BIS EEG sensörlerinin anestezi derinliğini ölçmedeki önemi nedir?

BIS EEG Sensör Teknolojisinin Anestezi Derinliğini Nasıl Ölçtüğü

Anestezide bispektral indeks (BIS) izleme nedir?

Bispektral indeks (BIS) izleme, elektroensefalogram (EEG) desenlerindeki karmaşıklığı, anestezi derinliğini nicelendirmek için boyutsuz bir skora (0–100) dönüştürür. 40–60 arası bir BIS değeri, bilinçsizlik ile hemodinamik stabiliteyi dengeleyen optimal cerrahi hipnozu gösterir. Bu teknoloji, dört EEG alt parametresini analiz etmek için özel algoritmalar kullanır dört EEG alt parametresi :

• Patlama bastırma oranı (BSR)
• Göreli beta oranı
• %95 spektral kenar frekansı
• Elektromyogram (EMG) gücü

Bu metrikler, anestezi evrelerine göre farklı şekilde ağırlıklandırılır ve bu durum 5.427 ameliyat vakasının analiz edildiği 2019 tarihli bir önemli Nature çalışmasında gösterilmiştir.

EEG sinyallerinden gerçek zamanlı derinlik değerlendirmesine: BIS sensörlerinin rolü

BIS EEG sensörleri, ham beyin dalgası verilerini üç aşamada eyleme dönüştürülebilir içgörülere çevirir:

Bu çok parametreli yaklaşım, gerçek zamanlı anestezi ayarlamalarına olanak tanır. Örneğin, EMG gücü ani bir şekilde arttığında (kas aktivitesini gösterir) BIS skorları sabit görünse bile uyarılar tetiklenir.

Sinyal iletimi ve sensör performansı ile ilgili teknik hususlar

Alın sensör yerleştirilmesi ve cilt-elektrot iletkenliği veri doğruluğunu büyük ölçüde etkiler. Zayıf yapışma veya yağlı cilt, empedansı artırarak BIS değerlerini en fazla 15 puan sanal olarak yükseltebilir. Modern sensörler şunları içeren artefakt tespit algoritmalarını entegre eder:

1. Elektrokoter girişimini filtrele
2. Sinyal kaymasını telafi et
3. EEG kalitesini her 6 saniyede bir otomatik olarak doğrula

Klinik doğrulama çalışmaları, manuel EEG yorumlamasına kıyasla medyan mutlak hataların ≤4.1 BIS puanı olduğunu göstermektedir ( BMC Anesthesiology, 2018 ). Ancak üreticiler algoritmalarının yalnızca %60'lık kısmını açıklamaktadır ve bu nedenle dikkatli klinik korelasyon gerektirmektedir.

BIS'in Ardındaki Bilim: Bispektral Analiz ve EEG Sinyal İşleme

Anestezi derinliği değerlendirmesi için bispektral analizi anlama

İkili spektral analiz, ham EEG sinyallerini alır ve farklı frekansların faz açısından birbirleriyle nasıl ilişkili olduğunu inceleyerek, kullanılabilecek sayılara dönüştürür. Bu teknik ilk olarak sismik araştırmalar ve oşinografide kullanılmaya başlanmış, daha sonra tıbba geçmiştir. Bu yöntemi özel kılan şey, anestezinin hastalara etkisiyle örtüşen görünüşte karmaşık beyin dalgası kalıplarını yakalayabilmesidir. Geleneksel yöntemler yalnızca sinyalin gücünü ve mevcut frekansları inceler. Ancak ikili spektral yöntemler farklı dalgaların birbiriyle etkileşime girdiği zamanları belirleyerek daha ileri gider. Bu önemli bir fark yaratır çünkü BIS değerinin yaklaşık 60 ila 80 aralığında hafif sedasyon durumu ile 40 ila 60 aralığında tam anestezi durumunu ayırt etmeye yardımcı olur.

