优化后招飞脑电闪光诱发技术设备在脑功能鉴定中的应用研究

陈勇胜　贾宏博

(空军航空医学研究所，北京，100142)



临床睡眠医学

优化后招飞脑电闪光诱发技术设备在脑功能鉴定中的应用研究

陈勇胜贾宏博

(空军航空医学研究所，北京，100142)

目的：研究优化后的脑电闪光诱发(PSA)技术设备对脑功能鉴定的作用，为提高空军招飞选拔的效率提供技术和方法。方法：采用PSA技术检查3 000名参加空军招飞的应征青年，观察新旧技术设备对脑功能的鉴定效果。结果：在PSA鉴定的4项EEG指标“节律同化”“倍数反应”“小数反应”“异常脑波”中，新技术设备对“EEG异常”和“EEG边缘异常者的“节律同化”指标的诱发效果均提高显著；“倍数反应”和“小数反应”指标仅在确定为“EEG异常”者中表现为显著提高；“节律同化”指标的持续时间可作为对脑功能分级的量化指标。结论：PSA技术设备是鉴定“边缘异常”脑功能稳定性的有效方法。

脑电图；闪光刺激；节律同化；飞行员选拔；脑功能

招飞脑电图(EEG)检查是筛查应征青年“癫痫”及“癫痫样脑功能异常”的金标准，是空军招飞体检神经-精神科的一项重要辅助检查项目[1-4]。全部检测流程包括：1)安静闭目检查;2)睁闭眼反应检查;3)多度呼吸诱发检查;4)间断闪光刺激诱发(Photic Stimulative Activation，PSA)检查等4个阶段，其中，PSA检查历年来属薄弱环节。招飞脑电设备自2002年数字化改造以来，已使用近10年。专伺PSA检查的闪光灯亮度降低，设备老化严重，导致PSA诱发效果差；在检查标准掌握方面，由于缺乏统一量化标准，导致选拔效果降低。比如，观察闪光“节律同化”现象是本项选拔的基本要求[5-6]，但“同步化”到什么程度是可以接受的标准没有规定，仅凭检查人员目测脑电同步化信号的好坏，下“好”或“一般”或“差”的结论，主观性极大。另外，对闪光诱发中出现的异常波均以定性而非定量描述，造成检查结果的不确定性，这些不足均亟待改进和提高。

1　技术与方法

1.1对象参加空军2013-2015年度招飞选拔的青年应征者6 500人，年龄17～19岁，平均(18.4±1.5)岁，选择其中3 000人进行研究。全体应征者无神经-精神系统病史及用药史，无癫痫病家族史，均通过了空军招飞体检的初检。

1.2方法

1.2.1PSA检测技术设备优化在对设备闪光灯外形，亮度进行改进和提高的同时，采用“德尔菲法”(Delphic methods)[7]对“空军招飞脑电图检查标准”中PSA技术的闪光频率序列：6 Hz、8 Hz、10 Hz、13 hz、15 Hz、20 Hz、30 Hz进行优化取舍，保留中间的8 Hz、10 Hz、13 hz、15 Hz，舍去两端的6 Hz、20 Hz、30 Hz。

1.2.2招飞选拔效果验证将新、旧技术设备同时用于招飞体检选拔，同一名应征者先进行旧设备的检查后再进行新设备的检查，比较新旧设备使用效果。

表1　招飞脑电图闪光诱发试验检查参考标准

表2　新旧闪光灯诱发检查异常率比较(%，n=3 000)

注：新设备检出率与旧设备检出率比较，P<0.05。

Note：Comparsion of new detection rate to old one，P<0.05。

表3　新旧闪光灯诱发检查节律化同步持续时间异常率比较(%，n=3 000)

注:新设备检出率与旧设备检出率比较，P<0.05。闪光频率f=8 Hz,10 Hz,13 Hz,15 Hz，每一频率持续时间T=15 sec。

Note：Comparsion of new detection rate to old one，P<0.05。flash rate=8 Hz,10 Hz，13 Hz,15 Hz，time of duration per rate were 15 sec。

表4　新旧闪光灯诱发检查脑波异常率比较(%，n=3 000)

