CRS-R結(jié)合腦電功率譜模型在脊髓電刺激治療慢性意識障礙患者中的臨床應(yīng)用

引文格式：許淑慧，余亞楠，陳煊鋒，等.CRS-R結(jié)合腦電功率譜模型在脊髓電刺激治療慢性意識障礙患者中的臨床應(yīng)用[J].南通大學(xué)學(xué)報（醫(yī)學(xué)版），2025，45（4）：309-314.

[關(guān)鍵詞]慢性意識障礙；脊髓電刺激；腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型；昏迷恢復(fù)量表-修訂版 [中圖分類號]R651.1+5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號] 1674-7887（2025）04-0309-06

Clinical application of the CRS-R combined with electroencephalogram power spectrum model in spinal cord stimulation for the treatment of chronic disorders of consciousness*

XUShuhui*，YU Yanan，CHEN Xuanfeng，HAO Yuxing，NI Lanchun，GONG Peipet*** （Department of Neurosurgery， Affiliated Hospital of NantongUniversity，Jiangsu 226001）

[Abstract]Objective：Toexploretheelectrophysiologicalandbehavioralevidenceofconsciousnessrecoveryinpatientswith prolongeddisordersofconsciousnes（pDOC）follwingspnalcordstimulation（SCS）treament，andtovalidatethclinicalutility of the electroencephalogrampowerspectrum（peak frequency）ABCDmodelfor predicting treatmentoutcomes preoperativelyand evaluating postoperativerecovery in pDOC patientsundergoingSCS surgery.Methods：A prospective study was conducted involving14 pDOC patientsadmited between June2024andFebruary2O25.Atwo-stage evaluationdesign was implemented： preoperativeassssments included thecoma recovery scale-revised（CRS-R）and electroencephalogram power spectrum（peak frequency）ABCDclasification.Afteronemonthofshort-term SCS treatment，all14 patientsunderwentidentical follow-up evaluations.Paired t -tests were used to compare changes in CRS-R scores before and after surgery， while synchronous analysis was performed on the dynamic evolutionof electroencephalogram power spectrum（peak frequency）ABCD classifications. Results：Among patients categorizedas type Borhigherbasedonthepreoperative electroencephalogram power spectrum（peak frequency）ABCDmodel，significantimprovementswerebservedinCRS-Rscoresattheonemonthpostoperativeaessent compared with preoperative assessment， with statistically significant differences（ Plt; 0.01）.Patients classifiedasminimallyconscious state（MCS）in the preoperative CRS-R assessment and typeB in the ABCD model demonstrated greater improvements in CRS-R scores one monthaftersurgerythanthose ina vegetative state（VS）orclasifiedastypeA.Conclusions：SCSeffectively improves the level ofconsciousness in pDOC patients.The ABCD model basedon electroencephalogram powerspectrum features notonlyquantitativelyevaluatesthedegreeofpostoperativeconsciousnessrecoverybutalsoprovidesreliabledecisionmaking support for preoperative planning.

[Key Words]prolonged disordersofconsciousnes;spinal cord stimulation; electroencephalogram power spectrum（peak frequency） ABCD model; coma recovery scale-revised

隨著顯微外科手術(shù)技術(shù)的革新、重癥監(jiān)護(hù)體系的完善及高級生命支持技術(shù)的普及，顱腦損傷患者的存活率顯著提升，由此衍生的慢性意識障礙（pro-longed disorders of consciousness，pDOC）患者群體持續(xù)擴(kuò)大。流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，我國每年新增pDOC患者逾10萬例，其病因大致可分為創(chuàng)傷性（腦外傷）和非創(chuàng)傷性腦損傷（腦血管意外、缺血缺氧性腦?。?。根據(jù)國際共識，pDOC依據(jù)意識保留程度可分為植物狀態(tài)（vegetative state，VS）和微小意識狀態(tài)（minimallyconsciousstate，MCS）。VS患者可自主睜眼，但只有反射性運(yùn)動，即患者無意識跡象，但可表現(xiàn)出打哈欠或呻吟等運(yùn)動。當(dāng)患者出現(xiàn)可重復(fù)的意識信號時，證明患者進(jìn)入MCS。根據(jù)患者能否進(jìn)行語言處理，MCS可進(jìn)一步細(xì)分為MCS-和 MCS+ 。MCS-患者表現(xiàn)出視覺追蹤和疼痛定位等初級反應(yīng)， MCS+ 患者則表現(xiàn)高水平的行為反應(yīng)（即重復(fù)遵囑、可理解的言語表達(dá)）。當(dāng)患者能夠進(jìn)行功能性的準(zhǔn)確交流或充分運(yùn)用兩種不同的物體時，則認(rèn)為患者脫離了MCS，為脫離微小意識狀態(tài)（emergence from minimally conscious state，eMCS）[2-3]