Ham EEG verilerinin güvenilir bir BIS değerine işlenmesi: Algoritmalar ve doğrulama

BIS EEG sensörleri, beyin aktivitesini değerlendirirken birkaç temel faktöre bakar. Bunlara patlama bastırma oranı (BSR), elektromyogram güç ölçümleri, spektral kenar frekansı değerleri ve ayrıca 'göreceli beta oranı' adını verdikleri parametreler dahildir. 2019 yılında yayımlanan bir araştırmaya göre, bu sensörler ağırlıklı regresyon denklemleri adı verilen oldukça karmaşık matematik formülleriyle tüm bu verileri işleyen makine öğrenimi algoritmalarını kullanmaktadır. Elde edilen sonuçlar? Yaklaşık artı eksi 4,1 BIS birimi kadar ortalama bir hata aralığıdır. Bu sistemi yaklaşık 5.500 farklı ameliyat üzerinde test ettiler ve hasta kim olursa olsun veya hangi tür anestezi uygulanırsa yapılsın, sistemin makul düzeyde iyi çalıştığını buldular. Yine de dikkat çeken bir nokta var: çoğu şirket algoritmalarının nasıl çalıştığı konusunda bizi tam olarak bilgilendirmiyor çünkü yaklaşık %30'luk kısmı ticari sır olarak gizli tutuluyor. Bu eksik açıklık, hastalara ve sağlık personeline karşı şeffaflık konusunda gerçekten ne kadar açık olduğumuz hakkında kesinlikle soru işaretleri oluşturuyor.

BIS skorunun anestezi altında beyin aktivitesiyle nasıl ilişkili olduğu

Çalışmalar, Bispektral İndeks (BIS) değerlerinin kortekste bastırma açısından neler olduğuna paralel gittiğini göstermektedir, ancak beynin daha derin yapılarında olanları yansıtmaz. Örneğin sevofluranın 1 MAC doz düzeyinde bu değerler genellikle talamokortikal bağlantıların sakinleşmesiyle birlikte yaklaşık 32'ye düşer. İlginç bir şekilde ketamin tam tersi etki yapar. Hastalar ketamin altında açıkça dissosiyasyon halindeyken bile BIS değerleri aslında yaklaşık 59'a çıkar. 2018'deki bir doğrulama çalışması bu ilaçlar arasındaki bu garip farklılıkları doğrulamıştır. Bu durum, BIS izleme cihazlarının ameliyat sırasında gerçek anestezi derinliğinin kesin bir ölçüsünü vermekten ziyade sedatiflerin beyin dalgaları üzerindeki etkisini ölçtüğünü açıklar.

Doğru BIS Sensörü Yerleştirimi ve İnvasif Olmayan EEG Kaydı

Doğru BIS EEG Sensör Okumaları için Optimal Alın Yerleşimi

BIS EEG sensörleri, standartlaştırılmış alın yerleşimiyle optimal sinyal alımını sağlar. Araştırmalar, elektrodları alın ve şakak boyunca çapraz şekilde yerleştirmenin anestezi izleme için kritik olan frontotemporal beyin aktivite paternleriyle uyumlu olduğunu göstermiştir. Bu yerleşim, yüzeysel serebral elektriksel aktiviteyle tutarlı temasta kalırken kas girişimini en aza indirir.

Güvenilir, İnvasif Olmayan Anestezi İzlemi için Cilt Elektrotlarının Kullanılması

En yeni BIS sistemleri artık eski yapışkanlı seçeneklere kıyasla cilt direncini yaklaşık yüzde 40 oranında azaltan süper ince hidrojel elektrodlara sahiptir. Sensörler tıbbi olarak sertifikalıdır ve herhangi bir rahatsızlık yaratmadan on iki ile yirmi dört saat arasında hastaya takılı kalabilir. Bu da beyin aktivitesinin sürekli izlenmesi gereken uzun süreli cerrahi işlemler sırasında oldukça kullanışlı hale getirir. Doktorlar cildi önceden alkol mendillerle temizleyerek ve fazla kılları uzaklaştırarak hazırladıklarında, ülkedeki hastanelerde yapılan son çalışmalara göre sinyal kalitesinde yaklaşık üçte birlik bir iyileşme gözlemiştir.

Cerrahi Sırasında Artefaktların En Aza İndirilmesi ve Sinyal Kalitesinin Sağlanması

İşlem sırasında sinyal bozulmasını önlemenin üç temel stratejisi şunlardır:

1. EEG kablolarını elektrocerrahi cihazlardan ayırmak (>30 cm mesafe)
2. Elektromanyetik gürültüyü yüzde 55 oranında azaltmak için ekranlı kablolar kullanmak
3. EMG gibi yüksek frekanslı artefaktları (>30 Hz) bastıran adaptif filtrelerin uygulanması

Çalışmalar, bu önlemlerin koter kullanımı veya hasta hareketi sırasında BIS değerlerindeki yanlış okumaları %74 oranında azalttığını doğrulamaktadır. Düzenli empedans kontrolleri (<5 kΩ) ayrıca prosedür sırasında sensör işlevselliğini doğrular.

