Kirjoitimme vuonna 1994 tähän lehteen aivosähkötoiminnan,

Samankaltaiset tiedostot
EEG anestesian aikana

Kokemuksia K-Sks:sta Jukka Kupila, neurofysiologi

Anestesiasyvyyden kliininen arviointi

Anestesiasyvyyden mittarit: miten tulkita niitä? Arvi Yli-Hankala Tampereen yliopisto ja Tays

MAC. Riku Aantaa OYL, Professori TOTEK ja Anestetesiologia ja tehohoito Tyks ja TY

Analgesian mittaamisesta

Mitä aivokuvista näkee?

EEG:N KÄYTTÖMAHDOLLISUUDET SAIRAUKSIEN DIAGNOSTIIKASSA MAIJA ORJATSALO, ERIKOISTUVA LÄÄKÄRI, HUS-KUVANTAMINEN LABQUALITY DAYS 9.2.

BIOSÄHKÖISET MITTAUKSET

Inhalaatioanesteettien farmakokinetiikkaa

Voiko anestesian syvyyttä mitata aivosähkökäyrällä?

Yhtälönratkaisusta. Johanna Rämö, Helsingin yliopisto. 22. syyskuuta 2014

Hereillä olon yleisyys hätäkeisarileikkauksessa. haastattelututkimus. Arvi Yli-Hankala ja Marisa Tuomi

Tuntoaisti. Markku Kilpeläinen. Ihossa olevat mekanoreseptorit aloittavat kosketusaistimuksen. Somatosensoriset aistimukset

POTILAAN LÄMPÖTALOUS Sh Hannu Koivula

UUDET I.V.-ANESTEETIT

Matematiikan tukikurssi

Anestesia ja leikkauksenjälkeinen kivunhoito

Suomi, Sinä ja päihteet

Anestesiahoitaja ja EEG-pohjainen unen syvyyden arviointi

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Paavo Kyyrönen & Janne Raassina

Voiko anestesiologia auttaa ihmisen tietoisuuden neuraalisten mekanismien selvittämisessä?

Toiminnan kehitys ja järjestelyt

bukkaalinen fentanyylitabletti Effentora_ohjeet annostitrausta varten opas 6.indd :04:58

MORBIDIOBEESIN POTILAAN ANESTESIA. Seppo Alahuhta Anestesiologian klinikka Oulun yliopisto

Firmaliiga Högbacka

S Havaitseminen ja toiminta

Level 2 Movement Efficiency for Neck and Shoulder

REITTIANALYYSI MILA SPECIAL 1 SÖRNÄINEN, KATRI VALAN PUISTO

Vanhusten lääkeainemetabolia ja anestesia. Anestesiakurssi 2007 Ville-Veikko Hynninen

Yleisanestesian aikainen hereillä olo pysyy. Tahaton hereillä olo

Miten anestesia vaikuttaa aivoihin?

Yhtälöryhmät 1/6 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

T Luonnollisten kielten tilastollinen käsittely Vastaukset 11, ke , 12:15 14:00 Puheentunnistus ja kielimallien evaluointi Versio 1.

VALMISTEYHTEENVETO 1. ELÄINLÄÄKKEEN NIMI. Revertor vet 5 mg/ml injektioneste, liuos koirille ja kissoille 2. LAADULLINEN JA MÄÄRÄLLINEN KOOSTUMUS

Flash AD-muunnin. Ominaisuudet. +nopea -> voidaan käyttää korkeataajuuksisen signaalin muuntamiseen (GHz) +yksinkertainen

Kohina. Havaittujen fotonien statistinen virhe on kääntäen verrannollinen havaittujen fotonien lukumäärän N neliö juureen ( T 1/ N)

Inhalaatioanestesian ongelmatapauksia. Anne Vakkuri Peijas

Tietoliikennesignaalit & spektri

Käsitteistä. Reliabiliteetti, validiteetti ja yleistäminen. Reliabiliteetti. Reliabiliteetti ja validiteetti

Tietotekniikan valintakoe

Anestesia. Anestesian komponentit Vastasyntyneiden anestesioista SULAT Riku Aantaa Oyl, Prof. TYKS, Ty

Leikkauspotilaan esilämmitys

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Rakenteellinen turvallisuus miten teoria ja käytäntö kohtaavat?

