Actualisation le 4 avril 2022

L’Entropie

Moniteur de la fonction cérébrale en anesthésie : BIS, EEG, entropie, potentiels évoqués
– i conférence
– power point

La mesure de l’EEG l’entropie avec la mesure du SE/RE
General Electric a développé un index analysant le désordre du signal EEG. Il étudie deux paramètres : le SE (State Entropy) et le RE (Response Entropy), combinant l’analyse de l’EEG et de l’EMG frontal.
Le RE peut être un indicateur du défaut d’analgésie en mesurant les réponses musculaires frontales lors des stimulations douloureuses. Les muscles faciaux peuvent aussi fournir une indication précoce de réveil, ce qui peut être constaté dans une élévation rapide de RE.
La valeur de l’entropie basale (SE) est toujours inférieure ou égale à l’Entropie réactive (RE). L’estimation de l’effet hypnotique des agents anesthésiques sur le cerveau peut être basée sur la valeur de l’entropie basale. L’entropie basale n’est pas affectée par les réactions brusques des muscles faciaux, puisqu’elle est basée sur le signal d’EEG.
Les valeurs des plages d’entropie sont sensiblement les mêmes que celles du BIS :

- Entre 100 et 60 : Éveillé et réactif
- Entre 60 et 40 : Anesthésie cliniquement significative
- Inférieure à 40 : Faible probabilité de conscience
- Inférieure à 20 : Suppression de l’activité électrique corticale

L’entropie : un moyen d’apprécier le défaut d’analgésie ?

E. Dierckensa, M. Fleyfela, E. Robina, A. Legranda, M. Borela, L. Gambierb, B. Valleta and G. Lebuffea, Corresponding Author Contact Information, E-mail The Corresponding Author

Clinique d’anesthésie–réanimation, hôpital Huriez, CHRU de Lille, rue Michel-Polonowski, 59037 Lille cedex, France

Service de chirurgie digestive et transplantation, hôpital Huriez, CHRU de Lille, rue Michel-Polonovski, 59037 Lille cedex, France
Reçu le 20 mars 2006 ;

accepté le 22 septembre 2006.

Résumé

Objectifs

Comparer le BIS (Index Bispectral) avec l’entropie chez des patients opérés de leur maladie inflammatoire chronique de l’intestin (MICI) par laparotomie pour le monitorage de la profondeur d’anesthésie et étudier les variations de RE et SE au cours des stimulations nociceptives peropératoires.

Type d’étude

Étude clinique observationnelle, prospective.

Patients et méthode

Quatorze patients porteurs de MICI et opérés d’une laparotomie ont été inclus. L’analgésie était réalisée par des bolus de sufentanil administrés pour des variations de plus de 20 % de la pression artérielle systolique (PAS) et/ou de la fréquence cardiaque chez un patient dont le BIS était maintenu entre 40 et 60 par de l’isoflurane associé à du protoxyde d’azote. Les valeurs du BIS, RE et SE étaient relevées à chaque stimulation nociceptive. Les variations au cours du temps du BIS et de l’entropie ont été analysées par une Anova (p < 0,05 comme valeur significative). La relation entre BIS et entropie a été étudiée par un test de corrélation de Pearson (p < 0,01 comme valeur significative). Les performances de SE et RE pour prédire l’hypnose et le défaut d’analgésie ont été évaluées par le calcul de l’aire sous les courbes ROC (AUC).

Résultats

L’évolution des paramètres BIS et entropie a été identique au cours de l’intervention. Lors des stimulations nociceptives, PAS augmentait significativement alors qu’aucune variation de RE n’était observée. RE et SE étaient étroitement corrélés au BIS. La prédiction de la profondeur d’anesthésie pour un BIS entre 40 et 60 était bonne avec une AUC de 0,932 ± 0,26 pour RE et de 0,926 ± 0,27 pour SE. En revanche, RE n’était pas différent de SE pour prédire le défaut d’analgésie (AUC : 0,709 ± 0,46 pour RE vs 0,688 ± 0,47 pour SE).

Conclusion

Chez les patients curarisés, la composante RE de l’entropie, parce qu’elle inclut les fréquences musculaires, ne permet pas d’évaluer le défaut d’analgésie.

NDLR (AB)

– Le SE (State entropy ou entropie basale) analyse l’EEG dans la même bande de fréquence que le BIS

– Le RE (response entropy) ou entropie réactionnelle analyse en plus les fréquences rapides supposées refléter l’analgésie. Pas encore confirmé totalement sur le plan clinique.

Le BIS (index bispectral) est une méthode de monitorage de la profondeur de l’anesthésie basée sur l’analyse du signal électro encéphalographique (EEG)

En recueillant les signaux électriques du cerveau, on peut distinguer le sommeil léger du sommeil profond. Le BIS varie de 100 (sujet normal éveillé) à 0 (sommeil extrêmement profond)

Le monitorage par le BIS permet :
– d’éviter le surdosage et les effets indésirables des hypnotiques
– d’éviter le risque de sous-dosage et les risques de mémorisation pendant l’intervention

• Introduction :
  Le Ratio de Suppression (RS) obtenu à partir du monitorage du BIS est directement lié au burst suppression enregistré à l’EEG. La survenue de RS est corrélée à la profondeur de l’anesthésie. L’hypoperfusion cérébrale secondaire à une baisse de la pression artérielle moyenne (PAM) pourrait aussi se manifester par la présence de RS. Le but de cette étude est de déterminer les facteurs de risques de RS au cours d’une anesthésie totale intraveineuse.

• Matériel et méthodes :
  il s’agit d’une étude observationnelle monocentrique incluant des patients bénéficiant d’une procédure réglée de neuroradiologie. Le protocole anesthésique AIVOC Propofol-Remifentanil était standardisé pour tous les patients avec des cibles communes aux deux agents fixées à 5 à l’induction puis à 3,5 pour l’entretien de l’anesthésie. La PAM de référence (PAMref) était définie par la moyenne de PAM prise lors de la consultation et de la visite pré-anesthésique. Le deltaPAM correspondait à la différence entre la PAMref et la PAM de l’intervention. Le RS a été défini par un RS>10 pendant plus de 60 secondes consécutives. Les patients ayant eu au moins un épisode de RS (RS+) ont été comparés au patient n’ayant fait aucun RS (RS-).