Klinik Uygulamada BIS Değerlerinin Yorumlanması

BIS Ölçeği Açıklanıyor: Sedasyon, Bilinçsizlik ve Anestezi Bitiş Noktaları

Bispektral indeks (BIS), beyin aktivitesinin baskınlığının artmasıyla daha düşük değerlere giden 0–100 arasında bir ölçekte anestezi derinliğini nicelendirir. Klinik rehberler, bilinç durumlarını şu şekilde kategorilendirir:

• 60–100: Hafif sedasyondan tamamen uyanık hale
• 40–60: Genel anestezi (optimal cerrahi aralık)
• <40: Derin hipnotik durum (burst-suppression riski)

Özgün BIS algoritması, beş farklı BIS aralığında dört EEG parametresini — burst bastırma oranı (BSR), elektromiyogram (EMG) gücü, spektral kenar frekansı (SEF) ve relative beta oranı (RBR) — farklı şekilde ağırlıklandırır. Bu nedenle, yeterli anestezi varken, ani EMG sıçramalarının (>65 dB) skorları 20 puan üzerinde yanlış şekilde artırabilmesini açıklar.

EEG Örüntülerini Anestezi Sırasında Bilinç Düzeylerine Bağlamak

BIS sensörleri, hastalardan elde ettiğimiz ham EEG sinyallerini doktorların kullanabileceği gerçek bilgiye dönüştürerek çalışır. Bunu, farklı ilaçların beyni nasıl etkilediği hakkında bize bilgi veren belirli desenlere bakarak yaparlar. Örneğin propofol'u ele alalım. Bu ilaç yaklaşık 13 ile 30 Hz arasındaki hızlı beta dalgalarını baskılayarak kişinin daha uyuşuk hâle gelmesiyle birlikte RBR değerlerinin yükselmesine neden olur. BIS okumaları 40 ile 60 arasında olan cerrahi seviyesinde anestezi altında bir kişide SEF genellikle 15 ila 18 Hz civarında kararır. Ancak beynin faaliyetinin yarısından fazlasının tamamen durduğu 'patlama baskılanması' dönemlerine dikkat edilmelidir. Bu durum, anestezinin çok derinleştiğini gösterir. Bazı ilginç araştırmalar ketaminin hastaların hiçbir şekilde bilinçli olmadıkları halde BIS skorlarını artırdığını göstermiştir. Bu durum, kullanılan ilaçlara göre beyin dalgası tepkilerinin ne kadar değişken olabileceğini göstermektedir.

BIS'in Sınırlamaları: Neden Hareketi veya Hemodinamik Tepkiyi Tahmin Edemediği

BIS, kortekste neler olup bittiğini izlemede iyi bir iş çıkarır ancak refleks hareketleri ve tansiyon dalgalanmaları gibi işlevleri kontrol eden daha derin beyin yollarında yetersiz kalır. 2018 yılındaki bir çalışmaya bakıldığında, hastalardan beşte birinin BIS değerleri 40'ın altında olmasına rağmen ameliyat sırasında hareket ettiği görülmüştür ve bu durum, BIS'in omurilik aktivitesini ne kadar iyi algıladığı konusunda açık ara boşluklar olduğunu göstermektedir. Bir başka sorun ise bazen vücudun ağrı sinyallerine karşı belirgin bir BIS değişikliği olmadan güçlü tepkiler gösterebilmesidir. Bu, doktorların hastanın içinde neler olduğunu tam olarak anlamak için kalp atış hızı değişkenliği gibi diğer izleme yöntemlerine de ihtiyaç duyduğu anlamına gelir.

