【神麻人智】恶性脑肿瘤患者术中脑电功率谱特征变化分析

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Highlights

尽管将术中脑电图纳入麻醉决策已得到广泛推荐，但在中枢神经系统病变患者中进行脑电图监测仍然具有挑战性。

恶性脑肿瘤患者在麻醉维持期的选定时间点上表现出β频段功率的显著降低。

摘要

背景

术中脑电图（EEG）越来越多地被用于指导麻醉管理。然而，对于中枢神经系统病变（包括脑肿瘤）患者，其脑电图特征的潜在差异仍知之甚少，这导致在结构性脑损伤如何改变麻醉诱导的脑电图变化方面存在关键的知识空白。

方法

本项前瞻性观察性初步研究纳入了接受开颅手术切除恶性脑肿瘤（n=21）、良性脑肿瘤（n=20）的患者，以及非神经外科手术的对照组（n=32），并评估了其脑电图数据。比较了诱导期和维持期经视觉识别出的爆发抑制发生率，以及维持期开始和结束时两个无伪差、无爆发抑制的脑电图片段的功率谱。

结果

与对照组相比，良性和恶性脑肿瘤患者在诱导期或维持期的爆发抑制发生率均未显著增高。恶性脑肿瘤患者的绝对和相对β频段功率均显著低于良性肿瘤患者和对照组。

结论

恶性脑肿瘤患者的脑电图模式与良性肿瘤患者及非神经外科对照组存在显著差异。未来需要进一步研究，以更好地明确这一脆弱患者群体中脑电图改变的特征及其临床意义。

引言

过去30年间，术中神经监测取得了长足发展，尤其是得益于商用神经监测系统的引入。这些系统引入了基于脑电图功率谱的处理脑电图指数，例如置于患者前额的电极片所记录的双频指数（BIS）或患者状态指数（PSi）。

大多数监测仪可显示患者的原始脑电图和密度频谱阵列（DSA），这些正越来越多地用于麻醉监测。围术期脑电图的振荡和非振荡特征已被证明与认知轨迹相关。具体而言，爆发抑制（BSupp）——一种等电脑电片段与高振幅爆发交替出现的脑电模式——似乎与术后不良结局的加重有关。其他脑电图特征，如术中额叶α功率，则与术前认知功能相关，并可能有助于识别和预测术后神经认知疾病风险的患者。

此外，已有研究表明，利用脑电图参数可将患有痴呆等已有病理性神经系统疾病的患者与健康对照区分开来，在某些情况下甚至可使用商用指数实现区分。

神经外科患者虽然常接受特定的脑电图和诱发电位监测以指导或辅助神经外科手术，但往往被排除在麻醉相关脑电图监测之外，这主要是由于技术上的挑战，例如电极片靠近手术野，或推测病变对脑电图判读存在混杂效应。然而，这一脆弱患者群体常伴有脑生理功能改变，对个体化麻醉管理的需求却与之形成矛盾。已知患有巨大幕上肿瘤的患者所需丙泊酚剂量更少即可对言语和疼痛刺激无反应，且脑肿瘤可导致清醒患者出现更明显的δ和/或θ频带活动。但尚不清楚这些患者在全身麻醉下是否也呈现特定的脑电图模式，这可能提示需要调整麻醉策略，并提示其可能对爆发抑制和术后谵妄具有更高的易感性。

我们假设脑肿瘤可能增加对麻醉的易感性，并通过脑电图反映出来。在本项前瞻性观察性试验中，我们（i）比较了恶性脑肿瘤、良性脑肿瘤患者以及接受非神经、非心脏手术的对照组之间在丙泊酚诱导和麻醉维持期爆发抑制的发生率，并（ii）研究了在预设时间点肿瘤相关的脑电图功率谱变化，以及使用ICU意识模糊评估法（CAM-ICU）评估的ICU谵妄发生率。

2. 方法

2.1 患者特征

纳入2024年2月至2025年10月期间接受全身麻醉的成年患者：幕上及幕下脑肿瘤切除术患者（恶性37例，良性43例），以及非神经、非心脏手术对照组（66例）。所有患者签署知情同意，研究经机构审查委员会批准，遵循GCP和STROBE指南。记录患者年龄、性别、身高、体重及麻醉关键时间点（诱导、插管、切皮、拔管）；肿瘤患者额外记录肿瘤类型、位置、半球及瘤体和水肿体积（使用Brainlab软件测量）。