• Résultats :
  96 patients ont été analysés. Dans le groupe RS+ le deltaPAM était plus important que dans le groupe RS-.

• Conclusion :
  l’âge, les comorbidités cardiovasculaires, la profondeur de l’anesthésie mais aussi la baisse de la pression de perfusion cérébrale étaient des facteurs de risque de survenue de RS.

UTILISATION CLINIQUE DE L’INDEX BISPECTRAL DE L’ELECTRO-ENCEPHALOGRAMME (BIS) EN ANESTHESIE

Dr V. BILLARD

Institut Gustave Roussy, Villejuif

Qu’est-ce que le BIS ?

Il s’agit d’un paramètre complexe calculé à partir de l’électroencéphalogramme (EEG) spontané des patients sous anesthésie générale. Sa valeur donne une estimation du niveau de sédation ou d’anesthésie et permet de guider l’administration des agents anesthésiques pour maintenir ce niveau stable et en adéquation avec l’intensité de la stimulation chirurgicale.

A quels besoins le BIS répond-il ?

L’anesthésie générale comporte plusieurs effets qu’on peut regrouper en 2 composantes principales :

• une composante "sommeil" qui correspond à la perte de la conscience, de la réponse aux ordres et de la mémorisation,
• une composante analgésique qui regroupe l’abolition de la réactivité (motrice, hémodynamique, etc...) aux stimulations douloureuses.

Ces composantes sont souvent obtenues par des agents différents, hypnotique d’une part, morphinique d’autre part, constituant une anesthésie balancée. Celle-ci doit être en permanence adaptée au niveau de stimulation chirurgicale c’est-à-dire éviter à la fois sous-dosage et surdosage.

Le sous-dosage se manifeste, pour la première composante, par le maintien de la conscience et par un souvenir de la période chirurgicale qui traumatise les patients qui l’ont expérimenté.

Pour la deuxième composante, il se manifeste par une réaction à chaque stimulation douloureuse (mouvement, poussée hypertensive, bronchospasme, etc...). Cliniquement, le sous-dosage est de constatation rétrospective, c’est-à-dire qu’il faut d’abord appliquer la stimulation douloureuse pour pouvoir évaluer si le niveau d’anesthésie était suffisant ou non. Il survient surtout chez les patients chez qui une mauvaise tolérance hémodynamique oblige à diminuer considérablement les doses (polytraumatisé, obstétrique, etc...) ou chez les patients curarisés où la réactivité et le maintien de la conscience ne peuvent pas s’exprimer par un mouvement.

Le surdosage en agents anesthésiques se traduit parfois par des effets secondaires (hypotension, bradycardie). En l’absence d’effet secondaire, un surdosage en agents anesthésiques peut très bien passer inaperçu car l’absence de réactivité et la perte de conscience sont identiques, que la dose administrée soit adéquate ou excessive. Dans ce cas, les seules conséquences du surdosage sont une augmentation inutile de la consommation d’agents, un retard de réveil et l’allongement de la durée de séjour en SSPI. Il survient surtout lorsque les besoins en agents anesthésiques sont diminués (sujet âgé, diminution de la stimulation chirurgicale sans ajustement de l’anesthésie, perfusion prolongée à vitesse constante, etc...).

Parce que l’évaluation clinique du niveau d’anesthésie est manifestement insuffisante, et que la tolérance et les besoins des patients sont parfois difficiles à prévoir, tout anesthésiste a, un jour ou l’autre, éprouvé le besoin de "mesurer’" le niveau d’anesthésie par un paramètre physiologique objectif.

Ce paramètre doit idéalement être :

• Quantitatif : s’il est en tout ou rien comme la réponse clinique, il ne permettra pas d’ajuster les doses
• Sensible pour une large gamme d’utilisation de l’anesthésie générale profonde à la sédation légère
• Disponible en temps réel, sans nécessiter des heures de traitement du signal et de calcul
• Reproductible c’est-à-dire que le même niveau clinique d’anesthésie correspondra à la même valeur de BIS lorsqu’il est atteint avec des classes d’agent anesthésique différents
• Prédictif, c’est-à-dire permettant de vérifier avant la stimulation si le patient va réagir
• Résistant aux perturbations électromagnétiques du bloc opératoire
• Simple d’apprentissage et de mise en place pour des non spécialistes

Le paramètre qui se rapproche le plus de ce cahier des charges est l’index bispectral de l’EEG ou BIS

Comment le BIS est il établi ?

L’index bispectral ou BIS est basé sur le degré de synchronisation du tracé EEG, et pour une moindre part sur la présence de fréquence rapides et le % de tracé plat (burst suppression), calculés par analyse automatique en temps réel de l’EEG spontané (i.e. sans stimulation, à l’inverse des potentiels évoqués). Son utilisation en anesthésie est basée sur le fait que la synchronisation augmente lorsque le niveau d’anesthésie s’approfondit. Il a ensuite été affiné grâce à l’analyse d’une base de données multicentrique américaine de patients et de volontaires ayant reçu des protocoles d’anesthésie différents. Le BIS peut prendre une valeur de 100 (sujet éveillé) à 0 (sommeil très profond) et n’a pas d’unité Rosow1998.

Utilisation clinique du BIS

Description et mise en place

L’EEG est recueilli à partir d’électrodes autocollantes à usage unique disposées sur les zones glabres du scalp (front, tempes, voire vertex en cas de calvitie) après dégraissage de la peau. Ces électrodes sont reliées à un convertisseur amplificateur, lui-même relié à un moniteur spécifique (fabriqué par Aspect Medical System, Natick, MA, USA et distribué en Europe par SpaceLabs Medical) par un câble numérique de 6 m, ce qui permet de positionner le moniteur à distance du patient. Le seul moniteur actuellement disponible sur le marché français (A1000) pèse 9,1 kg et ses dimensions sont : 30 cm x 18 cm x 30 cm (L x H x P). L’ensemble est marqué CE pour un usage de routine. Le temps de mise en route (placement des électrodes + mise en route de l’appareil et auto check-list) est de l’ordre de 3 mn.

