量化腦電圖對(duì)于PICU意識(shí)障礙患兒應(yīng)用價(jià)值

劉 義 王文輝 趙 武

1 蚌埠醫(yī)學(xué)院研究生院，安徽省蚌埠市 233000； 2 蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院兒科

意識(shí)障礙是患兒對(duì)外界刺激失去反應(yīng)、失去運(yùn)動(dòng)和感覺功能，僅保留自主神經(jīng)系統(tǒng)功能的一種狀態(tài)[1]。意識(shí)障礙患兒主要表現(xiàn)為嗜睡、意識(shí)模糊、昏睡和譫妄，嚴(yán)重者昏迷等[2]。臨床上能夠引起患兒意識(shí)障礙的病因極其復(fù)雜，包括顱內(nèi)感染、顱內(nèi)出血、中毒性疾病、急性腦血管病、代謝性腦病、心臟驟停、休克、癲癇持續(xù)狀態(tài)、溺水等[2-3]。PICU中危重患兒面臨各種神經(jīng)損傷的高風(fēng)險(xiǎn)，包括癲癇發(fā)作、缺血、水腫、感染和顱內(nèi)壓升高，如果不治療，可導(dǎo)致永久性神經(jīng)功能障礙。盡管存在這些風(fēng)險(xiǎn)，但很少有技術(shù)可以持續(xù)監(jiān)測(cè)大腦功能。而神經(jīng)系統(tǒng)損傷臨床表現(xiàn)及預(yù)后復(fù)雜多變，很難僅憑臨床表現(xiàn)對(duì)患兒的意識(shí)障礙水平及腦功能進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。目前臨床上對(duì)意識(shí)障礙患兒意識(shí)水平的評(píng)估方法主要依賴臨床行為量表，沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的醫(yī)生采用臨床行為量表評(píng)估時(shí)，評(píng)分會(huì)造成高達(dá)40%左右的誤診率，該類方法客觀性及準(zhǔn)確性差，其結(jié)果易受評(píng)估人經(jīng)驗(yàn)及接受培訓(xùn)程度的影響[4-5]。而在臨床中的血清生化指標(biāo)，如神經(jīng)元特異性烯醇化酶 (Neuron-specific Enolase, NSE)和S100蛋白等作為一種客觀檢查指標(biāo)，其主要適用于部分腦損傷急性期，隨著疾病進(jìn)展，這類指標(biāo)的敏感性逐漸降低[4]。功能性神經(jīng)成像技術(shù)，如fMRI及PET等在意識(shí)障礙腦功能判斷中逐漸發(fā)揮重要作用，但其具有價(jià)格昂貴、儀器無法普及、無法床邊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等缺陷，不適合PICU危重患兒常規(guī)腦功能監(jiān)測(cè)[4，6]。近年來，神經(jīng)電生理技術(shù)在意識(shí)障礙腦功能監(jiān)測(cè)等方面日益受到人們的廣泛關(guān)注，其具有無創(chuàng)監(jiān)測(cè)、費(fèi)用低廉、可持續(xù)床旁檢測(cè)以及良好的時(shí)間分辨率等極大優(yōu)勢(shì)[4，7]。持續(xù)床旁腦神經(jīng)功能監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)在PICU意識(shí)障礙患兒腦神經(jīng)功能監(jiān)測(cè)和疾病預(yù)后判斷的重要手段[4，7-8]。

1 腦電圖(Electroencephalogram,EEG)