2.2 麻醉管理

多数肿瘤患者以丙泊酚和瑞芬太尼诱导，七氟烷和瑞芬太尼维持（良性组1例采用全静脉麻醉）。对照组以丙泊酚和芬太尼诱导，七氟烷和芬太尼维持。麻醉滴定由主治医师决定。记录丙泊酚诱导剂量（mg/kg）及呼气末七氟烷浓度，并转换为年龄校正的最低肺泡有效浓度（aaMAC）。

2.3 认知评估

肿瘤患者术后转至神经ICU，使用CAM-ICU每隔30分钟至2小时评估谵妄，直至出院。对照组转至PACU，使用Aldrete评分和GCS评估。阳性CAM或Aldrete＜9且GCS未达5分者视为术后认知并发症。

2.4 脑电图数据采集

采用SEDLine监测仪（四通道：Fp1、Fp2、F7、F8，采样率178 Hz），从诱导前记录至拔管后。数据导出为.edf格式，经MATLAB转换为.mat进行分析。

2.5 视觉EEG分析

由两位研究者目视检查原始EEG，标注爆发抑制（BSupp）发作，以计算诱导期和维持期的发生率。判定标准采用“静默秒”准则（至少连续1秒等电，且两次静默秒间穿插一次爆发）。为减少手术野附近伪差和强痛刺激影响，选取维持期开始和结束各一段3~5分钟无伪差、无BSupp的EEG片段：T1（插管后15~20分钟，切皮前）和T2（肿瘤患者拔管前45分钟内，对照组为拔管前30分钟内），两组差异因开颅术关闭创面所需时间更长。

2.6 频谱分析

为反映肿瘤影响，仅选取肿瘤同侧半球通道进行分析；对照组采用区组随机法选择一侧半球通道。EEG经0.5~40 Hz带通滤波，使用Welch法（汉明窗，窗长4 s，重叠2 s）估算功率谱密度（PSD）。为避免电极-肿瘤距离对绝对功率的干扰，计算相对功率（各频段功率占总功率百分比）。

2.7 统计分析

分类变量以百分比表示，连续变量以中位数[Q1-Q3]表示。组间比较：分类变量用卡方或Fisher精确检验；连续变量因非正态分布，两两比较用Wilcoxon秩和检验，三组比较用Kruskal-Wallis检验，事后两两比较行Bonferroni校正。因本为探索性研究，样本量由可获取EEG的患者数决定，故补充效应量（AUC及其95% CI，采用10折bootstrap估计），若CI不包含0.5则认为差异显著（p<0.05）。最后，采用多元线性回归模型探索麻醉管理对EEG差异的影响，以区分肿瘤特异性效应。

结果

3.1 患者特征

共146例患者接受术中脑电图记录，但其中35例因SEDLine监测仪未保存.edf文件而被排除；另有38例因目视分析中缺乏至少3分钟无爆发抑制、无伪差的脑电图片段而被排除。最终纳入73例患者（对照组32例，良性肿瘤21例，恶性肿瘤20例）。

对照组和良性组女性占比较高（分别为65.63%和71.43%），恶性组女性占25%。三组年龄无显著差异（p=0.82），中位年龄分别为：对照组56岁[42–71]、良性组50岁[42–67.25]、恶性组58.5岁[37.5–64]。

肿瘤位于额叶、颞叶、顶叶、枕叶及幕下区域（如桥小脑角、后颅窝），具体位置和诊断见补充表S2。58.54%位于左侧半球，39.02%位于右侧，1例为中线肿瘤。38例有MRI影像可测量体积：良性肿瘤中位体积9.81 cm³[5–16.70]，恶性45.5 cm³[19.90–65.70]；良性水肿体积3.23 cm³[0.80–8.04]，恶性38.95 cm³[11.20–112]。恶性组的肿瘤体积（p<0.001，AUC=0.87[0.74–0.97]）和水肿体积（p<0.001，AUC=0.90[0.79–0.98]）均显著高于良性组。

3.2 麻醉管理

丙泊酚诱导中位剂量：对照组1.99[1.54–2.34] mg/kg，良性组1.76[1.44–1.99] mg/kg，恶性组1.48[1.25–1.81] mg/kg，三组差异显著（p=0.045）。事后比较显示恶性组显著低于对照组（p=0.04，AUC=0.3[0.16–0.46]），良性组与对照组无显著差异（p=0.64，AUC=0.37[0.20–0.55]）。

术中中位年龄校正MAC（aaMAC）：对照组0.92[0.84–1.01]，良性组0.69[0.6–0.82]，恶性组0.68[0.58–0.71]，三组差异显著（p<0.001）。良性和恶性组均显著低于对照组（p=0.002，AUC=0.22[0.1–0.36]；p<0.001，AUC=0.15[0.06–0.27]），两肿瘤组间无差异（p=1，AUC=0.44[0.27–0.63]）。

