TCD-vEEG同步监测技术在睡眠中癫痫电持续状态中的应用

彭炳蔚，李嘉铃，李小晶，朱海霞，梁 薇，梁惠慈

（广州市妇女儿童医疗中心神经内科，广东广州 510120）

睡眠中癫痫电持续状态（lectrical status epilepticus during sleep，ESES）是脑电图（electroencephalogram，EEG）中的一种特殊的发作间期放电（interictal epileptic discharges，IEDs）现象［1-2］。它是指睡眠诱发的接近持续的棘慢波发放，一般用慢波睡眠期EEG 棘慢波指数（spike wave index，SWI）表示放电数量［3］。ESES 的发病率较低，约占癫痫患儿的0.2%～1.0%。虽然ESES具有一定自限性，但是病程中造成的认知损伤却难以恢复［4］。ESES 与认知损伤的关系是什么样的？ESES 患儿的认知损伤的机制是什么？一直是摆在人们面前的难题。众所周知，脑的功能依赖于足够的血流灌注，越来越多的证据表明神经血管藕联是微观神经元活动实现脑功能的重要环节，简单地说，人脑通过神经元活动-神经血管藕联-脑血流改变-相应脑区脑代谢改变-认知活动的模式工作的［5-6］。TCD-vEEG 同步监测技术是一个能够同时监测生理或病理神经元活动时的脑血流动力学变化的无创检查［7-9］。既往我们通过TCD-vEEG同步监测发现正常儿童非快速动眼（non-rapid eye movement，NREM）睡眠时存在规律稳定的血流动力学变化［10］。我们推测NREM 期接近持续的IEDs 通过改变NREM 睡眠期的脑血流来影响儿童的认知活动。在该研究中，我们通过对一批ESES病例进行TCD-vEEG 同步监测，多维度分析不同程度认知损伤的ESES 患儿NREM 期的EEG 及脑血流动力学变化，探讨ESES 病人的IEDS-脑血流-认知损伤之间的关系。

1 材料与方法

1.1 研究对象

纳入我院2017 年8 月至2019 年3 月的18 名临床确诊为ESES 的病人，满足：①年龄：4～15 岁既往健康的儿童。②既往脑电图至少一次满足NREM 期棘波指数SWI≥85%，行TCD-vEEG 检测时的SWI一定大于50%。③配合检查，能够安静入睡，颞窗良好。TCD显示双侧大脑中动脉频谱正常，血流速度对称。④头颅MRI 检查未见明显结构性异常。⑤体检未发现全身各器官及神经系统有异常。⑥所有患儿曾在无明显主诉认知倒退时或认知改善后进行过韦氏智力测试。⑦排除既往有染色体或代谢异常性疾病，出生窒息，宫内感染，颅内感染，缺血缺氧性脑病，中毒等可导致脑损伤的疾病，排除发现脑电图异常前即存在精神运动发育迟缓的病史或智力行为异常者。对照组为2015 年1 月至2015 年3 月在我院保健的5～14 岁健康正常儿童32 例，无神经系统及神经心理疾患，智力正常，入组标准：①清醒期TCD 检查为正常频谱，②配合检查，③EEG 为同年龄组正常范围，④TCD 显示双侧血流速度对称。排除标准：①颞窗不良，②频谱异常的颅内动脉狭窄，③家庭成员有偏头痛史，④神经心理疾患：如ADHD、抽动、抑郁、焦虑等行为或情绪异常；⑤神经系统疾病：癫痫、脑炎、精神运动发育迟缓、偏头痛等；⑥可能影响血流动力学的其它疾病：如颈椎病等。该研究获我中心伦理委员会批准，所有入组病例均知情同意。

1.2 研究方法

1.2.1 TCD-EEG 同步 监测利用多模监测设备，将TCD 信号，EEG 信号及视频输入同一台电脑显示。按国际10～20 标准法贴线安放电极。接地导线至于Fpz，双侧耳电极为参考电极，在双眼旁边各放置1 个眼动电流图（EOG）电极，EOG 的排除标准为50 μv，阻抗水平＜5 k阻，滤波为0.1～20 Hz，另在同一块三角肌处放置2 个肌电电极，采样率1 000 Hz/s，滤波为70～200 Hz/s。采用美国NicoletOne 数字化脑电图仪记录EEG，均以剥夺睡眠自然入睡，记录清醒和睡眠期脑电图，记录清醒安静闭目状态下基本EEG 背景15 min，然后记录睡眠至少进入Ⅲ期（AASM 法判断）。同时应用TCD 固定头架固定2MHzTCD 监测探头。TCD 监测探头在合适的位置，采用德国DWL2000 彩色经颅多普勒仪记录。经右侧颞窗检测大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA），深度45～55 cm，平均血流速度（mean cerebral blood flow velocity，MCBFV）由系统自动计算，所有信号与脑电图监测同步同时记录（图1），形成一条全程的MCBFV 趋势曲线。

