不同背景波腦電圖大鼠戊四氮致癇域值的探討

汪達芳 高寶勤

1）清華大學(xué)玉泉醫(yī)院兒科 北京 100039 2）首都醫(yī)科大學(xué)天壇醫(yī)院兒科 北京 100050

1 材料與方法

1.1 實驗動物 成年健康雄性Wistar大鼠30只，鼠齡2～3月，體質(zhì)量160～220g，由首都醫(yī)科大學(xué)動物中心提供。

1.2 實驗儀器、試劑 NT9200 數(shù)字腦電圖儀、NT9200 分析軟件購自北京新拓儀器有限責(zé)任公司，立體定位儀自西安化學(xué)儀器廠，高速牙鉆自寧波醫(yī)療器械廠，有機玻璃管自北京儀器廠，自由落體玻璃管架自北京儀器廠，戊四氮自美國sigma公司，牙托粉自賀利氏古莎有限公司。

1.3 分組方法 將30只大鼠隨機分為成年大鼠頭皮腦電圖組（n＝10）、大鼠皮層腦電圖組（n＝10）及成年大鼠腦外傷組（n＝10）。

1.4 對照組腦電圖的描記

1.4.1 頭皮導(dǎo)聯(lián)描記：大鼠以10%水合氯醛腹腔麻醉（劑量為350 mg／kg），俯臥位固定，電極定位于左右額及枕部：左右額坐標(biāo)取前囟前3mm，中線旁左右各2mm，左右枕坐標(biāo)取前囟后5.8mm，中線旁左右各3mm，用自制的尖端銀電極刺入相應(yīng)部位皮下，參考電極取雙側(cè)耳電極，零線置于鼻下部，分析系統(tǒng)為NT9200 定量腦電圖分析軟件，描記條件為時值0.3，增益1mm＝10uV。描記腦電圖形態(tài)，每只大鼠記錄約30min，從采集的腦電信號選取無偽跡的片斷20s為一個采樣單元，利用功率譜分析技術(shù)進行處理，每只老鼠選取4個采樣單元，取其平均值為所得數(shù)據(jù)。相對功率譜值分為4個頻段：δ（0.5～3.5 Hz）、θ（4～7.5 Hz）、α（8～13.5 Hz）、β（14～30Hz）。4個通道各個頻段的功率值分別為左、右側(cè)每個頻段的功率譜值之和，再計算出0～30 Hz的總功率譜值，左側(cè)及右側(cè)各個頻段的功率譜值之和0～30 Hz總功率值的比值×100%，即為各個頻段的相對功率譜。計算出腦電圖各頻段的相對功率值，并將頻域分析各參數(shù)進行比較。

1.4.2 皮層導(dǎo)聯(lián)描記：麻醉同上，立體定位儀上固定，剪去大鼠頭頂部毛發(fā)，常規(guī)消毒頭頂皮膚后沿頭頂正中線切開頭皮，切口長約3cm。剝離頭頂筋膜，暴露顱骨。在左右額枕部相應(yīng)顱骨部位鉆4個直徑2mm 安放電極的孔。電極定位于左右額坐標(biāo)取前囟前3mm，中線旁2 mm，硬腦膜下0.5 mm；左右枕坐標(biāo)取前囟后5.8mm，中線旁3mm，硬腦膜下0.5mm［4］，腦電圖記錄時將銀電極置于上述位置，用牙托粉將銀絲與顱骨固定，參考電極取雙側(cè)耳電極，零線置于鼻下部，銀絲的另一端連接視頻腦電監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測大鼠的腦電圖。腦電圖描記時間及相對功率值計算同頭皮導(dǎo)聯(lián)。

1.4.3 腦外傷模型的制作及實驗組腦電圖的描記：大鼠急性腦外傷模型建立參照Feeney等的方法［5］。大鼠用10%水合氯醛麻醉，于左側(cè)頂骨用牙鉆鉆3mm×3mm 的骨窗（不損傷硬腦膜）。動物固定于立體定位儀上，當(dāng)大鼠稍微清醒時，用20g鋼珠從1m 高有機玻璃管內(nèi)自由落下，打擊骨窗內(nèi)腦組織，縫合傷口，觀察行為變化。一周后應(yīng)用頭皮導(dǎo)聯(lián)分別描記各實驗組動物雙側(cè)枕葉、額葉腦電圖，觀察腦電圖形態(tài)并計算各波段相對功率譜值及各部位α、β、δ和θ波的分布情況。相對功率值計算方法同前。

