腦電圖在腦損傷和顱內炎癥性疾病的應用☆

袁裕鈞 吳瓊 范玉穎 王華

腦電圖（electroencephalogram,EEG）可以對中樞神經系統各種損傷做出評估。任何病因引起的腦功能損傷,包括腦出血、腦梗塞、中樞神經系統感染性疾病、神經系統變性病、遺傳代謝性腦病、腦發育不良、缺氧缺血性腦病、代謝紊亂、昏迷等，都能在EEG上早期甚至即刻出現異常反應，而且EEG可以持續監測病程演變和治療反應。此外，腦電圖可常規應用于高危患者的腦電監測，以評估其腦功能及腦損傷情況（如復蘇后昏迷的所有患者）[1]腦電圖監測有幾種常見的方法，包括常規腦電圖、動態腦電圖、連續腦電圖監測（continuous electroencephalogram,cEEG）、視頻腦電圖、皮質腦電圖等，臨床上根據需求選擇不同的腦電圖檢測方法。

1 腦電圖在腦血管病導致腦損傷的應用

1.1 在蛛網膜下腔出血遲發型腦缺血的應用遲發型腦缺血（delayed cerebral ischemia，DCI）是蛛網膜下腔出血后最常見的致殘性并發癥，通常在蛛網膜下腔出血后的4～14 d內出現[2]，如果能在早期的識別DCI可以使很多患者從中獲益。EEG可以對腦功能進行連續監測，對腦缺血的反應是可靠且可預測的，因此可應用cEEG來預測DCI的發生[3]。ROSENTHAL等[4]的研究表明，cEEG可以在臨床癥狀出現前24 h預測出DCI的發生。DCI的早期cEEG改變為亞臨床缺血的早期階段，其可發展為持續性或惡化以至于最終出現相應臨床癥狀。腦缺血導致皮層擴散去極化，這種去極化在顱內腦電圖中表現為短暫性腦電抑制，隨著時間的推移，這種重復擴散去極化將最終導致梗塞[5-6]。以下幾種腦電圖改變提示有腦缺血的可能：①局部慢波增多或快波減少。這種局部慢波特點為 δ（<4 Hz）或 θ（4～7 Hz）波的增多，其提示持續惡化或背景出現質的改變。②相對α功率變異（relative alpha power variability，RAV）或 α-δ 頻率比（alpha-to-delta power ratio，ADR）降低。③癲癇樣放電增多。包括散發性癲癇樣放電，一側性節律性δ活動，一側性周期樣放電或全面性周期樣放電[4]。cEEG可縮短DCI的檢出時間，通過靜脈輸液亞硝酸鹽后可以誘發DCI，在僅經過2 h的持續腦電圖檢測后，他們發現在未發生DCI的患者其腦電圖的ADR顯著增加，而那些發展成DCI的患者ADR輕微下降或沒有變化[7]。

1.2 在缺血性腦卒中的應用蛛網膜下腔出血或急性缺血性腦卒中會導致短暫的血管痙攣，從而出現缺血，而拯救缺血半暗帶是臨床醫師最關心的。而急性缺血性腦卒中引起的血管痙攣的患者血壓會降低，應用血管加壓素誘導血壓增加是挽救繼續缺血腦組織的方法之一[8]。但用血管加壓素來增加血壓會出現并發癥，如腦梗死、心肌缺血和腦水腫[9]。cEEG對腦血流變化敏感，是一種無創的可以實時監測血壓升高的新方法。因此可以通過cEEG來評估顱腦血流量（cerebral blood flow，CBF）。在腦電圖檢測期間發現隨著CBF的降低，快的腦電頻率先減少，而慢的腦電頻率逐漸增多。因此可通過cEEG監測來評估CBF的改善情況[10]。NEWEY等[11]曾觀察3例腦卒中患者，在輸注腎上腺素前的腦電圖顯示廣泛性持續慢波，且病灶側更明顯 ，輸注腎上腺素后，腦電圖顯示病灶側腦電圖雖仍為慢波，但頻率增快，腦電圖的改變提示在注射腎上腺素后CBF得到優化。同樣研究證明，在進行頸內動脈內膜切除術中腦電圖檢測提示腦電波頻率的變化與CBF的增加同步，當CBF下降到35 mL/（100g·min）時，快的腦電頻率首先消失。當CBF小于 8～10 mL/（100g·min）時，腦電圖可顯示電抑制，也意味著有腦死亡的情況[12]。因此提示通過cEEG可以更方便快捷的檢測缺血性腦卒中患者CBF情況。