注:新设备检出率与旧设备检出率比较，P<0.05。

Note：Comparsion of new detection rate to old one，P<0.05。

1.2.3参考国内高秀贤等的研究[8]，设定PSA诱发及鉴定参考值如表1。

通过PSA持续时间对脑功能稳定性做出如下分级：同步化持续时间t超过总诱发时间(T)的2/3，异常波波幅超过40 μV的为优越；持续时间小于1/3，异常波波幅小于20 μV的为差；介于两者之间为良好。

1.3统计学处理采用SPSS 14.0统计软件分析数据。试验数据以百分数(%)表示，新旧设备检测值采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1PSA诱发效果比较在EEG淘汰和EEG边缘异常(保留)的应征者中诱发的“节律同化”指标，新设备较旧设备均有显著提高(χ2=0.88；χ2=5.43；P<0.05)，其他3项指标：“倍数反应”“小数反应”“异常脑波”在新旧设备诱发期间，虽然也有显著差异，但没有全部表现出新设备提高的现象，可能与他们和新旧设备自身参数之间无特异性，或与提高的闪光灯亮度，或闪光持续时间等参数关系较弱有关，见表2。

2.2同步持续时间、脑波异常率比较在EEG边缘异常(保留)的应征者中，新闪光灯“节律同化持续时间”指标大于10 s和小于5 s的均较旧设备提高(χ2=15.43；χ2=14.34；P<0.05)，而介于5 s，10 s之间的却低于旧设备，表明脑功能处于良好状态的一部分人被选拔成脑功能优越者(大于10 s)，而另一部分人被选拔为脑功能差者(小于5 s)，仍提示新设备较旧设备的选拔效果提高，见表3。同样，在异常脑波方面，波幅A<20 μV，表示脑功能差的边缘异常者，新设备选拔率也高于旧设备(χ2=22.34，P<0.05)，见表4。

3　讨论

3.1PSA选拔技术与空战的关系近些年,美国空军的F-22，俄罗斯空军的Su-35等战机性能逐年提升，高空、高速飞行和空战带来的座舱外各种光的刺激对飞行员的影响已引起各国家空军航空医学研究人员的重视。空中近距格斗空-空导弹爆炸闪光，超视距攻击摆脱的导弹爆炸闪光，对地攻击时地面防空武器炮火爆炸闪光，空中异常气候雷电闪光等均是不可避免的诱发因素。尽管这些诱发因素导致飞行员“空中失能”的直接证据并不多，但肯定是间接因素已得到专家共识[9-16]。尽管通过在头盔上加装遮阳面板可以减少强光对眼睛的刺激，但消除作用毕竟有限，而且，强光刺激诱发脑功能突发异常的“阈限值”受空中研究环境条件限制，目前仍是未知；另一方面，还存在脑功能不稳定因素的潜在诱发风险。比如，脑内的潜伏“癫痫样”病灶，在地面常压环境下可能终生不发，但如果遇到合适的突发因素，诱发“空中失能”的概率将成倍增加，而PSA是诱发这种潜在风险的有效方法，从飞行员选拔角度考虑，尽量减少这类易感人群进入飞行员队伍是可选方法之一，因此，强化PSA检查技术与鉴定标准是当务之急。

3.2“中间频率”诱发可能更适用于招飞选拔PSA是筛查“光敏感性癫痫”或鉴定脑功能稳定性的检测技术。大量的临床实践及招飞实际工作经验已经证实，在诱发频率序列中靠近中间的频率对脑功能异常的诱发更敏感，而EEG癫痫样异常或EEG边缘异常诱发率与诱发频率成反比，即诱发使用的闪光频率越高，异常诱发率反而越低，闪光频率越低(低于6 Hz)越容易诱发(癫痫或癫痫样异常)[10,17]。若仅仅针对筛查“癫痫病”而言，保留低端的诱发频率似乎也是应该的，但是招飞选拔面对的人群是EEG基本正常的应征者，在他们进入空军的正式体检(全面检测)前就已经进行了初选(排除了癫痫病史或家族史)，应征者中患过“癫痫病”的几乎为零，但是却不能排除“疑似癫痫样发作”(或癫痫样EEG，或边缘异常EEG)的情况。据国外文献资料[10]，人从出生到成年，脑功能发育处于动态的变化当中，只能说在某个阶段某种神经功能(或脑功能)发育基本完成，但不可能“停止”。脑科学研究证明，脑细胞(或脑神经)每时每刻处于不断减少的变化过程中，是一种程序性死亡，或“凋亡”，这个过程伴随人的终生。目前尚无研究资料证明人脑神经系统在某发育阶段是“完美无缺”的。比如神经系统的有髓神经纤维(外面包裹有磷脂髓鞘)和无髓神经纤维(无磷脂髓鞘包裹)，由于这种磷脂髓鞘的发育不完善(生理或病理性)，神经组织细胞膜离子交换代谢异常，导致过度放电是诱发“癫痫”发作的电生理基础[1,2,10]。这种人脑发育的不完善在一个正常成年人可能终生不发，但遇到合适的“特殊环境”诱发条件就很可能诱发脑功能异常。比如在战斗机飞行中经常会遇到的高空、高速飞行、大载荷机动飞行、脑短暂充血或缺血(缺氧)、过度呼吸、闪光刺激等均是大脑超负荷的诱发因素。招飞选拔诱发的目的，即是最大限度地把具有这种在“特殊条件下”才爆发潜在危险的人筛选出来，而且，针对正常人群的EEG的优势节律选拔可能是更有意义的选择。诱发的频率越接近EEG的优势节律，比如α节律，就越容易诱发“EEG异常”是业内专家的共识[1,2,8,10,17]。因此，保留诱发频率序列中与α节律(频率范围8～12 Hz)接近的频率更符合招飞选拔的要求。