Mitä tavallinen psykiatri ymmärtää kehitysvammaisen mielenterveysongelmista? Yl juha kemppinen

Trauma-teamin toimintaperiaatteet Anestesiakurssi Naantali

Inhalaatioanesteettien sydän- ja verenkiertovaikutukset

Anestesian syvyyden mittaaminen. Inhalaatioanestesiakurssi Dosentti Anu Maksimow TOTEK, TYKS

LIITE III VALMISTEYHTEENVEDON JA PAKKAUSSELOSTEEN MUUTOS

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1

TIETOINEN HAVAINTO, TIETOINEN HAVAINNOINTI JA TULKINTA SEKÄ HAVAINNOLLISTAMINEN

REM-UNI JA SEN MERKITYS IHMISELLE FT Nils Sandman

Algoritmit 2. Luento 7 Ti Timo Männikkö

alfa 2 -agonisf Deksmedetomidiini Alfa 2 -reseptoreiden tehtäviä Alfa 2 -reseptoreiden sijainti ei vaikuta minkään muun systeemin kaula 6.3.

MS-C2128 Ennustaminen ja aikasarja-analyysi ARMA esimerkkejä

Tietorakenteet, laskuharjoitus 7, ratkaisuja

Laskuharjoitus 2 ( ): Tehtävien vastauksia

Neuroverkkojen soveltaminen vakuutusdatojen luokitteluun

Potilaan päiväkirja. Avuksi maksa-arvojen ja käyntiaikojen seurantaan ensimmäisen hoitovuoden ajaksi

ELEKTRONISET TOIMINNOT

Tilastotiede ottaa aivoon

Yhdyssana suomen kielessä ja puheessa

Strategia päätöksentekoa ja työyhteisöä ohjaamassa. Kirkon Johtamisforum Kanava 2 Paasitorni

Successive approximation AD-muunnin

1 Eksergia ja termodynaamiset potentiaalit

Algoritmit 1. Demot Timo Männikkö

Taustamateriaali Fingridin innovaatiohaasteeseen Sähköasemilla olevien viallisten laitteiden havainnointi radiotaajuisella mittausmenetelmällä

TAKAVARIKKO TULLISSA

Algoritmit 2. Luento 13 Ti Timo Männikkö

MATEMATIIKKA. Matematiikkaa pintakäsittelijöille. Ongelmanratkaisu. Isto Jokinen 2017

Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA

Toiminnallisen näönkäytön tutkiminen lastenneurologisella osastolla ja poliklinikalla

TUTKIMUSLÄHTÖINEN FYSIIKAN OPISKELU. MAOL:n syyskoulutuspäivät

Kivun lääkehoidon seuranta. Lääkehoidon päivä APS-kipuhoitaja Päivi Kuusisto

Luku 8. Aluekyselyt. 8.1 Summataulukko

Miksi kasvu lakkaa? Tekes Miksi kasvu lakkaa? Veijo Komulainen

OHJEPANKKI JA YMMÄRRETTÄVÄT HOITOYHTEENVEDOT POTILAAN TUKENA

Tehtävänanto oli ratkaista seuraavat määrätyt integraalit: b) 0 e x + 1

Algoritmit 1. Luento 9 Ti Timo Männikkö

KÄYTTÖOHJE ELTRIP-R6. puh fax PL Kajaani

Kuulohavainto ympäristössä

Matematiikan didaktiikka, osa II Algebra

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

Algoritmit 2. Luento 11 Ti Timo Männikkö

Jopa 50%:lla hoitolaitosten asukkaista on joskus virtsatieinfektio. 4

Luku 7. Verkkoalgoritmit. 7.1 Määritelmiä

Energiatehokkuutta parantavien materiaalien tutkimus. Antti Karttunen Nuorten Akatemiaklubi

Versio 8, TOIMITTAMISOHJE APTEEKEILLE Instanyl -nenäsumute

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Verkon värittämistä hajautetuilla algoritmeilla

VALMISTEYHTEENVETO. 4.2 Käyttöaiheet kohde-eläinlajeittain Koira ja kissa: Rauhoitus käsittelyn helpottamiseksi. Nukutuksen esilääkitys.

Inhalaatioanesteetit obstetriikassa. Seppo Alahuhta Kirurgian, anestesian ja tehohoidon tutkimusyksikkö Oulun yliopisto

Ei välttämättä, se voi olla esimerkiksi Reuleaux n kolmio:

Matematiikan tukikurssi

Jousen jousivoiman riippuvuus venymästä

HAVAINTO LÄhde: Vilkka 2006, Tutki ja havainnoi. Helsinki: Tammi.

Numeeriset menetelmät

Keinot kasvuun on tiedossa, mutta se ei riitä. Henkilöstö tekee kasvun.