在臨床評估體系方面，昏迷恢復(fù)量表-修訂版（comarecoveryscale-revised，CRS-R）為金標(biāo)準(zhǔn)，通過6個維度23項(xiàng)指標(biāo)量化評估意識水平4。然而，pDOC患者中普遍存在的認(rèn)知-運(yùn)動分離現(xiàn)象常導(dǎo)致CRS-R評估失真，且不能識別意識的微小變化。為此，本團(tuán)隊(duì)將CRS-R與腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型這種神經(jīng)電生理評估相結(jié)合，綜合評估VS與MCS的診斷分型和意識障礙促醒藥物與非藥物干預(yù)的療效5；同時這種無創(chuàng)評估還可為腦深部電刺激（deepbrainstimulation，DBS）、脊髓電刺激（spinal cord stimula-tion，SCS）等神經(jīng)調(diào)控促醒手術(shù)術(shù)前適應(yīng)證的篩選提供生物標(biāo)志物支持，可減少臨床誤診，提高預(yù)后判斷。

當(dāng)前pDOC仍然缺乏明確且有效的治療措施，主要治療方案有藥物治療、高壓氧治療及神經(jīng)調(diào)控治療等[7-]。神經(jīng)調(diào)控中有重復(fù)經(jīng)顱磁刺激（repetitivetranscranialmagneticstimulation，rTMS）[2]經(jīng)顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation， tDCS）[13]、經(jīng)皮迷走神經(jīng)電刺激（transcutaneousauricularvagusnervestimulation，taVNS）[4等無創(chuàng)調(diào)控治療方式。但這些治療的效果依然十分有限。近年來，短程高頸段脊髓電刺激術(shù)（high-cervical spinal cord stimulation，hcSCS）因其獨(dú)特的優(yōu)勢備受關(guān)注：通過將電極植人 pDOC 患者 C_2～4 層面椎管內(nèi)硬膜外，通過2＼～4周的電刺激可有效增強(qiáng)腦干網(wǎng)狀激活系統(tǒng)功能，直接參與丘腦-皮質(zhì)神經(jīng)環(huán)路的功能調(diào)制，同時增加腦血流量，改善腦代謝等，以此提高意識環(huán)路的興奮性。該術(shù)式有適應(yīng)證廣、手術(shù)時間短、并發(fā)癥少、安全系數(shù)較高等優(yōu)點(diǎn)[15-16]。

本研究將結(jié)合筆者臨床經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)介紹pDOC患者采用短程hcSCS的手術(shù)植入方法并創(chuàng)新性構(gòu)建CRS-R聯(lián)合丘腦-皮質(zhì)動力學(xué)評估體系，通過前瞻性分析hcSCS手術(shù)患者行為學(xué)和電生理轉(zhuǎn)化規(guī)律，旨在建立標(biāo)準(zhǔn)化hcSCS手術(shù)操作規(guī)范，驗(yàn)證多模態(tài)評估模型對手術(shù)療效的預(yù)測效能以及揭示SCS促進(jìn)意識恢復(fù)的可能的神經(jīng)可塑性機(jī)制。

1對象與方法

1.1研究對象納入2024年6月—2025年2月南通大學(xué)附屬醫(yī)院收治的14例pDOC患者，其中男6例，女8例;年齡36＼～66歲，平均 （54.86±6.44） 歲；原發(fā)病因：腦出血4例，腦外傷10例。10例患者于術(shù)后 ?1 個月接受顱骨修補(bǔ)術(shù)，其中腦外傷8例，腦出血2例。本研究獲南通大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（批號：2024-L180），脊髓神經(jīng)電刺激術(shù)獲南通大學(xué)附屬醫(yī)院關(guān)鍵、核心醫(yī)療技術(shù)支撐計劃（試行）。

1.2SCS手術(shù)及治療方案

1.2.1手術(shù)適應(yīng)證（1）診斷為pDOC且符合MCS或VS。（2）患病時間 gt;3 個月，且連續(xù)4周以上意識無進(jìn)行性提高或惡化者；外傷建議手術(shù)時間延至傷后6個月，且連續(xù)8周無意識改善者。（3）無嚴(yán)重并發(fā)癥及手術(shù)禁忌證者[7]。

