מה המפתח של חיישני BIS למדידת עומק הרדמה?

איך טכנולוגיית חיישן BIS למדידת גלי מוח מודדת את עומק ההרדמה

מהו ניטור אינדקס דו-ספקטראלי (BIS) בהרדמה?

ניטור אינדקס דו-ספקטראלי (BIS) ממיר דפוסים מורכבים של אלקטרואנספלוגרם (EEG) לציון חסר ממד (0–100) כדי לכמת את עומק ההרדמה. ערך BIS של 40–60 מצביע על היפנוזה ניתוחית אופטימלית, המשלבת הכרה עם יציבות הקאות קרדיווסקולרית. הטכנולוגיה משתמשת בחשבונות ייחודיים לנתח ארבעה פרמטרי משנה של EEG :

• יחס דעיכה והשתקמות (BSR)
• יחס בטא יחסי
• תדירות קצה ספקטרלית של 95%
• עוצמת אלקטרומיוגרם (EMG)

מדדים אלו משוקללים באופן שונה בשלבים שונים של הרדמה, כפי שמוצג ב מחקר יסוד ב-Nature שנערך על 5,427 מקרי ניתוח (2019).

מסיגנלי EEG להערכת עומק בזמן אמת: התפקיד של חיישני BIS

חיישני BIS ל-EEG ממירים נתוני גלי מוח גולמיים למבטים מעשיים באמצעות שלושה שלבים:

גישה מרובת פרמטרים זו מאפשרת התאמות בזמן אמת של הרדמה. למשל, קפיצה פתאומית בעוצמת EMG (המעידה על פעילות שרירית) מפעילה התראות גם אם דירוגי BIS נראים יציבים.

נושאים טכניים בהולכת אותות ובביצועי חיישנים

מיקום חיישן על המצח ותDUCTיביות בין העור לאלקטרודה משפיעים בצורה קריטית על דיוק הנתונים. דבק רע או עור שומני מגדילים את ההתנגדות, מה שמגביר באופן מלאכותי את ערכי BIS עד 15 נקודות. חיישנים מודרניים כוללים אלגוריתמי זיהוי הפרעות אשר:

1. סינון הפרעות אלקטרו-קוטר
2. השלמה על סטיית אות
3. אימות אוטומטי של איכות ה-EEG כל 6 שניות

מחקרי אימות קליניים מראים שגיאות מוחלטות חציוניות של ≤4.1 נקודות BIS בהשוואה לפרשנות ידנית של EEG ( BMC Anesthesiology, 2018 ). עם זאת, יצרנים מגישים רק 60% מהלוגיקה האלגוריתמית, ולכן נדרשת התאמה קלינית זהירה.

המדע מאחורי BIS: ניתוח דו-ספקטראלי ועיבוד אותות EEG

הבנת ניתוח דו-ספקטראלי להערכת עומק הרדמה

האנליזה דו-ספקטרלית לוקחת את אותות ה-EEG הגולמיים ומעבירה אותם למספרים שאפשר לעבוד איתם, על ידי בחינת הקשר בין תדירויות שונות במופע. הטכניקה החלה בשדה מחקר רעידות האדמה והאוקיינוגרפיה לפני שהגיעה לרפואה. מה שמייחד אותה הוא שהיא מאתרת דפוסים מורכבים בגלי המוח שנראים להתאים לאופן שבו הרדמה משפיעה על החולים. שיטות מסורתיות פשוט בודקות את עוצמת האות והתדירויות הקיימות. אך הגישות הדו-ספקטרליות מתקדמות יותר ומזהות מתי גלים שונים מתנגנים זה עם זה. זה חשוב מאוד מכיוון שזה עוזר להבדיל בין מישהו שמוטרד בצורה קלה, בטווח BIS של 60 עד 80, לבין מישהו שמוטרד לגמרי, בטווח הנמוך של 40 עד 60.