1.2.2 TCD-vEEG 数据分析 根据脑电图表现将MCBFV 曲线分为清醒期，N1-N2 期（轻睡期），N3 期（深睡期）［11］，记录深睡期MCBFV 的峰值（CBFVm peak deep）和谷值（CBFVm valley deep），计算深睡期MCBFV 的平均值（MCBFVm）=（MCBFV的峰值+谷值）/2、深睡期的MCBFV 波动=（深睡期MCBFV 峰值-深睡期MCBFV 谷值）/深睡期MCBFV 谷值，通过横纵两个维度体现深睡期的血流动力学变化（图2）。

1.3 分 组

1.3.1 临床评价 所有患儿根据临床发作情况、家长主诉的患儿认知表现、日常生活能力评分及医生实际访视结果被分为3 级。1 级：患儿近3 月内无明显的癫痫发作且认知发育水平同ESES 诊断前的状态。2 级：患儿近3 月内出现发作，虽认知损害存在，具有行为异常或学习下降，或认知倒退在恢复中，但日常生活能力正常或边缘水平。3 级：患儿出现明显的认知功能改变的情况（包括获得性的语言理解或语言表达异常及智力倒退），患儿日常生活能力轻度及以上级别损害。

图1 MCBFV 趋势曲线分析示例Fig.1 TCD parameters analysis through the MCBFV（CBFVm）dynamic curve

图2 不同的ESES 模式Fig.2 Two kinds of ESES terms:Near-ESES and Asymmetric ESES

1.3.2 脑电图分析 根据既往多次脑电图表现，明确ESES 前期和ESES 期的脑电图模式，ESES 前期的脑电图模式（pre-ESES）分为3 型：①双侧同步对称癫痫灶（bilateral synchronous epileptogenic foci，BSEF）；②双侧不对称癫痫灶（bilateral asynchronous foci，BAEF）；③多灶（multiple epileptogenic foci，MEF）。ESES 模式分为2 型：①绝对同步波及全导广泛性（near-ESES），②不对称ESES（Asym-ESES）。SWI 计算根据第一个睡眠周期中SWI［计算方法：SWI=总棘慢复合波持续时间（min）/总NREM 睡眠时间（min）］。

1.3.3 临床诊断 根据ILAE 的诊断标准将患儿临床诊断为获得性癫痫性失语（Landau-Kleffner syndrome，LKS）：ESES 伴获得性失语；BECT（Benign childhood epilepsy with centrotemporal spikes）：ESES 以rolandic 区为主，仅有睡眠期的发作，发作次数不多；BECT 变异型：ESES 以rolandic 区为主，伴特殊表现的临床发作（负性肌阵挛、呆滞发作、口咽部失用），

1.4 统计分析

SPSS17.0 对数据进行统计分析，分类资料的比较，采用Fisher 精确检验；两组计量资料的均数比较，如果每一组资料都呈正态分布并且方差齐性用t检验；如果每一组资料都呈正态分布但方差不齐采用校正t检验；多组均数比较，各组定量资料都正态分布并且方差齐性采用One way-ANOVA进行分析，方差分析有统计学意义时采用LSD 法进行两两比较，以P＜0.05 作为具有统计学差异。反之用Kruskal WallisH检验。

2 结果

2.1 病例的一般特征分析

18 例ESES 病人，其中男11 人，女7 人，年龄4～12（7.33±2.43）岁。诊断BECT7 例，BECT 变异型6 例，其余5 例为LKS（其中一例检查时经丙球激素治疗已无临床症状）。根据临床评价，6 例为1 级无明显认知损害组，6 例为2 级轻微认知损害组，6 例为3 级严重认知损害组。根据ESES 前的脑电图（pre-ESES）分为MEF7 例，BAEF7 例，BSEF4 例。根据ESES 模式分为Asym-ESES10 例，Near-ESES8 例。所有病例SWI 在60%～95%，平均（85.22±10.33）%；深睡期MCBFV 波动在7%～31%，平均（17.98±7.27）%；深睡期MCBFVm 在60～137.5（92.81±21.53）cm/s。所有病例的汇总数据如表1。SWI、深睡期MCBFVm、深睡期MCBFV波动经单样本Kolmogorov-Smirnov 检验显示P＞0.05，均为正态分布且方差齐性。

