脑电图、事件相关电位及全身运动质量评估对高危儿神经发育的预测作用

丁洁珺 丁燕曙 金文杰 胡永素 张琴芬

1南通大学附属常州儿童医院营养科，常州 213003；2南通大学附属常州儿童医院康复科，常州 213003；3南通大学附属常州儿童医院新生儿科，常州 213003

高危儿是由于胎儿期到新生儿期在各种不利因素作用下已经发生或者可能发生不良后果的群体，例如糖尿病母亲婴儿、早产儿、低出生体质量儿、窒息新生儿等。随着医学进步，高危儿的救治存活率得到提高，但随之而来的远期神经生长发育问题越来越突显，严重者可能出现脑瘫、精神发育迟滞、视听障碍等，因此对高危新生儿发育的评估、监测及干预指导愈来愈受到重视［1］。故正确评估高危儿的脑发育程度显得尤为重要，而目前神经发育检测方法较多，但单一的方法常不可避免的存在一定弊端，确立一套信效度高的筛查工具对高危儿进行评估至关重要。

脑电图（electroencephalogram，EEG）可以瞬时记录大脑皮层电生理变化，且具有无创、操作简单、价格便宜等优势，已成为脑功能发育的重要指标，普遍运用于临床评估。Brito等［2］发现出生时的脑电功率与15个月时语言和记忆结果相关。Benasich等［3］研究结果表明，静息脑电gammar功率与学龄前语言和认知水平存在显著相关性。此外，Williams等［4］报道了13例患先天性心脏病的足月儿出生时静息脑电图功率与18个月Bayley婴儿发育量表（Bayley Scales of Infant Developmen，BSID）之间存在显著相关性。事件相关电位（event related potential，ERP）因其毫秒级高时间分辨率成为研究脑认知功能的有力工具，能反映被试者在某个时间窗内从感觉到认知事件的信息处理过程，ERP的不同成分反映了注意记忆等认知处理阶段，如注意、刺激评定、响应选择等。Depoorter等［5］发现，晚期ERP的较大振幅和较短潜伏期与更好的认知结果有关。EEG与ERP分别从静息态和任务态对神经发育进行检测，可以较全面地发现问题，提高预测准确率。运动功能发育是婴幼儿早期脑发育的重要组成部分。全身运动（general movements，GMs）质量评估是近年来越来越被重视的婴儿运动功能发育评估方法，全面反映了高危儿整个身体的自发运动状况。当神经功能受损时，GMs失去正常该有的复杂多变的特征，出现单调僵直、不安运动减少等表现，连续追踪GMs质量是脑瘫的早期预测工具，因此GMs质量评估能有效评价高危儿神经系统功能［6］。电生理学与运动行为检测的结合，是否能更准确的对神经发育进行预判？这非常重要，可以使高危儿尽早开展针对性早期干预以提高远期预后。本文观察高危儿GMs质量、ERP、EEG特征，探索这几种评估技术在高危儿神经发育结局的预测价值。

资料与方法

1、一般资料

研究对象为2016年1月至2018年6月在南通大学附属常州儿童医院收住院的高危儿。高危儿诊断参照《儿科学》第9版［7］。入组均经新生儿科专科医师诊断，且听力筛查双耳均通过。排除颅脑先天畸形、遗传代谢性疾病、染色体异常等。研究期间募集高危儿71例，其中男38例，女33例；胎龄＜37周23例，37～42周43例，＞42周5例；病种为早产23例，窒息13例，新生儿缺氧缺血性脑病8例，低血糖5例，颅内出血9例，化脓性脑膜炎3例，胆红素脑病1例，新生儿重症肺炎7例，坏死性小肠结肠炎3例，支气管肺发育不良5例，部分高危儿同时有多个病种。

试验前要求所有被试高危儿监护人签署书面知情同意书。本试验经南通大学附属常州儿童医院医学伦理委员会审批通过（2015-007）。本研究已在中国临床试验中心进行了注册（ChiCTRl900022084）。

2、方法

高危儿均在矫正胎龄4周时进行EEG及ERP检测；同时在出生后矫正胎龄4周及12周时进行2次GMs质量评估，矫正年龄1岁时采用Gesell发育量表对神经发育进行评估。

2.1、EEG 所有被试高危儿均使用美国NicoletOne脑电图机（Natus Nicolet）采集脑电。头发准备后，采用国际10-20电极标志系统定位的新生儿21导脑电图帽，保持电极阻抗低于10 kΩ，采样频率1 000 Hz。平均记录时间为2 h，按照新生儿重症监护病房（neonatal intensive care unit，NICU）常规进行喂养和护理，采集脑电全程对婴儿进行录像。

2.2、ERP 听觉感知任务设计采用经典Oddball范式，偏差刺激为2 000 Hz短纯音，标准刺激为1000 Hz短纯音，均持续200 ms，刺激间隔为500 ms，偏差刺激出现频率为20%，标准刺激80%，随机出现，每2个偏差刺激之间至少有2个标准刺激。所有的刺激声音均为60 dBSPL，刺激使用Eprime软件控制。