Transkriptio:

Anestesian syvyys ja EEG Ville Jäntti, Gerhard Baer, Michael Rorarius ja Seppo Alahuhta If, instead of one anesthetic action, there is a spectrum of separate pharmacological actions selected to achieve variable goals of anesthesia and provided by a combination of different agents, the very meaning of the depth of anesthesia disappears. Kissin 1993 Kirjoitimme vuonna 1994 tähän lehteen aivosähkötoiminnan, EEG:n, muutoksista syvenevässä yleisanestesiassa 1. Useat anestesiologit olivat silloin sitä mieltä, että EEG:llä ei ollut käyttöä kliinisessä työssä anestesian arvioinnissa ja että erityisesti purske-vaimentuma EEG on kliinisessä työssä aivan liian syvän anestesian merkki. Pian sen jälkeen kuitenkin tuli markkinoille BIS monitori ja useat tutkijat osoittivat MAC-arvojen kuvastavan ennen kaikkea selkäytimen, ei aivojen toimintaa. Ennustuksemme siitä, että nimenomaan purskevaimentuma ja EEG:n korkeataajuiset osat ovat tärkeitä anesteettien vaikutuksen arvioinnissa osuivat oikeaan, sillä ne todella ovat kulmakiviä anestesian syvyyden tai hypnoosin syvyyden indekseissä. Vaikka, kuten jokainen neurofysiologi tietää, EEG:n ja tajunnan asteen välinen suhde on kaikkea muuta kuin yksinkertainen, esimerkkinä vaikkapa fysiologinen uni tai enkefaliittipotilaan EEG, on EEG osoittautunut viimeisten kymmenen vuoden aikana parhaaksi anestesian syvyyden indikaattoriksi. Näin varsinkin silloin, kun tällä kliinisesti käyttökelpoisella, mutta tieteellisessä mielessä hyvin ongelmallisella anestesian syvyys käsitteellä tarkoitetaan isoihin aivoihin ja aivorunkoon paikantuvia toimintoja eikä selkäydinrefleksejä. Tajuttomuus voi perustua useisiin eri aivomekanismeihin ja kaikki mittarit, myös EEG, voivat kuvata vain osaa näistä tapahtumista. Nukutettaessakin annoksen noustessa esiintyy samanaikaisesti tai toisiaan seuraten useita eri aivotoimintojen muutoksia, jotka yhdessä aikaansaavat yleisanestesialla tavoiteltavia ominaisuuksia: tajuttomuus, kivuttomuus ja lihasten rentoutuminen. Anestesian syvyys, hypnoosin syvyys ja sedaation syvyys Nomina si nescis, perit et cognitio rerum. Käytännön kliinisessä työssä kommunikoitaessa on hyvä puhua anestesian syvyydestä esimerkiksi toteamalla, että se on liian keveä tai liian syvä. Jonkinlaisen kvantitatiivisen arvion saamiseksi on osoittautunut hyödylliseksi jakaa anestesian syvyys hypnoosiin, analgesiaan ja relaksaatioon. Jäljelle jää kuitenkin se ongelma, että mikään näistä osistakaan ei ole yksiselitteinen, aina samalla mekanismilla tapahtuva. Näin on varsinkin «hypnoosin» laita, koska se voidaan tuottaa hyvin erilaisilla farmakologisesti aiheutetuilla aivotoiminnan häiriöillä ja tämä erilaisuus näkyy myös aivojen sähköisessä toiminnassa, kuten päänahalta rekisteröidyssä EEG:ssä ja herätepotentiaaleissa. Sedaation syvyyden käsitteellä on samat ongelmat kuin anestesian syvyydelläkin. Myös se voidaan aikaansaada hyvin eri tavoin vaikuttavilla lääkkeillä. Osalla niistä saadaan suuremmilla annoksilla myös kirurginen anestesia. Niinpä «syvästä sedaatiosta» puhuttaessa onkin usein kyse kirurgisesta anestesiasta. Teho-osastojen potilailla on lisäksi varsin usein rakenteellisia aivovaurioita, metabolisia häiriöitä ja epileptisiä häiriöitä, jotka vaikuttavat tajunnan tasoon. FINNANEST 2004, 37 (3) 249