2 腦電圖在心臟疾病導致腦損傷的應用

2.1 在心搏驟停后評估腦損傷預后的應用據統計每年都有超過125000名美國人因心搏驟停（cardiac arrest，CA）在醫院成功復蘇[13]，是否有腦損傷在心搏驟停后至關重要,在幸存者中，神經功能障礙很常見，并與死亡率和生活質量下降有關[14]。在昏迷患者中，多達1/3患者的腦電圖在發作期或發作間期可出現改變，這些異常腦電圖表現從驚厥性癲癇發作到非周期性癲癇樣放電不等。有指南指出對于腦損傷預后判斷更注重于腦電圖的背景特征的描述，如抑制、反應性和連續性，以及癲癇的發展[1]。有研究表明,在未進行治療性低體溫而復蘇成功后腦電圖中，雙頻譜指數<40（對原始腦電圖數據的頻率和振幅的計算總結得出）、爆發抑制、周期樣放電、癇性放電、刺激誘發節律性周期樣放電，提示預后較差，而節律性δ活動可提示較好的預后[15]。SIVARAJU等[16]的研究表明，連續24 h的低電壓或爆發抑制型始終與不良預后相關。電壓抑制（<10 μV），或低電壓（<20 μV），在心搏驟停后昏迷小于24 h的患者中不總是意味著預后不良，但在大于24 h后的患者卻總提示預后不良；正常背景并且無異常癲癇樣放電有70%預后良好的機會。

2.2 在新生兒心臟外科手術后對早期腦損傷的評估因嚴重先天性心臟病（congenital heart disease，CHD）而在早期接受心臟外科手術的新生兒，其腦損傷和神經發育受損的風險會有所增加[17]。因此，腦電圖尤其是振幅整合腦電圖（amplitude-integrated electroencephalogram，aEEG）越來越多地用于新生兒心臟手術前后的腦功能監測和評估[18]。然而，關于腦活動和腦損傷之間的關系仍然缺乏確切研究。如果一些腦電圖特征可以被確定為新生兒腦損傷的標志，這可能為需要心臟手術的新生兒的預后和護理提供更可靠依據。CLAESSENS等[19]的研究表明，在使用體外循環心臟手術后，異常的腦活動（例如，背景模式或發作期放電）可以預測新的腦損傷。同時發現，生后早期的腦活動異常與術前腦損傷有關。因此，腦電圖有助于早期識別出更易發生腦損傷的新生兒。不正常的腦電背景模式與腦損傷的關系有兩種解釋，其一，如同異常放電，不正常的腦電背景模式可能是針對腦損傷所做出的快速的腦電反應，其二，不正常的腦電背景是腦不成熟或易損性的信號[20]。

3 腦電圖在腦損傷后對意識狀態評估的應用

近年來重癥監護醫學的發展使得大量的急性腦損傷患者得以存活。一些患者在損傷后第一天就恢復了，一些患者進入植物人狀態，而另一些患者則永久喪失腦干功能（腦死亡）[21]。aEEG已廣泛應用于新生兒重癥監護室，用于評估缺氧缺血性腦病新生兒的腦損傷。良好的aEEG模式（持續正常電壓）提示6個月后神經系統預后相對較好，其敏感性為93.6%，特異性為85.2%。不良的aEEG模式（持續極低電壓、爆發抑制或平坦波）表明6個月神經系統預后差，敏感性和特異性分別為76.5%和100%。然而，中間模式（正常不連續電壓）對良好和不良預后的預測價值有限[22]。反應性腦電圖（reactive EEG，EEG-R）或無反應性腦電圖對意識受損患者的預后判斷同樣有著非常重要價值[23]。EEG-R可定義為頭皮記錄的腦電活動對感覺外界刺激的彌漫性和短暫變化。這種刺激可能是聽覺的、傷害性或視覺。此時腦電頻率或振幅會隨著刺激而有所改變。有EEG-R的患者意味預后較好，而缺乏EEG-R意味著較差的預后[24-25]，其可能反映了皮層或皮層下結構的廣泛損傷。動物實驗表明，EEG-R與丘腦環和丘腦-腦干環路的結構和功能完整性有關。丘腦及其與皮層的反復聯系在腦節律的產生和維持中起著不可或缺的作用，這些節律是腦電測量大腦功能的基礎[23]。有研究根據腦電頻帶能量來預測腦損傷患者的意識水平，通常將頻帶分為4大類：β（>13 Hz）、α（8～13 Hz）、θ（4～7 Hz）和 δ（0.5～3 Hz），特別是 α與意識水平呈正相關，而低的頻率與意識水平負相關[26]。而對于意識障礙患者，α頻帶的出現意味著預后的良好[27]。而隨著腦部血流量的減少，腦電圖出現快頻率波減少（β波和α波）、慢頻率波增多（θ波）或更慢頻率波增加（β波）、最后EEG出現抑制，此時會出現神經元不可逆性損傷[28]。