T1时点aaMAC：对照组0.8[0.73–0.91]、良性组0.83[0.62–0.91]、恶性组0.75[0.56–0.80]，三组无显著差异（p=0.33）。T2时点：对照组0.79[0.53–0.96]、良性组0.65[0.57–0.82]、恶性组0.69[0.6–0.78]，亦无显著差异（p=0.34）。

中位麻醉时长：对照组123.5[96.5–156.5]分钟，良性组435[287–528.25]分钟，恶性组283[223.5–309.5]分钟，三组差异显著（p<0.001）。两肿瘤组均显著长于对照组（均p<0.001，AUC分别为0.98[0.94–1]和0.92[0.84–0.99]）；两肿瘤组间比较，良性组长于恶性组但未达显著性（p=0.17，AUC=0.77[0.61–0.9]）。

3.3 爆发抑制发生率

诱导期出现爆发抑制的比例：对照组32.14%、良性组21.05%、恶性组27.78%，三组无显著差异（p=0.71）。维持期：对照组6.25%、良性组19.05%、恶性组5%，亦无显著差异（p=0.22）。

3.4 认知评估

3例对照组患者无GCS评分。2例对照组患者未达到Aldrete评分≥9或GCS为5分（“定向力正常”）。良性和恶性组均无CAM-ICU阳性患者。术后认知并发症发生率三组无显著差异（p=0.24）。

3.5 功率谱比较

T1时点：绝对功率谱在20–28 Hz频段组间差异显著（图1A）。恶性组在20–25 Hz显著低于对照组（图1B），在20–38 Hz显著低于良性组（图1C）。对照组与良性组无显著差异（图1D）。相对功率谱在6–8 Hz和15–28 Hz组间差异显著（图2A）。恶性组在6–8 Hz和12–24 Hz显著低于对照组（图2B），在16–36 Hz显著低于良性组（图2C）。对照组与良性组无显著差异（图2D）。

图1. T1时点的功率谱密度（PSD）。图（A）上图：对照组、良性肿瘤组和恶性肿瘤组在T1时点的组中位功率谱密度（PSD）；下图：PSD中每个频率点的Kruskal-Wallis检验p值。（B）上图：恶性肿瘤组与对照组在T1时点的中位PSD比较；下图：受试者工作特征曲线下面积（AUC）。（C）上图：恶性肿瘤组与良性肿瘤组在T1时点的中位PSD比较；下图：AUC。（D）上图：良性肿瘤组与对照组在T1时点的中位PSD比较；下图：AUC。

T2时点：绝对功率谱在16–19 Hz组间差异显著（图3A）。恶性组在13–22 Hz显著低于对照组（图3B），但与良性组无显著差异（图3C）。对照组与良性组无显著差异（图3D）。相对功率谱在16–19 Hz组间差异显著（图4A）。恶性组在0–2 Hz、8–10 Hz和13–22 Hz显著低于对照组（图4B）。两肿瘤组间及良性组与对照组间无显著差异（图4C-D）。

图2. 研究纳入流程图图2. T2时点的功率谱密度（PSD）.（A）上图：对照组、良性肿瘤组和恶性肿瘤组在T2时点的组中位功率谱密度（PSD）；下图：PSD中每个频率点的Kruskal-Wallis检验p值。（B）上图：恶性肿瘤组与对照组在T2时点的中位PSD比较；下图：受试者工作特征曲线下面积（AUC）。（C）上图：恶性肿瘤组与良性肿瘤组在T2时点的中位PSD比较；下图：AUC。（D）上图：良性肿瘤组与对照组在T2时点的中位PSD比较；下图：AUC。

多元线性回归：为区分麻醉管理对β频段功率的影响与肿瘤特异性效应，分别控制了诱导剂量、麻醉时长、EEG提取时点aaMAC及肿瘤状态。T1时点，仅恶性肿瘤的存在对绝对和相对β功率有显著贡献；T2时点，仅恶性肿瘤的存在显著影响相对β功率，而aaMAC值显著影响绝对β功率。

图3. 研究纳入流程图图3. T1时点的相对功率谱密度（PSD）图（A）上图：对照组、良性肿瘤组和恶性肿瘤组在T1时点的组中位相对功率谱密度（PSD）；下图：PSD中每个频率点的Kruskal-Wallis检验p值。（B）上图：恶性肿瘤组与对照组在T1时点的相对PSD比较；下图：受试者工作特征曲线下面积（AUC）。（C）上图：恶性肿瘤组与良性肿瘤组在T1时点的中位PSD比较；下图：AUC。（D）上图：良性肿瘤组与对照组在T1时点的相对PSD比较；下图：AUC。