Jos aivorunkoon pienelle alueelle ruiskutetaan mikroinjektiolla barbituraattia, saadaan aikaan yleisanestesia ja siihen korreloivaa EEG:n deltatoimintaa, mutta ei purske-vaimentumaa. Jos injektio annetaan muutaman millimetrin päähän tästä alueesta, saadaan aikaan sedaatio, mutta ei yleisanestesiaa 2. Osa lääkkeistä aiheuttaa vain sedaation, mutta ei yleisanestesiaa, ja eri anestesia-aineet taas vaikuttavat hyvin eri tavoin eri rakenteisiin ja toimintoihin. Sedaatio ja yleisanestesia syntyvät siis osin eri anatomisista ja toiminnallisista rakenteista. Myös reseptoreja geneettisesti muuttamalla voidaan vaikuttaa rotan herkkyyteen eräille sedatiivisille anestesiaaineille. Kokonaisuudessaan yleisanestesia syntyy useilta eri alueilta ja niiden toiminnan samanaikaisesta muutoksesta. Eri aineet vaikuttavat eri funktioihin eri tavoin. Isofluraanin aiheuttamaa anestesiaa, relaksaatiota tai analgesiaa ei voi farmakologisesti vasta-aineilla kumota. Kliinisesti samanlaisen bensodiatsepiinin, nondepolarisoivan relaksantin ja opiaatin aiheuttaman yleisanestesian voi sen sijaan spesifeillä antagonisteilla kumota. Paitsi kliinisesti samanlaista anestesiaa, ne aiheuttavat myös samanlaiset EEG muutokset aivan kuten monet intoksikaatiotkin tai jopa iskeeminen aivovaurio. Ketamiinin ja ilokaasun vaikutukset ovat myös hyvin erityyppiset ja silti niidenkin vaikutuksen arvioon voidaan käyttää samoja mittareita esim. spektraalista entropiaa (jota ei saa sekoittaa termodynamiikan maailmankaikkeuden entropiaan tai aivotoiminnan entropiaan, joista jälkimmäistä kukaan ei edes pysty järkevästi määrittelemään), mutta eri taajuuskaistalla. EEG ja muut neurofysiologiset menetelmät kuvastavat näiden aineiden erilaisia vaikutuksia esimerkiksi aistien antaman informaation käsittelyyn ja näiden perustutkimusta pitäisi tehdä enemmän. Jos taas EEG:n purske-vaimentuma tasolla isofluraanianestesiaan lisätään ilokaasu, kuten Timo Porkkala teki väitöskirjatyössään 3, muuttuu EEG jatkuvaksi, mutta somatosensoriset herätepotentiaalit heikkenevät tai katoavat: edellinen voidaan tulkita kevenevän anestesian merkiksi, jälkimmäinen syvenevän. Molemmat tulkinnat ovat väärät: aivojen toiminnallinen tila muuttui laadullisesti erilaiseksi: sininen ei muuttunut tummemmaksi tai vaaleammaksi vaan vihreäksi, kun siihen lisättiin keltaista. Anestesiologisessa kirjallisuudessa onkin toinen toistaan ihmeellisempiä kuvauksia siitä, miten jollain aineella tai aineyhdistelmällä BIS tms. indeksi ei johdonmukaisesti pienenekään. Kun indeksi kasvaa, puhutaan usein paradoksaalisesta hypnoosin kevenemisestä, kun ainoa paradoksi on siinä, että kirjoittaja tai puhuja ei ymmärrä, mitä mittaa ja miten mittari toimii. Pahimmillaan laskukaavan epälineaarisuudet aiheuttavat indeksien oskillaatioita jotka eivät mitenkään liity aivojen toimintaan ja poikkeavan EEG:n kohdalla tulos voi olla varsin sattumanvarainen ja merkillinen. Jos mikä tahansa muu mittalaite käyttäytyisi tällä tavoin, ei kukaan täysjärkinen käyttäisi sitä tutkimustyössä. Anestesian syvyys ja aineiden ekvivalenssi The best model of a cat is a cat preferebly the same cat. Nobert Wiener EEG:n muutokset anesteettipitoisuuden noustessa tunnettiin jo 1950-luvulla, samoin eri piirteet aivojen eri alueilla eli topografia. Derbyshire, joka ensimmäisenä kuvasi burst-suppression kuvan EEG:ssä, totesi myös ilmiön reaktiivisuuden. Tehoosastoilla EEG:n reaktiivisuuden tutkiminen on ollut tärkeää, koska se on tärkeä ennusteellinen merkki. Useimmat pitivät aaltomuotojen tunnistamista hankalana, mutta muutamat anestesiologit kyllä käyttivät varhaisia laitteita sekä anesteetin vaikutuksen että reaktiivisuuden arviointiin. Varsinkin tutkimuksessa vanhoilla mittareilla oli arvoa, sillä ne osoittavat ekvivalenttia vaikutusta aivoihin, päinvastoin kuin MAC ja selkäytimen ED50 itse asiassa tämän päivän indeksit eivät tieteellisessä mielessä pysty sen parempaan. On mielenkiintoista, että vasta kun EEG:stä pystyttiin laskemaan yksiselitteinen luku, joka muuttui monotonisesti ja parhaillaan varsin lineaarisestikin anesteettikonsentraation noustessa, tuli anestesian syvyyden arviointi EEG:llä laajaan käyttöön. Mitään uutta tietoa näistä EEG-muutoksista ei tähän liittynyt eivätkä indeksitkään tähän päivään mennessä ole tätä tietoa lisänneet vilkkaasta julkaisutoiminnasta huolimatta. EEG:n reaktiivisuuden tarkempi mittaus tekee vasta tuloaan näihin monitoreihin. Anesteettien aiheuttamien EEG muutosten fysiologia tunnetaan huonosti. Ne ovat monella aineella yllättävänkin samanlaiset ja samoin monessa metabolisessa häiriössä, intoksikaatiossa ja jopa iskeemisessä aivovauriossa. Eräillä aaltomuodoilla, kuten deltatoiminnalla ja beettasukkuloilla, spindeleillä, on ilmeisiä vastaavuuksia uni-ilmiöiden kanssa ja näiden fysiologiasta on paljon perustutkimustietoa. Monet anesteetit ovat epileptogeenisiä ja epileptologisesta perustutkimuksesta on saatu paljon arvokasta tietoa, joka hyödyttää myös anesteettien vaikutuksen ymmärtämisessä. 250 FINNANEST 2004, 37 (3)

