大鼠青霉素癲癇模型腦電圖功率譜分析

李曉全 楊舒云 李列雅 李向華 俞志成

昆明醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650031

癲癇是神經(jīng)系統(tǒng)的常見(jiàn)病之一，臨床表現(xiàn)為發(fā)作性意識(shí)改變、抽搐、感覺(jué)障礙、植物神經(jīng)功能紊亂以及精神異常等，給患者帶來(lái)極大的痛苦。由于癲癇發(fā)作一般為呈突發(fā)性，無(wú)明顯先兆，因此，目前還無(wú)法做到對(duì)癲癇發(fā)作的有效預(yù)測(cè)，而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)腦電記錄分析多用傳統(tǒng)的目測(cè)，對(duì)輕微癥狀無(wú)明顯病理學(xué)特征的癲癇較難判斷，也無(wú)法在患者發(fā)作前做好必要的護(hù)理與保護(hù)工作。

隨著計(jì)算機(jī)、微電子及信號(hào)處理技術(shù)飛速發(fā)展，腦電圖 (EEG)在腦疾病的臨床診斷中也越來(lái)越起到重要的作用。其成效最明顯的例子即是癲癇疾病的診斷。內(nèi)容包括:癲癇檢測(cè)、癲癇類(lèi)別的判斷、與其它發(fā)作性疾病的鑒別、癲癇的療效觀察及癲癇愈后的估計(jì)等。但這種診斷是通過(guò)檢查癲癇發(fā)作時(shí)記錄到的腦電圖實(shí)現(xiàn)的，是一種“預(yù)后”行為。因此，不論是普通腦電圖診斷還是ICU的腦電圖監(jiān)護(hù)，同樣都還做不到癲癇發(fā)作的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。

本文實(shí)驗(yàn)通過(guò)遠(yuǎn)交系Wistar白化大鼠，青霉素癲癇模型的腦電記錄，同時(shí)把新的、有效信號(hào)處理方法引入大鼠腦電分析。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)大白鼠的分類(lèi)與選取與實(shí)驗(yàn)小白鼠基本相同，按世界各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室普遍應(yīng)用的遠(yuǎn)交系Wistar白化大鼠，選23只。由昆明醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，批號(hào)(20110920)。其中10只作為實(shí)驗(yàn)組，其余為對(duì)照組。

1.2 試劑及藥品

青霉素注射液 (2ml，0.5g)，生理鹽水0.9%，250ml。

1.3 檢測(cè)儀器 KT88數(shù)字腦電地形圖儀 (國(guó)內(nèi)生產(chǎn))。

1.4 方法

1.4.1 測(cè)試方法及要求

用烏巴比妥按2.5ml/kg對(duì)動(dòng)物進(jìn)行麻醉。對(duì)照組每只動(dòng)物記錄3分鐘自發(fā)腦電圖。記錄時(shí)，將頭皮打開(kāi)，去掉頭殼上皮肌肉露出顱骨。記錄電極安置于左、右額 (眼眶前緣與矢狀縫的中間位)，參考電極置于鼻尖，雙耳接地。在電磁屏蔽室內(nèi)，用KT-88腦電地形圖儀進(jìn)行腦電描記，同時(shí)用KT-88處理記錄腦電信號(hào)。腦電圖儀的時(shí)間常數(shù)為0.3秒，濾波頻率為50赫。

實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物除按對(duì)照組方法記錄3分鐘 (作為藥前)自發(fā)腦電圖外，接著在顱骨左枕部打開(kāi)一個(gè)直徑為4毫米的圓孔，用一張相應(yīng)大小浸透青霉素飽和溶液的濾紙蓋于裸露的硬腦膜上，使青霉素直接與硬腦膜接觸 (稱(chēng)作用藥)。多數(shù)動(dòng)物在用藥30分鐘左右出現(xiàn)癲癇癥狀，此時(shí)青霉素癲癇模型制成。其早期癥狀為右側(cè)咀角和胡須歪斜并抽動(dòng)，逐步發(fā)展為全身性抽搐，仍以右側(cè)為重。自用藥后7分鐘起連續(xù)記錄腦電圖，直至抽搐 (癲癇)出現(xiàn)為止。

1.4.2 腦電分析 用KT88數(shù)字腦電分析用藥后7～10min、15～18min、23～26min的腦電圖功率譜、脈沖響應(yīng)等指標(biāo)的陽(yáng)性率，作為7min、15min、23min的陽(yáng)性率。同時(shí)用臨床常規(guī)目測(cè)法分析相應(yīng)頻段的腦電圖以確定是否出現(xiàn)臨床癲癇波或其它病理變化。

2 結(jié)果

電子計(jì)算機(jī)分析記錄的腦電信號(hào):

①用KT88腦電信號(hào)處理器進(jìn)行;自功率譜、傳遞函數(shù)、脈沖響應(yīng)和幅度直方圖分析。

②腦功能損害指標(biāo)的分析，采用腦電功率譜低頻高寬、腦電脈沖響應(yīng)異常、傳遞相干剩峰 (在大鼠身上取2～4赫范圍為剩峰臨界頻段，取4～16赫范圍為主峰的臨界頻段、幅度直方圖頻 (次)/(振)幅比≤2.5(相對(duì)單位)作為腦功能檢測(cè)指標(biāo)，以上指標(biāo)異常即為陽(yáng)性，所得的主要結(jié)果見(jiàn)表1，由于實(shí)驗(yàn)組用藥前的檢測(cè)結(jié)果從統(tǒng)計(jì)上看與對(duì)照組未見(jiàn)顯著性差異，故可合并成一個(gè)組計(jì)算，統(tǒng)計(jì)為對(duì)照組結(jié)果。

