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

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.

• 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. (figure 1).

• 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

F 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).

F 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.

F 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.

F 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.

 Perpectives d'avenir

Le BIS est à ce jour le seul 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).