对照组深睡期MCBFVm 为（58±8）cm/s，波动＜5%。与正常儿童相比，深睡期MCBFVm 显著增高（t=6.464，P＜0.01），深睡期MCBFV 波动显著增高（t=7.579，P＜0.01）。

表1 18 例ESES 病人的临床特征一览Table 1 Demographic and clinical characteristics of all 18 ESES patients

2.2 不同临床分级的TCD-vEEG 参数评价

通过Fisher 精确检验，我们可以发现临床分级与临床诊断谱系密切相关（P=0.002）。以临床分级分组，可见不同临床分级间ESES 模式，pre-ESES 模式呈现差异趋势，限于数据太小，未作统计检验。通过单因素方差分析，我们发现不同临床分级间SWI 的差异有统计学意义（F=3.996，P＜0.05），进行LSD 两两比较，发现主要是在无明显认知损害组与严重认知损害组间（P=0.013；表2）。而对于MCFV 及MCFV 波动两个重要的脑血流动力学参数，从数值上看具备差异趋势，可惜样本量有限，导致检验效能不足。

2.3 ESES 模式与SWI 和TCD 参数的关系评价

通过ESES 模式分组，发现ESES 模式与SWI的差异不明显，但是不同ESES 模式间的MCBFV波动存在差异，且有显著的统计学意义（t=2.885，P=0.011），提示Near-ESES 模式对深睡期MCBFV波动影响较大（表3）

表2 不同临床分级之间的定量数据间的差异Table 2 Quantitative data differences among different clinical level （n=6，±s）

表2 不同临床分级之间的定量数据间的差异Table 2 Quantitative data differences among different clinical level （n=6，±s）

1）1 vs.3 P=0.013

表3 不同ESES 模式之间SWI 及脑血流参数的差异Table 3 Different SWI and CBF parameters between different ESES patterns （±s）

表3 不同ESES 模式之间SWI 及脑血流参数的差异Table 3 Different SWI and CBF parameters between different ESES patterns （±s）

3 讨论

3.1 研究设计及主要发现

ESES 是一组具有相似脑电图特征的疾病。其病因可能是症状性的或特发性的［12］。它可出现在一系列具有共同病理生理学基础的儿童癫痫综合征中，统称为ESES 相关综合征，包括癫痫伴慢波睡眠期持续棘慢波（CSWS）、获得性癫痫性失语（LKS）、儿童良性癫痫伴中央颞区棘波（BECT）变异型、BECT［13-14］。ILAE 对ESES 的SWI 没有划定具体标准，临床上采用的严格标准是＞85%［13］。我们的病例SWI 为常规剥夺睡眠脑电图1 个睡眠周期来计算，至少一次SWI ＞85%，是满足ILAE的标准的。我们病例入组时排除了所有症状性及结构性的病因，根据ILAE 的诊断标准，我们对病例进行了癫痫综合征的诊断，由于CSWS 与ESES在文献中经常混用，我们的病例诊断未采用该名称，因此从病因角度，我们的病例属于“特发性”一类，其认知损害的影响因素主要是IEDs。由于临床谱系的差异，同是ESES，其认知损害程度可能有较大区别，我们的病例虽然有限，但是通过统计分析，发现临床分级与临床谱系显著相关。

本研究重点探讨ESES 的认知损害，因此认知损害评价成为研究的基础。该研究中，我们采取神经心理测试与家长主诉相结合的方式进行认知评价。韦氏智力测试是普遍采用的认知评估量表，更为客观。但由于入组的部分患儿治疗前认知损伤严重以致难以完成韦氏智力量表检测，这部分患儿则只能采用治疗后认知损伤恢复时再进行测定，智力测试值不能反映患儿最严重的损伤情况；而且韦氏智力测试受到重复测量必须超过6 个月的限制，我们的临床分级以3 月为界，所以难以依据测试结果的客观分值评价短期内患儿的认知损伤。家长主诉虽然具有一定主观性，但ESES 的认知损伤却常常是家长看病治疗的动力，家长的主诉能够在一定程度反映患儿认知损伤的状况。因此，该研究中，临床分级主要以家长主诉和医生访视结果，而韦氏智力量表检测则提供认知基础数据支持。通过我们的数据，可以发现所有病例的智商均不高，但临床分级1 级的病人智商基本是正常的。临床2、3 级的病人最佳状态的智力水平许多尚未达到正常水平，3 级病人的日常生活能力均有受损，而且家长主诉突出。

