不同背景波脑电图大鼠戊四氮致痫域值的探讨

汪达芳 高宝勤

1）清华大学玉泉医院儿科 北京 100039 2）首都医科大学天坛医院儿科 北京 100050

1 材料与方法

1.1 实验动物 成年健康雄性Wistar大鼠30只，鼠龄2～3月，体质量160～220g，由首都医科大学动物中心提供。

1.2 实验仪器、试剂 NT9200 数字脑电图仪、NT9200 分析软件购自北京新拓仪器有限责任公司，立体定位仪自西安化学仪器厂，高速牙钻自宁波医疗器械厂，有机玻璃管自北京仪器厂，自由落体玻璃管架自北京仪器厂，戊四氮自美国sigma公司，牙托粉自贺利氏古莎有限公司。

1.3 分组方法 将30只大鼠随机分为成年大鼠头皮脑电图组（n＝10）、大鼠皮层脑电图组（n＝10）及成年大鼠脑外伤组（n＝10）。

1.4 对照组脑电图的描记

1.4.1 头皮导联描记：大鼠以10%水合氯醛腹腔麻醉（剂量为350 mg／kg），俯卧位固定，电极定位于左右额及枕部：左右额坐标取前囟前3mm，中线旁左右各2mm，左右枕坐标取前囟后5.8mm，中线旁左右各3mm，用自制的尖端银电极刺入相应部位皮下，参考电极取双侧耳电极，零线置于鼻下部，分析系统为NT9200 定量脑电图分析软件，描记条件为时值0.3，增益1mm＝10uV。描记脑电图形态，每只大鼠记录约30min，从采集的脑电信号选取无伪迹的片断20s为一个采样单元，利用功率谱分析技术进行处理，每只老鼠选取4个采样单元，取其平均值为所得数据。相对功率谱值分为4个频段：δ（0.5～3.5 Hz）、θ（4～7.5 Hz）、α（8～13.5 Hz）、β（14～30Hz）。4个通道各个频段的功率值分别为左、右侧每个频段的功率谱值之和，再计算出0～30 Hz的总功率谱值，左侧及右侧各个频段的功率谱值之和0～30 Hz总功率值的比值×100%，即为各个频段的相对功率谱。计算出脑电图各频段的相对功率值，并将频域分析各参数进行比较。

1.4.2 皮层导联描记：麻醉同上，立体定位仪上固定，剪去大鼠头顶部毛发，常规消毒头顶皮肤后沿头顶正中线切开头皮，切口长约3cm。剥离头顶筋膜，暴露颅骨。在左右额枕部相应颅骨部位钻4个直径2mm 安放电极的孔。电极定位于左右额坐标取前囟前3mm，中线旁2 mm，硬脑膜下0.5 mm；左右枕坐标取前囟后5.8mm，中线旁3mm，硬脑膜下0.5mm［4］，脑电图记录时将银电极置于上述位置，用牙托粉将银丝与颅骨固定，参考电极取双侧耳电极，零线置于鼻下部，银丝的另一端连接视频脑电监测系统来监测大鼠的脑电图。脑电图描记时间及相对功率值计算同头皮导联。

1.4.3 脑外伤模型的制作及实验组脑电图的描记：大鼠急性脑外伤模型建立参照Feeney等的方法［5］。大鼠用10%水合氯醛麻醉，于左侧顶骨用牙钻钻3mm×3mm 的骨窗（不损伤硬脑膜）。动物固定于立体定位仪上，当大鼠稍微清醒时，用20g钢珠从1m 高有机玻璃管内自由落下，打击骨窗内脑组织，缝合伤口，观察行为变化。一周后应用头皮导联分别描记各实验组动物双侧枕叶、额叶脑电图，观察脑电图形态并计算各波段相对功率谱值及各部位α、β、δ和θ波的分布情况。相对功率值计算方法同前。

1.4.4 戊四氮致痫剂量观察：取对照组、脑外伤组大鼠各8只，进行PTZ腹腔注射［6］，首次腹腔注射惊厥阈下剂量20 mg／kg（1%PTZ生理盐水），以后每10min按10mg／kg腹腔注射，观察大鼠行为变化，直至出现Ⅰ～Ⅱ级抽搐发作，记录所需PTZ量。癫行为的严重程度参考Fatholahi的标准：0级：无反应；Ⅰ级：节律性嘴和面部抽动；Ⅱ级：躯体波动样游走性痉挛；Ⅲ级：全身肌阵挛、臀部上翘；Ⅳ级：躯体向一侧翻转；Ⅴ级：仰翻位，全面强直痉挛发作［7］。

2 结果

2.1 对照组脑电图 脑电图定量分析：戊四氮致痫域值左右额叶头皮导联脑电图形态均为8～12 Hz、20～80uV 的α节律和低电压β波，间有单个δ波。左右半球相应部位基本对称，皮层导联脑电图的形态与前者相似，但波幅较高。两者相对功率值的比较见表1，统计分析显示两组间各波的相对功率值差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1 正常大鼠头皮导联与皮层导联脑电图的相对功率值比较 （%，±s）

表1 正常大鼠头皮导联与皮层导联脑电图的相对功率值比较 （%，±s）

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2.2 实验组脑电图 实验组大鼠左右额出现持续性5～7 Hz、30～40μV 的θ节律，背景脑电图基线大致平稳，每个θ波顶部有复合单个低电压β波出现，左右枕出现散在中至短程8～10Hz、20～60μV 的α活动，间有较多低电压β波，混有单个θ波且左右侧大致相同。成年大鼠脑外伤组与对照组比较其qEEG 的α、β频段相对功率值降低，δ、θ 频段相对功率增高，其中α、β、θ频段相对功率值比较差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 成年大鼠对照组与实验组相对功率谱值比较 （%，±s）

