皮膚電導作為癲癇全面性強直-陣攣發(fā)作報警指標的可行性研究

尚麗，王開顏，余爽

癲癇發(fā)作具有突然性和不確定性，其中全面性強直-陣攣發(fā)作(GTCs)是最危險的發(fā)作類型，發(fā)作時因容易出現碰撞、外傷、窒息等各種意外，甚至猝死,常見于每年有1次以上GTCs且發(fā)作后無人看護的患者[1]。此外癲癇持續(xù)狀態(tài)是需要迅速干預的危重急癥，常以GTCs開始，可影響呼吸和心血管系統(tǒng)，并出現意識不清，嚴重可引起不可逆腦損傷[2]。目前臨床上急需一種可長時程監(jiān)測癲癇患者發(fā)作的可穿戴設備，在探測到GTCs發(fā)作時及時提醒，并迅速向患者家屬或護理人員報警。監(jiān)測癲癇發(fā)作的金標準是動態(tài)視頻EEG(VEEG)，但穿戴設備繁瑣，不便于攜帶。皮膚電導(EDA)又稱皮膚電活動或交感皮膚反應，是人體的一種特性，它會導致皮膚電特性的持續(xù)變化，可反映交感神經系統(tǒng)對汗腺活動的調節(jié)。有研究發(fā)現在GTCs發(fā)作時EDA會相應升高[3]。目前國外有多項研究采用EDA、加速度、溫度等多項傳感器設計可穿戴產品，如美國Empatica公司生產的Embrace 腕表。我國有些醫(yī)院也開展了癲癇監(jiān)測相關的慢病管理及預警方面的可穿戴設備研究，但目前市場上還沒有任何監(jiān)測癲癇發(fā)作的可穿戴產品問世，本研究旨在進一步驗證癲癇發(fā)作時外周參數如EDA變化與GTCs之間的匹配性，為后期可穿戴產品的研發(fā)奠定基礎。

1 對象與方法

1.1 對象 系2017年10月至2019年5月于我院就診的癲癇患者。入組標準：(1)成年患者，能配合穿戴設備，監(jiān)測過程中不會脫離設備；(2)每周均有癲癇發(fā)作，發(fā)作形式包含GTCs，在減量抗癲癇藥物或其他誘發(fā)因素下較有希望誘發(fā)癲癇發(fā)作；(3)接受24 h VEEG檢查，以明確癲癇發(fā)作時間點及發(fā)作類型。

1.2 方法

1.2.1 數據采集及記錄 采用日本光電數字化 VEEG 儀(EEG-1200C)，按國際10-20系統(tǒng)安放19導記錄電極，監(jiān)測時間為24 h。采用美國的Biopac MP-150系統(tǒng)、Empatica E4腕表傳感器收集各項生理指標如EDA、肢體運動、心率及體溫等，并通過無線或藍牙傳送到上位機，傳感器與手機相連，實現移動監(jiān)測。E4傳感器采樣頻率如脈搏是64 Hz，皮膚電導是4 Hz。患者手腕佩戴E4腕表設備時同步進行24 h VEEG監(jiān)測，記錄癲癇患者的EEG變化。

1.2.2 數據分析 EEG數據及癲癇發(fā)作類型由專業(yè)的癲癇內科醫(yī)生獨立分析，EDA、肢體運動等外周參數由醫(yī)工所的研究員獨立分析，最終再一起比對EDA與GTCs的關聯性。無論是原發(fā)還是繼發(fā)的全面性發(fā)作，如果EEG視頻證據顯示存在雙側肢體強直繼而陣攣，該發(fā)作則被算作GTCs。僅有強直或僅有陣攣運動和/或單側肢體運動且未演變?yōu)镚TCs的局灶性發(fā)作不被視為GTCs。

2 結 果

2.1 入組情況 共61例成年癲癇患者入組，年齡18～48歲，平均(31.7±7.6)歲，女性30例，男性31例；癲癇病史5～19年，平均(7.1±2.5)年。

2.2 監(jiān)測結果 所有患者均接受24 h VEEG檢查，共有9例患者出現GTCs發(fā)作，清醒、睡眠期發(fā)作均有，有14例患者共監(jiān)測到30次部分性發(fā)作，包括13次強直發(fā)作，7次自動運動發(fā)作，6次愣神發(fā)作，4次過度運動發(fā)作。所有發(fā)作形式均由同步視頻EEG確認無誤。監(jiān)測過程中無不良事件出現。共有38例患者未監(jiān)測到癲癇發(fā)作。

2.3 數據分析 9例GTCs發(fā)作組發(fā)作均有對應的EDA驟然升高(圖1)，EEG示GTCs發(fā)作期改變(圖2)。52例無GTCs發(fā)作組中有5例出現EDA升高，與GTCs發(fā)作組比較，無GTCs發(fā)作組EDA變化存在統(tǒng)計學差異(P<0.001)。患者VEEG監(jiān)測過程中一直佩戴E4腕表，除了癲癇發(fā)作也監(jiān)測到日常活動，5例無癲癇發(fā)作的患者在進食時EDA也出現升高，但不是“陡峰”式升高，而是漸增漸降(圖3)。30例部分性發(fā)作患者EDA無明顯變化。

