腦電阻抗監測技術在急性腦梗死患者中的應用進展

王瑞康 張 兵 王巧紅 韓冰莎 栗艷茹 馮 光△

1)新鄉醫學院，河南 新鄉 453000 2)重慶博恩富克醫療設備有限公司，重慶 401120 3)河南省人民醫院，河南 鄭州 450003

急性腦梗死(acute cerebral infarction，ACI)在我國發病率逐年上升，目前已成為我國第一位、全球第二位常見死亡原因。腦水腫(brain edema)是腦梗死常見且嚴重的并發癥，幾乎不可避免，惡性腦水腫是在大面積腦梗死情況下出現的腦水腫，可加劇腦缺血、升高顱壓、誘發腦疝，是致死或致殘的直接原因，及時行腦水腫動態監測，了解病情的發展狀況，從而采取適當的干預措施，對患者預后極為重要[1-2]。目前，臨床常用顱腦計算機斷層掃描(CT)檢查判斷腦水腫的嚴重程度，但在腦梗死的最初幾個小時內，雖然梗死的組織發生了缺血與水腫，但由于在此階段，CT值下降不明顯，導致腦水腫在CT上的顯影存在延遲，隨著病情的進展，水腫較前加重，在CT上才會出現特征性的梗死病灶表現。通過有創的方法直接測得顱內各部分的壓力雖可反映腦水腫程度，但它有自身局限性和缺點，如價格昂貴、有出血和感染的風險等。鑒于此，越來越多的學者致力于探索無創性腦水腫監測方法。腦電阻抗(cerebral electrical impedance，CEI)監測技術在21世紀初蓬勃發展，目前在神經外科領域有廣泛的應用，它具有連續反映腦水腫變化及腦水腫量的功能，既能實時判斷腦水腫狀況，又可為臨床腦水腫患者提供用藥指導，被認為是一種安全、有效的腦水腫監測方法[3]。

1 腦電阻抗監測原理

生物電阻抗測量(electrical bio-impedance measurement)簡稱阻抗技術，通過貼在人體表的電極片給人體施加小的安全范圍內的驅動電壓或電流，由于人體內不同組織、器官具有不同的電阻率或電導率，所以，可在體外測量響應電壓或電流信號重建人體內部的電阻率或電導率變化的圖像。

在恒流狀態下，當低頻驅動電壓或電流被施加到正常腦結構時，腦內會形成一個有特定邊界電位的電流場。但若腦內正常結構被破壞，如出現腦水腫時，則原電流場會發生改變，導致特定邊界電位隨之變化，借助生物電阻抗測量技術可準確測量這個電位改變，進而推算出反映水腫狀況的指數，然后根據該指數的變化，獲取相關的生理和病理信息[4-5]。電阻抗斷層成像技術(electrical impedance tomography，EIT)動態成像的基本原理跟此類似，即邊界電位的變化規律與阻抗一致。

2 腦電阻抗監測的影響因素及處理措施

目前，國內腦電阻抗監測是靠BORN-BE無創腦水腫動態監護儀實現的，是根據“異物擾動理論”“生物電磁場理論”以及“阻抗成像”技術所形成的一種新的監測儀器。該儀器以擾動系數(perturbative index，PI)為主要技術指標[6]。影響無創腦水腫動態監測效果的因素有以下幾個方面。

皮膚方面備皮不徹底、頭皮暴露不充分、皮膚清潔不完全會導致電極片不能與頭部皮膚完全粘合，從而導致PI異常增高。所以，每天監測前應充分備皮(可使用一次性備皮刀)，直至手感頭皮光滑。貼電極前先用酒精清潔皮膚，直至電極粘貼處的皮膚無其他異物，必要時可使用磨砂片對局部皮膚進行打磨。

整個住院期間應關注患者的心理狀況，除藥物和手術治療外，還要鼓勵病人及家屬表達自己的感受，給予恰當的解釋與心理疏導，避免患者情緒大幅波動。躁動不配合、大面積出汗的患者可能會導致電極片受壓或脫落，繼而導致PI曲線異常波動。監測期間盡量使患者安靜平臥，如遇煩躁病人，可適當約束患者上肢并借助繃帶固定頭部電極片，以免其脫落；如遇患者大面積出汗，應停止監測；建議預留充足長度的電纜線，以防止在病人改變體位時導致電極片受到牽拉而脫落，若出現上述情況，應立即更換電極片。

電極片粘貼不對稱或粘貼位置錯誤都會造成PI值偏低或偏高。接錯導線、未使用專用導線及腦監測電極會導致PI值異常增高。1～4號電極片位置對應導線顏色分別為棕色、綠色、白色、黑色，黃色、紅色紐扣為備用，粘貼位置按順序為右前、右耳上、左耳上、左前；定位及粘貼方法：2號、3號電極片定位：電極片中心(紐扣)位于外耳道上方耳郭最高點，粘貼時使電極片下緣與外眼角延長線重合，使2號、3號電極片左右對稱分布，然后粘貼1號、4號電極片，使之左右對稱。可將監護儀操作規范維護到科室培訓內容，并定期進行考核，其內容涉及基本操作、故障干擾排除方法及PI正常值、PI與腦水腫、腦血腫的關系等。

監測儀器或電極片保管欠妥，導致儀器內部線路損壞或電極片受潮、電極片內導電膏受壓都會導致PI值不準確。建議每天使用清潔工具將儀器和電纜線擦拭干凈，注意禁止使用有機溶劑，以免儀器和電纜線受損。為了使電纜線使用壽命得到延長，可以打圈形式處理電纜線，注意不要打褶，并培養每月垂直懸吊電纜線24 h的習慣。此外，應在干燥環境下保存電極片，避免擠壓。

