振幅整合腦電圖和腦電波段功率對于家兔腦梗死的評估作用☆

冀雅彬潘速躍吳永明姬仲李婷安勝利

·論 著·

振幅整合腦電圖和腦電波段功率對于家兔腦梗死的評估作用☆

冀雅彬*潘速躍*吳永明*姬仲*李婷*安勝利△

目的 觀察振幅整合腦電圖（amplitude-integrated electroencephalography，aEEG）及腦電波段功率（band power， BP）對于家兔腦梗死病情發展的評估作用，為臨床評估腦梗死的發展趨勢篩選一種客觀的方法。方法 在NicoletOne Monitor腦功能監護儀全程監護下，用線栓法復制家兔大腦中動脈栓塞 （middle cerebral artery occlusion，MCAo）模型，3 h后再灌注，在24 h、48 h進行神經行為學評分，48 h取腦行2，3，5-氯化三苯四氮唑染色，計算腦梗死體積和水腫體積。結果 造模后48 h的腦梗死體積與aEEG帶寬、上界、下界和絕對波段功率β的降幅呈正相關（r＝0.692，P＝0.010；r＝0.691，P＝0.010；r＝0.730，P＝0.010；r＝0.524，P＝0.037）；造模后48 h的腦水腫體積與aEEG帶寬、上界和下界降幅呈正相關（r＝0.744，P＝0.002；r＝0.762，P＝0.002；r＝0.691，P＝0.006）；24 h、48 h的神經行為學評分與各EEG指標均無相關性統計學意義。結論 aEEG對于腦梗死和水腫的體積有較大的敏感性，而腦電波段功率不敏感，aEEG下界降幅和帶寬降幅分別對于腦梗死早期的梗死和水腫程度有一定評估預測作用。

振幅整合腦電圖 波段功率MCAo 腦梗死 腦水腫

腦梗死是一種高致死率和致殘率的急性腦血管疾病，是神經重癥監護病房的常見病，其診斷方法主要有影像學、多普勒超聲和神經系統檢查等［1］。動態的判斷腦梗死的病情變化不僅有助于了解預后，而且對觀察治療效果和調整治療方案具有重要作用。腦電圖（electroencephalography，EEG）是一種無創性的檢查，可以在病情發展的可逆階段發現缺血［2］，適用于床邊開展并進行動態的監測［3］。振幅整合腦電圖（amplitude-integrated electroencephalography，aEEG）和腦電波段功率（band power，BP）是數字化腦電圖的表現形式，對腦電圖進行了量化，便于掌握和判斷。本研究旨在探索振幅整合腦電圖、絕對波段功率（absolute band power，ABP）和相對波段功率（relative band power，RBP）對于實驗性家兔腦梗死的評估作用，以期為臨床篩選一種能客觀評估腦梗死病情發展的方法。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與模型 健康雄性新西蘭兔30只，體質量2.5～3.0 kg，由南方醫科大學實驗動物中心提供（動物合格證編號：SCXK粵2006－0015）。實驗前12 h禁食不禁水。3%戊巴比妥鈉耳緣靜脈麻醉，30 mg／kg基礎麻醉，6 mg／（kg·h）補充麻醉，仰臥位固定。左側股動脈置管監測平均動脈壓（mean arterial pressure，MAP）、心率（heart rate，HR），采血測動脈血氣（pH、PCO2、PO2）和血糖（glucose，Glu）。24只動物用于梗死組的研究，實驗方法參照文獻［4］；6只為假手術組，不插入線栓，其余步驟同梗死組。

1.2 腦電圖數據的采集 本實驗使用NicoletOne Monitor腦功能監護儀，從術前0.5 h到術后3 h對實驗動物實施雙電極的持續監測。將針電極安放在眼外眥后5 mm與矢狀線的交點旁開10 mm的位置 （相當于10／20國際電極安放法的P3和P4），兩耳為參考電極。采集的信號被放大后，通過一個不對稱的波段濾波器，將低于 1 Hz和大于 30 Hz的信號濾除，30 mm／s，10 μV／mm，帶阻關閉，電極阻抗不高于20 kΩ，兩側電極阻抗基本匹配。分別于術前0.5 h和術后2.5～3.0 h，截取5～10 min沒有干擾且平穩的腦電區段，剔除極端值，取平均值（aEEG數據需先行對數轉換）。