表1 大鼠青霉素癲癇模型腦電功率譜分析指標(biāo)的陽(yáng)性率 (%)

各組間同一指標(biāo)差異，ⅹ2檢驗(yàn)達(dá)顯著水平，P＜0.01。

上述四個(gè)腦功能異常指標(biāo)，在對(duì)照組大鼠的陽(yáng)性率為6～31%，在青霉素癲癇模型鼠身上陽(yáng)性率隨著用藥后時(shí)間的延長(zhǎng)而增大。在用藥后7min時(shí)陽(yáng)性率為50～70%用藥后15min陽(yáng)性率為60～80%用藥后23min時(shí)，陽(yáng)性率為56-80%，這一事實(shí)說(shuō)明這四個(gè)指標(biāo)可以反映腦功能的損害情況，而且隨著用藥時(shí)間的延長(zhǎng)，腦功能受損程度的發(fā)展陽(yáng)性率也相應(yīng)地升高。

3 討論

如果采用臨床常規(guī)目測(cè)分析腦電圖的方法，在用藥7～23min后，只能在一小部分青霉素癲癇模型大鼠身上見(jiàn)到腦電振幅增大和慢波增多的現(xiàn)象，不能定性為腦電病理?yè)p害，在用藥23分鐘后才在大鼠身上見(jiàn)到典型的癲癇型發(fā)作波。

而我們所用KT88腦電信號(hào)分析指標(biāo)的陽(yáng)性率，在用藥后7分鐘時(shí)的陽(yáng)性率就超過(guò)了用藥23分鐘后常規(guī)目測(cè)分析指標(biāo)的陽(yáng)性率。由此證明腦電功率譜分析對(duì)腦功能損害具有早期診斷效果，比常規(guī)目測(cè)分析方法提早16鐘以上，占藥物潛伏期的1/2。

本實(shí)驗(yàn)所用的記錄電極位置為雙額葉，青霉素刺激部位為左枕，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明所用的功率譜分析指標(biāo)可反映實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腦功能損害情況。這一事實(shí)說(shuō)明腦電功率譜分析指標(biāo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)記錄電極并不在損傷部位時(shí)，同樣能夠有效地反映腦功能損害情況。該指標(biāo)在臨床上應(yīng)用不受損害部位的限制，即使是對(duì)病灶所在位置不明確的情況，使用這些指標(biāo)仍可取得較好的診斷效果，不一定把記錄電極安放在受損部位附近。因此，腦電功率譜分析指標(biāo)在臨床上的應(yīng)用占有很大優(yōu)勢(shì)，能實(shí)現(xiàn)三維畫(huà)面圖譜分析，多數(shù)情況下明確腦損害部位的定位。

另外腦電功率譜低頻高寬指標(biāo)H-W指標(biāo)，這一指標(biāo)體現(xiàn)的是在腦電連續(xù)較寬的δ頻率帶區(qū)段內(nèi)功率超過(guò)閾值的情況。就是在腦電0～4赫頻率范圍內(nèi)多數(shù)是在2赫以?xún)?nèi)出現(xiàn)下列現(xiàn)象:

①在0～4赫頻率范圍內(nèi)，任何一個(gè)峰頻寬在大于或等于7.0處的幅值稱(chēng)H值，大于或等于標(biāo)尺50微伏9.2;②在80H值處的頻寬稱(chēng)作W值大于或等于12。同時(shí)滿(mǎn)足這兩個(gè)條件，即為一種病理變化，稱(chēng)作H-W指標(biāo)陽(yáng)性異常。

這一指標(biāo)的含義與國(guó)外常用的δ頻段功率積分值和用腦電δ波積分值是有區(qū)別的。主要差別在于，本指標(biāo)為陽(yáng)性的人中，并不包含腦電δ頻段功率積分值高，但功率連續(xù)變差頻帶寬度并不超過(guò)閾值的人;也不包含δ頻帶寬度雖寬，但連續(xù)變差功率低于閾值的人，這兩種人雖然δ頻段功率積分較高，在常規(guī)目測(cè)腦電圖分析時(shí)也可見(jiàn)到較多的δ波，卻屬于腦電正常的人［3]。

4 結(jié)論

4.1 腦電功率譜指標(biāo)在實(shí)驗(yàn)及臨床上應(yīng)用不受損害部位的限制，即使是對(duì)病灶所在位置不明確的情況，使用這些指標(biāo)仍可取得較好的診斷效果。

4.2 能實(shí)現(xiàn)三維圖譜分析，多數(shù)情況下明確腦損害部位的定位。

4.3 腦電功率譜分析對(duì)腦功能損害具有早期診斷效果，比常規(guī)目測(cè)分析方法提早，占藥物潛伏期的1/2。

［1]譚郁玲.臨床腦電圖與腦電地形圖學(xué)［M].北京:人民衛(wèi)生出版社，1999:116～118.

［2]Nikias CL.Higher-Order Spectra Analysis.Englewood Cliffs，NJ:Prentice Hall，1993.

［3]Ningtai Kang.Autoregressive and Bispectral AnalysiSTechnical EEG applications.IEEE EMB magazine，1990，9(1):47 ～49.

［4]李穎潔.腦電信號(hào)分析方法及其應(yīng)用［M].科學(xué)出版社，2009:20～29.

［5]王俊峰.高階統(tǒng)計(jì)量及其在腦電中應(yīng)用的研究［D].碩士學(xué)位論文.北京:清華大學(xué)，1995.