能变化与认知结局之间的关系。

为进一步精细化分析，研究人员将老年患者分为3类：MoCA下降≥2分、变化介于?1至+1分之间，以及MoCA上升≥2分。结果显示，这3组之间的BRI总体差异具有统计学意义，说明BRI不仅可能区分明显下降与明显改善，也可能对中间状态具有一定分辨能力。此后，研究又结合术前认知基线水平开展分层分析，将术前MoCA分为较低（≤20）、中间（21–25）与较高（≥26）3个区间。结果显示，最清晰的BRI差异出现在术前MoCA处于中间区间的老年患者中：在该亚组内，不同围手术期MoCA变化组之间BRI差异显著，且经多重比较校正后，MoCA下降≥2分者与MoCA上升≥2分者之间差异仍具统计学意义。进一步从个体分布观察，在术前MoCA中间区间中，围手术期MoCA下降≥2分或处于中间变化范围的患者，多数术中BRI<0.6；而MoCA上升≥2分者则多数BRI>0.6。这一分布差异同样显著，提示BRI在特定基线认知水平的老年患者中可能具有较好的风险提示价值。

另一项重要发现是，这种BRI与围手术期认知变化之间的关联，在手术早期即已出现。对麻醉开始后前30 min的分析表明，老年组中MoCA下降≥2分者的BRI仍显著低于MoCA上升≥2分者，说明相关脑功能异常信号在麻醉诱导后不久便可检测到。这一时序特征支持如下判断：与围手术期认知下降相关的某些脑功能障碍，至少在老年患者中，可能更早受到麻醉因素影响，而不一定需要等待外科操作深入后才出现。

各结果小标题可概括如下。其一，围手术期MoCA变化比例分析显示，多数患者存在术前术后认知评分波动，且老年组更可能出现持续性下降趋势。其二，人口学与临床特征比较表明，常规单因素指标难以有效区分认知下降与改善患者。其三，全程术中BRI比较显示，老年患者中较低BRI与MoCA下降≥2分相关，而年轻患者中未见此现象。其四，加入中间MoCA变化组后的三组比较提示，BRI与认知变化并非仅呈二元关系，而可能反映连续谱。其五，按术前MoCA分层后发现，术前认知处于21–25分中间范围的老年患者，是BRI最具判别价值的人群。其六，手术前30 min分析提示，相关脑功能异常很早即可出现，强调了术中早期监测的潜在意义。

讨论部分指出，本研究最主要的结论是：BRI可能与老年患者的围手术期MoCA变化相关，而年轻患者中未见相同趋势。研究人员认为，重复实施MoCA通常会带来测验-重测改善效应，尤其体现在记忆相关项目，因此术后未出现改善甚至出现下降，可能反映认知受损。术前MoCA中间区间患者之所以呈现最清楚的BRI关联，可能是因为高分组存在天花板效应，而低分组则可能因既有认知受损而更倾向于围手术期下降或缺乏改善。对于年轻患者未见同样关联，作者提出一种基于原文的谨慎解释：不同年龄组围手术期MoCA变化的潜在机制可能并不完全相同，且年轻患者的认知下降更可能是暂时性的。研究还指出，BRI并非直接标记导致认知下降的病因，而更可能是术中脑功能障碍的替代标志物。由于BRI下降在麻醉诱导后早期即已显现，相关机制可能与麻醉因素联系更为密切。作者同时强调，本研究属于探索性研究，样本量有限，认知结局评估主要依赖筛查工具，仍需在更大样本、不同手术类型、不同麻醉方案以及更全面神经心理评估框架下重复验证。

研究结论部分可译为：这些发现提示，在老年患者中，与围手术期认知下降相关的脑功能障碍常可能发生于麻醉诱导后即刻，这凸显了术中监测与干预的潜力。不同年龄组围手术期认知下降比例相近，而年轻患者该下降具有短暂性，这提示相关功能障碍可能是暂时的；相对地，老年个体持续性认知下降的基础，可能还存在另一独立因素。

总体而言，该研究提出并初步验证了单通道EEG指标BRI在老年心脏外科患者中的潜在应用价值，显示其有望成为识别围手术期急性脑功能异常、尤其是与早期认知下降相关异常的术中监测工具。其意义不仅在于丰富围手术期神经监测指标体系，也在于为后续开展基于脑电反馈的个体化麻醉管理和认知保护干预研究提供了新的技术切入点。