Résultats

– Chez le sujet éveillé, le BIS est supérieur à 90.
– Au cours de l’induction de l’anesthésie et en l’absence d’une stimulation douloureuse violente, le BIS décroît simultanément avec la perte de conscience ou l’apparition de la sédation. On peut considérer qu’au moins 95 % des sujets cessent de mémoriser les événements per - opératoires pour uneBIS < 75 et ne répondent plus aux ordres simples pour un BIS inférieur à 50 Glass1997. Lorsqu’on continue à approfondir l’anesthésie, le BIS continue à décroître parallèlement à la concentration d’hypnotiques. Il est licite d’alléger l’anesthésie pour un BIS < 40. Ainsi, le BIS permet en premier lieu d’ajuster l’administration d’hypnotique pour éviter le sous-dosage et le réveil per-opératoire (BIS > 60), mais aussi le surdosage même en l’absence d’effets secondaires.

* Lorsqu’une stimulation douloureuse survient ou augmente, celle-ci provoque une réaction clinique (motrice ou neurovégétative) si la composante analgésique est insuffisante.

Le BIS avant la stimulation, permet mal de prédire si cette réaction va avoir lieu car il reflète surtout la composante hypnotique, et peu la composante analgésique.

En revanche, lorsque l’analgésie est insuffisante, le BIS augmente en réponse à la stimulation douloureuse de façon précoce et inversement proportionnel à la concentration d’analgésique. Il permet ainsi de juger que l’analgésie est insuffisante même chez les patients curarisés qui ne peuvent pas avoir de réaction motrice, et chez les patients dont la réaction hémodynamique est perturbée (traitement bêta bloquant pré - opératoire, état de choc,…).

Ainsi, le BIS avant incision constitue une aide pour ajuster la composante sommeil, et la variation du BIS en réponse aux stimulations douloureuses permet d’ajuster la composante analgésique. Ces caractéristiques semblent être retrouvées quel que soit le type de chirurgie et les agents employés.

Au cours de l’entretien de l’anesthésie générale, l’ajustement des fractions délivrées d’halogéné aux valeurs de BIS a permis de diminuer la consommation d’halogénés de 30 à 40% et de réduire d’autant les délais de réveil Song1997

Indications

Le BIS peut être utilisé pour ajuster l’anesthésie dans de multiples situations allant de la sédation pour coloscopie Mavoungou1996 à la chirurgie cardiaque (Longrois JEPU 1998).

Le BIS trouve une indication médicale de choix chez tous les patients à haut risque de surdosage ou de sous-dosage, c’est-à-dire les patients âgés, hypovolémiques ou en état de choc, ou à l’inverse les patients nécessitant des doses d’agents anesthésiques largement au-dessus de la moyenne.

Il ne remplace pas le monitoring hémodynamique mais le complète utilement et permet de distinguer les perturbations hémodynamiques en rapport avec le niveau d’anesthésie (donc à traiter par l’ajustement des doses) des perturbations d’autres origines qui doivent plutôt bénéficier d’un traitement symptomatique.

La prévention systématique du surdosage constitue la seconde indication du BIS et a surtout un impact économique. Aux Etats-Unis, le BIS a commencé à s’implanter largement et a permis, semble-t-il, de diminuer les délais de réveil et de réduire les coûts de fonctionnement de bloc opératoire et de SSPI.

La place du BIS dans le monitoring de la sédation et du coma en réanimation reste à étudier.

Limites du BIS

Le BIS répond à l’essentiel du cahier des charges défini ci-dessus, puisqu’il est :

quantitatif, sensible de l’anesthésie profonde à la sédation légère, disponible en temps réel moyennant un temps d’échantillonage + calcul de l’ordre de 1 minute, et reproductible entre différentes classes d’agents Glass1997. Son apprentissage et son maniement sont simples.

Toutefois, le calcul du BIS est interrompu pendant l’utilisation du bistouri électrique, et peut être perturbé si le chirurgien travaille très près des électrodes (neurochirurgie). Il peut également être perturbé par des artefacts physiologiques comme la contraction musculaire ou les mouvements de paupières. Enfin, il n’est prédicitf que de la perte de conscience mais pas de la réaction aux stimuli douloureux.

A noter que le BIS est vendu comme un moniteur de la profondeur d’anesthésie et non comme un détecteur d’accidents vasculaires ou de souffrance cérébrale focalisés ou généralisés.

Perspectives d’avenir

Le BIS est un moniteur du sommeil anesthésique disponible sur le marché et adapté à une utilisation en anesthésie. Il a donc sa place dans le matériel d’un service d’anesthésie, pour la surveillance de routine du patient tout venant et surtout du patient à risque ainsi que pour l’enseignement des anesthésistes en formation. On peut prévoir que la technique va encore évoluer vers encore plus de simplifications (une seule dérivation, moniteur plus petit, voire module intégré à un moniteur multifonctions).

Dans une utilisation de recherche clinique le BIS va voir se multiplier ses indications dans la recherche en pharmacologie clinique (relation dose-effet des nouveaux agents, influence des états physiopathologiques, interactions médicamenteuses, ...) et dans le développement des nouvelles techniques d’anesthésie asservies à l’effet (perfusion en boucle fermée).

Le sedline fournit un paramètre : le patient state index ou PSI, basé sur la balance entre l’EEG frontal et central sur les deux hémisphères.

Le NeuroSense fournit un paramètre pour chaque hémisphère, basée sur une analyse par vague (WAV), il capte aussi les fréquences rapides (gamma) qui sont supposées être corrélées à la sédation légère.

Evaluation of the SEDline to improve the safety and efficiency of conscious sedation

Clinical Evidence - SedLine® Brain Function Monitoring

Il n’y a aucun conflit d’intérêt dans la présentation du matériel.

Un petit retour sur les fondamentaux

NDLR : A ne pas oublier, un BIS très bas ne veut pas forcément dire que le patient dort trop, mais qu’il a un silence sur le ratio de suppression RS et qu’il fait peut-être un bas débit cérébral. Il est donc judicieux de remonter sa pression artérielle avant de baisser les halogénés. Ceci évitera des délirium post-opératoire.