Purske-vaimentuma taas on ilmiö, joka yllämainittujen tilojen lisäksi nähdään myös hypotermiassa ja eri syyt ovat additiivisia, vahvistavat toisiaan ilmiön synnyssä. Kaikki anestesian EEG-vaikutukset voivat esiintyä myös paikallisina tai vaikkapa vain toisessa hemisfäärissä kuten esimerkiksi Wada kokeessa, jossa toinen aivopuolisko nukutetaan toisen ollessa hereillä. Jopa purske-vaimentuma on varma tajuttomuuden merkki vain silloin kun se esiintyy kauttaaltaan molemmissa hemisfääreissä. Silloin sen aikana ei ole raportoitu valveillaoloa, mikä onkin johdonmukaista, sillä solutason fysiologiasta tiedetään pyramidisolujen toiminnan hiljenevän vaimentuman aikana. Kahden eri aineen aiheuttama anestesia ei koskaan voi olla yhtä syvä: ne ovat laadullisesti erilaisia. Joskus tutkimuksessa tarvitaan arvio ekvivalenssista: silloin on valittava jokin looginen mittari. Esimerkkinä kehnosti valitusta mittarista on tutkimus, jossa isotooppimenetelmällä tutkittiin sevofluraanin ja propofolin vaikutusta aivokuoreen ja kriteeriksi otettiin MAC ja ED50 kivulle. Näin päädyttiin vertaamaan aivokuorta, joka propofolilla oli vaimentunut, sevofluraanilla jatkuvaa korkea-amplitudista toimintaa. Propofolhan on tunnetusti selkäydintoimintaa stimuloiva aine annoksilla, joissa aivot jo nukkuvat: tetraplegiapotilaan raajat liikkuvat vilkkaasti ja EEG purske-vaimentuma tasollakin potilas liikkuu, tekee väistöliikkeitä ja liikuttaa raajojaan spontaanistikin. Sevofluraanin vaikutus on päinvastainen. Joten aivojen kannalta melkoisen paljon täytyy propofolia antaa ennen kuin liikevasteet katoavat. Oma ongelmansa on ilmiö, jota voidaan kuvata vaikka sanalla hysteresis: anestesian nosto ja keveneminen ovat aina fysiologisesti erilaisia: ylös ei koskaan mennä samaa polkua kuin tullaan alas. Samoin ajatus aivojen tilan pysymisestä samana, kun anesteettikonsentraatio pidetään vakiona, ei pidä paikkaansa. EEG on hyvä tällaisten erojen tunnistamisessa. Haittavaikutuksista puhuttaessa esimerkiksi nopean sevofluraanikonsentraation annosten aiheuttama epileptogeneesi ja pitkän korkean konsentraation epileptogeneesi ovat osin eri ilmiöitä. Samoin krapulavaiheen epileptogeneesi, joka ei liity suoraan aineen konsentraatioon. Pätevälle EEG tutkijoille tämä on ilmeistä: ne biologiset kellot, jotka ohjaavat mm. uni-valverytmiä, ja niiden aika-integraattorit toimivat osin ja muuttuneina myös syvässä anestesiassa. Erityisesti unijärjestelmien häiriöt voivat heijastua aivokuorella toiminnan muuttumisena epileptiseksi joko paikallisena tai