4 腦電圖在顱內炎癥性疾病的應用

4.1 在NMDAR腦炎的應用腦炎是一種引起腦功能紊亂的疾病，急性期可表現為頭痛、發燒、意識改變、認知障礙、癲癇發作，甚至精神癥狀。腦炎患者的腦電圖模式通常為廣泛性非特異性腦異常，包括背景減慢、節律性慢波活動（θ或 δ活動）、或者有棘波發放[29]。MEI等[30]在一項研究發現了一種特殊腦電圖模式，被定義為快β刷（extreme beta brush,EBB），是由20～30 Hz頻率的低波幅快β波疊加在廣泛、有節律的中高波幅 θ波（4～7 Hz）或 δ波（1～3 Hz）之上，研究發現EBB模式通常在局部同步或非同步或陣發出現，并且這種波在腦脊液檢出抗體陽性的患者更容易出現，且更容易出現癲癇發作，推測EBB更容易出現在重度腦炎患者并且預示著出現癲癇的風險更大。眾所周知，NMDAR 腦炎（anti-N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR）是臨床上最常見的一種自身免疫性腦炎，腦電圖中δ刷是其標志性腦電圖特征，并且提示其病情重，預后差[31]。然而，在原始EEG上識別δ刷需要有豐富經驗的腦電圖醫師，且有δ刷的患病率<30%，因此它可能不是一個敏感的預后因素[32]，需要探索額外的腦電圖標記物來測量抗NMDAR腦炎的嚴重程度和預后。JIANG等[33]想通過定量腦電圖研究NMDAR腦炎，但其研究結果表明，qEEG未能反映NMDAR腦炎的臨床嚴重程度，但頂葉部分的腦電圖頻帶可能會在早期階段識別出長期的預后結局，其較窄的振幅整合頻帶提示較好的結果。在中樞神經系統感染早期，患者有明顯的電生理紊亂，這些電生理改變與認知功能下降有關，腦電圖出現病理改變（如 δ、θ、或棘慢復合波）對預測其后遺癥的發生有重要價值。尤其對年輕患者時，當認知狀態沒有完全恢復，腦電圖有助于評估疾病的初始嚴重程度和預測長期結果[34]。

4.2 在單純皰疹病毒性腦炎的應用腦電圖在單純皰疹病毒性腦炎的患者中同樣有診斷價值，尤其在疾病進展的某個階段出現或消失的一側性周期樣癲癇樣放電（lateral periodic epileptic discharge,PLEDs）。在顳區出現棘波或慢波對其有診斷價值，尤其是顳區單側PLEDs是單純皰疹病毒性腦炎的關鍵診斷線索。在單純單純皰疹病毒性腦炎患者中，最初出現的癲癇樣發作與6個月的不良臨床結果顯著相關。但如果期初發作形式表現為全面強直-陣攣發作，或癲癇持續狀態卻與臨床結果無關[35]。

4.3 在新型冠狀病毒感染后評估腦功能改變的應用自2020年初以來，世界一直在經歷由嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒 2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）引起的冠狀病毒疾病（COVID-19）災難性大流行[36]，而腦電圖的應用讓我們對COVID-19感染后腦功能情況有了更進一步的了解。最近COVID-19患者癲癇發作的報告越來越多[37-39]。并且 SHREYA等[40]對 22例COVID-19患者進行研究，其發現COVID-19患者有多種癲癇樣的腦電圖異常，相當一定比例的患者會檢測到癲癇發作。KATRINA等[41]曾對 177例COVID-19患者的腦電圖報告進行分析，發現其腦電圖改變無明顯特異性，而是背景活動的紊亂，如廣泛性和局灶性的慢波，以及節律性或周期性癲癇樣異常放電。ANTONY等[42]的研究同樣發現上述異常，他們認為這種非特異性異常提示存在局部腦功能障礙，是皮層應激下非特異性腦病的表現。并且腦電圖中額區異常似乎是常見的COVID-19腦病的表現，推測，額葉腦電圖的發現是由COVID-19的直接腦參與引起，而更多的彌漫性變化可能是由任何一個系統受累或彌漫性病毒參與導致腦部受累。

綜上，目前腦電圖的應用越來越受到各個科室的重視，尤其通過量化腦電圖，可快速發現異常腦電圖活動，醫護人員可以經過短期培訓即可掌握，并且腦電圖為一項無創性檢查，方便快捷，經濟實惠并且準確率高的檢查，因此使腦電圖的應用得到更廣泛應用。