图4. T2时点的相对功率谱密度（PSD）图.（A）上图：对照组、良性肿瘤组和恶性肿瘤组在T2时点的组中位相对功率谱密度（PSD）；下图：PSD中每个频率点的Kruskal-Wallis检验p值。（B）上图：恶性肿瘤组与对照组在T2时点的相对PSD比较；下图：受试者工作特征曲线下面积（AUC）。（C）上图：恶性肿瘤组与良性肿瘤组在T2时点的相对PSD比较；下图：AUC。（D）上图：良性肿瘤组与对照组在T2时点的相对PSD比较；下图：AUC。

讨论

术中脑电图和诱发电位监测在脑肿瘤患者中已应用数十年，但利用脑电图信号评估麻醉效应在该人群中尚未建立。我们的研究结果表明，恶性脑肿瘤确实影响术中脑电图。

我们未发现肿瘤患者在诱导期爆发抑制发生率升高；但恶性肿瘤组诱导剂量显著更低，这可能影响了该结果。同样，维持期肿瘤组爆发抑制发生率并未升高，尽管麻醉时长显著延长，这可能与其年龄校正MAC值显著更低有关。主治麻醉医师对脑肿瘤患者（尤其是恶性）采取更保守的麻醉方案并不意外，既往研究已提示该人群对麻醉药物敏感性增加。

由于肿瘤类型、大小和位置各异，我们无法就特定肿瘤属性与特定脑电图改变的关联做出推断。这有待扩大样本量并按大小和位置分层后进一步研究。此外，我们未对组间麻醉方案进行标准化，脑电图分析中亦纳入了部分剂量数据缺失的患者。我们选择将管理权交由主治医师以反映临床实际，并通过多元线性回归模型评估麻醉管理的影响。但模型仅为探索性分析，样本量尚不足以支撑此类分析。

因研究为观察性设计，认知测试未标准化，这可能限制了对术后认知结局的直接比较。最后，由于SEDLine监测仪的记录问题，最终纳入73例而非入组的146例患者，样本量大幅降低。我们计算了效应量以减轻小样本对统计分析的影响。

值得注意的是，尽管脑病变严重，肿瘤组均无CAM-ICU阳性患者；对照组认知并发症发生率亦无显著差异。这可能反映麻醉管理质量良好，但神经ICU与PACU认知评估方法不同，限制了直接可比性。未来研究应统一认知评估流程，并探讨苏醒期脑电图差异与术后认知的关系。

关于β频段功率降低，我们发现恶性脑肿瘤组在麻醉状态下表现出高频活动减弱，而非既往清醒脑电图研究中常见的δ/θ慢波增多。由于GABA能麻醉剂普遍诱导低频脑电活动，可能掩盖了清醒状态下的慢波差异。Yang等人在不同镇静深度下未发现幕上胶质瘤与脊柱手术患者间的功率谱差异，但其研究设计与我们差异较大。恶性组高频功率降低可能与年龄较大或白质浸润有关——脑电图振幅随年龄下降，而白质完整性对高频振荡至关重要。这一现象是否为恶性脑肿瘤在麻醉状态下的脑电图标志，有待更大规模的肿瘤特异性研究验证。

关于处理脑电图指数的临床意义，恶性组的脑电图减慢可能导致指数值偏低，因GABA能药物作用下脑电图减慢通常提示麻醉加深。但既往研究对此结论不一，提示脑肿瘤对“一刀切”的处理脑电图监测构成挑战。未来需更大样本量以确定该人群的理想麻醉深度及管理指南。

结论

恶性脑肿瘤患者在麻醉维持期开始和结束的选定时间段内，其脑电图功率谱与良性脑肿瘤患者及非神经外科对照组存在显著差异，最突出的表现为β频段功率降低。尽管担心脑肿瘤患者可能对麻醉特别脆弱，但我们并未观察到爆发抑制发生率的升高。值得注意的是，术后谵妄亦未出现。这在一定程度上可能反映了肿瘤患者所采用的保守麻醉管理策略——即较低的麻醉暴露剂量和明显避免爆发抑制的做法。未来仍需进一步研究，以明确肿瘤相关的脑电图差异，并为这一脆弱患者群体优化基于脑电图的监测策略。

原文链接：

Aydin D, Albarran K, Miciotto C,et al. Intraoperative EEG power spectrum alterations in patients with malignant brain tumors. J Clin Anesth. 2026 Aug 27;114:112304.