Relation entre le niveau de pression artérielle et la survenue de périodes de « burst suppression » au cours d’une anesthésie intra-veineuse
Jean-Paul Lopes
UPD5 Médecine - Université Paris Descartes - Faculté de Médecine

BIS pour la détection précoce de la mort cérébrale lors de l’arrêt cardiaque réfractaire

En dépit de l’utilisation croissante de la réanimation cardio-pulmonaire extra-corporelle au cours des arrêts cardiaques (AC) réfractaires, leur pronostic demeure « sombrissime » conduisant à la mort cérébrale, laquelle est difficilement affirmable chez ces patients sous sédation, curarisés et maintenus en hypothermie thérapeutique modérée (HTM).

Comme il n’existe pas de marqueur biologique pathognomonique de la mort cérébrale, qu’un angio-scanner n’est guère de pratique aisée pendant les manœuvres de réanimation et non validé en l’absence de retour d’une circulation spontanée, et qu’en France l’EEG n’est pas valide à une température de moins de 35°C, force est de constater que les moyens d’évaluer la fonction cérébrale au cours des premières heures suivant l’AC, font défaut en pratique clinique. Autant de temps et de ressources perdus en service de réanimation, de délai d’information des familles et de délai de mise en œuvre d’un prélèvement d’organes…

L’index bispectral (BIS) est un monitorage dérivé de l’EEG qui permet de quantifier la profondeur de la sédation pendant l’anesthésie générale et en réanimation. Plusieurs études ont démontré son intérêt prédictif dans la mort cérébrale chez les patients comateux et au décours de l’AC sous hypothermie thérapeutique modérée.

Qu’en est-il de sa fiabilité prédictive chez les patients à la fois sous hypothermie thérapeutique modérée et sous réanimation cardio-pulmonaire extra-corporelle ?

Afin de répondre à ce vide cérébral, une étude prospective a été menée de novembre 2011 à mars 2014 en service de réanimation d’un hôpital universitaire français (Hôpital Necker) auprès de 46 patients [Age moyen 52 ± 13 ans, IGS II 89 ± 10, no flow 3 ± 4 minutes, low flow 88 ± 30, valeur du BIS sous hypothermie 17 ± 23, valeur du BIS après réchauffement 24 ± 31, mortalité globale à J28 : 40 (87 %)]. L’arrêt cardiaque réfractaire a été défini comme un arrêt cardiaque persistant après 30 minutes de réanimation et nécessitant une réanimation cardio-pulmonaire extra-corporelle. Les causes présumées de l’AC étaient : syndrome coronarien aigu 27 (59 %) ; embolie pulmonaire 2 (4 %) ; intoxication médicamenteuse 2 (4 %) ; noyade 2 (4 %), sepsis 1 (2 %), cardiomyopathies hypertrophique / obstructive 3 (6 %) ; cause indéterminée 8 (19 %).

Les patients étaient équipés en permanence d’un monitorage cérébral par BIS afin de détecter précocement la mort cérébrale sous hypothermie thérapeutique modérée (32°C - 34°C) et sous réanimation cardio-pulmonaire extra-corporelle. La mort cérébrale clinique a finalement été confirmée par EEG et/ou par angio-scanner cérébral.

• Une bonne prédiction de la mort cérébrale

Vingt-neuf patients ont évolué vers la mort cérébrale et ont présenté des valeurs moyennes de BIS inférieures aux valeurs attendues sous l’HTM et après réchauffement (température ≥ 35 °C) de 4 (0–47) et 0 (0–82), respectivement. Parmi eux, 11 (38 %) ont été inclus dans un programme de prélèvement d’organes.

Parmi les 17 patients qui n’étaient pas en mort cérébrale, les valeurs moyennes du BIS initial et après réchauffement ont été de 39 (0–65) et 59 (22–82), respectivement. Deux patients avaient à l’admission des valeurs initiales de BIS égales à 0 et ont eu un mauvais pronostic (Cerebral Performance Category 4 = coma ou état végétatif) avec décès par limitation thérapeutique.

Les valeurs du BIS ont différé significativement entre les patients qui ont évolué vers la mort cérébrale et les autres. Dans les deux groupes, il n’y a pas eu de différence entre les courbes ROC des valeurs du BIS sous hypothermie thérapeutique modérée et après réchauffement (respectivement 0,86 vs 0,83, NS).

• Bis repetita placent

En dépit de certaines limitations (étude monocentrique, faibles effectifs, début de la réanimation cardio-pulmonaire extra-corporelle 30 minutes après l’AC cardiaque afin de respecter la législation française, défaut de standardisation des périodes no flow et low flow– alors qu’elles sont une élément majeur du pronostic des AC -, manque de comparaison avec une cohorte prospective avec intervention), ces données concordent avec les résultats d’études antérieures qui démontrent que les valeurs BIS basses après AC sont associées à un mauvais pronostic neurologique et qu’une valeur BIS égale à zéro est un bon outil de prédiction et de détection précoce de la mort cérébrale chez les patients en AC réfractaire traités par hypothermie thérapeutique modérée et réanimation cardio-pulmonaire extra-corporelle. Technique de surveillance non invasive, facile à interpréter après une formation limitée, le BIS pourrait donc s’avérer utile à peu de fais pour réduire le temps de prélèvement d’organes et le gaspillage des ressources de temps et de moyens en réanimation.

Dr Bernard-Alex Gaüzère

Copyright © jim.fr

Index bispectral

source :precisdanesthesiecardiaque.ch

L’index bispectral (BIS™) analyse 4 variables d’un tracé EEG bipolaire (amplitude, fréquence, composition et cohérence de phase). Un algorithme (propriété du brevet et non explicité) les transforme en un nombre compris entre 0 et 100 qui décrit la puissance relative dans un espace à 4 phases des bandes de fréquences les plus élevées de l’EEG/EMG [213] ; ce chiffre représente la profondeur de l’anesthésie. Une valeur de 100 correspond à l’éveil, 0 au coma et 50 à une haute probabilité de sommeil. Le point critique entre amnésie et souvenir se trouve vers 65 ; l’échelle n’est toutefois par linéaire, le chiffre 40 ne signifiant pas un sommeil deux fois plus profond que 80 [250]. La zone de sommeil clinique probable correspond aux valeurs situées entre 40 et 60. Il existe d’autres appareils fondés sur un principe analogue : Entropy Module™, Narcotrend Monitor™.