3.3PSA方法可用于脑功能选拔对比结果表明，新设备并没有对PSA指标：“节律同化”“倍数反应”“小数反应”“异常脑波”均表现出“提高”的现象，而仅是个别指标提高明显，比如对“节律同化”指标提高显著，且在全部检查过程中表现稳定与PSA诱发设备参数和脑功能特点有关。“节律同化”的光诱发是对大脑皮层功能区的活化，有大脑视觉功能区的参与，闪光亮度、频率、刺激时间均会影响诱发效果。通过提高闪光亮度(被检查者可接受范围)，选择合适的刺激频率和刺激时间即可达到最佳效果。PSA“节律同化”的部位多见于枕叶，其次是顶叶，颞叶少见。“倍数反应”出现于前部导联而小数反应则多见于顶、颞导联。EEG边缘异常的“倍数反应”较多，而癫痫异常的“小数反应”较多也与以往研究一致[8]。

对“EEG边缘异常”(疑似癫痫样EEG)的应征者，新闪光灯节律同化诱发的有效率为3.5%，较旧的2.3%提高近1个百分点；而对确定为“EEG异常”的应征者也可提高0.3个百分点。检测结果还表明，在“倍数反应”和“小数反应”2项指标中，新闪光灯对“倍数反应”的诱发效果为0.83%，而“小数反应”为0，表明“小数反应”指标可能更适用于已经确定为“EEG异常”的应征者，因为在“EEG异常”的应征者中，新闪光灯对“倍数反应”和“小数反应”的诱发效果分别是0.27%和0.5%(旧闪光灯分别为0.13%和0.33%)，均高于旧闪光灯。

本试验资料与以往文献基本相符[8,10,17]，反映了“EEG边缘异常”应征者脑功能不稳定或发育欠完善。通过对PSA技术的研究与应用，节律同化优良与否完全可用客观方法来鉴定脑功能的稳定性。比如，节律同化持续在闪光刺激2/3的时间以上者称为优越反应，反之为良好反应。若持续在闪光刺激的1/3以下的时间则称差反应；同样，这一阶段出现的异常波的波幅也可作为参考依据：异常波幅在40 μV以上为优越反应，在20～40 μV之间为良好反应，在20 μV以下为差反应。通过PAS诱发的“同步化持续时间”将脑功能稳定性分级，达到了量化区分的目的，这较以往仅通过目测判断闪光诱发同步化“好”或“差”是质的飞越，这种“数量化的分级”可为国际间相同技术的交流创造条件。

本研究“边缘异常”应征者中新设备诱发同步化持续时间小于5 s的为36.67%，较旧设备诱发的提高14个百分点(旧闪光灯为22%)；异常波波幅小于20 μV的为40%，较旧设备诱发的提高15个百分点(旧闪光灯为25%)，即在“边缘异常”者中(保留)鉴定脑功能稳定性差的检出率分别提高了14和15个百分点，若PSA选拔效果缺位或下降，则有部分人可能漏检，给将来的飞行员成才和训练埋下隐患。

4　PSA诱发异常波的鉴定

本研究发现，EEG“边缘异常”者在PSA诱发过程中出现“散在尖波”占一定比例，达40%，仅个别导联可见，偶发，并与PSA同步，可能与脑功能不稳定性有关，或是PSA的正常良性反应，但“尖波”在临床脑电图检查中已被定义为“异常波”[1,2,3,10,17]，这种与PSA诱发关联的“异常波”对招飞选拔的意义和重要性有待进一步澄清和研究。

[1]冯应琨.临床脑电图学[M].北京:人民卫生出版社,1984：60-63,70，129.