2.3、EEG/ERP观察指标 脑电数据离线分析采用MATLAB R2013b数据处理分析软件及其脑电分析子软件EEGLAB、ERPLAB工具包进行分析。（1）EEG观察指标：脑电功率谱密度（power spectral density，PSD）。对预处理后的脑电数据，采用MATLAB R2013b的Pwelch函数计算频谱，参 数 设 定 如 下：windows and segments：4 s；non-overlap；NFFT=2 000，提取各通道的功率谱，结果采用10×log10转换。新生儿脑电以慢波为主，故分析频率0～8 Hz，含delta（0～4 Hz）及theta（4～8 Hz）。（2）ERP观察指标：失匹配反应波（mismatch response，MMR）潜伏期。离线使用EEGLAB、ERPLAB工具包对脑电信号进行处理，提取ERP总平均波形，得出MMR波及其潜伏期。

2.4、GMs质量评估 用数码摄像机摄像记录GMs，婴儿仰卧于专业拍摄床，穿特制的与体质量相对应的贴身衣服，暴露四肢大关节，在婴儿清醒状态下拍摄10～20 min。两位经过认证的评估人员根据Prechtl标准方法对视频记录进行评估，以第2次结果为最终结果。

2.5、Gesell发育量表 Gesell发育量表主要用于高危儿神经发育随访，及早发现发育异常，包括5个子量表：适应行为、大运动行为、精细动作行为、语言行为和个人-社交行为。发育商（DQ）=（发育年龄/实际年龄）×100。边缘状态：75＜DQ≤85；轻度发育迟缓：54＜DQ≤75；中度发育迟缓：39＜DQ≤54；重度发育迟缓：25≤DQ≤39；极重度发育迟缓：DQ＜25［8］。

3、观察指标

以被试高危儿矫正年龄为1岁时Gesell发育量表评估为1岁时神经发育结局。选择EEG法、GMs质量评估法、EEG+ERP法、EEG+ERP+GMs法4种方法早期对高危儿神经发育进行预测，观察各种方法的检测结果Kappa系数一致性及灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值。

4、统计学方法

采用SPSS22.0统计软件进行数据分析，计数资料以例（%）表示，组间比较采用χ2检验，采用Kappa系数一致性检验检测EEG法、GMs质量评估法、EEG+ERP法、EEG+ERP+GMs法与Gesell发育量表法检测结果的一致性；Kappa值＜0.4表示一致性差；0.4≤Kappa＜0.75表示一致性一般；Kappa≥0.75表示一致性好，P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1、1岁时神经发育结局判断

依据研究对象矫正年龄1岁时Gesell评估结果及临床表现情况：异常17例，其中脑瘫3例（4.23%）、精神运动发育迟缓（含轻度至极重度发育迟缓）14例（19.72%）；正常54例（76.05%）；边缘状态0例。

2、EEG结果

参照前期研究所得正常新生儿PSD参考范围，异常者20例（28.17%），正常者51例（71.83%）。

3、GMs质量评估结果

71例高危儿GMs异常23例（32.39%），其中痉挛-同步（cramped synchronized，CS）3例、单调运动（poor repertoire，PR）20例；正常48例（67.61%）。

4、EEG+ERP结果

ERP结果判断参照前期研究所得的正常新生儿参考范围。EEG+ERP法判断标准：当EEG和ERP检测结果均为异常视为阳性结果，其中任意1项检测结果正常者视为阴性［9-10］。EEG+ERP检测结果阳性17例（23.94%），阴性54例（76.06%）。

5、EEG+ERP+GMs结果

EEG+ERP+GMs法判断标准：当EEG、ERP和GMs检测结果均为异常视为阳性结果，其中任意1项检测结果正常者 视为 阴性［9-10］。EEG+ERP+GMs检测 结 果阳 性12例（16.90%），阴性59例（83.10%）。

6、EEG法、GMs质量评估法、EEG+ERP法、EEG+ERP+GMs法对高危儿神经发育预测效果比较

4种方法评估预测高危新生儿神经发育结局结果，与1岁时Gesell评估结果进行Kappa系数一致性检验，显示EEG法、GMs质量评估法和EEG+ERP法一致性一般（Kappa=0.599、0.586、0.712），而EEG+ERP+GMs法一致性好（Kappa=0.785），具体见表1。4种方法评估预测高危新生儿神经发育结局的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），EEG+ERP+GMs法的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值均最高，具体见表2。

表1 71例高危儿4种检测方法Kappa系数一致性检验结果

表2 71例高危儿4种检测方法预测效果比较（%）

讨 论

高危儿由于母体及胎儿的多种不利因素的影响，可能出现生长发育及神经预后的异常，研究提示高危儿神经系统后遗症是正常新生儿的30倍［11-12］。新生儿神经系统易损伤但具有较强可塑性，早期干预对提高远期预后非常重要。因此需要尽早判断神经发育水平，高危儿神经发育预测工具研究意义重大。