1.2.2術(shù)前準(zhǔn)備患者均進(jìn)行術(shù)前常規(guī)檢查，如病史采集、常規(guī)實(shí)驗(yàn)室檢查、頭顱CT及fMRI檢查、CRS-R評估、腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型采集，必要時完善頸、胸椎CT檢查及3D建模、PE-TCT等檢查?；颊咄晟菩g(shù)前準(zhǔn)備后，接受手術(shù)。

1.2.3治療方案行全身麻醉，取俯臥位，頸部前屈。選取 T_6～7 椎間隙為穿刺點(diǎn)，針尖突破黃韌帶后，在數(shù)字減影血管造影（digitalsubtractionangiography，DSA）正位透視下將電極經(jīng)由穿刺針套沿正中線向患者頭頸方向移動到 C_2～4 水平硬脊膜外。如圖1所示，移動過程中，隨時通過旋轉(zhuǎn)電極尾端改變電極線頭端方向以確保電極位置居中并順利到達(dá)預(yù)定位置。到達(dá)樞椎齒狀突附近后用DSA側(cè)位透視檢查電極頭端位置，最后置于 C_2～4 水平硬脊膜外。

術(shù)后第2天通過頸部CT確認(rèn)電極在位后開始進(jìn)行電刺激治療，初始設(shè)置為統(tǒng)一模式，頻率為 5Hz 或 70Hz ，脈寬 120μs ，電壓 1.0～3.0V ，棍狀8觸電電極 0-1+2+ 。刺激模式為刺激 15min ，間隔 15min ，開機(jī)時間為 8：00-20：00^[18] 。測試電壓最初為 1.0V 并每日逐漸增加，當(dāng)患者出現(xiàn)明顯肢體震顫或基于行為疼痛量表的疼痛跡象、心率 gt;140 次 /min 或當(dāng)日自主睜眼時間減少時停止并回調(diào)至患者舒適水平，以確?；颊吣褪?，連續(xù)刺激14d后將電極取出。

1.2.4評估方法術(shù)后1個月隨訪，在臨床醫(yī)師主導(dǎo)、模型工程師配合及患者家屬在場的情況下，對患者進(jìn)行CRS-R評分、ABCD模型檢測及術(shù)后基本情況信息采集。由臨床醫(yī)師及模型工程師共同配合，確保患者未服用促醒等有可能影響腦電結(jié)果的藥物、如患者有癲癇，應(yīng)服用抗癲癇藥物減少異常放電。盡可能保持患者頭皮及耳垂干燥清潔、排除衣服等靜電干擾。確?；颊咧踩胛锾幱陉P(guān)機(jī)狀態(tài)后，深壓患者斜方肌，以疼痛下的腦電作為背景，監(jiān)測 C3，Cz，C4，P3，Pz，P4 導(dǎo)聯(lián)的腦電偽差，記錄 3min 腦電圖，程序自動篩選盡可能干凈的 1～4Hz 與 4～8Hz 頻段腦電信號。通過程序獨(dú)立成分分析排除上訴導(dǎo)聯(lián)的腦電偽差，選擇無明顯偽影的腦電片段 （gt;30s） 生成ABCD模型后，臨床醫(yī)師根據(jù)預(yù)定義頻帶的腦電功率譜峰值分型評估患者當(dāng)前分型。A型：無峰值超過Delta范圍 （lt;4Hz） 提示腦電活動顯著抑制，丘腦-皮質(zhì)環(huán)路功能嚴(yán)重受損;B型：Theta峰值 （4～8Hz） ，提示部分保留的皮質(zhì)-丘腦振蕩同步性；C型：Theta峰值和Beta峰值 13～ 24Hz ，提示皮質(zhì)興奮性提升及具有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重組潛力；D型：Alpha峰值 （8～13Hz） 和Beta峰值，提示高度活躍的皮質(zhì)代謝狀態(tài)，即患者意識清醒。由不同的臨床醫(yī)師進(jìn)行術(shù)前和術(shù)后1個月的CRS-R評估，兩個時間節(jié)點(diǎn)的評分次數(shù) ?3 次，根據(jù)手術(shù)前后評分及模型檢測結(jié)果評估患者的治療效果。