1.4.4 戊四氮致癇劑量觀察：取對照組、腦外傷組大鼠各8只，進行PTZ腹腔注射［6］，首次腹腔注射驚厥閾下劑量20 mg／kg（1%PTZ生理鹽水），以后每10min按10mg／kg腹腔注射，觀察大鼠行為變化，直至出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級抽搐發(fā)作，記錄所需PTZ量。癲行為的嚴(yán)重程度參考Fatholahi的標(biāo)準(zhǔn)：0級：無反應(yīng)；Ⅰ級：節(jié)律性嘴和面部抽動；Ⅱ級：軀體波動樣游走性痙攣；Ⅲ級：全身肌陣攣、臀部上翹；Ⅳ級：軀體向一側(cè)翻轉(zhuǎn)；Ⅴ級：仰翻位，全面強直痙攣發(fā)作［7］。

2 結(jié)果

2.1 對照組腦電圖 腦電圖定量分析：戊四氮致癇域值左右額葉頭皮導(dǎo)聯(lián)腦電圖形態(tài)均為8～12 Hz、20～80uV 的α節(jié)律和低電壓β波，間有單個δ波。左右半球相應(yīng)部位基本對稱，皮層導(dǎo)聯(lián)腦電圖的形態(tài)與前者相似，但波幅較高。兩者相對功率值的比較見表1，統(tǒng)計分析顯示兩組間各波的相對功率值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表1 正常大鼠頭皮導(dǎo)聯(lián)與皮層導(dǎo)聯(lián)腦電圖的相對功率值比較 （%，±s）

表1 正常大鼠頭皮導(dǎo)聯(lián)與皮層導(dǎo)聯(lián)腦電圖的相對功率值比較 （%，±s）

?

2.2 實驗組腦電圖 實驗組大鼠左右額出現(xiàn)持續(xù)性5～7 Hz、30～40μV 的θ節(jié)律，背景腦電圖基線大致平穩(wěn)，每個θ波頂部有復(fù)合單個低電壓β波出現(xiàn)，左右枕出現(xiàn)散在中至短程8～10Hz、20～60μV 的α活動，間有較多低電壓β波，混有單個θ波且左右側(cè)大致相同。成年大鼠腦外傷組與對照組比較其qEEG 的α、β頻段相對功率值降低，δ、θ 頻段相對功率增高，其中α、β、θ頻段相對功率值比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 成年大鼠對照組與實驗組相對功率譜值比較 （%，±s）

表2 成年大鼠對照組與實驗組相對功率譜值比較 （%，±s）

注：與對照組比較，＊P＜0.05，＊＊P＜0.001

?

2.3 戊四氮注射后大鼠行為變化及致癇劑量 對照組大鼠注射PTZ 5～7次后（即首次注射后50～70min），出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級驚厥發(fā)作，追加注射PTZ 10mg／kg后出現(xiàn)Ⅳ～Ⅴ級驚厥發(fā)作，繼而出現(xiàn)持續(xù)20～30min的反復(fù)Ⅲ～Ⅳ級癲，每次發(fā)作持續(xù)1～2min，間隔3～5min，其中1只大鼠出現(xiàn)30 min的持續(xù)發(fā)作后3h內(nèi)死亡。實驗組大鼠注射PTZ 4～5次后（即首次注射后40～50min）出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級驚厥發(fā)作，平均4～5min內(nèi)出現(xiàn)Ⅳ～Ⅴ級的驚厥發(fā)作，持續(xù)1～3min，其中2只大鼠1h內(nèi)出現(xiàn)2～3次Ⅱ～Ⅲ級的反復(fù)發(fā)作。分析出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級驚厥發(fā)作所需戊四氮量，外傷組所需戊四氮劑量（55.28±4.75）mg顯著低于對照組（76.33±4.07）mg，（t＝10.64，P＝0.000）。