表2 成年大鼠对照组与实验组相对功率谱值比较 （%，±s）

注：与对照组比较，＊P＜0.05，＊＊P＜0.001

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2.3 戊四氮注射后大鼠行为变化及致痫剂量 对照组大鼠注射PTZ 5～7次后（即首次注射后50～70min），出现Ⅰ～Ⅱ级惊厥发作，追加注射PTZ 10mg／kg后出现Ⅳ～Ⅴ级惊厥发作，继而出现持续20～30min的反复Ⅲ～Ⅳ级癫，每次发作持续1～2min，间隔3～5min，其中1只大鼠出现30 min的持续发作后3h内死亡。实验组大鼠注射PTZ 4～5次后（即首次注射后40～50min）出现Ⅰ～Ⅱ级惊厥发作，平均4～5min内出现Ⅳ～Ⅴ级的惊厥发作，持续1～3min，其中2只大鼠1h内出现2～3次Ⅱ～Ⅲ级的反复发作。分析出现Ⅰ～Ⅱ级惊厥发作所需戊四氮量，外伤组所需戊四氮剂量（55.28±4.75）mg显著低于对照组（76.33±4.07）mg，（t＝10.64，P＝0.000）。

3 讨论

动物EEG 描记目前较多采用皮层电极联接，虽然定位准确、误差小，但操作复杂、创伤较大。由于皮层EEG 的波形及分布与头皮脑电图相似［8］，本实验分别采用皮层导联和头皮导联描记正常大鼠双侧额、枕叶EEG 并比较两者形态及各波段功率值的差异。由于绝对功率值在变化较小时不容易显示出差异，且个体差异较大，相对功率值则较稳定［7］。结果显示皮层导联与头皮导联EEG 的形态相似，但前者波幅较高，两种导联EEG 各波段的相对功率值比较无显著性差异。表明在应用脑电图探讨脑损伤后脑电活动变化，但不需要精确定位时，头皮导联可以满足实验要求代替皮层电极。

3.1 脑外伤的EEG 形态 脑外伤后EEG 改变可见局部或普遍性α指数减少，波幅降低，频率减慢和慢波增多，甚至电沉默，受伤急性期局灶性改变一般被普遍性改变所遮盖。α波为大脑皮层产生，其下降程度反映大脑皮层的受损程度，而视丘部位的脑电图主要以θ波为主［9］。一般认为慢波的量及波幅与脑功能损害程度有关，脑功能减退越明显其脑电波频率越慢，波幅越低［10］。Bricolo 报道一组昏迷病人的EEG 表现发现［11］：如果EEG 各导联显示为单一频率较慢的δ活动，95%患者预后差。因此在EEG 监测中，慢波所占比例的多少及波幅的高低能反映脑功能的变化。脑电图是一项检测脑损伤的良好指标，可以用来衡量脑功能损伤的程度，在临床和动物实验方面得到广泛应用［12-13］。本实验除描记脑电图形态外，对α、β、δ和θ波的相对功率值进行比较，目测脑电图结果显示实验组大鼠脑电图出现持续性30～40 μV 的θ节律，背景脑电图基线大致平稳，散在中至短程8～10Hz、20～90μV 的α活动，间有较多低电压β波，α波的相对功率值大幅度下降，θ波的相对功率值增多，形状改变为在每个θ波波顶部复合单个低电压β波出现，其α波和θ波的相对功率值与对照组相比有显著性差异。

3.2 qEEG 的特点 qEEG 即常规脑电图的计算机“定量”分析，是现代科学技术特别是计算机技术、信号处理技术与传统脑电图检测技术相结合的产物，它的产生与发展将脑电图检测与分析技术推到了一个新的高科技阶段，将在传统脑电图的基础上更进一步精确的反应脑电活动的变化。qEEG运用计算机技术将脑电活动频率及波幅进行量化处理并保留了原始EEG 的全部信息，目前已广泛应用于临床。其特点为：（1）敏感性高。脑电活动与脑氧代谢及脑血流量密切相关，任何原因引起的脑功能变化都会导致脑波的波幅、频率、形态的改变。Visser报道，循环停止15s后qEEG 显示α、β能量下降，慢δ能量增加，30s脑电表现电沉默，随着循环的恢复，快波频段功率逐渐增加，持续（60～90s），慢波功率值下降［14］。（2）简便、无创伤连续监测。（3）直观、量化反映脑功能状态。定量脑电图利用快速傅立叶转换将波幅随时间变化的脑电波变换为脑电功率随频率变化的数字化信号，提供了直观的量化参数。

3.3 脑外伤后致痫域值探讨 分析大鼠出现Ⅰ～Ⅱ级惊厥发作所需戊四氮量，发现对照组高于实验组，且2组比较有显著差异。提示脑外伤后EEG 慢波增多，大鼠致痫域值下降，更易出现癫发作。其机制可能为：颅脑损伤后血糖和有氧代谢发生变化，脑血流量下降，兴奋性氨基酸、钾离子、乳酸等神经生化物质改变，致神经细胞膜上离子通道密度和分布上的变化，更容易诱发癫［15-16］。

综上所述，qEEG 比较结果表明颅脑损伤后EEG 慢波增多，α、β频段相对功率值下降，δ、θ频段相对功率值增加；脑外伤后EEG 慢波增多大鼠致痫域值下降，更易出现癫发作。本实验仅选用脑外伤后EEG 慢波增多大鼠进行戊四氮致痫剂量探讨，至于在颅脑损伤患者中是否存在类似结果，以及脑外伤后病人癫发病的可能性大小并积极寻找预防和减少癫发作的方法以减少对脑外伤患者的进一步损害，还需进一步研究。

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