腦卒中認(rèn)知障礙患者治療前后的腦電特征

焦磊磊 ，孫良文，高少軍，盧敏，黃肖群，石運(yùn)序，季林紅

1.煙臺大學(xué)機(jī)電汽車工程學(xué)院，山東煙臺市 264005；2.清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點(diǎn)實驗室智能與生物機(jī)械分室，北京市 100084；3.宜昌市第一人民醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，湖北宜昌市 443000

腦卒中是全世界成人發(fā)病、致殘和死亡的主要原因之一[1]，認(rèn)識功能障礙是常見并發(fā)癥[2]，包括記憶力、注意力、定向力、視覺空間障礙，失語，失認(rèn)等。目前對卒中后認(rèn)知障礙(post-stroke cognitive impairment,PSCI)患者的評價多采用醫(yī)學(xué)量表，因其主觀性和學(xué)習(xí)效應(yīng)，臨床應(yīng)用有一定限制。

腦電圖在腦卒中方面的應(yīng)用得到長期研究[3-5]。本研究分析患者治療前后腦電圖特征的變化，探討腦電圖用于PSCI 評估和預(yù)后判斷的可能，以及腦電圖與認(rèn)知功能的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2018 年10 月至2019 年4 月在宜昌市第一人民醫(yī)院康復(fù)科住院治療的PSCI患者12例。其中男性9例，女性3 例；平均年齡(54.70±14.26)歲；平均受教育時間(10.25±2.83)年；腦出血6 例，腦梗死6 例；左側(cè)病灶8 例，右側(cè)病灶4 例。患者均符合1995 年全國第4 次腦血管疾病會議修訂的腦卒中診斷標(biāo)準(zhǔn)[6]，并經(jīng)顱腦CT或MRI確定病灶部位。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①初次發(fā)病，生命體征平穩(wěn)；②病程1～6 個月；③蒙特利爾認(rèn)知評估量表(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)評分10～26 分；④無失語，母語為漢語，能配合完成測試；⑤自愿參加并簽署知情同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①癲癇史或正在服用精神藥物；②嚴(yán)重聽覺、視力障礙無法配合完成治療；③體內(nèi)有起搏器或其他植入物；④心、肺、肝、腎等重要器官功能障礙；⑤病情惡化，出現(xiàn)新的梗死或出血；⑥行去骨瓣減壓術(shù)；⑦妊娠期婦女。

脫落標(biāo)準(zhǔn)：①由于各種原因不能完成全部試驗；②患者自己主動要求退出。

本研究經(jīng)宜昌市第一人民醫(yī)院倫理委員會審核。

1.2 方法

1.2.1 治療方法

所有受試者接受常規(guī)認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練和重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)治療。認(rèn)知訓(xùn)練包括言語交流訓(xùn)練、記憶力訓(xùn)練、注意力訓(xùn)練、計算能力訓(xùn)練、邏輯推理訓(xùn)練和心理治療等，每天1.5 h，每周5 d，共6周。

rTMS 能改善認(rèn)知功能[7-8]。采用YDR-CCY-I 經(jīng)顱磁刺激儀(武漢伊瑞德公司)和“8”字線圈刺激患者左側(cè)背外側(cè)前額葉區(qū)(dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC)，刺激頻率1 Hz，強(qiáng)度為靜息運(yùn)動閾值(resting motor threshold,RMT)的80%，每天20 min，每周5 d，共6周。

1.2.2 評定方法

治療前和治療6 周后，采用簡易精神狀態(tài)檢查(Mini-Mental State Examination,MMSE)、MoCA 和 改良Barthel指數(shù)(modified Barthel Index,MBI)進(jìn)行評定。

MMSE 包括時間定向力、地點(diǎn)定向力、即刻記憶、延遲記憶、注意力和計算力、視空間以及語言7個方面，總分30 分，≥27 分為正常，21～26 分為輕度障礙，10～20 分為中度障礙，0～9 分為重度障礙[9]。MoCA 涉及定向力、記憶力、注意力和計算力、判斷力、理解和執(zhí)行力以及語言能力等，總分30分，＜26分為異常[10]。MBI 評定項目包括洗澡、進(jìn)食、穿衣、如廁、上下樓梯、床椅轉(zhuǎn)移、平地行走等，總分100分，評分越高表示獨(dú)立生活活動能力越強(qiáng)[11]。

1.2.3 腦電圖

治療前和治療6 周后，采用eegoTMmylab 32 導(dǎo)采集系統(tǒng)(德國EEMAGINE公司)采集閉眼靜息態(tài)下腦電圖，治療后的腦電圖采集與最后一次rTMS 治療相隔1 d 進(jìn)行?；颊咛幱谖怠察o環(huán)境中，保持身體放松、清醒閉眼狀態(tài)，靜坐于座椅上，國際標(biāo)準(zhǔn)10-20系統(tǒng)放置電極，采樣頻率1000 Hz，電極阻抗＜5 kΩ，記錄時長5 min。

