脑电监测技术在脑梗死患者预后评估中的应用研究进展

杨玉婷 李 英 周文胜△ 周芝文△

1)湖南师范大学附属第一医院(湖南省人民医院)，湖南 长沙 410000 2)湖南省人民医院(湖南师范大学附属第一医院)，湖南 长沙 410000

脑卒中是第二位导致人类死亡的原因，其与恶性肿瘤以及心脏疾病共同构成了人类三大致死性的疾病，其发病率、病死率随着年龄的增长而增加。随着人口老年化的加剧，脑卒中造成的危害日趋严重。脑卒中是构成人类致残的首要疾病，在脑卒中患者中约2/3的幸存者遗留不同程度的功能残疾[1]。作为临床医师对于脑卒中患者预后的准确预测可以为患者尽早制定针对性的治疗方案及康复方案，避免了医疗资源的浪费。目前对于脑卒中预后的评估主要依靠影像学检查及临床评分，无论是影像学检查还是临床评分均有一定的局限性，影像学检查无法在床边进行，临床评分有一定的主观性，且其临床体征往往出现在病情变化之后，具有一定的滞后性。脑电监测作为一种实时电生理监测工具，最早用于癫痫的诊断，能准确、客观地判断脑功能的变化，具有敏感、可在床边进行检查、无创、可持续监测的优点，近年来越来越多关于卒中后脑电图改变的相关研究，进一步增强了对脑电图的认识。大量研究表明脑卒中患者的脑电图改变具有一定的特征性，且脑梗死患者不同的预后与早期的不同脑电图改变具有一定的相关性。本文回顾了近年来脑电监测技术在脑梗死领域的相关研究，总结了脑梗死患者脑电图的改变以及与其预后的相关脑电改变，并展望未来脑电监测技术在脑卒中领域的应用。

1 脑电图产生的生理基础

脑电活动的产生主要来自于大脑皮质的第3～5层的大锥体细胞，当大量大锥体细胞同时活动产生突触后电位时，就可通过头皮电极记录到明显的电位变化，从而形成脑电图。此外，间脑的网状激活系统对于脑电活动的产生也有很大影响。然而，无论是大脑皮质还是间脑的电活动形成均以细胞代谢为基础，因此，任何影响神经细胞代谢的因素均可能引起脑电活动的变化[2]。

2 脑电图变化与脑血流的关系

脑梗死患者由于梗死区域脑血流的改变引起该区域细胞代谢发生改变从而引起脑电的改变。研究表明大脑皮质的正常脑血流量(CBF)为80～100 mL·100 g-1·min-1[3]，脑电波在CBF下降到25～30 mL·100 g-1·min-1时开始发生明显改变，此时主要表现为背景频率变慢，出现较高波幅的θ波，当缺血时间进一步延长或血流进一步减少时，脑电波变为不规则的低波幅δ波；当CBF下降至17 mL·100 g-1·min-1时，此时的脑电图则表现为α波、β波完全消失，出现不规则δ波，所有导联均呈现出低电压；当CBF进一步下降至10～12 mL·100 g-1·min-1时，脑细胞死亡，脑电图表现为电静息[4]。然而，对神经元激活与脑血流量相互作用的确切机制仍未完全了解。

3 脑梗死患者的预后与脑电变化的关系

脑电图分析分为定性脑电图分析和定量脑电图分析，定性脑电图通过频率、波幅和皮层电极的位置来判断脑梗死的部位及神经细胞缺血的严重情况。定量脑电图是利用计算机对脑电数据进行快速傅里叶变换处理，通过波段功率、对称指数、相对功率比等发现脑功能的变化。由于脑梗死患者缺血区域的血流及时恢复后，脑电也很快恢复，且脑电的恢复要先于神经功能的恢复[5]，这就为脑电监测预测脑梗死患者的预后提供了可能。

脑梗死患者的定性脑电图虽无特异性改变，但具一定的特征性，脑电图异常改变逐渐减少或消失、临床症状逐渐改善者预后较好；反之，脑电图呈进行性加重改变、临床症状无明显好转，提示预后不良。BENTES等[6]对151例前循环脑卒中患者的脑电图研究发现，定性脑电图分析中的背景活动减慢、背景不对称和周期性放电是脑梗死患者12个月时不良功能结局(改良Rankin评分≥3分)的预测因子。额叶间歇性节律性δ活动(FIRDA)通常在两个半球上同步出现，不受外部刺激的抑制[7]，FIRDA产生考虑与脑代谢改变、脑结构损害有关，FIRDA不对称提示潜在的脑部病变。FIRDA出现在多种神经疾病的脑电图检查中，但在弥漫性脑损伤中最明显[8]。研究表明腔隙性脑梗死脑电图可表现为正常或轻微的局灶性θ波；大面积的大脑皮质下脑梗死患者的脑电图表现为病灶部位处脑电活动受抑制，α波、β波减弱或消失，出现以前颞区及颞区最明显的δ波，同时对侧额叶可出现节律性或间歇性的δ波，考虑病灶侧水肿脑组织形成脑疝压迫对侧脑组织所致[9]。病灶对侧持续存在的δ波提示急性脑梗死患者的不良预后[9]。α波的保留是缺血区神经元存活和良好预后的标志[10-12]。还有研究表明在急性脑梗死患者的脑电图中脑电活动表现为θ波、δ波较少，且α、β波未被抑制的患者在脑梗死1 a后的预后较好；反之，θ、δ波持续且明显的患者在发病1 a后的预后较差，且其值越高脑功能损害越严重，该值可随着脑功能的改变而变化[13]。在因脑血管病所致昏迷的患者中α波、β波减少及θ波增多常提示预后不良[14]；δ波可预测远期预后，θ波增加可提示近期预后不良[15]。在脑梗死预后的研究中还发现，睡眠纺锤波的有无、Synek分级、脑电反应性均与大面积脑梗死患者的预后具有相关性，且三者与大面积脑梗死预后的相关性中特异性最高的是脑电反应性，灵敏度最高的是睡眠纺锤波[16]。

