脑电阻抗监测技术在急性脑梗死患者中的应用进展

王瑞康 张 兵 王巧红 韩冰莎 栗艳茹 冯 光△

1)新乡医学院，河南 新乡 453000 2)重庆博恩富克医疗设备有限公司，重庆 401120 3)河南省人民医院，河南 郑州 450003

急性脑梗死(acute cerebral infarction，ACI)在我国发病率逐年上升，目前已成为我国第一位、全球第二位常见死亡原因。脑水肿(brain edema)是脑梗死常见且严重的并发症，几乎不可避免，恶性脑水肿是在大面积脑梗死情况下出现的脑水肿，可加剧脑缺血、升高颅压、诱发脑疝，是致死或致残的直接原因，及时行脑水肿动态监测，了解病情的发展状况，从而采取适当的干预措施，对患者预后极为重要[1-2]。目前，临床常用颅脑计算机断层扫描(CT)检查判断脑水肿的严重程度，但在脑梗死的最初几个小时内，虽然梗死的组织发生了缺血与水肿，但由于在此阶段，CT值下降不明显，导致脑水肿在CT上的显影存在延迟，随着病情的进展，水肿较前加重，在CT上才会出现特征性的梗死病灶表现。通过有创的方法直接测得颅内各部分的压力虽可反映脑水肿程度，但它有自身局限性和缺点，如价格昂贵、有出血和感染的风险等。鉴于此，越来越多的学者致力于探索无创性脑水肿监测方法。脑电阻抗(cerebral electrical impedance，CEI)监测技术在21世纪初蓬勃发展，目前在神经外科领域有广泛的应用，它具有连续反映脑水肿变化及脑水肿量的功能，既能实时判断脑水肿状况，又可为临床脑水肿患者提供用药指导，被认为是一种安全、有效的脑水肿监测方法[3]。

1 脑电阻抗监测原理

生物电阻抗测量(electrical bio-impedance measurement)简称阻抗技术，通过贴在人体表的电极片给人体施加小的安全范围内的驱动电压或电流，由于人体内不同组织、器官具有不同的电阻率或电导率，所以，可在体外测量响应电压或电流信号重建人体内部的电阻率或电导率变化的图像。

在恒流状态下，当低频驱动电压或电流被施加到正常脑结构时，脑内会形成一个有特定边界电位的电流场。但若脑内正常结构被破坏，如出现脑水肿时，则原电流场会发生改变，导致特定边界电位随之变化，借助生物电阻抗测量技术可准确测量这个电位改变，进而推算出反映水肿状况的指数，然后根据该指数的变化，获取相关的生理和病理信息[4-5]。电阻抗断层成像技术(electrical impedance tomography，EIT)动态成像的基本原理跟此类似，即边界电位的变化规律与阻抗一致。

2 脑电阻抗监测的影响因素及处理措施

目前，国内脑电阻抗监测是靠BORN-BE无创脑水肿动态监护仪实现的，是根据“异物扰动理论”“生物电磁场理论”以及“阻抗成像”技术所形成的一种新的监测仪器。该仪器以扰动系数(perturbative index，PI)为主要技术指标[6]。影响无创脑水肿动态监测效果的因素有以下几个方面。

皮肤方面备皮不彻底、头皮暴露不充分、皮肤清洁不完全会导致电极片不能与头部皮肤完全粘合，从而导致PI异常增高。所以，每天监测前应充分备皮(可使用一次性备皮刀)，直至手感头皮光滑。贴电极前先用酒精清洁皮肤，直至电极粘贴处的皮肤无其他异物，必要时可使用磨砂片对局部皮肤进行打磨。

整个住院期间应关注患者的心理状况，除药物和手术治疗外，还要鼓励病人及家属表达自己的感受，给予恰当的解释与心理疏导，避免患者情绪大幅波动。躁动不配合、大面积出汗的患者可能会导致电极片受压或脱落，继而导致PI曲线异常波动。监测期间尽量使患者安静平卧，如遇烦躁病人，可适当约束患者上肢并借助绷带固定头部电极片，以免其脱落；如遇患者大面积出汗，应停止监测；建议预留充足长度的电缆线，以防止在病人改变体位时导致电极片受到牵拉而脱落，若出现上述情况，应立即更换电极片。

电极片粘贴不对称或粘贴位置错误都会造成PI值偏低或偏高。接错导线、未使用专用导线及脑监测电极会导致PI值异常增高。1～4号电极片位置对应导线颜色分别为棕色、绿色、白色、黑色，黄色、红色纽扣为备用，粘贴位置按顺序为右前、右耳上、左耳上、左前；定位及粘贴方法：2号、3号电极片定位：电极片中心(纽扣)位于外耳道上方耳郭最高点，粘贴时使电极片下缘与外眼角延长线重合，使2号、3号电极片左右对称分布，然后粘贴1号、4号电极片，使之左右对称。可将监护仪操作规范维护到科室培训内容，并定期进行考核，其内容涉及基本操作、故障干扰排除方法及PI正常值、PI与脑水肿、脑血肿的关系等。

监测仪器或电极片保管欠妥，导致仪器内部线路损坏或电极片受潮、电极片内导电膏受压都会导致PI值不准确。建议每天使用清洁工具将仪器和电缆线擦拭干净，注意禁止使用有机溶剂，以免仪器和电缆线受损。为了使电缆线使用寿命得到延长，可以打圈形式处理电缆线，注意不要打褶，并培养每月垂直悬吊电缆线24 h的习惯。此外，应在干燥环境下保存电极片，避免挤压。