המרת EEG גולמית לערך BIS מהימן: אלגוריתמים ואימות

חיישני BIS למדידת פעילות המוח בודקים מספר גורמים מרכזיים בעת הערכת פעילות המוח. בין הגורמים הללו נמנים יחס השתקעות וההתפרצות (BSR), מדידות עוצמת האלקטרומיוגרם, תדר שולי הספקטרום, וכן מה שנקרא יחס הבeta היחסי. לפי מחקר שפורסם בשנת 2019, החיישנים משתמשים באלגוריתמי למידת מכונה שמעבדים את כל הנתונים האלה באמצעות נוסחאות מתמטיות מורכבות למדי הידועות כמשוואות רגרסיה משוקללות. התוצאה? טווח שגיאה ממוצע של כ-פלוס מינוס 4.1 יחידות BIS. הם בדקו את המערכת בכמעט 5,500 ניתוחים שונים ומצאו שהיא פועלת די טוב ללא תלות במין המטופל או בסוג ההרדמה שהוא מקבל. עם זאת, שווה לציין שרוב החברות אינן חושפות את כל המידע על אופן פעולת האלגוריתמים שלהן, שכן כ-30% מהמידע מוסתר כמידע קנייני. חוסר השקיפות המלאה הזה מעלה בהחלט שאלות בנוגע לרמה האמיתית של שקיפות שלנו מול מטופלים וצוותים רפואיים.

איך הציון של BIS מתאם עם פעילות מוחית תחת הרדמה

מחקרים מראים שקריאות של אינדקס דו-ספקטראלי (BIS) נוטות להתאים למה שקורה בקליפת המוח בהקשר של דיכוי, אך הן לא משקפות באמת מה קורה במבנים העמוקים יותר של המוח. קחו לדוגמה את הסבופלוראן ברמת עירוי של 1 MAC, שמביאה בדרך כלל את ציוני ה-BIS לכ-32 מכיוון שהיא מדכאת את הקשרים תלאם-קליפתיים. דבר מעניין הוא שכטמין עושה את האפקט ההפוך. גם כאשר המטופלים מנותקים בבירור תחת כטמין, ערכי ה-BIS שלהם факти 실제로 עולים לכ-59. מחקר אימות משנת 2018 אישר את ההבדלים המוזרים הללו בין תרופות. זה מסביר למה מכשירי ניטור BIS בעצם מודדים איך שיכורים משפיעים על גלי המוח, ולא מספקים לנו מדד מוחלט של עומק הרדמה אמיתי במהלך ניתוח.

הצבת חיישן BIS נכונה ואיסוף EEG ללא פגיעה

מיקום מושלם על המצח לצורך קריאות מדויקות של חיישן BIS EEG

חיישני BIS EEG משיגים איסוף אותות מיטבי באמצעות מיקום סטנדרטי על המצח. מחקר מראה שמיקום האלקטרודות באלכסון across across והשערה מתאים לדפוסי פעילות מוחית פרונטוטמפורלית שחשובים לניטור תרדמה. מיקום זה ממזער הפרעות שרירים תוך שמירה על קשר עקבי עם פעילות חשמלית מוחית שטחית.

שימוש באלקטרודות עוריות לניטור תרדמה מהימן ולא פולשני

מערכות BIS המתקדמות ביותר מציגות כעת אלקטרודות הידרוג'ל דקיקות במיוחד שמצמינות את התנגדות העור ב-40 אחוז בערך בהשוואה לאופציות הדבק ישנות. החיישנים מאושרים לרפואה ויכולים להישאר מחוברים למטופלים בין 12 ל-24 שעות ללא כל אי נוחות. זה הופך אותם לנוחים במיוחד במהלך הליך ניתוח ארוך שבו יש צורך במעקב מתמיד על פעילות המוח. כאשר הרופאים מכינים את העור כראוי – על ידי ניקוי באמצעות מיתוגי אלכוהול והסרת שיער נוסף – נצפתה שיפור בכ-שליש באיכות האות, לפי מחקרים אחרונים בבתי חולים ברחבי הארץ.

מזער פגמים ומבטיח איכות אות במהלך הניתוח

שלוש אסטרטגיות עיקריות מונעות עיוות אות בתוך הניתוח:

1. הפרדת חיבורי EEG ממכשירי אלקטרו-ניתוח (מרחק של יותר מ-30 ס"מ)
2. שימוש בכבלים משוריינים לצמצום הפרעות אלקטרו-מגנטיות ב-55%
3. יישום של מסננים מותאמים שמדכאים זיהומים בתדר גבוה כמו EMG (>30 Hz)

מחקרים מאשרים כי אמצעים אלו מקטינים קריאות שגויות של BIS ב-74% במהלך שימוש בקאוטריה או תנועה של המטופל. בדיקות עכבות רגילות (<5 kΩ) מהוות גם כן אימות לתפקוד הסונר תוך-إجرוי.

