术后认知功能障碍患者的定量脑电图特点

张北源，尤 勇，虞文魁，顾 勤

0 引 言

术后认知功能障碍（postoperative cognitive dysfunction，POCD）是手术后常见的中枢神经系统并发症，主要表现为术后出现的学习、记忆、情绪、情感和判断力等认知功能的下降。有调查显示，POCD的发生率在9.9%～80%［1-2］。POCD不仅延长患者住院时间，增加住院费用，甚至造成永久的认知功能缺陷，对患者和社会产生巨大的经济负担［3］。目前对POCD尚缺乏统一的诊断标准，而国内常用的简易智力状况检查法（mini-mental state examination，MMSE）等量表存在受患者的教育程度、语言等影响，且对轻度POCD患者识别不敏感等缺点［4］；

定量脑电图作为一种客观、量化的脑电图监测手段，操作相对简单，结果简单易懂，目前已逐步应用于重症患者［5-7］。但目前定量脑电图用于POCD患者的相关研究报道较少。因此，本研究旨在观察POCD患者的定量脑电图特点。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018年1月至10月南京大学医学院附属鼓楼医院重症医学科收治的择期术后患者31例。纳入标准：①年龄＞18周岁；②既往无精神类疾病，无服用精神药物病史；③具有初中及以上学历；④气管插管时间＜24 h；⑤ICU住院时间＞3 d。排除标准：①术前MMSE评分＜24分；②术后接受镇静药物治疗＞24 h；③颅脑相关术后；④终末期患者；⑤研究过程中无法顺利完成MMSE量表。依据患者术前1 d和术后3 d的MMSE评分变化（△MMSE）分为POCD组（△MMSE ＞2分，n=11）和对照组（△MMSE≤2分，n=20）。本研究经过医院伦理委员会批准（批准号：2018-101-02），患者均签署知情同意书。

1.2 术后处理所有纳入患者术后均常规给予生命体征监测（心电图、脉搏、呼吸频率、血氧饱和度）。并给予补液、镇痛、抑酸、预防/抗感染等常规治疗。

1.3 定量脑电图监测所有患者术后第3天使用脑功能仪（美国 NATUS，Nicolet Monitor，Nicolet One，5.94），进行床旁定量脑电图监测，每例患者监测一次，每次持续时间40～60 min。监测期间患者安静闭眼，病房内保持安静，并减少操作、护理、仪器噪音对结果产生的影响。采用头皮盘状电极固定 6个记录电极（F3、P3、F4、P4、Cz、Fz），电极位置按照国际10-20系统放置，并要求阻抗水平≤5 kΩ。采用双极纵联F3-P3，F4-P4四通道提取数据，滤波器为1-35Hz。振幅整合脑电图（amplitude integrated electroencephalogram，aEEG）由计算机每秒自动提取原始脑电图上、下边界，进行半对数转换后显示；频带能量每10 s自动提取数值，并计算出 α波（8-13 Hz）、β波（13-30 Hz）、θ波（4-8 Hz）、δ波（0.5-4 Hz）的百分比；α变异由计算机每2分钟为一片段计算出α波的比例并生成周期性直方图；频谱熵每10秒计算机自动提取数值，绘制成折线图；原始脑电图用于回顾性分析数据，以排除干扰因素对结果的影响。

1.4 认知功能评价采用MMSE量表对受试者进行认知功能评价，分别于术前1 d及术后3 d。评价内容包括定向力、记忆力、注意力和计算力、回忆力以及语言能力5个方面，总分30分，分数越高，认知越好。POCD定义为：△MMSE=MMSE术前-MMSE术后＞2分［8］。

1.5 数据收集一般情况：包括年龄、性别、急性生理和慢性健康（Acute Physiology and Chronic Health Evaluation，APACHE）II评分、序贯器官衰竭评分（Sequential Organ Failure Assessment，SOFA）、文化程度、基础疾病、手术种类、手术时间、麻醉方式等；定量脑电图：包括aEEG、频谱能量、频谱熵、α变异；MMSE评分：包括定向力、记忆力、注意力和计算力、回忆力以及语言能力5个方面。

1.6 统计学分析采用SPSS 22.0统计软件进行数据分析。计量资料符合正态分布时以均数±标准差（xˉ±s）表示，手术前后MMSE评分比较采用配对t检验，组间比较采用成组t检验。计数资料以百分比描述，组间比较采用χ2检验。相关性分析采用Pearson相关分析。以P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般资料POCD组患者平均年龄较对照组明显升高（P＜0.05），性别、APACHE II评分、SOFA评分等差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 入组患者一般资料比较Table 1 General information on the patients in the control and POCD groups

2.2 患者认知功能评估POCD组患者术前MMSE各项评分和总评分均显著高于术后（P＜0.05），对照组术前MMSE总评分、注意力和计算力、回忆力均显著高于术后（P＜0.05）。2组术前MMSE各项评分和总评分差异无统计学意义（P＞0.05）。POCD组术后MMSE各项评分和总评分显著低于对照组（P＜0.05）。见表2。

表2 入组患者MMSE评分的比较（xˉ±s，分）Table 2 Total and specific item scores of the patients in the control and POCD groups on Mini-Mental State Examination（xˉ±s，score）

2.3 qEEG结果POCD组左侧α变异、右侧α变异、左侧α频带能量、右侧α频带能量较对照组显著下降（P＜0.05），其他参数差异无统计学意义（P＞0.05）。见表3。