ESES 的NREM 期的IEDs 持续频繁，发作可能轻微，但认知倒退显著，现有的证据都表明脑电图的异常是ESES 认知倒退的原因［15］。脑电图异常发病年龄越小，持续时间越长，SWI 越高，则认知损害更为严重［16］。但临床随访研究也发现，异常脑电活动的程度与患儿认知损伤的程度并不绝对平行［17］。说明存在除SWI 以外的因素导致神经心理损伤。通过我们的研究，我们发现除了SWI 外，深睡期的脑血流动力学变化也可能是认知的重要影响因素。而ESES 模式对深睡期MCBFV 波动影响显著。

深睡期的MCBFV 波动是一个我们通过TCD的检测参数直接计算的指标，定义为“（深睡期MCBFV 峰值-深睡期MCBFV 谷值）/深睡期MCBFV 谷值”。我们认为本研究中的深睡期CBFV 波动反映的就是NREM 期持续的IEDs 通过神经血管藕联机制而呈现的脑血流动力学反应。以往研究表明正常健康儿童从清醒至睡眠经历着脑血流动力学的变化，轻睡期较清醒期增高，随睡眠加深，CBFV 逐渐下降至基线水平，深睡期时的CBFV的波动基本小于5%［9-10］。而ESES 病例NREM 期的CBFV 波动在7%～31%，平均17.98%于水平，深睡，表明ESES 病例的血流动力学变化是不同于健康儿童的，即IEDs 会影响脑血流。

3.2 可能机制与研究不足

为什么ESES病人在NREM期存在明显的CBFV波动？头皮脑电图记录的是宏观水平的大脑活动，在一定时间内脑电活动是相对稳定的，这是脑功能具有可重复性和预测性的基础［18］。通过对健康儿童NREM 期脑血流变化的研究，表明正常儿童在深睡期脑血流变化也是相对稳定的。神经血管藕联的基础研究表明神经元的活动是脑血流的基础，而脑血流是神经功能的基础，神经元活动与脑血流间通过神经血管藕联机制调控［5-6］。而ESES 的异常脑电活动集中在NREM 睡眠期，我们猜想ESES 可能影响NREM 期的脑血流动力学，宏观反应为CBFV 波动，导致CBFVm 增高。本研究证实了这一点。大鼠模型的研究显示NREM 期中的海马环路与清醒不同，如果NREM 期中正常节律干扰或神经元点燃可能引起学习和记忆的缺陷［18］。NREM 期在学习和记忆中扮演了重要的角色已经获得人们的公认［18］。儿童期是大脑皮质突触形成阶段，在此阶段，大量轴突发生和大脑基本网络形成。在这一脑发育活跃期，NREM 睡眠期过度的癫痫样活动，如ESES 可能影响NREM 期神经功能联系，从而引发神经心理障碍［19］。然而，ESES 如何影响神经功能却不得而知。本研究提示我们ESES 患儿在NREM 期的接近持续的IEDs通过影响神经血管藕联机制从而引起脑血流改变，继之脑代谢及脑功能受损，是临床上出现不同程度的认知损伤的可能机制。

研究表明癫痫发作可以引起神经血管藕联单元的损害，脑血流自我调节机能的破坏，从而发生延迟的神经-血管藕联的损害［20-21］。对于IEDs 的有关神经血管藕联机制的研究较少。最近的癫痫鼠的同步脑电-近红外的研究表明IEDS 的脑血流反应从棘波前持续至棘波后，逐渐恢复至基线水平，不同的模型在血流变化的形态、波幅，持续时间存在差异［22］。通过本研究，我们发现对于ESES病人而言，不同的ESES 模式对脑血流动力学的影响是不同的。脑血流动力学变化与ESES 的认知损害间极可能有关，尚需要进一步研究。

然而，本研究的样本量较小，导致血流动力学参数未在不同临床分级间的差异显示统计学意义，也导致脑电模式与临床分级之间的差异未显示统计学意义，是本研究的局限所在。不过通过数据仍可以看出变化趋势，有待下一步增加病例数和样本量进一步深入研究。

3.3 结论及前景

综上，本研究再次证实睡眠中的IEDs 是导致ESES 认知损害最直接的原因，与正常儿童比较，ESES 病例CBFV 波动和深睡期MCBFVm 均显著增高，凸显了NREM 期持续IEDs 对脑血流动力学的影响，其中ESES 模式与深睡期的CBFV 波动密切相关。通过对ESES 患儿的TCD-EEG 研究，为探讨ESES 患儿的认知损伤机制提供了新的视野，我们推测神经血管藕联可能是ESES 引发认知损害的重要机制，特别对于严重损伤的患儿，可以从神经藕联机制中寻找新的治疗靶点。