פירוש ערכי BIS בעבודה קלינית

סולם BIS בהסבר: השתקעות, חוסר הכרה ונקודות סיום בהרדמה

האינדקס הביספקטרלי (BIS) מודד את עומק ההרדמה על סולם של 0–100, כאשר ערכים נמוכים יותר מצביעים על דיכוי עמוק יותר של פעילות המוח. הנחיות קליניות מסווגות מצבי הכרה באופן הבא:

• 60–100: השתקעות קלה עד ערנות מלאה
• 40–60: הרדמה כללית (טווח kirurgi אופטימלי)
• <40: מצב היפנוטי עמוק (סיכון לדיכוי מסוג burst suppression)

האלגוריתם המוגן BIS משקל ארבעה פרמטרים של EEG — יחס התפוצצות-авציה (BSR), עוצמת אלקטרומיוגרם (EMG), תדר שפת הספקטרום (SEF) ויחס בטא יחסי (RBR) — בצורה שונה לאורך חמש טווחי BIS. זה מסביר מדוע קפיצות פתאומיות ב-EMG (>65 dB) יכולות להעלות בטעות את הנקודות ב-20 או יותר, למרות הרדמה מספקת.

קשר בין דפוסי EEG לרמות התודעה במהלך הרדמה

חיישני BIS פועלים על ידי המרה של אותות ה-EEG הגולמיים שמקבלים מהחולים למידע שימושי שrello יכול להשתמש בו. הם עושים זאת על ידי ניתוח של דפוסים ספציפיים שמודיעים לנו איך תרופות שונות משפיעות על המוח. ניקח למשל את הפרופופול. התרופה הזו נוטה להפחית את גלי בטא המהירים, בין כ-13 ל-30 הרץ, מה שגורם לערכי RBR לעלות ככל שמתרחשת עייפות גדולה יותר. כאשר אדם נמצא בהרדמה ברמת ניתוח, עם קריאות BIS בין 40 ל-60, SEF שלו יתייצב בדרך כלל סביב 15 עד 18 הרץ. אך יש להזהיר מתקופות של השבתה בפיזור (burst suppression), בהן מעל חצי מפעילות המוח נעצרת לחלוטין – וזה מצב שבו ההרדמה עמוקה מדי. מחקר מעניין הראה שהקטמין למעשה מגביה את ערכי ה-BIS, גם כשהחולה אינו ער. זה מדגים עד כמה התגובות של גלי המוח עשויות להיות שונות בהתאם לתרופה הנמצאת בשימוש.

מגבלות של BIS: למה הוא לא מנבא תנועה או תגובה הדמית

BIS מבצע עבודה טובה במעקב אחרי המתרחש בקליפת המוח, אך נכשל כשמדובר בדרכים מוחיות עמוקות יותר ששולטות על דברים כמו תנועות רפלקס ושינויי לחץ דם. בהסתכלות לאחור על מחקר משנת 2018, כשליש מהחולים הראו קריאות BIS מתחת ל-40 ועדיין נעו במהלך הניתוח, מה שמראה בבירור על פערים ביכולתו לזהות פעילות בגזע המוח והחוט השדרה. בעיה נוספת היא שהגוף לפעמים מגיב בתגובה חזקה לסיגנלי כאב ללא שינוי מורגש ברמות ה-BIS. כלומר, לרופאים נדרשים דרכים נוספות לניטור התגובות הללו, כגון בדיקת שוננות בקצב לב, כדי לקבל תמונה שלמה של מה שקורה בתוך החולה.