Le BIS™ est un moniteur global et non focal de l’activité cérébrale, qui convient mal à la situation où le risque est une embolie ou une ischémie localisée. Dans une étude portant sur 52 patients opérés de carotides en ALR, le BIS™ a affiché une valeur moyenne de 96 (± 2.9) [54]. Cinq patients ont présenté des épisodes d’ischémie cérébrale d’après leur status neurologique ; le BIS a affiché une valeur moyenne de 96.7 pendant ces épisodes. Cette absence de corrélation entre la valeur du BIS™ et l’état neurologique le rend donc inadapté à la surveillance du clampage carotidien. Il pourrait toutefois offrir un mode de surveillance des fonctions cérébrales pendant des états hémodynamiques instables, car il baisse dans les états de bas débit ou d’hypotension sévère [67]. Quelques rapports ont indiqué un effondrement du BIS™ (valeur 10-15) lors d’épisodes de souffrance cérébrale ou d’infarcissement [311].

Le BIS™ est une technique d’apparence séduisante pour se protéger des éveils sous anesthésie. Ceux-ci surviennent dans 0.1-0.2% des anesthésies générales ; dans les situations à haut risque comme la chirurgie cardiaque, la curarisation ou la CEC, l’incidence augmente jusqu’à 1% [251]. La réponse dépend toutefois du type d’anesthésie. Sous anesthésie intraveineuse avec propofol (TIVA), la valeur du BIS prédit adéquatement la réponse au stimulus chirurgical, mais les opiacés ne montrent aucune relation dose-effet et les halogénés une corrélation modeste [65a,252].

Cependant, le chiffre construit par le BIS™ n’est que le marqueur d’un mode d’interprétation de l’EEG. Bien qu’il soit très répandu, l’efficacité du BIS™ et sa pertinence physiologique ont souvent été mis en doute. Les recommandations de l’ASA spécifient que l’évidence clinique est insuffisante pour recommander l’utilisation de routine de ce type de moniteur dont l’efficacité est incertaine en chirurgie cardiaque [2,108b]. Deux grandes études randomisées, portant l’une sur 2’000 cas dont 540 de chirurgie cardiaque [6] et l’autre sur 6’041 patients dont 2’041 de chirurgie cardiaque [5], démontrent que les protocoles basés sur le BIS ne sont pas supérieurs à ceux basés sur la concentration expiratoire d’halogéné pour prévenir l’éveil peropératoire.

Comparant le taux d’éveil et de mémorisation sous anesthésie générale entre un groupe monitoré avec le BIS™ et l’autre avec la concentration expirée de l’halogéné, ces études ne trouvent aucune différence entre ces groupes, ni dans le nombre d’éveils (2 cas dans chaque groupe dans la première, 19 cas dans le groupe BIS et 8 dans le groupe contrôle dans la deuxième) ni dans la MAC d’halogéné (0.81 vs 0.82) nécessaire à maintenir le sommeil. D’autre part, la valeur du BIS™ était largement > 60 dans les 16 cas de mémorisation d’évènements peropératoires [5,6].

L’intérêt du BIS™ est d’éviter l’utilisation excessive d’halogénés ou de propofol pour maîtriser une poussée hypertensive qui n’est pas liée à un réveil. Si la profondeur de l’anesthésie est adéquate, il est préférable d’avoir recours à un agent hypotenseur [70a]. Cependant, aucune des grandes études n’a démontré qu’une valeur de BIS™ maintenue entre 40 et 60 conduise à des économies d’agents, ni à une amélioration du réveil, ni à une diminution des nausées et vomissements [65a]. Le maintien de la concentration d’halogéné entre 0.7 et 1.3 MAC est tout aussi performant. La valeur affichée par le BIS doit être corroborée par les autres signes cliniques de la profondeur de l’anesthésie. Régler les agents assurant le sommeil pour maintenir le seul chiffre d’un moniteur en dessous d’un certain seuil peut conduire à une profondeur excessive du point de vue ventilatoire ou hémodynamique, et devenir de ce fait contre-productif. Il n’y a aucune évidence pour l’utilisation du BIS™ comme système de neuro-surveillance.

Monitorage neurologique : BIS™
Le BIS™ n’offre pas de garantie sur la profondeur de l’anesthésie ; son efficacité est incertaine en chirurgie cardiaque. Il n’est pas un système de neuro-surveillance.

Medtech : Braindex lève 3 millions pour ajuster l’anesthésie cérébrale

Nicole Buyse, Correspondante Lille Le 13/01/2022
source : business.lesechos.fr

La start-up lilloise Braindex a réuni un financement de 3 millions d’euros qui doit lui permettre de finaliser le développement de son dispositif de surveillance cérébrale, couplé à un algorithme. Braindex espère le commercialiser début 2024 en Europe et aux Etats-Unis.

S’il reçoit une trop forte dose de produits anesthésiants, un patient de plus de 65 ans opéré sous anesthésie générale peut présenter au réveil des complications neurologiques, un état confusionnel voire des pertes de fonctions cognitives. A l’inverse, si la sédation est insuffisante, il risque de se réveiller en pleine intervention chirurgicale. Pour pallier ce problème, Braindex a mis au point un moniteur qui, en combinant l’électroencéphalographie et la spectroscopie tissulaire via un même capteur frontal, permet au corps médical de suivre l’état fonctionnel du cerveau du patient pendant l’anesthésie générale.

Grâce à un algorithme basé sur des données cliniques, « on peut ajuster de manière individuelle la bonne quantité de drogue anesthésiante à chaque patient », explique Thierry Cussac, président et fondateur de cette deeptech, rejoint depuis sa création en 2016 par Pierre Charlier et Benoît Maugy.

– Transfert industriel en cours

La société a mis au point sa technologie en partenariat avec l’unité Inserm du CHU de Lille, au sein du Centre d’investigation clinique-innovation technologique, ainsi qu’une unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université de Lorraine. « Nous sommes en cours de transfert industriel », annonce Thierry Cussac.