EEG是一種醫(yī)學(xué)影像記錄技術(shù)，它可以捕捉和測(cè)量神經(jīng)元產(chǎn)生的腦電波信號(hào)。大腦的電活動(dòng)可以通過放置在頭部皮膚或頭皮上不同位置的電極獲得，并將其轉(zhuǎn)換成一種稱為腦電圖的描記圖[9]。EEG可以在床邊連續(xù)監(jiān)測(cè)，具有很好的空間分辨率及時(shí)間分辨率，對(duì)大腦的病理生理變化特別敏感，尤其對(duì)缺血缺氧異常敏感，可用于判斷癲癇發(fā)作，敏感地發(fā)現(xiàn)腦功能變化，及時(shí)準(zhǔn)確的判斷病情轉(zhuǎn)歸，可作為早期預(yù)測(cè)昏迷患兒預(yù)后的判斷指標(biāo)，為患兒的治療方案提供科學(xué)依據(jù)[7，10]。此外，連續(xù)腦電圖監(jiān)測(cè)還被用作神經(jīng)外科手術(shù)過程(如頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù))中確定亞臨床腦損傷的方法，并用于缺血檢測(cè)、整體功能評(píng)估、藥物滴定和預(yù)測(cè)[10]。當(dāng)腦血流量發(fā)生變化時(shí)，皮質(zhì)神經(jīng)元的代謝和電活動(dòng)均發(fā)生改變，EEG也隨之改變。對(duì)于不明原因危重患兒，大腦會(huì)經(jīng)歷持續(xù)和動(dòng)態(tài)的變化，及時(shí)對(duì)患兒進(jìn)行神經(jīng)功能評(píng)價(jià)至關(guān)重要。但是常規(guī)EEG無法長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，隨著意識(shí)障礙患兒病情進(jìn)展，患兒的腦電波也在不斷變化。因此，不利于臨床醫(yī)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)患兒病情變化以及對(duì)于治療效果的評(píng)估[7]。Frontera等[11]研究表明蛛網(wǎng)膜下腔出血(SAH)后遲發(fā)性腦血管痙攣引起的腦缺血說明早期發(fā)現(xiàn)可通過采取適當(dāng)?shù)母深A(yù)治療措施，比如血管成形術(shù)或者動(dòng)脈內(nèi)血管擴(kuò)張劑治療，可以避免永久性腦神經(jīng)損傷的發(fā)生。只有當(dāng)損傷在臨床或影像學(xué)上變得明顯時(shí)，系列神經(jīng)學(xué)檢查和影像學(xué)才能檢測(cè)到延遲性腦缺血。在這種情況下，腦電圖可能是一種有用的方法來檢測(cè)和治療缺血之前的損傷成為不可逆的。因此，持續(xù)床旁腦電監(jiān)測(cè)對(duì)于PICU不明原因意識(shí)障礙患兒的病情評(píng)估及動(dòng)態(tài)檢測(cè)是非常重要的。但是常規(guī)腦電圖需要受過專業(yè)培訓(xùn)的腦電圖專家解讀，不僅如此，報(bào)告還具有一定的主觀性[10]。而量化腦電圖(Quantitative electroencephalogram，qEEG)通過傅里葉變換，可以對(duì)原始腦電圖的振幅、功率、頻率和節(jié)律進(jìn)行量化，從而生成數(shù)值、比率或百分比；圖形化顯示陣列或趨勢(shì)；并設(shè)置報(bào)警閾值[10]。使其觀察指標(biāo)變得更加客觀、易于解讀。需要強(qiáng)調(diào)的是，在評(píng)估腦電圖信號(hào)時(shí)，有大量的混雜因素需要考慮。而且，原始腦電圖最終仍然是評(píng)估大腦功能的黃金標(biāo)準(zhǔn)[10]。任何基于qEEG的算法都應(yīng)該包括原始EEG，供現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程熟悉EEG的工作人員查看[12]。因此，qEEG是在原始EEG基礎(chǔ)上把某些可以量化的指標(biāo)進(jìn)行解析并單獨(dú)顯示出來，同步視頻記錄，不僅可以快速查看整個(gè)EEG監(jiān)測(cè)過程，而且可以對(duì)癲癇、干擾等事件進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)注，在趨勢(shì)圖中任意地方點(diǎn)擊即可顯現(xiàn)相應(yīng)的原始EEG[7]。

2 量化腦電圖(Quantitative electroencephalogram,qEEG)