圖1 患者13∶43 GTCs發(fā)作1次，顯示同步皮膚電導“陡峰”式升高，肢體運動驟升，心率有波動，體溫無變化

圖2 患者13∶43相對應的同步EEG檢查提示發(fā)作過程中為彌漫性棘-慢波，同步EMG提示強直-陣攣樣改變，發(fā)作持續(xù)約2 min

圖3 進食引起皮膚電導上升，但并不形成“陡峰”式的增高，而是漸增漸降，體溫恒定

9例GTCs發(fā)作組均出現肢體運動增快，但無GTCs發(fā)組有36例也出現肢體運動增快(包括有部分性發(fā)作的患者)，兩組比較無統(tǒng)計學差異(P=0.09)(表1)。部分性發(fā)作如過度運動，EDA沒有明顯變化，但可出現肢體運動增快(圖4)，EEG提示過度運動發(fā)作(圖5)。心率在GTCs、部分性發(fā)作、患者運動過程中都有可能出現波動。體溫在癲癇發(fā)作過程中變化不大。

表1 GTCs發(fā)作與肢體運動的關系(例)組別肢體運動增快肢體運動無變化合計GTCs發(fā)作組909無GTCs發(fā)作組361652合計451661

圖4 患者于14∶12出現一次過度運動發(fā)作(軀干翻滾)，發(fā)作時肢體加速度及心率增快，但EDA無變化，體溫無波動

圖5 患者14∶12過度運動發(fā)作時相對應的同步EEG提示大量運動偽跡，伴有心率增快，心率波動于78～162 次/min，發(fā)作持續(xù)約40 s

3 討 論

人體的皮膚電阻、電導隨皮膚汗腺機能變化而改變，這些可測量的皮膚電改變稱為EDA[4]。當機體受外界刺激或情緒狀態(tài)發(fā)生改變時，其植物神經系統(tǒng)的活動就會引起皮膚內血管的舒張和收縮以及汗腺分泌等變化，導致皮膚電阻隨之發(fā)生改變。通過這種方式，EDA可以測量情緒和交感神經反應，可反映機體交感神經系統(tǒng)緊張度。

癲癇發(fā)作是由于腦神經元的異常放電，雖然致癇灶的部位各不相同，但多種類型的癲癇發(fā)作都與邊緣系統(tǒng)如杏仁核、海馬等結構的異常激活相關。研究發(fā)現,癲癇發(fā)作如果波及杏仁核，可能出現呼吸暫停，并伴隨EDA值顯著升高[5]。用深部電極電刺激人的杏仁核和海馬時，身體同側會出現EDA值的顯著升高[6]。有些與癲癇發(fā)作相關的皮層結構如額葉皮層、扣帶回，可直接或間接通過延髓與植物神經系統(tǒng)中樞相聯系[7]，電刺激這些部位也可引起EDA升高[8]。這些研究提示，EDA有機會作為癲癇發(fā)作的評估指標。Poh等[9]發(fā)現，EDA的升高與EEG提示的GTCs發(fā)作一致，且其增加與癲癇發(fā)作后EEG全導電抑制的時間長短正相關[10]。值得注意的是癲癇猝死100%出現癲癇發(fā)作后EEG全導電抑制[11]，提示EDA的變化可以作為癲癇猝死的預判標志。本研究發(fā)現EDA與GTCs發(fā)作有高度關聯性，9例GTCs發(fā)作組發(fā)作時100 %出現EDA升高，而52例無GTCs發(fā)作組中有5例出現EDA升高，且EDA不是 “陡峰”式升高，而是漸增漸降，與進食有關。

此外GTCs發(fā)作時多伴隨肢體的抽動，因此采用加速度傳感器監(jiān)測肢體的運動狀態(tài)并結合EDA可提高檢測率。Poh等[9]監(jiān)測了80例癲癇患者共計4 000多小時的上述參數，在16次癲癇大發(fā)作中成功檢出了15次，準確度達94%。但僅靠肢體運動加速度來檢測GTCs，仍有較高的誤檢率。Lockman等[12]使用腕表式運動檢測器來檢測GTCs發(fā)作時肢體的節(jié)律性運動，研究了40例患者，有6例共8次GTCs發(fā)作，腕表設備檢測到其中7次發(fā)作，1次漏掉的原因可能是電池電量不足或者未能開啟藍牙連接，另外檢測到204次肢體運動卻并非是GTCs發(fā)作。本研究發(fā)現有GTCs發(fā)作的9例患者100%出現肢體運動增快，但無GTCs發(fā)作的52例患者仍有36例也出現肢體運動增快但EDA無變化，因此肢體運動加速度作為檢測參數混雜因素較多，需結合EDA數據同時分析。其他外周參數無特異性，比如心率在GTCs及部分性發(fā)作中均有可能出現波動，而體溫在癲癇發(fā)作過程中則變化不大。

綜上所述，EDA與GTCs發(fā)作有高度一致性，提示EDA可作為對癲癇GTCS發(fā)作進行報警可穿戴設備的重要參數之一。本研究局限性在于監(jiān)測到的GTCs發(fā)作次數較少，增加監(jiān)測例數及延長監(jiān)測時間有利于進一步證實該論點。