注： A，T_7～8 穿刺硬膜外并置入導(dǎo)絲;B，矢狀位X線顯示SCS電極（紅色箭頭）上緣置入至 C₂ 上緣（藍(lán)色箭頭）；C，冠狀面顯示電極位于正中。箭頭為電極末端。

2結(jié)果

2.1可行性與安全性術(shù)前在排除繼發(fā)性腦積水、癲癇持續(xù)狀態(tài)等影響意識的情況后評估患者的意識狀態(tài)，其中VS6例，CRS-R評分2＼～7分，腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型為A＼～B型;MCS-型8例，CRS-R評分7＼～13分，腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型為A＼～B型（表1）。14例pDOC 患者均接受短程hcSCS治療，從術(shù)后到電極取出，未記錄到任何與短程hcSCS手術(shù)及術(shù)后相關(guān)的嚴(yán)重不良事件（如癲癇發(fā)作或顱內(nèi)感染）。

2.2術(shù)后診斷及模型評價變化術(shù)后1個月CRS-R評分結(jié)果顯示，6例術(shù)前VS患者中1例進(jìn)入MCS+，2 例進(jìn)入MCS-，3例仍為VS狀態(tài);8例術(shù)前MCS-患者中，2例轉(zhuǎn)為eMCS，2例進(jìn)入 MCS+ ，4例維持MCS-，但CRS-R評分均有不同程度的提高（圖2）。腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型采集數(shù)據(jù)顯示，術(shù)前6例VS患者中A型4例、B型2例，術(shù)后2例A型患者上升為B型；8例MCS-患者中，術(shù)前A型2例、B型6例，術(shù)后1例A型患者升級為B型、3例B型升級為C型（圖3）。術(shù)后13例患者意識狀態(tài)得到不同程度的改善，其中3例脫離VS，提示即使處于VS狀態(tài)，仍有一部分意識恢復(fù)潛能。8例MCS-患者有2例eMCS，說明意識恢復(fù)情況較好，但其中1例C型患者雖然其CRS-R評分仍為MCS-，但其腦電功率譜顯示由B型升級為C型，提示未來該患者具有更好的意識恢復(fù)潛力。2例未脫離VS的患者術(shù)前腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型采集數(shù)據(jù)顯示為注：CRS-R評分的得分按聽覺、視覺、運(yùn)動、言語、交流、喚醒度的順序列出。A型，術(shù)后仍為A型。總體來看，B型患者意識改善程度明顯優(yōu)于A型患者。

注：A，14例患者在SCS術(shù)前、術(shù)后1個月的CRS-R評分 ^，∞Plt;0.000 1;B，14 例患者在術(shù)前、術(shù)后CRS-R各分組評分， ^*Plt;0.05 ^**Plt;0.001，ns，Pgt;0.05.

3討論

臨床醫(yī)師一直在傳統(tǒng)的藥物治療、高壓氧治療、神經(jīng)調(diào)控中不斷摸索不同pDOC患者的治療方案。SCS作為神經(jīng)調(diào)控領(lǐng)域的一個重要突破，正逐步改變pDOC治療規(guī)范。hcSCS在脊髓 C_2～4 節(jié)段施加電刺激，可增加腦內(nèi)血流，改善腦代謝，并可能激活與意識相關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，幫助恢復(fù)受損的大腦功能。對于pDOC患者，尤其是處于MCS狀態(tài)的患者，SCS可以激發(fā)其潛在的意識恢復(fù)能力，有助于提升患者的覺醒狀態(tài)和認(rèn)知功能，雖然該治療方式仍在初期階段，但憑借其良好的治療效果，在臨床上得到越來越廣泛的使用。如何更加有效準(zhǔn)確地評估患者的意識狀態(tài)，預(yù)測治療結(jié)果，評估手術(shù)價值是未來臨床研究的重要方向。