EEG瞬时记录大脑皮层电生理变化，其背景活动可用来评估新生儿脑功能及预后，运用计算机方法量化分析提高了脑电预测的准确性及客观性［13-14］。PSD是主要的定量分析方法，可量化皮质节律改变，挖掘脑区间的复杂相互作用，反映大脑成熟过程或脑损伤、功能障碍特征［15］。同时，研究发现出生时的脑电功率与15个月时语言和记忆等脑功能发育相关［16］。在之前的一项研究中，我们发现PSD可以检测中度新生儿缺氧缺血性脑病（hypoxie-ischemic encephalopathy，HIE）婴儿的神经发育迟缓，并且可以作为HIE脑发育的神经生物标志物。本研究发现高危儿全脑平均PSD的定量分析显著降低者20例，这部分高危儿很有可能发生神经发育结局不良。PSD对高危儿不良神经发育结局预测的灵敏度为76.47%、特异度为87.04%、阳性预测值为65.00%及阴性预测值为92.16%，提示EEG定量分析具有较高的预测价值。

ERP实时反映事件发生时大脑信息编码过程。ERP成分波之一MMR是探测脑认知功能的有效指标［17］。同时，由于不需要被试者主动注意参与（甚至睡眠中），特别适用于婴幼儿［18］。一项研究报告了3个月～3岁婴幼儿MMR潜伏期和BSID语言得分之间的负相关关系［19］。我们的异常ERP婴儿表现出明显较长的MMR潜伏期，因此这些婴儿可能也有较高的语言发育迟缓的风险。EEG及ERP的联合实时反映了被试者在静息及任务态时大脑神经元之间的信息传递和整合调控，加上计算机的定量分析技术，已成为高危儿神经发育的高信效度指标。我们的研究发现，EEG+ERP联合应用预测高危新生儿不良神经发育结局的灵敏度为85.71%、特异度为91.23%、阳性预测值为70.59%及阴性预测值为96.30%，均高于单用EEG法，体现了静息态（EEG）及任务态（ERP）脑电联合运用的优势。

GMs全面反映了高危儿自发运动发展状况。全身运动于胎龄9周时即出现，并一直持续到出生后5个月左右，对全身运动质量动态评估能可靠预测神经与运动发育障碍等状况，特别对早期预测脑瘫具有特殊价值［6，20-22］。GMs质量评估对早期脑损伤预测作用与传统神经影像学检查方法具有较高的一致性，可有效评定神经和运动发育结局［23］。我们使用GMs质量评估对高危儿神经发育结局进行预测，发现 灵 敏度（82.35%）、特异 度（83.33%）、阳 性 预测 值（60.87%）及阴性预测值（93.75%）均较高。

EEG/ERP等神经电生理技术具有很好的时间分辨率，瞬时反映皮层功能变化，但新生儿或小婴儿被试EEG/ERP操作时不可避免产生干扰，临床运用远较成人少，相关研究尚未很深入，且EEG/ERP缺乏较精准的空间分辨率，我们探索联合GMs质量评估运用于高危儿神经预后早期评估。GMs质量评估只需要标准拍摄运动视频，对新生儿完全没有身体及情绪负担。然而评估结果在小部分情况下与评估者的经验及身体情绪状态有关，动态监测及双人评估可以有效控制检验质量，同时联用其他评估指标，将更有效地扬长避短。本研究将EEG、ERP定量分析及GMs质量联合评估高危儿神经发育结局时发现，其灵敏度（90.00%）、特异度（95.08%）、阳性预测值（75.00%）及阴性预测值（98.31%）均最大。与1岁时Gesell评估结果及脑瘫临床诊断结果进行Kappa系数一致性检验，显示三者联合评估时一致性很好，而单用EEG法、GMs质量评估法和EEG联合ERP法则一致性一般。提示三者联合对于高危儿远期神经发育评估价值较高。

若在临床应用时，这3项均出现异常将高度提示远期预后不佳，鉴于MMR及GMs的临床意义，尤其需要关注语言、认知及运动功能状况。此时应重点关注，多科联合，早期干预，定期评估，尽量减轻或阻止远期不良结局发生。

我们的研究若能结合脑影像学方法例如静息态功能磁共振，各种脑功能的特异性检测手段，更精确的脑功能、更长程的发育追踪，使研究能在早期预测不同脑功能障碍则意义更大。

总之，EEG、GMs质量评估对高危新生儿神经发育不良结局具有较高的预测价值，联合应用EEG、ERP和GMs质量评估可以大大提高对高危新生儿神经发育结果的预测。本研究对高危儿神经发育追踪仅到1岁，还需延长随访时间，加大样本量，可能更能准确描述神经发育预测标志物，研究组正在实施进一步的研究方案。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突