[2]黄远桂，吴声伶.临床脑电图学[M].西安:陕西科学技术出社,1984：67-71,98-103,124-152，140-150.

[3]赵国忠.脑电图在检查和鉴定飞行员癫痫中的应用[J].航空军医，1980,6(4)：18-20.

[4]赵国忠.飞行学员脑电图标准的初步探讨[J].航空军医,1981,2(63):6-10.

[5]金璋瑞，高明泉,王玉红，等.脑电图检测方法和标准的几个问题[J].航空军,1999,1(2):51-53.

[6]孙庆林.招飞体检652例脑电图检查结果分析[J].航空军医，1995,23(1)：27-28.

[7]刘伟涛，顾鸿，李春洪.基于德尔菲法的专家评估方法[J].计算机工程，2011,37(增刊)：189-204.

[8]高秀贤，郭丹华，冯应琨.节律性闪光刺激提高EEG阳性率的研究-附109例临床EEG闪光刺激分析[J].脑与神经疾病杂志,1994,2(1):23-24.

[9]Dehart RL.航空航天医学基础[M].北京:解放军出版社，1990：168-205.

[10]Ebersole JS，Pedley TA.中国抗癫痫协会专家组译.现代临床脑电图学[M].北京：人民卫生出版社,2009:120-240.

[11]金璋瑞，王玉红，李连臣,等.脑电图特征与飞行能力的关系[J].中华航空医学杂志，1992,3(1)：29-31.

[12]金璋瑞，赵国忠，王玉红，等.视觉诱发电位与飞行能力关系的研究[J].航空军医，1986,4(3)：12-14.

[13]陈勇胜，熊端琴，郭小朝，等.国内飞行员脑功能研究进展(综述)[J].中华航空航天医学杂志，2005，16(4)：309-311.

[14]陈勇胜.飞行学员脑电图与飞行能力关系跟踪研究[J].癫痫与神经电生理学杂志，2012，21(4)：224-226.

[15]金璋瑞，赵国忠，王玉红,等.飞行活动脑电图的特点[J].航空军医,1984,1(86)：11-12.

[16]Refai.Latent epilepsy in pilots：two case reports[J].Air Med J，2012，31(6)：305-307.

[17]吴逊.癫痫诊断中应注意的一些问题[J].中华神经科杂志，1996,29(4)：195.

Application Research of Postoptimality Technical Equipment of EEG Photic Stimulative Activation in Identification of Cerebral Function for Pilot Selection

Chen Yongsheng，Jia Hongbo

(InstituteofAviationMedicine，AirForce，Beijing100142，China)

Objective:To investigate the function of postoptimality technical equipment of photic stimulative activation (PSA) on identification of cerebral function，and to provide technology and methods to promoting efficiency of pilot selection of Air Force.Methods:Three thousand young applicants for pilot selection were examined by PSA in order to observe the PSA results with new or old technical equipment.Results:In identifying of EEG indexes of ‘photic driving’，‘multiple reaction’，‘decimal reaction’，‘abnormal brain wave’，photic evoking effect of ‘photic driving’ by new technical equipment stimulating were significant excellent than that of old one in ‘abnormal EEG’ and ‘marginal abnormal EEG’，but ‘multiple reaction’ and ‘decimal reaction’ in ‘abnormal EEG’ only.The cerebral function can be classificated and quantized by duration of ‘photic driving’.Conclusion:Technical equipment of PSA were useful to identify the marginal abnormal EEG and stability of cerebral function.

EEG，Photic stimulative activation，Photic driving，Pilot selection，Cerebral function

全军后勤科技“十二五”重大项目(AKJ11J003)分课题

贾宏博，E-mail:Hongbo_jia@163.com

R338;R741.044

A

2095-7130(2016)03-152-157

Sleep Medicine Clinical