阿尔茨海默病患者脑功能状态和α波竞争图特点分析

2017-06-12孙正海朱家进孟静文左川韩云峰李

中国医学创新 2017年15期

孙正海　朱家进　孟静文　左川　韩云峰　李平　沙巨光　范勤毅

【摘要】目的：探讨阿尔茨海默病（Alzheimers disease，AD）脑功能状态和α波競争图特点及其神经生理机制。方法：选取经过临床确诊的AD患者30例作为病例组，选择一般情况相匹配的30例非AD健康老年人为对照组，采用脑电超慢涨落分析技术（Encephal of Lutuograph Technology，ET），对病例组和对照组的脑功能状态和α波进行检测，比较两组的检测结果。结果：病例组脑功能优势涨落功率前后功率梯度逆转数明显高于健康对照组，左右功率梯度逆转数明显低于对照组，两组比较差异均有统计学意义（P<0.01）。病例组8 Hz全脑平均优势几率明显高于对照组，10 Hz全脑平均优势几率明显低于对照组，两组比较差异均有统计学意义（P<0.05）。病例组各脑区的熵值平均值明显高于对照组，比较差异有统计学意义（P<0.01）。结论：AD患者脑功能状态较差，α波竞争图具有α波慢化、代表认知参量的10 Hz成分明显减少和熵值增高的变化特点，这些可能为AD患者出现认知功能下降的神经生理基础。

【关键词】阿尔茨海默病；脑功能； α波；熵值

The Analysis of the Brain Function and the Alpha Competitive Structure of Alzheimers Disease/SUN Zheng-hai，ZHU Jia-jin，MENG Jing-wen，et al.//Medical Innovation of China，2017，14（15）：038-040

【Abstract】 Objective：To explore the brain function and the alpha competitive structure of Alzheimers disease.Method：30 patients of clinically diagnosed AD were selected as the case group.According to the matched general conditions，30 healthy elderly were selected as the control group.The brain function and the alpha waves of two groups were tested by the Encephal of lutuograph technology，the results of two groups were compared and analyzed.Result：The anterior-posterior reversal rates of dominant power in encephal of lutuograph in case group were higher than those of control group，the left-right reversal rates were lower than those of control group，the differences were statistically significant（P<0.01）.The average superiority rate of the 8 Hz whole brain in the case group was higher than that of the control group，and the average advantage rate of 10Hz whole brain was lower than that of the control group，the differences between the two groups were statistically significant（P<0.05）.The entropy value of the case group showed higher than that of control group（P<0.01）.Conclusion：The patients with Alzheimer's disease have poorer brain function and more slow alpha waves than the normal elderly.The cognitive function are also severely impaired，and the entropy value become higher.These features may be the neurophysiological basis of cognitive decline in patients with Alzheimer's disease.

【Key words】 Alzheimers disease； Brain function； Alpha waves； Entropy value

First-authors address：Mental Health College in Qiqihar Medical University，Qiqihar 161006，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.15.011

阿尔茨海默病（Alzheimers disease，AD）是一种中枢神经系统原发性退行性脑变性疾病，病因迄今未明。国内流行病学调查显示，我国老年痴呆的患病率约5%，AD是我国痴呆的主要亚型，其患病率高于血管性痴呆和其他类型的痴呆，给社会经济发展和卫生保健带来了沉重负担[1-3]。我国老年痴呆患病已达1000万例，居世界各国之首。预测到2050年，每85例患者中就会有1例患有老年痴呆症[4]，中国老年痴呆症的患病例数将猛增至2.8亿例[5]。全球用于痴呆方面的费用已从2010年的6040亿美元增加到了2015年的8180亿美元，增长了35.4%，预计3年内痴呆相关方面花费将增至1万亿美元[6]。作为老年期痴呆最常见的一种类型，AD必将成为一个重要的医学与社会问题，受到世界各国高度重视[7-8]。但是目前AD的病因尚不清楚，发病机制非常复杂。本研究应用脑电超慢涨落分析技术，探讨AD患者脑功能状态和α波竞争图特点，为阐明其认知功能损害的神经生理学机制提供一些参考与依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取齐齐哈尔与哈尔滨城区年龄≥60岁的30例经临床确诊的AD患者为病例组，AD的诊断符合国际疾病分类第10版（ICD-10）的诊断标准，并排除血管性痴呆和其他类型的痴呆。选择一般情况相匹配的年龄≥60岁非AD健康者30例为对照组，对照组为与病例组相同性别、文化程度、生活环境、年龄（±3岁）的非AD健康者。两组均需排除其他精神疾病和中枢神经疾病，并获得本人或可靠知情者同意。两组受试者在检测前1 d，都未服用可能对脑功能和中枢神经递质产生影响的药物，测试当天禁止饮酒。