2.1 振幅整合腦電圖(Amplitude-integrated EEG，aEEG) aEEG是量化腦電圖中的觀測(cè)指標(biāo)之一。它是一種經(jīng)過濾波和壓縮的腦電圖趨勢(shì)，通過腦電信號(hào)振幅波進(jìn)行腦電波分析，可用于各年齡段患者的腦功能長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)[13]。aEEG趨勢(shì)提供了關(guān)于大腦整體活動(dòng)及其隨時(shí)間變化的即時(shí)重要信息，包括睡眠覺醒周期的存在[13]。它具有操作簡(jiǎn)單、圖形易于識(shí)別、信號(hào)穩(wěn)定及可標(biāo)注臨床事件等優(yōu)點(diǎn)[2，7，14]。aEEG通過觀察腦電活動(dòng)的振幅變動(dòng)趨勢(shì)，來反映腦電活動(dòng)的狀態(tài)，振幅高低與腦電活動(dòng)呈正相關(guān)[7]。它可以提供患兒腦電的背景活動(dòng)信息、爆發(fā)周期、睡眠活動(dòng)的周期變化以及癲癇發(fā)作的行為事件等信息，跟傳統(tǒng)腦電圖具有較好的一致性[7，14]。aEEG現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于新生兒領(lǐng)域，對(duì)于新生兒缺血缺氧性腦病、圍產(chǎn)期窒息及窒息后腦損傷的病情早期識(shí)別、病情程度判斷及預(yù)后都有一定作用，也可用于癲癇監(jiān)測(cè)、早產(chǎn)兒腦成熟度判斷、膽紅素腦病預(yù)后評(píng)估等方面[7，14]。aEEG是一種有效評(píng)價(jià)患兒腦損傷程度及腦功能狀態(tài)的客觀指標(biāo)。有研究[15]運(yùn)用aEEG對(duì)于各種原因引起急性腦損傷后昏迷的患兒進(jìn)行腦功能監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)良好的aEEG模式(如：連續(xù)正常電壓)與良好的神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后相關(guān)。不良的aEEG模式(如：持續(xù)低電壓、爆發(fā)抑制、平坦波等)提示神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后不良。然而，中間模式(不連續(xù)正常電壓)對(duì)良好和不良結(jié)果的預(yù)測(cè)價(jià)值有限。因此，aEEG的不同模式對(duì)于急性腦損傷后昏迷患兒的預(yù)后具有一定的參考價(jià)值。Sugiyama等[16]研究不僅證實(shí)了aEEG對(duì)亞低溫治療心臟驟停后昏迷患兒的預(yù)后價(jià)值，表明爆發(fā)抑制和癲癇持續(xù)狀態(tài)與不良預(yù)后相關(guān)，還發(fā)現(xiàn)連續(xù)正常電壓模式(Continuous Normal Voltage，CNV)的恢復(fù)時(shí)間也是預(yù)后的預(yù)測(cè)因素，預(yù)測(cè)良好神經(jīng)預(yù)后的最佳CNV恢復(fù)時(shí)間截止時(shí)間為23h，而延遲恢復(fù)正常aEEG模式則一般表明預(yù)后較差。但也并非完全如此，對(duì)刺激沒有反應(yīng)的α-昏迷與較差的神經(jīng)系統(tǒng)預(yù)后有關(guān)，在經(jīng)歷α-昏迷的患兒中，aEEG描記可歸類為CNV模式[15]。林正豪等[17]運(yùn)用 aEEG在意識(shí)障礙患兒的預(yù)后預(yù)測(cè)方面做了較多研究，發(fā)現(xiàn)aEEG分級(jí)與昏迷患兒意識(shí)障礙程度呈正相關(guān)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)aEEG可反映出患兒病情的演變規(guī)律，對(duì)判斷患兒預(yù)后有較好的預(yù)測(cè)價(jià)值。朱玲[2]報(bào)道aEEG分級(jí)對(duì)PICU意識(shí)障礙患兒預(yù)后有很好的預(yù)測(cè)價(jià)值，與視頻腦電圖(vEEG)、格拉斯哥評(píng)分(Glasgow coma scale, GCS)比較無明顯差異。aEEG比以前的腦電監(jiān)測(cè)技術(shù)操作簡(jiǎn)單、結(jié)果簡(jiǎn)單明了、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，更加適合臨床醫(yī)生對(duì)于結(jié)果的分析判斷，可作為PICU常規(guī)腦功能監(jiān)測(cè)。