3 討論

動物EEG 描記目前較多采用皮層電極聯(lián)接，雖然定位準(zhǔn)確、誤差小，但操作復(fù)雜、創(chuàng)傷較大。由于皮層EEG 的波形及分布與頭皮腦電圖相似［8］，本實驗分別采用皮層導(dǎo)聯(lián)和頭皮導(dǎo)聯(lián)描記正常大鼠雙側(cè)額、枕葉EEG 并比較兩者形態(tài)及各波段功率值的差異。由于絕對功率值在變化較小時不容易顯示出差異，且個體差異較大，相對功率值則較穩(wěn)定［7］。結(jié)果顯示皮層導(dǎo)聯(lián)與頭皮導(dǎo)聯(lián)EEG 的形態(tài)相似，但前者波幅較高，兩種導(dǎo)聯(lián)EEG 各波段的相對功率值比較無顯著性差異。表明在應(yīng)用腦電圖探討腦損傷后腦電活動變化，但不需要精確定位時，頭皮導(dǎo)聯(lián)可以滿足實驗要求代替皮層電極。

3.1 腦外傷的EEG 形態(tài) 腦外傷后EEG 改變可見局部或普遍性α指數(shù)減少，波幅降低，頻率減慢和慢波增多，甚至電沉默，受傷急性期局灶性改變一般被普遍性改變所遮蓋。α波為大腦皮層產(chǎn)生，其下降程度反映大腦皮層的受損程度，而視丘部位的腦電圖主要以θ波為主［9］。一般認(rèn)為慢波的量及波幅與腦功能損害程度有關(guān)，腦功能減退越明顯其腦電波頻率越慢，波幅越低［10］。Bricolo 報道一組昏迷病人的EEG 表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)［11］：如果EEG 各導(dǎo)聯(lián)顯示為單一頻率較慢的δ活動，95%患者預(yù)后差。因此在EEG 監(jiān)測中，慢波所占比例的多少及波幅的高低能反映腦功能的變化。腦電圖是一項檢測腦損傷的良好指標(biāo)，可以用來衡量腦功能損傷的程度，在臨床和動物實驗方面得到廣泛應(yīng)用［12-13］。本實驗除描記腦電圖形態(tài)外，對α、β、δ和θ波的相對功率值進行比較，目測腦電圖結(jié)果顯示實驗組大鼠腦電圖出現(xiàn)持續(xù)性30～40 μV 的θ節(jié)律，背景腦電圖基線大致平穩(wěn)，散在中至短程8～10Hz、20～90μV 的α活動，間有較多低電壓β波，α波的相對功率值大幅度下降，θ波的相對功率值增多，形狀改變?yōu)樵诿總€θ波波頂部復(fù)合單個低電壓β波出現(xiàn)，其α波和θ波的相對功率值與對照組相比有顯著性差異。

3.2 qEEG 的特點 qEEG 即常規(guī)腦電圖的計算機“定量”分析，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特別是計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)與傳統(tǒng)腦電圖檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的產(chǎn)生與發(fā)展將腦電圖檢測與分析技術(shù)推到了一個新的高科技階段，將在傳統(tǒng)腦電圖的基礎(chǔ)上更進一步精確的反應(yīng)腦電活動的變化。qEEG運用計算機技術(shù)將腦電活動頻率及波幅進行量化處理并保留了原始EEG 的全部信息，目前已廣泛應(yīng)用于臨床。其特點為：（1）敏感性高。腦電活動與腦氧代謝及腦血流量密切相關(guān)，任何原因引起的腦功能變化都會導(dǎo)致腦波的波幅、頻率、形態(tài)的改變。Visser報道，循環(huán)停止15s后qEEG 顯示α、β能量下降，慢δ能量增加，30s腦電表現(xiàn)電沉默，隨著循環(huán)的恢復(fù)，快波頻段功率逐漸增加，持續(xù)（60～90s），慢波功率值下降［14］。（2）簡便、無創(chuàng)傷連續(xù)監(jiān)測。（3）直觀、量化反映腦功能狀態(tài)。定量腦電圖利用快速傅立葉轉(zhuǎn)換將波幅隨時間變化的腦電波變換為腦電功率隨頻率變化的數(shù)字化信號，提供了直觀的量化參數(shù)。

