마취 하에서 의식 상태 변화와 EEG 동역학의 상관관계

본 연구의 목적은 뇌전도(EEG)를 통해 의식 상태(각성, 진정, 무의식) 간 전환을 정확하게 추적할 수 있는 공통의 전뇌 EEG 바이오마커를 식별하고 검증하는 것입니다. 이를 위해 작용 기전이 서로 다른 5가지 정맥 내 마취제(프로포폴, 시프로폴, 레미마졸람, 에스케타민, 포스프로포폴)를 사용하여 연구를 진행합니다.

연구 설계:

본 연구는 단일 기관에서 수행되는 전향적 관찰 코호트 연구입니다. 연속적으로 선정된 적격 환자는 전신 마취 유도를 위해 임상적으로 선택된 마취 약물에 따라 그룹화됩니다. 특징 추출 및 모델 개발 단계에서 연구자들은 그룹 할당에 대해 눈가림 상태로 데이터 분석을 수행할 것입니다.

2026년 4월부터 2027년 12월까지 중국 우한 통지병원에서 전신 마취 하 선택적 수술을 예정한 약 250명의 성인 환자(만 18세 이상)를 모집할 예정입니다. 참가자는 ASA 신체 상태 등급 I 또는 II, 정상 인지 기능(MMSE 점수 ≥24), 서면 동의서 제공이 필수 조건입니다.

중재 및 절차:

모든 절차는 표준 임상 진료를 따르며, 실험적 중재는 시행되지 않습니다.

1. 수술 전 평가: 인구통계학적 정보, 병력, MMSE 점수가 기록됩니다.
2. EEG 및 행동 데이터 획득: 마취 유도 동안, 국제 10-20 시스템에 따라 배치된 전극과 Greentek 시스템을 사용하여 32채널 EEG를 지속적으로 기록합니다. 동시에, BIS 값(안와하부에 부착된 센서)[참조]과 환자의 행동 상태가 30초마다 기록됩니다. 이때 수정된 관찰자 각성/진정 평가(MOAA/S) 척도를 기준 표준으로 사용하며, 동공 광반사 소실도 함께 평가합니다. 이러한 행동 반응을 바탕으로 마취 깊이는 세 단계(진정, 적정 마취 깊이, 심부 마취)로 분류됩니다.
3. 마취 프로토콜: 마취 유도는 담당 마취과 의사가 표준 기관 관행에 따라 수행합니다. 5가지 연구 약물 중 하나를 정맥 내 볼루스로 투여한 후, 5분 동안 지속적 주입으로 유도 용량을 유지합니다.

데이터 처리 및 분석

1. 데이터 정제: 데이터 품질을 확인하고, 아티팩트가 있거나 임상 데이터가 누락된 에포크는 제외합니다.
2. EEG 특징 추출: 전처리된 EEG 데이터를 분석하여 파워 스펙트럼 밀도, 순열 엔트로피, 위상 지연 엔트로피, 기능적 연결성 지표 등을 포함한 특징을 추출합니다.
3. 데이터 분석: 5가지 서로 다른 전신 마취제를 사용한 무의식 유도 과정에서, 세 가지 행동 상태(진정, 적정 마취 깊이, 심부 마취) 간 전환에 대응하는 EEG 바이오마커를 식별합니다. 이러한 바이오마커의 마취 깊이 추적 성능은 Bispectral Index(BIS)의 성능과 정량적으로 비교됩니다.
4. 머신 러닝 모델링: 데이터셋을 훈련 세트(70%)와 검증 세트(30%)로 분할합니다. 트리 기반 앙상블 모델(예: 랜덤 포레스트)을 훈련시켜 EEG 특징을 기반으로 의식 상태를 분류합니다. 모델 성능은 AUC, 정확도, 정밀도 및 교차 검증을 사용하여 평가됩니다.