2.2 頻譜熵(Spectral Entropy，SP) SP是一種基于EEG采用非線性分析模型反映腦電信號(hào)的復(fù)雜性、隨機(jī)性和不可預(yù)測(cè)性的一種腦電信號(hào)特征[18]。當(dāng)信號(hào)中可以傳遞更多不同的信息時(shí)，信號(hào)的熵就會(huì)增加，特定消息的信息內(nèi)容也會(huì)增加。因此，熵可以對(duì)腦電圖所傳遞的信息進(jìn)行量化[19]。一般來說，隨機(jī)信號(hào)越多，熵值越高，如清醒大腦的腦電圖，它處理和整合感覺輸入，與麻醉或深度正相睡眠時(shí)的腦電圖信號(hào)相比，其表現(xiàn)出更不規(guī)則的模式[20]。麻醉是一種藥物引起的可逆的意識(shí)喪失，主要為了方便外科手術(shù)實(shí)施。近年來，熵值在麻醉中的應(yīng)用廣泛，可用于量化麻醉深度，從而為麻醉醫(yī)生提供精準(zhǔn)麻醉的一種客觀指標(biāo)[20]。在麻醉過程中，熵值越高表明腦電信號(hào)越活躍，提示麻醉程度低，隨著麻醉深度增加，腦功能被抑制，腦電圖信號(hào)變得規(guī)則，熵值減小[21]。熵指數(shù)能很好地反映腦損傷程度，熵指數(shù)高低與腦損傷程度呈負(fù)相關(guān)，即熵指數(shù)越高腦損傷程度越輕，熵指數(shù)越低腦損傷程度越重[22]。例如，腦功能損害是膿毒性休克損害之一，會(huì)伴隨意識(shí)水平降低，SP也顯著降低[18]。腦電圖數(shù)據(jù)的非線性分析已經(jīng)成功地與意識(shí)障礙患兒的不同意識(shí)水平相關(guān)[19，21]。局部腦電圖熵和基于熵的定向相互作用測(cè)量已被證明與意識(shí)障礙中的臨床意識(shí)水平有關(guān)[19]。陳璇等[21]運(yùn)用SP評(píng)估患兒意識(shí)障礙水平的研究中，發(fā)現(xiàn)它可以判斷患兒意識(shí)障礙程度，動(dòng)態(tài)檢測(cè)患兒病情變化，對(duì)于預(yù)后評(píng)估有較好的應(yīng)用價(jià)值。但目前，頻譜熵主要應(yīng)用于手術(shù)中麻醉藥物鎮(zhèn)靜麻醉程度，對(duì)于意識(shí)障礙程度及預(yù)后預(yù)測(cè)報(bào)道相對(duì)少見。

2.3 相對(duì)頻帶能量(Relative Band Power，RBP) 相對(duì)頻帶能量是以百分比的形式將腦電波中的β波(藍(lán)色，14～40Hz)、α波(綠色，8～13Hz)、θ波(黃色，4～7Hz)、δ波(紅色，0.5～3Hz)呈現(xiàn)出來，便于觀察各時(shí)間段不同腦電波活動(dòng)的比重，雖然失去波幅信息，但反映了EEG頻率內(nèi)容的變化，具有簡(jiǎn)單、形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)，臨床醫(yī)生易于解讀[23]。大腦能夠敏銳地覺察到腦組織是否有缺血、缺氧，當(dāng)大腦血流供應(yīng)停止30s左右，腦組織就會(huì)產(chǎn)生代謝變化，達(dá)到1min時(shí)，大腦神經(jīng)元功能活動(dòng)停止，超過5min以上腦細(xì)胞就會(huì)梗死。而未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的臨床醫(yī)生對(duì)于常規(guī)腦電圖的判斷存在困難、并且存在偏倚。因此，找尋一種客觀、易于臨床醫(yī)生動(dòng)態(tài)觀察的EEG參數(shù)非常重要。而量化腦電圖中的RBP不僅可用于定量反映腦電波的分布、比例與波幅變化，而且其異常率高于EEG[23]。通過國內(nèi)外一些研究表明，隨著腦部血流量的減少，大腦皮質(zhì)下腦電會(huì)相應(yīng)出現(xiàn)快頻率波減少(β波和α波)、慢頻率波增多(θ波)、更慢頻率波增加(δ波)、最后EEG出現(xiàn)抑制，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)元不可逆性損傷[18，23-24]。因此，RBP對(duì)于缺血性腦病而出現(xiàn)的意識(shí)障礙時(shí)病情程度的判斷具有一定價(jià)值。而RBP相比于aEEG、SP及AV這3個(gè)指標(biāo)，它對(duì)于膿毒性休克相關(guān)性腦病所致意識(shí)障礙敏感性最高，更具有價(jià)值[18]。陳燕偉等[25]運(yùn)用定量腦電圖監(jiān)測(cè)重型腦創(chuàng)傷后意識(shí)障礙患兒的預(yù)后研究中發(fā)現(xiàn)θ波及δ波所占比重如果較β波和α波越多，意味著腦損傷程度越重。而意識(shí)障礙程度與腦損傷程度成正相關(guān)，預(yù)示著患兒的不良預(yù)后。RBP在麻醉藥物鎮(zhèn)靜程度方面也有一定研究。麻醉劑主要通過減少和阻斷中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的突觸活動(dòng)，而中樞神經(jīng)系統(tǒng)是腦電波的主要來源，從而影響腦電圖的變化。在閉著眼睛的警戒狀態(tài)下，腦電圖保持活躍，通常表現(xiàn)為明顯的α波。服用催眠藥物后，患兒進(jìn)入鎮(zhèn)靜狀態(tài)，腦電圖顯示β波增加。Jahanseir等[26]研究表明，不僅熵值可以檢測(cè)麻醉鎮(zhèn)靜深度，相對(duì)頻帶能量結(jié)合熵值形成的一個(gè)新的觀測(cè)指標(biāo)在監(jiān)測(cè)麻醉深度與腦電雙頻指數(shù)(Bispectral Index，BIS) 無明顯差異。