Ameliyat Esnasında BIS EEG Sensörlerinin Klinik Doğrulanması ve Güvenilirliği

BIS Monitörünün Geliştirilmesi ve Klinik Araştırmaları

BIS izleme sisteminin gerçekten çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için araştırmacılar yaklaşık 1.500 katılımcıyla çok sayıda klinik deney gerçekleştirdi. Beyin dalgası desenlerinin sedasyon sırasında doktorların gözlemledikleriyle nasıl örtüştüğünü görmek istiyorlardı. Frontiers in Medicine'de yayımlanan, birkaç tıbbi merkezi kapsayan büyük bir çalışma vardı. Sonuçlar gerçekten oldukça etkileyiciydi. Anestezi için BIS rehberliği kullanıldığında, bu 2.463 yüksek riskli operasyon sırasında hastaların bilinçli uyanma oranında %82'lik bir düşüş görüldü. Tüm bu kanıtlara dayanarak çoğu uzman artık uygun anestezi derinliği için BIS değerlerinin 40 ile 60 arasında tutulmasının en iyi uygulama olduğunu kabul ediyor. BIS'nin arkasındaki şirket ayrıca okumaları karıştırabilecek kas aktivitesi sinyallerini daha iyi yok sayabilmesi için yazılım algoritmalarını güncelledi.

BIS destekli anestezi üzerine ameliyat vaka çalışmalarından elde edilen kanıtlar

Yaklaşık 7.761 hastayı içeren 36 kontrollü çalışmanın verilerine bakıldığında, beyin fonksiyonu izleme (BIS) yönteminin ameliyat sırasında hasta uyanması olasılığını standart vital işaretlere bakmaya kıyasla yaklaşık %35 oranında azalttığı görülmektedir ve bu oldukça önemli bir düşüştür. Ancak bunun başka bir yönü de vardır. B-Unaware çalışması, BIS izlemeyi belirli anestezi türlerinde ekspirasyon sonu gaz ölçümleriyle karşılaştırdığında benzer sonuçlar bulmuştur; dolayısıyla durum hangi tür işlem yapıldığına bağlıdır. Özellikle nörolojik operasyonlarda bu beyin sensörleri gerçek bir fark yaratmaktadır. Doktorların sedatif dozlarını eskisine göre çok daha hassas ayarlayabilmesi sayesinde ameliyat sonrası bilişsel sorunların yaklaşık %23'ünde azalma sağlanmaktadır.

Tıbbi merkezlerde BIS teknolojisine olan benimsenme eğilimleri ve güven

Son 2023 anketlerine göre akademik hastanelerin yüzde 85'inden fazlası, düzenli anestezi uygulamalarının bir parçası olarak BIS sensörlerini kullanmaya başlamıştır. Neden? Bu cihazlar zaten yirmi yıldan uzun süredir kullanılmaktadır ve bu süre boyunca onlarla ilgili bildirilen sorunlar oldukça azdır - cihazın kendisine bağlı olarak ortaya çıkan problemler yaklaşık yüzde birin altında seyretmektedir. Yine de bazı zorlu durumlar mevcuttur; örneğin hastalar aşırı hipotermi yaşarsa ya da kalp pili takılı olursa. Ancak yanlış anlaşılmasın, çoğu zaman her şey sorunsuz çalışır. Nature dergisinde 2020 yılında yayımlanan bir çalışma, normal ameliyat koşullarında BIS'in her 100 vakadan yaklaşık 94'ünde doğru sonuç verdiğini göstermiştir. Bu tür bir başarı geçmişi, birçok sağlık kuruluşunun perioperatif bakım ihtiyaçları için bu teknoloğe hâlâ güvenerek başvurmasının nedenini açıklamaktadır.

SSS

BIS izleme nedir ve nasıl çalışır?

BIS (İkispektrumlu İndeks) izleme, anestezi derinliğini 0 ile 100 arasında bir skorla değerlendirmek için EEG desenlerini kullanır. Cerrahi hipnoz için ideal BIS değeri, bilinçsizlik ve hemodinamik stabiliteyi birleştiren 40 ile 60 arasındadır. Patlama bastırma oranı, beta oranı, spektral kenar frekansı ve elektromyogram gücü gibi alt parametreleri analiz etmek için algoritmalar kullanır.

BIS sensörleri nelerdir ve nasıl yerleştirilir?

BIS sensörleri, frontotemporal beyin aktivitesi desenlerini kaydetmek için alına ve şakak bölgesine yerleştirilir. Anestezi sırasında doğru beyin izlemesi için kullanılırlar.

BIS skorları neden hareketi veya hemodinamik yanıtı yansıtmaz?

BIS kortikal aktiviteyi yakalar ancak refleks hareketleri ve kan basıncı değişimlerini kontrol eden daha derin beyin yollarını yeterli şekilde ölçemez; bu nedenle omurilik aktivitesinin izlenmesi için yetersizdir.