1.3 神經行為學評分［5－7］由本實驗之外的1名有神經科評分經驗的醫師進行操作，評分時間在造模后24 h和48 h。

1.4 腦梗死體積及水腫體積測定 再灌注48 h后將實驗動物過量戊巴比妥鈉耳緣靜脈注射致死，直接取腦，以每片2 mm的厚度進行冠狀切片，用1%2，3，5-氯化三苯四氮唑（2，3，5-triphenyltetrazolium chloride，TTC）37℃染色30 min，隨后放入4%多聚甲醛12 h。將腦片拍照輸入計算機。使用UTHSCSA ImageTool3.0軟件測量腦片相應部位面積。為了降低腦水腫對于梗死體積的影響，采用校正的計算方法：（健側半球體積－患側未缺血體積）／健側半球體積 ×100%［8］。水腫體積的計算公式：［（患側半球體積／健側半球體積）－1］×100%［9］。

1.5 統計學方法 采用SPSS13.0進行統計學分析，實驗數據用x±s表示，手術前后的生理指標采用配對樣本t檢驗，各EEG指標和梗死體積、水腫體積以及神經行為學評分的相關性采用Spearman秩相關分析，對有相關性的指標采用全變量和逐步回歸分析法分析，檢驗水準α＝0.05。

2 結果

2.1 生理指標及假手術組結果 MAP和HR在實驗的整個過程中持續監測，血氣和血糖是在術前0.5 h和術后2～3 h檢測。結果顯示，梗死組和假手術組手術前后的生理指標無統計學差異（見表1），假手術組手術前后的aEEG（見圖1）和BP無明顯差異，TTC染色無異常發現。

2.2 相關性分析

2.2.1 梗死體積、水腫體積、神經行為學評分與aEEG、ABP和RBP的相關性 Spearman秩相關分析顯示 術后48 h的腦梗死體積與aEEG帶寬、上界、下界和ABP-β的降幅呈正相關（r＝0.692，P＝0.010；r＝0.691，P＝0.010；r＝0.730，P＝0.010；r＝0.524，P＝0.037）；造模后48 h的腦水腫體積與aEEG帶寬、上界和下界降幅呈正相關（r＝0.744，P＝0.002；r＝0.762，P＝0.002；r＝0.691，P＝0.006）；24、48 h的神經行為學評分與各指標的相關性均無統計學意義（見表2）。

表1 梗死組合假手術組手術前后的生理指標

表2 梗死體積、水腫體積和RNSS與各EEG指標的相關系數

圖1 手術過程中aEEG的改變。A為梗死組，B為假手術組，箭頭所指為手術時間點

2.2.2 梗死體積與相關EEG指標的回歸分析 全變量回歸分析顯示，由標準回歸系數可知，4個自變量對因變量（y）的影響從大到小依次為：aEEG上界降幅（x1），下界降幅（x2），帶寬降幅 （x3），ABP-β降幅 （x4）。一般回歸方程為：y＝－9.587－170.157 x1＋128.751 x2＋82.141 x3＋0.419 x4（F＝3.466；P＝0.046），R2＝0.397，對方程內各變量單獨檢驗，均無顯著影響，P＞0.05； 逐步回歸分析方程為：y＝－10.514＋43.345 x2（F＝16.602；P＝0.001），R2＝0.510。就兩個回歸方程的比較而言，逐步回歸分析的校正R2（0.510）大于全變量回歸分析的0.397，其擬合優度較好。

2.2.3 水腫體積與相關EEG指標的回歸分析 全變量回歸方程的ANOVA分析檢驗顯示，無統計學意義（F＝2.803，P＝0.095）；逐步回歸分析顯示的是水腫體積（y）與aEEG帶寬降幅（x）的關系，回歸方程為：y＝－1.943＋18.563x（F＝9.191，P＝0.010），R2＝0.434。