C’est pour finaliser le développement de ce moniteur que Braindex a bouclé à la fin 2021 un financement d’amorçage de 3 millions d’euros, dont 705.000 euros en capital de la part d’investisseurs privés et du GIE Eurasanté. Bpifrance et la région des Hauts-de-France apportent, chacun, 1 million d’euros notamment au travers d’une aide au développement deeptech (ADD). C’est la première région en France à promouvoir un tel programme scientifique dans le cadre de son Fonds Régional Recherche Innovation (FRRI).

Incubée par Eurasanté, à Lille, l’entreprise espère commercialiser son dispositif de surveillance cérébrale début 2024 en Europe et aux Etats-Unis. La start-up, qui emploie dix salariés, prévoit d’atteindre un effectif de 25 personnes d’ici à 2025. « Près de 30 % de la population européenne aura 65 ans et plus en 2060, contre 20 % en 2019 en France, 22 % en Allemagne et 28 % au Japon », précise Thierry Cussac. « On est quatre fois plus opéré à partir de 60 ans ».

Le financement
Date de création : 2016
Président : Thierry Cussac
Montant : 3 millions d’euros
Effectif : 10 personnes
Secteur : medtech

l’article original

NB : A comparer avec Comparison of Nasal and Frontal BIS Monitoring in Neurosurgery : Does the Site of Sensor Placement Affect the BIS Values ?(en PDF ci-dessus) sur le positionnement des électrodes.

Clinical Research Article Comparison of bispectral index scores from the standard frontal sensor position with those from an alternative mandibular position

KJAE Korean Journal of Anesthesiology

The Korean Society of Anesthesiologists

Copyright © the Korean Society of Anesthesiologists, 2014

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/), which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Background

The standard bifrontal application of the bispectral index (BIS) sensor interferes with the operative field in neurosurgery and plastic surgery. The aim of this study was to compare the standard frontal BIS sensor position with an alternative position across the mandible.

Methods

Two BIS™ Quatro sensors (Aspect Medical Systems, Newton, MA, USA) mounted on the frontal and mandibular regions were connected to BIS Vista™ monitors on each patient during general anesthesia. Data from each position were collected at awake, loss of consciousness, intubation, incision, every 30 minutes during the intraoperative period and emergence. These data were compared using Bland-Altman and scatter plot analyses.

Results

Scatter plot analysis revealed a significant correlation between BIS values of frontal and mandibular positions (R = 0.869, P = 0.000), except during emergence (R = 0.253, P = 0.077). Bland-Altman analysis revealed a negative bias of 3.2 with a limit of agreement of 16.5/-22.9, in which 3.7% of the values were outside of the limit of agreement. Additional values included -2.9 (14.1/-8.3) while patients were awake, -21.7 (14.9/-58.3) at loss of consciousness, -1.8 (9.0/-12.5) during maintenance, and -1.9 (14.9/-18.8) during emergence.

Conclusions

Overall, BIS values do not agree between the standard frontal position and an alternative mandibular position. However, during the anesthesia maintenance period, the mandibular position can be availably used as an alternative position if the operative field renders the standard frontal position unavailable.
Bispectral index monitors Electroencephalography General anesthesia Mandible

Introduction

Approved by the Food and Drug Administration in 1996, the bispectral index (BIS) is the most widely used noninvasive method to estimate level of consciousness [1,2]. The BIS is a complex electroencephalography (EEG) parameter that converts raw EEG data from the frontal cortex into a single number between 100 (fully awake) and 0 (isoelectric EEG) [3].

The BIS sensor is a single adhesive strip placed across the forehead. This position can be problematic in certain surgical procedures involving a fronto-temporal approach, such as those used in plastic surgery and neurosurgery. Although several alternative sensor positions have been examined in previous studies, there remains significant disagreement over their reliability. In one study, occipital placement had a strong relationship (r2 = 0.961) with standard frontal placement during general anesthesia for neurosurgery [4]. In contrast, other studies found poor agreement between occipital and frontal placement with a discrepancy of over ± 10 BIS units [5,6]. A third study found BIS values with nasal placement had adequate agreement with standard frontal placement [6].

We hypothesized that BIS values from mandibular sensor placement would be significantly correlated with those from the standard frontal position. To test this hypothesis, we compared BIS values between mandibular and frontal sensor positions in individual patients at different stages of anesthesia.

Materials and Methods

We enrolled 58 patients scheduled for various surgical procedures not involving the head or neck requiring routine general anesthesia. All participants provided written informed consent. Participants were between 18 and 75 years of age and had an American Society of Anesthesiologists (ASA) of I-II. We excluded patients with a history of disabling central nervous or cerebrovascular disease, those currently taking central nervous system active drugs or psychiatric medication, and those who had previously undergone neurosurgery. The Institutional Review Board approved this study.

Before the induction of anesthesia, we applied 2 BIS sensors (BIS™ Quatro Sensors, Aspect Medical Systems, Newton, MA, USA) to each patient, 1 across the forehead and 1 along the mandible, and attached each sensor to an each BIS monitor (BIS-Vista™ monitors, Aspect Medical Systems, Newton, MA, USA). Frontal sensors were applied with circle 1 at the center of the forehead ; circle 2, 2.8 cm lateral to circle 1 ; and circle 3 on either temporal area between the corner of the eye and the hairline. Mandibular sensors were applied to the same side of the face, with circle 1 at the center of the mandible, circle 4 adjacent to the lateral side of lip, and circle 3 at the ipsilateral temporal area (Fig. 1). Anesthesia was induced with 2 mg/kg of propofol and 0.7 mg/kg of rocuronium was administered as a muscle relaxant. Then Anesthesia was maintained with sevoflurane or desflurane in 50% N2O. Minimum alveolar concentration range for the inhaled anesthetics was 0.8-1.5. At the completion of surgery, 10 mg of pyridostigmine with 0.4 mg of glycopyrrolate was given to antagonize any residual neuromuscular block. From each BIS monitor, we collected 3 pieces of data at each of 6 times points : BIS score, signal quality index (SQI), and electromyography (EMG) score before the induction of anesthesia (awake), at loss of the eyelash reflex (LOC), after intubation (intubation), after the first surgical incision (incision), every 30 minutes during the intraoperative period (maintenance), and at spontaneous eye opening upon emergence from anesthesia (emergence). Data were downloaded from BIS monitors after each procedure using a USB port for subsequent analysis. Sudden, high EMG scores were identified as artifacts and the associated BIS values were eliminated in data analysis. During induction, patients were instructed to keep their faces relaxed (eyes closed, mouth closed, no facial expressions). In our previous pilot study, we found that the frontal BIS scores fell more quickly than mandibular scores during induction. Therefore, we recorded the difference in time required for the BIS value to reach its lowest level between sensor positions during induction. We complied data from 10 pilot patients in whom the mean BIS values during anesthesia maintenance were 50.1 ± 10.5 (frontal position) and 54.2 ± 5.1 (mandibular position). Given this preliminary data, to achieve an alpha of 0.05 and a power of 80%, we required a sample size of 52 patients. We estimated a 10% drop-out rate, and thus included 58 patients in our study.