אימות קליני ואמינות חיישני EEG של BIS בניתוחים

הפיתוח והניסויים הקליניים שעומדים מאחורי מוניטור ה-BIS

כדי לבדוק אם מערכת הניטור BIS באמת עובדת, חוקרים ביצעו מספר סבבים של ניסויים קליניים עם כ-1,500 משתתפים. הם רצו לראות עד כמה דפוסי גלי המוח תואמים למה שרופאים יכולים להבחין בו במהלך הרדמה. מחקר גדול אחד התפרסם בכמה מרכזי רפואה בכתב העת Frontiers in Medicine. התוצאות היו ממש מרשים. כאשר השתמשו בהנחיות BIS להרדמה, היה ירידה של 82% במקרים שבהם חולים הפכו מודעים במהלך הניתוח, מתוך 2,463 פעולות סיכון. על סמך כל הראיות הללו, רוב המומחים מסכימים כעת כי שמירה על ציוני BIS בין 40 ל-60 היא הפרקטיקה הטובה ביותר לעומק הרדמה מתאים. החברה שעומדת מאחורי BIS גם שדרגה את אלגוריתמי התוכנה שלה כדי שיוכלו להתעלם טוב יותר מסימני פעילות שרירית שעלולים לבלבל את המדידות.

ראיות מ studys מקרי ניתוח על הרדמה מונחית-BIS

בחינת נתונים מ-36 ניסויים מבוקרים הכוללים כ-7,761 חולים מראה שמעקב אחר פעילות המוח (BIS) מקטין את הסיכוי שהחולה יתעורר במהלך הניתוח ב-35% בערך, מה שמהווה הפחתה משמעותית בהשוואה לניטור סימנים חיוניים רגילים. אך קיימת גם צד שני לסיפור. מחקר בשם B-Unaware מצא תוצאות דומות כאשר השוו את הניטור באמצעות BIS לבין מדידת גazy נשימה בסוף נשיפה עבור סוגים מסוימים של הרדמה, ולכן התוצאה באמת תלויה בסוג ההליך שעומדים לבצע. בפעולות נוירולוגיות במיוחד, 섴נים אלו של עיקוב אחר פעילות המוח נראה שממש עושים הבדל. הם עוזרים להפחית בעיות קוגניטיביות לאחר הניתוח בכ-23% מהמקרים, מכיוון שרופאים יכולים להתאים את רמת המרגיעים בדיוק רב בהשוואה לשעבר.

מגמות אימוץ ואמון בטכנולוגיה של BIS בין מרכזי רפואה

לפי סקרים אחרונים משנת 2023, יותר מ-85 אחוז מבתי החולים האקדמיים החלו להשתמש בחיישני BIS כחלק מההליכים הרגילים להרדמה. למה? ובכן, מכשירים אלו קיימים כבר למעלה משני עשורים, ובמשך הזמן הזה דווחו מעט מאוד תקלות בהם – פחות מאחת לאחת במאה של בעיות שהן בפועל קשורות לציוד עצמו. עדיין קיימות כמה מצבים מורכבים, למשל כאשר חולים סובלים מהיפותרמיה קיצונית או כשיש להם מונע לב מותקן. אך אל תתנו לשום דבר לבלבל אתכם, ברוב המקרים הכל פועל יפה. מחקר שפורסם בכתב העת Nature בשנת 2020 גילה שבתנאי ניתוח רגילים, ערכות ה-BIS נשארות מדויקות בערך 94 פעמים מתוך 100. תוצאה שכזו מסבירה מדוע כל כך הרבה מוסדות רפואיים ממשיכים לסמוך על טכנולוגיה זו לצורך טיפול פריאופרטיבי.

שאלות נפוצות

מהי ניטור BIS ואיך זה עובד?

ניטור BIS (מדד דו-ספקטראלי) משתמש בתבניות EEG כדי להעריך את עומק הרדמה על פי ציון בין 0 ל-100. ערך BIS בין 40 ל-60 הוא אידיאלי להיפנוזה ניתוחית, תוך שילוב של חוסר הכרה ויציבות המודינמית. נעשה שימוש באלגוריתמים כדי לנתח תת-פרמטרים כגון יחסав של השתקפות פעילות, יחס בטא, תדירות קצה ספקטרלית, ועוצמת אלקטרומיוגרם.

מהם חיישני BIS ואיך ממקמים אותם?

חיישני BIS מותקנים על המצח והשדרות כדי ללכוד תבניות פעילות מוחית פרונטוטמפורלית. הם משמשים לניטור מוח מדויק במהלך הרדמה.

למה ציוני BIS לא משקפים תנועה או תגובה הומודינמית?

BIS תופס פעילות קללתית אך אינו מודד בצורה מספקת מסלולים מוחיים עמוקים יותר האחראים על תנועות רפלקס ושינויי לחץ דם, ולכן אינו מספיק לניטור פעילות חוט השדרה.