3.3 腦外傷后致癇域值探討 分析大鼠出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級驚厥發(fā)作所需戊四氮量，發(fā)現(xiàn)對照組高于實驗組，且2組比較有顯著差異。提示腦外傷后EEG 慢波增多，大鼠致癇域值下降，更易出現(xiàn)癲發(fā)作。其機制可能為：顱腦損傷后血糖和有氧代謝發(fā)生變化，腦血流量下降，興奮性氨基酸、鉀離子、乳酸等神經(jīng)生化物質(zhì)改變，致神經(jīng)細胞膜上離子通道密度和分布上的變化，更容易誘發(fā)癲［15-16］。

綜上所述，qEEG 比較結(jié)果表明顱腦損傷后EEG 慢波增多，α、β頻段相對功率值下降，δ、θ頻段相對功率值增加；腦外傷后EEG 慢波增多大鼠致癇域值下降，更易出現(xiàn)癲發(fā)作。本實驗僅選用腦外傷后EEG 慢波增多大鼠進行戊四氮致癇劑量探討，至于在顱腦損傷患者中是否存在類似結(jié)果，以及腦外傷后病人癲發(fā)病的可能性大小并積極尋找預(yù)防和減少癲發(fā)作的方法以減少對腦外傷患者的進一步損害，還需進一步研究。

［1］Hughes.J.R.著，馬仁飛譯.臨床使用腦電圖學(xué)［M］.2版.北京：人民衛(wèi)生出版社，1997：14-15.

［3］劉秀琴.神經(jīng)系統(tǒng)臨床電生理學(xué)（上）（腦電圖學(xué)）［A］／／王新德.神經(jīng)病學(xué)（第2 卷）.北京：人民軍醫(yī)出版社，2004：288-300.

［4］D’Ambrosio R，F(xiàn)airbanks JP，F(xiàn)ender JS，et al.Post-traumatic epilepsy following fluid percussion injury in the rat［J］.Brain，2004，127：304-314.

［5］Feeney DM，Boyeson MG，Linn RT，et al.Responses to cortical injury：Ⅰ.Methodology and local effects of contusions in the rat［J］.Brain Res，1981，211（1）：67-77.

［6］Motte JE，da Silva Fernandel MJ，Marescaux C，et al.Effects of pentylenetetrazol-induced status epilepticus on c-fos and HSP72immunoreactivity in the immature rat brain［J］.Mol Brain Res，1997，50：79.

［7］Fathollahi Y，Motamedi F，Semnanian S，et al.Examination of persistent effects of repeated administration of pentylenetetrazol on rat hippocampal CA1：evidence from in vitro study on hippocampal slices［J］.Brain Res，1997，258：92.

［8］譚郁玲，侯沂.臨床腦電圖與腦電地形圖學(xué)［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，1999：223-225.

［9］黃華品，鄭安，劉楠，等.藥物定量腦電圖對尼莫通治療TIA療效判斷［J］.卒中與神經(jīng)疾病，2000，7（1）：55-57.

［10］黃遠桂.神經(jīng)系統(tǒng)疾病影像學(xué)診斷意義二腦電圖腦電地形圖的臨床意義［J］.中國實用內(nèi)科學(xué)雜志，1996，16（11）：641-643.

［11］Bricolo A，Turrazzi S，F(xiàn)accioli F，et al.Clinical application of compressed spectral arrayin long-term EEG monitoring of comatose patients［J］.Electroencephalgr Clin Neurophysial，1978，45：211-225.

［12］Carter LP，Guthkelch AN，Orozco J，et al.Influence of tissue plasminogen activator and heparin on cerebral ischemia in rabbitmodel［J］.Stroke，1992，23（6）：883-888.

［13］Wakayama A，Graf R，Rosner G，et al.Deafferentation versus cortical ischemia in a rabbit model of middle cerebral artery occlusion［J］.Stroke，1989，20（8）：1 071-1 078.

［14］Visser GH，Wieneke GH，Van Huffelen AC，et al.The development of spectral EEG changes during short periods of circulatory arrest［J］.J Clin Neurophysiol，2001，18（2）：169-177.

［15］Berg S，Hovda DA，Shalmon E，et al.Cerebral hyperglycolysis following severe traumatic brain injury in humans：aposi-tion emission tomography study［J］.J Neurosurg，1997，86：241.

［16］Goodman JC，Woo SL，Colak A，et al.Lactate and excitatory amino acids measured by microdialysis are decreased by pentobarbital coma in head-injured patients［J］.J Neurotrauma，1996，10：549.