Patient data are presented as mean ± SD. We compared BIS scores from both sensor positions using linear regression analysis and used Bland-Altman plots to assess agreement between frontal and mandibular sensors with a 95% confidence interval (CI). The "limit of agreement" was defined as a bias of ± 1.96 SD, in which 95% of the difference between the 2 placements were expected to lie between the limits, which would suggest that the 2 positions could be used interchangeably. According to previous studies [5,6], we considered a clinically acceptable level of "limit of agreement" to be ± 10 BIS units. We used scatter plots to evaluate BIS score correlations and calculated the R coefficient. We performed paired t-tests to compare differences in EMG and SQI scores. Statistical analysis was performed using SPSS software (SPSS version 18.0, IBM, USA) and Medcalc for Windows, version 12.5 (MedCalc Software, Ostend, Belgium). We used a P value less than 0.05 as the cutoff for statistical significance.

Results

Patient characteristics are summarized in Table 1. There were significant correlations between frontal and mandibular BIS values at all time points except emergence (P = 0.077 ; Table 2, Fig. 2). Bland-Altman analysis of frontal and mandibular BIS values resulted in a bias of -3.2 with limits of agreement of 16.5 and -22.9, respectively. Limits of agreement ranged from 9.0 to -12.5 during maintenance and 14.9 to -58.3 at LOC (Table 3, Fig. 3).

EMG and SQI varied by time point. EMG scores were lowest intraoperatively and highest during emergence. Mean EMG scores were below 40 at all time points except during awake and emergence time points. Mean EMG scores were significantly different between frontal and mandibular positions during the awake, intubation, and emergence time points : mandibular scores were significantly higher than frontal scores at all time points except LOC, incision and maintenance. Average SQI was over 80. In the frontal position, mean SQI scores were below 80 during awake or intubation time points, while in the mandibular position, they were below 80 during awake, LOC, intubation and emergence time points. Conversely, mean SQI scores were significantly higher in the frontal than in the mandibular position except during incision and maintenance time points (Table 4).

The time it took for BIS scores to fall to the lowest level during induction varied greatly between frontal and mandibular positions (range 0-120 sec, mean ± SD = 26.9 ± 27.4 sec).

Discussion

Our research shows that BIS, EMG, and SQI scores from the 2 sensor positions vary by anesthesia time point. The correlation coefficient between the 2 positions indicated a strong correlation during intubation (R = 0.845), incision (R = 0.601), and the intraoperative maintenance period (R = 0.607), as well as a weak correlation during awake (R = 0.391) and LOC (R = 0.341) time points. During the emergence time point, there was no correlation between BIS values from the frontal and mandibular positions. We hypothesize that this pattern of correlation is related to physiologic changes that occur in different anesthesia stages : during a stable sedation state with sufficient muscle relaxation and low BIS scores, the correlation coefficient is higher than in other stages.

Bland Altman analysis also reveals similar findings. The mean difference was lowest at incision (-1.0) and highest at loss of consciousness (-21.7), and was relatively lower at intubation (-1.9) and during maintenance (-1.8). The percentage of BIS scores outside of the limit of agreement is only 3.7% overall, and not over 5% in any anesthetic stage. However, there is variability in 95% CI depending on various anesthetic states. Although a clinically acceptable limit of agreement has not been defined, some authors consider it to be ± 10 BIS units [5,6]. In our case, 95% CI is over 10 BIS units. However, in our study, we found a relatively narrow limit of agreement during stable states (awake, 14.1/-8.3 ; and maintenance, 9.0/-12.5) by comparison with the other anesthetic states that were expected a relatively wider change in BIS score (LOC, 14.9/-58.3, and emergence, 14.9/-18.8). These data suggest that sudden changes in BIS score reduce the reliability of mandibular sensor placement.

Overall, BIS values do not agree between the standard frontal position and the alternative mandibular position. But correlation coefficient between two sensor position showed strong relationship (R = 0.607) and Bland Altman analysis revealed low mean difference (-1.8) and relatively low limit of agreement (9.0/-12.5) with only 4.3% of the values lying outside of the limit of agreement during anesthetic maintenance period. On the basis of the clinical values and correlation, it can be clinically acceptable. Therefore, during the anesthesia maintenance period, the mandibular position can be availably used as an alternative position if the operative field renders the standard position unavailable.

EMG scores varied greatly depending on anesthetic state. The difference in mean EMG score was statistically significant between frontal and mandibular sensor positions during the awake and emergence time points. This may be due to increased muscle tone during these stages. Overall, the mean EMG score was higher in the mandibular than in the frontal position. This may be due to more muscle movement in the chin than in the forehead, since this difference became statistically insignificant after administration of the muscle relaxant. The significant difference between mean EMG scores for the 2 sensor positions during intubation was likely due to the jaw manipulation required for endotracheal intubation although sufficient muscle relaxation enough to intubation was exist. Facial muscle EMG activity can produce artifact in the EEG, greatly impacting the BIS score [7]. Higher EMG in mandible sensor could influence not only relatively higher BIS values of mandible sensor than that of frontal sensor but also negative aspect of equivalent of two sensors. Consistent with this, overall, BIS scores from the mandibular sensor position were higher than those from the frontal position.