无创脑水肿动态监护仪是一种精密设备，测量精度高，应严格按照该仪器的使用说明操作，正确处理患者皮肤、正确选取电极片位置是保证监测结果具有代表性及准确性的重要前提。因此，正确操作、及时发现问题并正确处理对脑电阻抗监测过程至关重要。

3 脑电阻抗监测在脑梗死患者中的应用

EIT的起源是地球物理学，其历史可追溯到一百多年前，当时是用来绘制考古遗迹的。自本世纪初以来，EIT正越来越多地用于临床研究。初步实验表明，利用生物电阻抗可以检测出脑卒中后脑组织的电学性质变化[7-10]。CEI是反映人脑电特性的稳定物理参数，对于监测脑卒中后的脑水肿有用[11-12]。

近年来，越来越多的试验得出结论，CEI监测技术是一种非侵入性判断患者脑水肿状况的新技术。LAN等[13]通过监测CEI研究脑梗死患者脑水肿的变化，发现CEI越高，导致的水肿越严重。当梗死体积>20 mL时，CEI的敏感性更高。所以，CEI可能是非侵入性监测脑梗死患者脑水肿变化的敏感参数。JIN等[14]在此研究的基础上监测大面积半球性脑梗死(massive hemispheric cerebral infarction，MHCI)患者的CEI变化，发现梗死一侧的PI在卒中发作后24 h内显著增加，并在卒中发作后3～5 d达到峰值，结果表明，MHCI的最佳预测指标是卒中发生后24 h的PI，并且无创CEI能够反映MHCI患者的脑水肿情况，监测CEI可能有助于预测恶性MHCI并指导治疗决策。CEI监测技术可用于实时监测脑水肿的发生，还可区分不同类型的脑水肿，SONG等[15]建立了大鼠脑水肿模型，在缺血性脑损伤发作后24 h内的不同时间点测量CEI的变化，并分析相应的曲线变化，发现缺血性脑损伤发作后的头6 h，脑组织的电阻率增加，在此期间脑细胞体积增加，细胞间空间减少(表现为细胞毒性脑水肿)；6～24 h脑组织的电阻率下降，在此期间脑细胞体积未发生变化，而细胞间空间却有所增加(表现为血管性脑水肿)。

动态监测CEI还可指导临床用药，在脑梗死患者中，甘露醇被广泛使用，但若甘露醇使用不当，则会导致脑梗死患者在疾病早期脑水肿量的增多。EIT可以监测甘露醇使用前后大脑含水量的变化，判断甘露醇使用时机和使用量，以指导临床脱水治疗[3，12，16]。

目前，CEI监测的机器有3种，分别为中国的BORN-BE无创脑水肿动态监护仪[14]和EIT监测系统 (FMMUEIT5)[16]以及德国的人体成分监测仪(BCM)[17]。采用无创CEI监测脑梗死患者脑损伤周围组织水肿的动态变化有效、合乎实际，对及时判断和指导脑卒中患者的后续治疗具有实用意义。

4 与其他监测技术对比

目前，脑水肿的监测措施很多，无创监测方法包括CT和磁共振成像(MRI)检查、无创前囟门测压、视神经鞘直径测量、视网膜静脉压监测、近红外光谱以及经颅超声多普勒检查等，但不适用于危重症患者床旁监测，虽然CT和MRI可以准确地构建脑水肿或出血的图像，但很难经常监测其变化，且操作并不简单，价格也很高，不能用于实时床边监测[6，12-13]。有创监测方法包括脑室内插管法、实质内纤维光学传感器，虽然可以测量颅内压(ICP)并间接反映脑水肿，但各种技术都是侵入性的，且有许多局限性和缺点，如在压缩或移位的脑室、液柱阻塞(如血块)时监测探头插入位置不当，导致测量不准确，测量时还需保持传感器在相对于患者头部的固定参考点。腰椎穿刺可用于量化ICP，但也具有侵入性，应谨慎使用，因为可能通过改变头颅压力梯度导致脑疝[18]。

EIT是一种安全、无创、实时成像技术。根据LINGWOOD等[19]的研究，生物电阻抗测量比有创ICP监测具有更高的灵敏度。目前，无创脑水肿动态监护仪已在医院中得到不同的应用，它价格低廉，不会给患者带来风险或不适。

总之，该方法无创、无辐射、成本低、安全、快速，可在床边连续测量，是CT和MRI的一个很好补充[20]。但CEI监测尚存在一定局限性，有待进一步完善，如对位于中线或中线附近(如脑干)的病灶不敏感、对体积<20 mL的病灶也不敏感、多发性腔隙性梗死患者监测结果常为假阴性[12]，颅骨的完整性对CEI变化的影响也尚无定论。

5 小结

脑电阻抗监测作为一种经济、有效、无创的监测技术，能及时评估脑水肿严重程度，为脑水肿临床诊断治疗和基础研究提供新的量化指标，可供医生判断手术时机、指导治疗方案以及评价患者预后。但该方法尚有不足之处，所受的影响因素也较多，可能会对临床意义判读产生影响，暂不能完全取代CT、MRI等神经影像技术。随着脑电阻抗监测技术的不断进步，其巨大潜力正逐步被开发，相信未来应用前景会更加广阔。