無創腦水腫動態監護儀是一種精密設備，測量精度高，應嚴格按照該儀器的使用說明操作，正確處理患者皮膚、正確選取電極片位置是保證監測結果具有代表性及準確性的重要前提。因此，正確操作、及時發現問題并正確處理對腦電阻抗監測過程至關重要。

3 腦電阻抗監測在腦梗死患者中的應用

EIT的起源是地球物理學，其歷史可追溯到一百多年前，當時是用來繪制考古遺跡的。自本世紀初以來，EIT正越來越多地用于臨床研究。初步實驗表明，利用生物電阻抗可以檢測出腦卒中后腦組織的電學性質變化[7-10]。CEI是反映人腦電特性的穩定物理參數，對于監測腦卒中后的腦水腫有用[11-12]。

近年來，越來越多的試驗得出結論，CEI監測技術是一種非侵入性判斷患者腦水腫狀況的新技術。LAN等[13]通過監測CEI研究腦梗死患者腦水腫的變化，發現CEI越高，導致的水腫越嚴重。當梗死體積>20 mL時，CEI的敏感性更高。所以，CEI可能是非侵入性監測腦梗死患者腦水腫變化的敏感參數。JIN等[14]在此研究的基礎上監測大面積半球性腦梗死(massive hemispheric cerebral infarction，MHCI)患者的CEI變化，發現梗死一側的PI在卒中發作后24 h內顯著增加，并在卒中發作后3～5 d達到峰值，結果表明，MHCI的最佳預測指標是卒中發生后24 h的PI，并且無創CEI能夠反映MHCI患者的腦水腫情況，監測CEI可能有助于預測惡性MHCI并指導治療決策。CEI監測技術可用于實時監測腦水腫的發生，還可區分不同類型的腦水腫，SONG等[15]建立了大鼠腦水腫模型，在缺血性腦損傷發作后24 h內的不同時間點測量CEI的變化，并分析相應的曲線變化，發現缺血性腦損傷發作后的頭6 h，腦組織的電阻率增加，在此期間腦細胞體積增加，細胞間空間減少(表現為細胞毒性腦水腫)；6～24 h腦組織的電阻率下降，在此期間腦細胞體積未發生變化，而細胞間空間卻有所增加(表現為血管性腦水腫)。

動態監測CEI還可指導臨床用藥，在腦梗死患者中，甘露醇被廣泛使用，但若甘露醇使用不當，則會導致腦梗死患者在疾病早期腦水腫量的增多。EIT可以監測甘露醇使用前后大腦含水量的變化，判斷甘露醇使用時機和使用量，以指導臨床脫水治療[3，12，16]。

目前，CEI監測的機器有3種，分別為中國的BORN-BE無創腦水腫動態監護儀[14]和EIT監測系統 (FMMUEIT5)[16]以及德國的人體成分監測儀(BCM)[17]。采用無創CEI監測腦梗死患者腦損傷周圍組織水腫的動態變化有效、合乎實際，對及時判斷和指導腦卒中患者的后續治療具有實用意義。

4 與其他監測技術對比

目前，腦水腫的監測措施很多，無創監測方法包括CT和磁共振成像(MRI)檢查、無創前囟門測壓、視神經鞘直徑測量、視網膜靜脈壓監測、近紅外光譜以及經顱超聲多普勒檢查等，但不適用于危重癥患者床旁監測，雖然CT和MRI可以準確地構建腦水腫或出血的圖像，但很難經常監測其變化，且操作并不簡單，價格也很高，不能用于實時床邊監測[6，12-13]。有創監測方法包括腦室內插管法、實質內纖維光學傳感器，雖然可以測量顱內壓(ICP)并間接反映腦水腫，但各種技術都是侵入性的，且有許多局限性和缺點，如在壓縮或移位的腦室、液柱阻塞(如血塊)時監測探頭插入位置不當，導致測量不準確，測量時還需保持傳感器在相對于患者頭部的固定參考點。腰椎穿刺可用于量化ICP，但也具有侵入性，應謹慎使用，因為可能通過改變頭顱壓力梯度導致腦疝[18]。

EIT是一種安全、無創、實時成像技術。根據LINGWOOD等[19]的研究，生物電阻抗測量比有創ICP監測具有更高的靈敏度。目前，無創腦水腫動態監護儀已在醫院中得到不同的應用，它價格低廉，不會給患者帶來風險或不適。

總之，該方法無創、無輻射、成本低、安全、快速，可在床邊連續測量，是CT和MRI的一個很好補充[20]。但CEI監測尚存在一定局限性，有待進一步完善，如對位于中線或中線附近(如腦干)的病灶不敏感、對體積<20 mL的病灶也不敏感、多發性腔隙性梗死患者監測結果常為假陰性[12]，顱骨的完整性對CEI變化的影響也尚無定論。

5 小結

腦電阻抗監測作為一種經濟、有效、無創的監測技術，能及時評估腦水腫嚴重程度，為腦水腫臨床診斷治療和基礎研究提供新的量化指標，可供醫生判斷手術時機、指導治療方案以及評價患者預后。但該方法尚有不足之處，所受的影響因素也較多，可能會對臨床意義判讀產生影響，暫不能完全取代CT、MRI等神經影像技術。隨著腦電阻抗監測技術的不斷進步，其巨大潛力正逐步被開發，相信未來應用前景會更加廣闊。