3 討論

EEG是一種臨床應用廣泛的腦功能檢測方法，它能夠無創、動態反映大腦皮質的電生理病理狀態，在疾病的可逆階段提前發現腦功能異常，由于其能夠反映腦細胞的電生理功能狀態而對于腦梗死的評估有其他檢測手段不可比擬的優勢［10］。定量腦電圖（quantitative electroencephalograph，qEEG）［11］是對于一個時間段內所有腦電數據的整合，對于電信號的反應比較客觀，同時，由于它是對于大量數據的集成，因此對于干擾的敏感性不強，輸出的信息具有較大的準確性，本實驗所研究的是aEEG、ABP和RBP。aEEG由長時程的EEG振幅波形壓縮整合而成，能從更宏觀的水平對腦功能進行評估，目前多用在嬰兒缺血缺氧性腦病和癲癇等疾病的監測上［12－14］；波段功率主要用于檢測不同頻率腦電波的分布和變化情況，研究主要集中在神經精神生理學、睡眠和麻醉深度監測、抗癲癇藥物劑量控制等方面［15－17］。但目前國內外對于aEEG、ABP、RBP與腦梗死的相關性研究鮮有報道。

圖2 大腦TTC染色。白色為缺血組織。從圖中可以看出，用同樣的造模方法得到的缺血灶位置和面積有較大差異

對于急性腦梗死病情變化的評估目前并沒有好的方法，臨床主要依賴于醫師通過影像學、神經系統檢查和各種輔助檢查結合本人臨床經驗綜合評估。影像學是腦梗死最主要的檢測手段之一，但其只能反映某一時刻的大腦病理改變，神經系統檢查本身從腦梗死發展變化的機理來看是被動和滯后的。而EEG能夠反映腦細胞的放電現象，能在缺血級聯反應的最初階段發現腦細胞的電位異常，從而對腦梗死的早期評定和治療提供依據。

本實驗中，我們研究了家兔腦梗死與aEEG、ABP、RBP的關系，有24只家兔用于梗死組的研究，其中由于線栓未能入顱和蛛網膜下腔出血剔除6只，剩下的18只入組。我們發現，用線栓法復制家兔的MCAo模型，其結果具有較大的離散度（見圖2），解剖表明可能是由于家兔本身頸內動脈系統變異大導致。本研究發現，造模48 h后的腦梗死體積與aEEG及ABP-β呈正相關，其中與aEEG下界降幅的相關性最大，臨床上可以通過兩個時間點之間aEEG下界的降幅或增幅計算出梗死體積的變化。造模48 h后腦水腫體積僅與aEEG有相關性，其中與aEEG帶寬降幅關系最大。眾所周知，腦水腫是影響腦梗死發展和預后的最重要因素，因此對于腦水腫的監測和預測具有重要意義。家兔神經行為學評分與各EEG指標均無統計學相關性且P值較大，暗示EEG檢查可能不適合用于急性腦梗死早期神經功能恢復情況的預測，這與之前的臨床研究結果一致［3］。本研究中，梗死體積、水腫體積與aEEG降幅有相關性，而與除ABP-β外的其他ABP和RBP指標均無相關性，可以初步證明，aEEG對于梗死和水腫有較大的敏感性，而BP不敏感。需要指出的是，雖然aEEG與腦梗死體積、水腫體積均有比較大的相關性，但R2值均偏小，原因可能是多方面的，由于EEG是多環節和多層次的電化學過程產生細胞外電流經皮膚描記得出的，其中任何一個環節都有潛在干擾EEG結果的可能性，導致了數據離散度偏大。

綜上所述，本實驗將aEEG和BP的變化率與急性腦梗死的梗死和水腫程度及行為學表現進行了相關性研究，初步篩選出了對于梗死和水腫敏感的腦電圖指標，分別為aEEG下界和帶寬，并統計得出了回歸方程，為臨床缺血性中風急性期病情演變的客觀評估提供了實驗依據。

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（責任編輯：李 立）

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A

2010－12－08）

☆ 廣東省自然科學基金（編號：101510；5150101；000053）

* 南方醫科大學南方醫院神經內科 （廣州 510515）

△ 南方醫科大學統計學教研室