表3 入组患者qEEG参数的比较（xˉ±s）Table 3 Quantitative EEG parameters of the patients in the control and POCD groups（xˉ±s）

2.4 α变异及α频带能量与△MMSE评分的相关性分析进一步分析发现，左侧α变异、右侧α变异、左侧α频带能量及右侧α频带能量与△MMSE评分均存在明显的负相关（r左侧α变异=-0.793，P=0.004；r右侧α变异=-0.835，P=0.001；r左侧α频带能量=-0.633，P=0.037及r右侧α频带能量=-0.682，P=0.021）。

3 讨 论

随着社会的老龄化加剧和医疗技术水平的不断发展，外科术后高龄和危重患者所占的比例越来越大。POCD作为术后常见的并发症，也逐渐受到关注。目前POCD的发病率，各文献报道不一。在一项POCD国际多中心研究表明，非心脏术后1周的发生率为25.8%，3个月为9.9%［1］。心脏术后数周内发病率为30%～80%，3-6个月为10%-60%［2］；造成这些差异的主要原因之一是对于POCD缺乏统一客观的诊断方法。本研究POCD的发生率为35.48%，与上述研究结果基本一致。目前临床上主要依靠MMSE评分表、韦氏智力量表（Wechsler intelligence scale，WIS）、明尼苏达多项人格调查表等神经心理学测试进行诊断，但存在受患者语言、教育水平、对轻度POCD患者不敏感、主观性较大等缺点［4］；此外有研究表明，S100β蛋白等客观性指标在POCD患者可明显升高［9-10］，但目前作为诊断工具尚不成熟。

传统脑电图（electroencephalogram，EEG）因操作复杂，结果解读困难，易受周围环境干扰，从而限制了其在重症监护病房中的应用。而qEEG作为一种新型的脑电监测技术，利用计算机软件对原始脑电图进行量化分析，操作相对简单，结果简单易懂，目前已逐步应用于重症患者［5-7］。本研究对每位患者进行操作前教育以更好的配合脑电图检查，另外电极放置以及检测环境也做了严格的质量控制，并且依据原始脑电图对结果进行分析，剔除受到干扰的脑电图，最终选取每位检查患者10 min的脑电图片段进行分析，以观察POCD患者的定量脑电图特点。

频带能量是计算机将原始脑电图通过快速傅立叶变换等方法，将原始脑电图随时间的变化转化为脑电功率随频率的变化。从而直接观察α、β、θ、δ频段脑电波所占的百分比；在生理条件下，随着脑血流的下降和脑细胞缺氧的逐步加重，脑电图逐渐出现快波频率（8～14 Hz）的减少，慢波频率（4～7 Hz）的增加。当脑血流小于35 mL/（100 g·min）时，脑细胞开始出现无氧代谢，快波频率开始减少。当脑血流＜25 mL/（100 g·min）时，脑细胞出现乳酸酸中毒，慢波频率开始增加。当脑血流小于＜12 mL/1（100 g·min）时，脑细胞出现死亡，脑电图呈静息状态［11］。在POCD患者，局部脑组织氧饱和度会出现不同程度的下降，提示脑组织存在氧供需失衡［12］，这可能是导致患者α频带能量减少的重要原因之一。另一方面，脑电信号反映了突触电位的变化，当神经递质乙酰胆碱功能出现下降，影响突触电位的正常传递，会引起脑电图出现α波的减少和慢波的增加［13］。乙酰胆碱功能障碍是阿尔茨海默病的重要病理基础［14］，而目前对阿尔茨海默病患者的脑电图观察表明，α波频率的减少是其特征性表现之一［15］。而乙酰胆碱功能障碍在POCD的发生发展过程中同样起着关键作用［16］，且部分POCD患者最终可进展为阿尔茨海默病，这可能是导致患者α频带能量减少的另一个重要原因。本研究发现POCD组的α频带能量较正常术后组患者明显降低，这与上述结论相符合。

相对α变异指α频率（8-13Hz）比总频率（0.5-30Hz）的百分数。Eric S.Rosenthal等［17］对103例蛛网膜下腔出血患者的脑电图研究表明，其发生迟发性脑缺血患者的α变异较对照组明显降低，且脑电图的改变早于临床诊断约7 h，早于CT约44 h。此外Hebb等［18］对53例颅脑外伤患者的研究表明，α变异可准确预测患者6个月的神经系统预后。而本研究表明，在POCD患者可出现明显的α变异下降，原因可能与α波降低有关。且进一步分析表明，MMSE术前和术后评分的差值与α波频谱能量和相对α变异存在明显的相关性。需要指出的是，脑电图是神经突触电活动的一种反映，脑电图可先于大脑形态学之前出现变化，能更早反映患者的脑功能状态。

综上所述，本研究表明POCD患者脑电图α频带能量、α变异与正常对照组明显下降，且与△MMSE存在显著的相关性。提示定量脑电图检查对发现及诊断POCD患者可能具有一定的临床意义。本研究仍存在一定的局限性：第一，本研究虽采取一定的措施以减少噪音、操作等干扰因素对脑电图监测结果造成的影响，但仍无法完全避免其影响；第二，本研究为观察性研究，未有患者术前的脑电图结果，无法对比患者术前、术后的脑电图变化；第三，本研究纳入的样本量仍较小，β、θ、δ波是否存在差异，仍需进一步的研究明确。