2.4 α變異(Alpha Variability，AV) 定量腦電圖功率分析技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)的輔助對(duì)原始腦電圖腦電波信息進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)化，使腦組織中的腦電波變?yōu)槿庋劭梢姷摩痢ⅵ?、θ、δ頻段電波變化直觀顯現(xiàn)出來[27]。這是對(duì)傳統(tǒng)腦電圖的改進(jìn)和補(bǔ)充，能夠?qū)Ω黝l段腦波功率信息進(jìn)行定量分析。大腦功能變化就能夠通過腦電圖直觀反映出來。而定量腦電圖中α變異是指α頻率 (8～13Hz)比總頻率(0．5～30Hz)的百分?jǐn)?shù)[18]。它主要通過腦電的波幅和頻率進(jìn)行性變化檢測(cè)腦皮層細(xì)胞缺血缺氧性變化，反映大腦血流量的變化[28]和神經(jīng)元損傷程度及預(yù)后[10，28]。Vespa等[29]通過持續(xù)腦電圖檢測(cè)動(dòng)脈瘤破裂蛛網(wǎng)膜下腔出血患兒的研究表明，當(dāng)缺血后腦血管痙攣時(shí)，相對(duì)α變異會(huì)明顯下降，這一指標(biāo)較經(jīng)顱多普勒超聲提前約2.9d發(fā)現(xiàn)血管痙攣，并隨著血管痙攣的消退而改善。而且相比較于原始EEG，α變異具有易于識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)。腦損傷是膿毒性休克發(fā)生多臟器損傷后的并發(fā)癥之一。對(duì)于膿毒性休克導(dǎo)致的相關(guān)性腦病引起患兒腦血流改變時(shí)，96%的患兒α變異也隨之降低[18]。國外有研究表明[30]，持續(xù)腦電圖監(jiān)測(cè)中的α變異監(jiān)測(cè)是一種敏感、特異的預(yù)后判斷方法，可在損傷后3d內(nèi)提示中度至重度腦外傷患兒的預(yù)后。而且，其敏感性及準(zhǔn)確性較GCS評(píng)分更高。因此，α變異對(duì)于膿毒性休克及缺血性腦病及外傷性腦損傷等疾病引起的意識(shí)障礙評(píng)價(jià)其腦功能及預(yù)后有一定價(jià)值。

意識(shí)障礙患兒往往病情危重，正確評(píng)估患兒腦功能狀態(tài)僅靠臨床表現(xiàn)及GCS評(píng)分等臨床量表，具有一定主觀性及偏移。因此，及時(shí)進(jìn)行神經(jīng)功能監(jiān)測(cè)有助于臨床醫(yī)生對(duì)患兒病情嚴(yán)重程度的判斷，而且還可以依據(jù)腦電監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整治療措施，糾正可逆性神經(jīng)功能損傷，對(duì)于改善患兒預(yù)后至關(guān)重要。