yleistyneenä. Tärkeintä on kuitenkin ymmärtää se, minkä Kissin totesi jo 1993: kahdella eri anestesia-aineella, esimerkiksi propofolilla ja sevofluraanilla, ei voi nukuttaa potilasta yhtä syvään anestesiaan koska ne ovat fysiologisesti erilaisia tiloja. Korkeintaan voidaan jokin tietty toiminta valita ekvivalenssin perusteeksi. Selkäydinrefleksit ovat kehnoja ekvivalenssin kriteereitä, jos aivokuoren toimintaa tutkitaan. Indeksit Useilla anestesia-aineilla EEG muuttuu samaan tapaan annosta nostettaessa. Ensin lisääntyy nopea toiminta, sitten hidas toiminta kunnes tulee toistuvia vaimentumia ja näiden pidetessä purske-vaimentumassa lopulta jatkuva vaimentuma. Anestesia-aineilla jatkuva vaimentumakin on täysin vaaraton ja reversiibeli. Hidas toiminta muistuttaa osin hidasta unitoimintaa, purske-vaimentuma taas epileptistä toimintaa. Useissa metabolisissa häiriöissä potilaan tajunnan laskiessa nähdään sama kehitys. Jopa iskeemisessä aivovauriossa nähdään sama EEG-muutosten sarja toipumisvaiheessa, mutta päinvastaisessa järjestyksessä. Silloin ilmiö perustuu aivojen sisäisiin tapahtumiin, jotka aikaansaavat anestesiamallin mukaiset EEG muutokset ja tajuttomuuden. Jos aivotoiminta normalisoituu muutaman tunnin sisällä, voi potilas toipua neurologisesti täydellisesti. Jos taas toipuminen vie pitkään, yli vuorokauden, tulee mukaan pysyvää vauriota, joka heijastuu myös EEG:hen. Nopeaa toipumista voidaan jopa tulkita anestesia-eeg:n tapaan, hitaassa toipumisessa mukaan tuleva aivovaurio muuntaa EEG:tä niin, ettei se yksityiskohdissaan muistuta enää anesteeteillä saatavia jotka nekin eri aineilla ovat lopulta hyvin erilaisia varsinkin purske-vaimentumatasolla. Edellä mainituista mm. anestesia-aineille tyypillisistä piirteistä on kokemusperäisesti opittu laskemaan indeksejä, jotka täyttävät toiveen yksinkertaisesta, ts. univariaatista, indeksistä, joka korreloi lääkevaikutukseen. Niissä lasketaan tyypillisesti tehospektri nopealla Fourier muunnoksella, FFT:llä, ja siitä arvioidaan eri taajuisten sinimuotoisten aaltojen osuutta EEG:ssä. Tällöin jätetään vaiheinformaatio huomiotta ja samoin EEG:n aaltomuodot, jotka yleensä sisältävät paljon arvokasta tietoa. Eräissä laitteissa lasketaan spektriestimaatti myös autoregressiivisellä mallilla, joka mahdollistaa nopeamman arvioinnin. BIS-indeksissä lasketaan fourier-spektrin lisäksi bispektri. Kummankin laskennassa edellytyksenä kuitenkin on EEG:n stationaarisuus, tilastollisten ominaisuuksien vakioisuus laskentaan käytetyn FINNANEST 2004, 37 (3) 251