Mean SQI scores were relatively lower in the mandibular than in the frontal sensor position. However, during incision and maintenance periods, mean SQI was over 80, and without statistically significant difference, in both sensor positions. SQI measures the quality of the acquired EEG signal (0-100%). SQI is more than 80, it ensured good quality data [8]. This result indicates the reliability of the mandibular sensor position during the stable anesthetic state. Conversely, mean SQI was significantly higher in the frontal than in the mandibular sensor position during awake, LOC, intubation, and emergence time points, indicating low clinical accuracy of the mandibular position. Other factors such as a strong carotid pulse, use of the upper body forced air warming units or electrocardiography can affect the BIS scores of mandibular sensor as an artifact. And these interferences can lead to false interpretation of BIS readings without any sign of artifact recognition [9,10].

After intravenous anesthetics were given, BIS values fell acutely at the LOC time point. In our previous pilot study, we found the frontal BIS values fell more quickly than mandibular BIS values during induction. The time it took for BIS scores to fall to the lowest level during induction varied greatly between frontal and mandibular positions (range, 0-120 sec). This finding suggests that the spread of EEG current to the chin may delay conduction time.

Other authors have proposed that BIS score is a topographic dependent variable in light of the heterogeneous EEG findings in BIS sensors placed on non-frontal areas. One study on occipital placement showed a +10 BIS score bias under deep anesthesia and a -10 BIS bias before induction. Although the nature of the BIS algorithm is not disclosed by the creators of this technology, this result may be due to the predominance of posterior alpha (α) waves in the awake brain and generation of delta (δ) and theta (θ) activity under deep propofol anesthesia [5]. In contrast, strong correlations have been reported between frontal and occipital sensor placement, as well as between fronto-central and bi-frontal placement [4,11]. Unlike the frontal or occipital area, no EEG is generated under the mandible, and thus detectable EEG or BIS is likely conducted from other parts of cerebral cortex. The exact locations remain unknown and warrant further study.

There are several limitations to our study. First, our study did not standardize the anesthetic methods used, which may have influenced the results [12]. Second, BIS-vista does not generate raw EEG tracing for analysis, we were unable to confirm that the actual EEG recordings were identical. Although the BIS algorithm has not been formally validated, actual EEG recordings at each electrode on frontal and mandibular positions could help to confirm the accuracy and characteristics of the EEG signal arising from the mandible.

In conclusion, during the anesthesia maintenance period, the mandibular position can be availably used as an alternative position if the operative field renders the standard position unavailable.

• 1 Kearse LA Jr Manberg P Chamoun N deBros F Zaslavsky A Bispectral analysis of the electroencephalogram correlates with patient movement to skin incision during propofol/nitrous oxide anesthesia Anesthesiology 1994 81 1365 1370 7992904
• 2 Liu J Singh H White PF Electroencephalographic bispectral index correlates with intraoperative recall and depth of propofol-induced sedation Anesth Analg 1997 84 185 189 8989022
• 3 Sigl JC Chamoun NG An introduction to bispectral analysis for the electroencephalogram J Clin Monit 1994 10 392 404 7836975
• 4 Shiraishi T Uchino H Sagara T Ishii N A comparison of frontal and occipital bispectral index values obtained during neurosurgical procedures Anesth Analg 2004 98 1773 1775 15155344
• 5 Dahaba AA Xue JX Zhao GG Liu QH Xu GX Bornemann H BIS-vista occipital montage in patients undergoing neurosurgical procedures during propofol-remifentanil anesthesia Anesthesiology 2010 112 645 651 20179501
• 6 Nelson P Nelson JA Chen AJ Kofke WA An alternative position for the BIS-Vista montage in frontal approach neurosurgical cases J Neurosurg Anesthesiol 2013 25 135 142 23456030
• 7 Bruhn J Bouillon TW Shafer SL Electromyographic activity falsely elevates the bispectral index Anesthesiology 2000 92 1485 1487 10781298
• 8 Sinha PK Koshy T Monitoring Devices for Measuring the Depth of Anaesthesia - An Overview Indian J Anaesth 2007 51 365 381
• 9 Hemmerling TM Charabati S Bracco D Unusual case of low bispectral index values due to electrocardiographic interferences Br J Anaesth 2008 101 877 878 19004916
• 10 Hemmerling TM Fortier JD Falsely increased bispectral index values in a series of patients undergoing cardiac surgery using forced-air-warming therapy of the head Anesth Analg 2002 95 322 323 12145044
• 11 Glass PS Bloom M Kearse L Rosow C Sebel P Manberg P Bispectral analysis measures sedation and memory effects of propofol, midazolam, isoflurane, and alfentanil in healthy volunteers Anesthesiology 1997 86 836 847 9105228
• 12 Dahaba AA Different conditions that could result in the bispectral index indicating an incorrect hypnotic state Anesth Analg 2005 101 765 773 16115989 Fig. 1

Location of bispectral index (BIS) sensors.
Fig. 2

Scatter plot comparing the standard frontal sensor position and an alternative mandibular position. The straight line represents the trend line for the data set. (A) Awake, (B) Loss of consciousness, (C) Intubation, (D) Incision, (E) Maintenance, (F) Emergence, (G) Overall.
Fig. 3

Bland-Altman scatter plot comparing the standard frontal position with an alternative mandibular position. The solid horizontal line represents the mean difference between frontal and mandibular BIS values. The dotted horizontal lines represent the 95% limit of agreement between frontal and mandibular BIS values. The 95% limit of agreement is drawn at the mean difference +/- 1.96 times the standard deviation of the difference. (A) Awake, (B) Loss of consciousness, (C) Intubation, (D) Incision, (E) Maintenance, (F) Emergence, (G) Overall.
Table 1

Patient Demographics

N = 58. Data are presented as mean ± SD for age, height, weight, and BMI, and as actual number of patients for gender. ASA : American Society of Anesthesiologists physical status classification, BMI : body mass index.
Table 2

Correlation Coefficients of BIS Values of Frontal and Mandibular Sensor Positions

Correlation coefficients were calculated by scatter plot analysis. BIS : bispectral index, LOC : loss of consciousness.
Table 3

Bland-Altman Analysis

CI : confidence interval, LOC : loss of consciousness.
Table 4

Comparison of EMG and SQI Scores

Data are presented as mean ± SD. EMG : electromyography, SQI : signal quality index, LOC : loss of consciousness. *P < 0.05 compared with frontal sensor position.

— -

Arnaud BASSEZ

IADE/enseignant CESU

Administrateur