腦電圖數(shù)據(jù)采用基于MATLAB 環(huán)境的EEGLAB Toolbox預(yù)處理，選用全導(dǎo)聯(lián)平均為參考。帶通FIR濾波器濾波(高通0.5 Hz，低通45 Hz)消除環(huán)境噪聲。行獨(dú)立成分分析(independent component analysis,ICA)，最終選取20 s 無偽影腦電圖數(shù)據(jù)。快速傅里葉變換(fast Fourier transform,FFT)進(jìn)行時頻轉(zhuǎn)換，將頻段劃分為α 波、β 波、θ 波和δ 波。計算每個導(dǎo)聯(lián)不同頻段范圍內(nèi)絕對功率，計算分析功率比指數(shù)DTABR、α 波絕對功率(alpha absolute power,αAP)和α 波相對功率(alpha relative power,αRP)。

DTABR和α頻帶的腦電圖振蕩與認(rèn)知及記憶表現(xiàn)密切相關(guān)[12-13]。成對導(dǎo)出的腦對稱指數(shù)(brain symmetry index,BSI)可評估同源通道的全局不對稱性[14]，量化兩側(cè)半球頻率、振幅的差異。其中Lij和Rij分別代表左右半腦i頻段j導(dǎo)聯(lián)的功率譜密度，M代表半腦導(dǎo)聯(lián)數(shù)，N代表頻段數(shù)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 25.0 統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)，計量資料采用()表示，治療前后進(jìn)行t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

所有患者均完成試驗，未出現(xiàn)身體不適或中途退出現(xiàn)象。

治療后，患者M(jìn)MSE、MoCA 和MBI評分均較治療前明顯改善(P＜0.01)。見表2。腦電αAP 和αRP 增高(P＜0.05)，BSI和DTABR降低(P＜0.05)。見表3。

表2 治療前后各量表評分比較

表3 治療前后腦電特征參數(shù)比較

3 討論

腦卒中患者中，PSCI 的總體發(fā)病率80.97%，其中非癡呆患者48.91%，癡呆32.05%[15]。與運(yùn)動障礙相比，PSCI患者因人際交互困難，對日常生活的影響更大。

腦電圖是一種檢測腦細(xì)胞群自發(fā)性和節(jié)律性電活動的高時間分辨率技術(shù)，常用于癲癇、注意力障礙、顱內(nèi)并發(fā)癥的檢測[16-17]。腦卒中后，神經(jīng)元損傷影響腦電信號的產(chǎn)生和傳遞。不同病理、不同頻率下，各導(dǎo)聯(lián)腦電圖功率譜特征不同，局部神經(jīng)細(xì)胞較活躍時，腦電圖功率升高。腦電圖的特征變化也與認(rèn)知功能有關(guān)聯(lián)[18]。

雖然rTMS 聯(lián)合認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練的作用機(jī)制尚不明確，但有研究認(rèn)為，康復(fù)訓(xùn)練可促進(jìn)海馬神經(jīng)再生，增加海馬內(nèi)神經(jīng)纖維長度[19]；降低丙二醛和血清精氨酸濃度，改善氧化應(yīng)激損傷[20]。rTMS 在局部大腦皮質(zhì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，激活相應(yīng)皮層和皮層下神經(jīng)，使突觸變得活躍，形成新的神經(jīng)傳導(dǎo)通路[21-22]；可瞬時增強(qiáng)神經(jīng)振蕩的相幅耦合性，有利于細(xì)胞增殖[23]；可替代性激活腦網(wǎng)絡(luò)中殘存的神經(jīng)元，促進(jìn)認(rèn)知功能網(wǎng)絡(luò)重組[24]。此外，rTMS 還可以通過改善腦血流和腦代謝，調(diào)節(jié)離子平衡，影響多種神經(jīng)遞質(zhì)[25]和基因表達(dá)[22,26]，促進(jìn)認(rèn)知功能重建。以上作用機(jī)制均可能影響腦電信號的特征變化。

腦電α 波與人的認(rèn)識過程密切相關(guān)[13,27-28]，αAP 和αRP 增高表明大腦參與信息處理的能力增強(qiáng)，認(rèn)知功能改善。BSI是反映大腦半球平衡程度的敏感指標(biāo)[29]，BSI 越小對稱性越好。患者病灶神經(jīng)細(xì)胞無法參與生理活動，左右腦功率不平衡，BSI升高。DTABR 反映高低頻段功率的變化趨勢，在生命后期或患有各種不同神經(jīng)系統(tǒng)疾病的患者中，腦電高頻α波段功率降低，低頻θ 波段功率增高[13]。本研究顯示，PSCI 患者康復(fù)后，αAP和αRP升高，BSI和DTABR降低，可以作為康復(fù)后腦功能活動恢復(fù)的指標(biāo)。

下一步將增加樣本量，建立腦電特征變化與量表評估分?jǐn)?shù)之間的相關(guān)性，并對引起腦電信號特征變化的原因和機(jī)制進(jìn)行研究和探索。