EEG-segmentin aikana. Bispektrin osalla tästä vaatimuksesta ollaan niin kaukana, että itse bispektrin laskenta on turhaa ja yhtä hyvään tulokseen päästään tavallisesta spektristä lasketuilla suhdeluvuilla 4. Parissa laitteessa lasketaan tehospektristä ns. spektraalinen entropia 5. Siinä Shannonin funktiolla mitataan, miten paljon EEG:n aaltomuoto poikkeaa puhtaasta sinimuodosta. Se ei siis mittaa EEG:n ennustettavuutta yleensä: esimerkkinä hyvin säännöllisen ja ennustettavan sakara-aaltosignaalin spektraalinen entropia on kaukana yhtä säännöllisen ja ennustettavan siniaallon entropiasta. Samaa Shannonin funktiota on sovellettu myös EEG:n amplitudijakautuman kuvaamiseen ja siitä käytetään myös entropia nimitystä. Jotta asia olisi oikein sotkuinen, voidaan EEG:stä laskea vielä mm. ns approximate entropia. On huomattava, että kaikki nämä mittaavat eri asioita, samasta entropia-nimestä huolimatta, eivätkä välttämättä korreloi lainkaan, ts. ne voivat muuttua aivan eri tavoin ja jopa eri suuntiin EEG:n muuttuessa. Syvenevässä anestesiassa ne tietyissä kaista- ja aaltomuotorajoissa korreloivat jonkin verran aineen konsentraatioon ja toisiinsa. Purske-vaimentumassa kaikilla laitteilla lasketaan ensisijaisesti vaimentumien pituutta ja osuutta koko ajasta. Spektrisuhteet muuttuvat ja spektraalinen entropia vastaavasti nousee silloin muuttuen keveämmän anestesian suuntaan. Mutta hereilläolosta purskevaimentuman alkuun spektraalisen entropian muutos on monotonista ja siksi siitä tehty indeksi käyttäytyy järkevämmin kuin esimerkiksi bispektri-indeksi. Jälkimmäisessä on epälineaarisuuksia, jotka aiheuttavat pahimmillaan muutoksia, joita ei pysty tulkitsemaan, koska valmistaja ei kerro laskenta-algoritmeja. Spektraalinen entropia on hyvä esimerkki EEGmitasta, jolla on korrelaatio tajuisuuteen vain syvenevässä anestesiassa. Se on kaupallisissa tavallisissa EEG-laitteissa eräs arvokas tekniikka myös sellaisten pitkäaikaisrekisteröintien analyysiin, joissa potilaalla ei ole sedaatiota tai anestesiaa. Sitä sovellettiin ensimmäisen kerran EEG:hen luultavasti 1991 mitattaessa valveilla alfarytmin säännöllisyyttä. Samaa alfarytmiä voidaan nähdä syvästi ja irreversiibelisti tajuttomalla potilaalla teho-osastolla, jolloin spektraalinen entropia on yhtä pieni. Sama koskee kaikkia kaupallisia indeksejä: ne eivät sisällä mitään yleistä tietoa ja viisautta tajunnan tasosta. Neurofysiologeille tämä on itsestäänselvyys: he näkevät päivittäin toinen toistaan hurjempia EEG-ilmiöitä kuten deltatoiminta enkefaliitin jälkeen, hyperventilaation deltatoiminta ja interiktaaliset purkaukset, joiden aikana indeksit voivat antaa mitä tahansa arvoja nollan ja sadan välillä ilman että potilaan aivotoiminnassa on havaittavissa mitään poikkeavaa. Niille, jotka ymmärtävät EEG:n fysiologian ja biofysiikan, ei tässä ole mitään merkillistä. Kuitenkin EEG ja nämä indeksit ovat vähiten huonoja anesteettien aivovaikutusten mittareita kliinisessä työssä sekä ekvivalenssin mittareita varsinkin samalla anestesiaaineella ja samalla henkilöllä tai kissalla. Tulevaisuus Jo nyt monet anestesian syvyyden mittarit ovat laskennallisesti varsin komplekseja ja erityisesti artefaktojen tunnistus on mutkikasta. Indekseillä on sinnikkäästi yritetty etsiä yhteisiä piirteitä mahdollisimman monille anesteeteille ja tämä heikentää suoritusta: parempiin, tarkemmin aineiden konsentraatioon korreloiviin mittareihin päästään spesifimmillä analyyseilla, joita varmaan tulee markkinoille piankin. Neurofysiologit ovat jo vuosikymmenet arvioineet tajuttomuuden astetta ja mekanismeja mm. herätepotentiaaleilla ja EEG:n reaktiivisuudella. Näiden implementointi anestesia- ja sedaatiomonitoreihin on lähitulevaisuudessa edessä, mutta silloinkin juuri eri aineiden erilaiset vaikutukset aivosähkötoiminnan eri komponentteihin on otettava huomioon. Erilaisten aivovaurioden, kuten iskeemisen vaurion, tunnistaminen ja erottaminen sedatiivisten aineiden vaikutuksesta on mahdollista ja tärkeää. Perustutkimuksessa on tärkeää eri aivotutkimusmenetelmien yhdistäminen ja sähkötoiminnan osalta myös aivojen sisäisten sähkökenttien tutkimus. Matemaattinen mallintaminen on tässä välttämätöntä, mutta vaatii varsin paljon monitieteellistä yhteistyötä ja ammattitaitoa: merkityksettömistä malleista innostuminen on luonnontieteissä helpompaa kuin mallien oikea ja kriittinen käyttö ajattelun tukena. Elektroniikan kehitys on ollut ratkaisevaa monitorointitekniikan kehittymiselle. Kun viisikymmentä vuotta sitten EEG-laite oli suuri putkivahvistimin konstruoitu ja varmasti lämmitti mukavasti vähän viileätäkin laboratoriota, voidaan jo muutaman vuoden kuluttua ehkä ostaa EEG teippi, joka vetäistään potilaan otsalle ja näyttää vihreätä sopivalla anestesiatasolla, punaista liian keveällä ja sinistä purskevaimentuman aikana. Samalla se langattomasti lähettää potilaan omalle valvontalaitteelle EEG-signaalin dokumentteja varten ja leikkauksen jälkeen heräämisvaiheessakin seuraa potilaan vointia arvioiden vaikkapa sydänleikkauspotilaalla mahdollisen iskeemisen häiriön merkkejä. 252 FINNANEST 2004, 37 (3)