在过去的20 a里，脑卒中的脑电图分析已经从传统脑电图发展到使用定量技术，提供更快、更准的卒中后预后评估指数[17]。定量脑电图，如频谱边缘频率、相对波段功率、脑对称指数等指标，相对于普通脑电图，其能够量化分析，简化了读图步骤，避免了普通脑电图读图时的主观性，大大改善了对脑电图的理解，从而可以更好地对脑卒中导致的大脑功能损伤的严重程度进行临床分类。

脑电图相对功率比是指频带组合或两组频带间的绝对功率比值，绝对功率值是指通过将原始脑电图的波幅大小经快速傅里叶转换为α、β、θ、δ频带功率的具体数值。相对功率比能定量地反映不同组脑电波之间的分布及比例，敏感的发现脑功能的变化[18]。在脑梗死预后相关的研究中研究最多的相对功率有δ∶α功率比(DAR)、(δ+θ)/(α+β)功率比(DTABR)、相对α波功率(RAP)等。研究表明DAR、RAP均与30 d后的美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分显著相关。卒中后72 h内的定量脑电图数据与卒中后3个月的改良Rankin评分(mRS)有显著相关性，DAR具有增强床边评估脑病理生理和预测脑卒中进展及判断脑梗死患者预后的能力[19]。此外，还有研究表明DAR对急性脑卒中患者的运动恢复具有预测作用[17，20]。DTABR与脑卒中患者6个月后的改良Rankin评分(mRS)具有相关性，提示定量脑电图可预测脑梗死患者的死亡或失能情况[21]。定量EEG研究表明对脑梗死患者不良功能结局最强的独立预测因子是高DTABR和低RAP[22]。β绝对功率是近期预后的独立预测因素，定量脑电图β绝对频带功率越高的患者，近期预后越好[23]，δ和θ绝对频带功率能够检测出脑梗死患者早期出现的神经功能变化，δ和θ绝对功率越低，相应的患者的预后越好[24]。

95%频谱边缘频率(SEF95%)是一种监测脑功能的简单的量化指标，SEF95%是指总功率谱的95%时的最高边界频率。频谱边缘频率将频率及功率谱两个因素相结合。把功率谱简化为一个单一参数，从而可快速显示功率以及频率的移动。在脑电图监测中δ、θ等慢波所占比例越高，SEF95%越低。研究表明SEF95%对于远期预后判断有显著意义，患者的95%频谱边缘频率越高，远期预后越好[23，25]。

脑对称指数(BSI)指双侧大脑半球定量脑电图的波幅和功率谱之间的差异，其值在0～1之间。研究表明BSI与脑梗死恢复期患者的运动功能恢复存在相关性，BSI越接近0，其运动功能的恢复越好；反之，BSI值越接近1，其运动功能恢复越差，预后越差[26]。在一项对22名有重症急性脑卒中患者的研究中，入院时BSI与28 d mRS呈正相关，低BSI与1个月存活率之间存在显著的正相关[27]。成对导出的脑对称指数(pdBSI)在6个月时与残疾(mRS≥2)独立相关[28]。

研究表明δ波变化指数(ADCI)与脑梗死患者的预后相关。FINNIGAN等[29]在对11例脑卒中患者进行的一项小规模研究中计算了脑梗死急性期的定量脑电图的ADCI，发现增量功率下降的患者比增量功率增加的患者预后更好。δ波变化指数与脑梗死30 d后的NIHSS评分显著相关。

大脑的电微状态是指短时间内头皮电压分布保持半稳定性，反映了大规模网络节点之间的活动具有准同时性，微状态代表了自发性意识加工的结构链。通过将脑电图的3D电位地形图分为脑电微状态分为A、B、C、D四类[30]。近年来有研究表明脑电微态B的保存与NIHSS评分的减少有关[31]。

4 总结与展望

脑电图能反映脑梗死患者的脑缺血情况，评估脑梗死患者的预后[32]。随着时间的推移，脑卒中的定量脑电分析也得到进一步的改进，目前正在严格整合脑连接技术[33]，其中一个重点研究课题就是脑卒中后病变区域与周围区域之间全脑连通性。考虑到关于脑卒中后中枢神经系统变化的复杂性，近年来的脑电图研究大多集中在脑卒中后功能恢复的各个阶段的具体分析方法上，以更好地描述脑卒中后脑电活动的改变。在脑梗死急性期，量化的慢波频率和快波频率的变化是潜在评估脑卒中损伤严重程度和康复可能性的强有力的临床指标[34-35]。随着卒中发展到亚急性和慢性阶段，特别是脑功能开始恢复时，全脑(功能)连接性测量在解决大脑如何重组病变脑区和未受影响脑区之间的神经联系方面变得更加重要[36-37]。与这些技术的应用并行的是卒中后多模式(神经影像学和脑电图)监测的出现，以努力实现更有针对性的、个体化的神经康复模式。随着脑电监测技术的发展以及对于脑电的深入认识，在未来研究中可提出更多、更精确的与脑卒中预后相关的脑电监测指标[38]。