1.2 脑电超慢涨落分析技术（Encephal of Lutuograph Technology，ET）检测方法使用北京同仁光电技术公司生产的ML2001型脑电超慢涨落分析仪，采集被试者在餐后2 h后的安静、清醒、闭目状态下18 min的脑电信号，并进行分析。根据国际标准导联10-20系统位置放置电极，采用16导单极引导脑电记录。时间常数设置为0.3 s，放大倍数设置为2～5万倍，采样频率为0～256 Hz。脑电信号经A/D转换后，对α波的8、9、10、11、12和13 Hz 6个频段的功率进行扫描，运用脑电超慢涨落分析程序自动分析处理，观察各个频段出现的优势几率情况，得出α波竞争图。依据α波竞争图中的熵值，能定量说明α波能量的分布特征。α波竞争图和普通脑电图相比，不仅能对α波能量的分布情况进行分析，更强调不同成分之间的复杂竞争与协同关系，即脑的自组过程[9-10]。根据检测分析结果，比较AD患者与健康对照者的脑功能状态和α波竞争图特点。

1.3 统计学处理对所有被试信息进行核实和编码，使用EpiData 3.1软件录入数据，应用统计学软件SAS 9.13进行分析，计量资料用（x±s）表示，组间比较用t检验；计算资料以率（%）表示，比较采用字2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组优势涨落功率前后梯度变化的比较分析每个被试有16脑区，共形成12个相邻前后脑区。前后梯度逆转为：相邻前后脑区的优势涨落功率值的比值>1。病例组优势涨落功率前后功率梯度逆转数明显高于对照组，两組比较差异有统计学意义（P<0.01）

2.2 两组优势涨落功率左右不对称性变化的比较分析每个被试者16脑区中共有8个左右对应的脑区（如C3和C4、F7和F8等），一般情况优势涨落功率呈左小而右大的不对称性空间分布。因此，当左右对应脑区的比值大于1时为优势涨落功率分布的左右逆转。病例组左右功率梯度逆转数明显低于对照组，两组比较差异有统计学意义（P<0.01）

2.3 两组α波各成分全脑平均优势几率及熵值比较病例组8 Hz的全脑平均优势几率明显高于对照组，10 Hz的全脑平均优势几率明显低于对照组，两组比较差异均有统计学意义（P<0.05）；病例组的各脑区的熵值的平均值明显高于对照组（P<0.01）。

3 讨论

正常老年人的脑电功率呈额低枕高表现，然而脑电功率在老年性痴呆患者身上常表现为由额低枕高向额高枕低转化至逆转[11]。本研究发现，阿尔茨海默病（AD）患者脑功能优势涨落功率的前后功率梯度逆转数明显高于对照组，这与孙正海等[12]研究结果一致，而AD患者左右功率梯度逆转数明显低于对照组。年龄和认知因素都可能会对脑电超慢涨落分析技术（Encephal of Lutuograph Technology，ET）功率产生影响，认知功能与前后脑的协调活动密切相关[13-15]。梅磊[9]采用脑ET技术，对人的记忆过程进行试验测试中证实，记忆好组优势涨落功率的前后功率逆转情况明显少于记忆差组，而记忆差组优势涨落功率的左右不对称性明显大于记忆好组。AD患者常伴有记忆等认知功能的损害，本研究中AD患者脑电功率的变化特点可影响记忆等认知功能，与梅磊[9]采用ET技术对记忆过程进行研究的结果一致。

α波是正常人清醒状态时的脑电图特征性波形。脑电α波频率和其相对功率在儿童期会随着年龄的增加而增加，因此，从一定意义上来说，脑电α波的特点反应了脑功能的成熟状态[16]。一般认为，脑电活动频率越慢说明脑神经元的兴奋性越低，反应性越差[17]。本研究发现，AD患者α波慢化，8 Hz全脑平均优势几率明显高于健康对照组，且其10 Hz全脑平均优势几率低于对照组。脑电图基本节律减慢是脑功能减退的主要标志，α波慢化可能是大脑由正常生理功能转入老化或其病理状态的一种早期敏感指标[18]。脑电α波中的10 Hz成分是正常人的优势频率，以10 Hz为优势频率的脑功能状态应处于高工效的状态，李捷[19]研究运动员的竞技水平时发现，α波的10 Hz成分为认知参量[19]。由此笔者认为，α波慢化，尤其认知参量10 Hz成分减少，影响AD患者的认知功能，可能是其认知功能损害的神经生理学基础。

熵值在脑ET技术中，反应的是人体大脑信息的集中和有序程度。本研究中，熵值反应α波8、9、10、11、12和13 Hz等各个成分涨落的不确定性和优势频率的有序性。范围0～1，熵值越大，说明脑内信息越分散，优势频率涨落的不确定性增大，有序性变差；熵值越小，说明脑内信息越集中，优势频率涨落的不确定性变小，有序性较好。本研究显示，病例组各脑区的熵值平均值明显高于对照组，说明AD患者脑内信息集中性差，有序性降低。信息加工理论认为，熵值过高说明大脑接受与处理信息的能力下降，信息编码处于混乱状态，进而导致认知功能下降[20]。

综上所述，AD患者脑功能状态较差，脑有序性降低，α波竞争图具有α波慢化、代表认知参量的10 Hz成分明显减少和熵值增高的变化特点，这些变化可能为AD患者出现记忆力差等认知功能下降的神经生理基础。

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