Samalla on muistettava, että se tieto EEG-muutoksista anestesian aikana, johon tämän päivän monitorit perustuvat ja paljon enemmänkin tiedettiin jo 50 vuotta sitten. Tämän päivän perustutkimus luo pohjan tulevaisuuden valvontalaitteille. Erityisesti anesteettien vaikutusta kognitiivisiin prosesseihin ja siihen, mitä niistä on jäljellä ja miten ne ovat muuttuneet syvästikin tajuttomalla potilaalla, eli kognitiivista anestesiologiaa, on tutkittava. On siis helppo ennustaa, että 10 seuraavan vuoden kuluessa indeksit ja mittaustavat kehittyvät olennaisesti. Kaikissa anestesian syvyyden indekseissä on nyt niin paljon virheitä ja puutteita sekä matemaattisesti että fysiologisesti arvioiden, että tieteelliseen työhön niistä ei ole. Uusia ja parempia on varmasti tulossa. Niillä lukuisilla julkaisuilla, joilla on arvioitu tämän päivän indeksien toimintaa ja keksitty mitä merkillisempiä virheitä tai paradoksaalista käyttäytymistä, ei silloin ole sen suurempaa arvoa kuin tämänvuotisella Tekniikan Maailman autotestillä vuonna 2014 nostalgiaa herättävä auton ostossa siitä harvalla on iloa. Toki tänä vuonna ostettu hyvä auto hyvinkin voi olla liikenteessä vielä silloin ja nämä indeksimittarit käytössä vaikka parikymmentä vuotta, vaikka uusia parempia kaupasta saisikin. Tämän päivän indeksien suurin merkitys on siinä, että ne ovat siirtäneet anestesiologien huomion selkäydinreflekseistä aivokuoren toimintaan arvioitaessa anestesia-aineiden vaikutusta tajuisuuteen ainakin kysymyksenasettelu on nyt hieman lähempänä oikeaa. Anestesiologialle tämä on huomattava edistysaskel, suorastaan paradigman muutos. Ja kliinisessä työssä on niiden avulla varmaan jo yli 5 miljoonan monitoroidun anestesian aikana vältytty sekä liian vähäiseltä että tarpeettoman runsaalta anestesia-aineen annostelulta. r Viitteet 1. Jäntti V. Näkeekö EEG:stä anestesian syvyyden. FINNANEST 1994; 20: 337 339 2. Devor M, Zalkind V. Reversible analgesia, atonia, and loss of consciousness on bilateral intracerebral microinjection of pentobarbital. Pain. 2001; 94: 101 12. 3. Porkkala T, Jäntti V, Kaukinen S, Häkkinen V. Nitrous oxide has different effects on the EEG and somatosensory evoked potentials during isoflurane anaesthesia in patients. Acta Anaesthesiol Scand. 1997; 41: 497 501. 4. Miller A, Sleigh JW, Barnard J, Steyn-Ross DA. Does bispectral analysis of the electroencephalogram add anything but complexity? Br J Anaesth. 2004 Jan; 92 (1): 8 13. 5. Viertiö-Oja H, Maja V, Särkelä M, Talja P, Tenkanen N, Tolvanen- Laakso H, Paloheimo M, Vakkuri A, Yli-Hankala A, Meriläinen P. Description of the Entropy algorithm as applied in the Datex- Ohmeda S/5 Entropy Module. Acta Anaesthesiol Scand. 2004; 48: 154 61. Kattavamman kirjallisuusluettelon lähetämme mielellään sähköpostiliitteinä, kun kirjoitat osoitteeseen ville.jantti@tut.fi Ville Jäntti dosentti Ragnar Granit Instituutti Tampereen teknillinen yliopisto Gerhard Baer dosentti Anestesiaklinikka, TAYS Michael Rorarius oyl Anestesiaklinikka, TAYS Seppo Alahuhta professori Anestesiaklinikka, OYS FINNANEST 2004, 37 (3) 253