當(dāng)前pDOC評估體系正經(jīng)歷從單一行為量表向多模態(tài)整合的轉(zhuǎn)型，除了CRS-R評分外，頭顱fMRI、腦電圖、事件誘發(fā)電位、腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型等都已在臨床上得到應(yīng)用。盡管CRS-R仍是意識評估的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但該量表依賴臨床醫(yī)師根據(jù)患者表現(xiàn)出的臨床行為進(jìn)行評分，這使得評估結(jié)果易受評分者主觀判斷或患者狀態(tài)的影響。特別是在認(rèn)知-運(yùn)動分離患者中其局限性尤為突出，單純依賴CRS-R可導(dǎo)致高達(dá) 30% 意識水平誤判的風(fēng)險，而聯(lián)合腦電功率譜ABCD模型可使診斷準(zhǔn)確率提升至89%^[20] 。即使CRS判定為VS狀態(tài)患者，但其ABCD分型 ?B 級的患者中，也有約 65% 患者表現(xiàn)出潛在的意識活動特征，經(jīng)過SCS治療后意識狀態(tài)得到改善甚至脫離微小意識2，這一類患者往往是臨床忽視并放棄治療的部分，這一結(jié)果也印證了神經(jīng)電生理檢查在意識評估中的補(bǔ)充價值。本研究發(fā)現(xiàn)CRS-R結(jié)合腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型，能更客觀準(zhǔn)確地在術(shù)前有效評估患者的意識狀態(tài)、SCS手術(shù)促醒的成功率及術(shù)后評判患者的意識恢復(fù)情況。

值得注意的是，SCS療效存在顯著的意識狀態(tài)依賴性。本研究中，當(dāng)患者CRS-R評分及分型同時提示患者處于VS狀態(tài)時，術(shù)后1個月CRS-R評分無明顯提升，表明患者的恢復(fù)潛能較低。CRS-R評分判斷患者處于VS狀態(tài)，但當(dāng)模型顯示為B型時，患者仍有5＼～6分的提升，且少部分患者ABCD分型達(dá)到C型，這表明這類患者具有較大恢復(fù)潛能。評分表顯示處于MCS狀態(tài)患者，術(shù)后CRS-R評分提升高于VS患者。既往報道[17，2使用SCS治療pDOC的平均有效率為 31.8%～37% ，MCS患者有效率更高63.0%～64.5% ，VS/無反應(yīng)覺醒綜合征患者僅 19% 230% ，與本研究結(jié)果一致。這種差異可能與丘腦-皮層環(huán)路完整性相關(guān)：ABCD分型 ?B 級患者通常保留部分前額葉-丘腦纖維束，這為SCS的神經(jīng)調(diào)控提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。因此，將ABCD模型納人意識障礙術(shù)前評估體系，通過量化丘腦-皮質(zhì)振蕩特征篩選潛在應(yīng)答者，從而可將手術(shù)適應(yīng)證擴(kuò)展至CRS-R評分較低但保留神經(jīng)可塑性的患者亞群。

本研究納人患者均為短時程SCS手術(shù)患者，短時程SCS不僅具有促醒的治療價值，同時具有診斷價值，手術(shù)是否有效在測試階段即可體現(xiàn)。Y.YANG等[22于2022年首次報道了1例VS患者在接受短程SCS治療后，于第21天意識狀態(tài)改善至MSC。W.HUANG等2的研究則顯示，在14例原發(fā)性腦干出血導(dǎo)致的意識障礙患者中，有10例在進(jìn)行短程hc-SCS治療后，其CRS-R評分有所提高。本研究人組的14例患者中，有5例在刺激期內(nèi)實(shí)現(xiàn)意識狀態(tài)升級，有6例出現(xiàn)ABCD分型升級。患者接受短時程SCS治療后意識狀態(tài)有改善患者，可推薦進(jìn)一步接受長時程SCS治療。

刺激參數(shù)個體化優(yōu)化至關(guān)重要，本研究患者治療頻率為 5Hz 或 70Hz ，脈寬 120μs ，電壓 1.0～3.0V ，根據(jù)患者耐受度調(diào)整電壓。Y.ZHUANG等[I5的研究證實(shí)了短時程SCS中 70Hz 的高頻刺激相較于 5Hz 低頻模式更能誘發(fā)持續(xù)神經(jīng)網(wǎng)重組，并顯示出延遲效應(yīng)。因此本研究過程中的程控參數(shù)也以 70Hz 為主?？傊?，術(shù)后刺激參數(shù)個體化設(shè)計及程控、植入時間的長短（長時程、短時程）應(yīng)從患者基本情況出發(fā)，進(jìn)行個性化討論與決策。

短時程及長時程SCS在刺激器放置位置、刺激頻率、脈寬與電壓、治療周期等方面均有差異。短時程SCS以微創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、靈活為特點(diǎn)，適合早期干預(yù)和療效預(yù)測。長時程SCS則適用于已通過短時程治療確認(rèn)有效性的患者，以實(shí)現(xiàn)持續(xù)促醒。短時程參數(shù)常使用高頻刺激，長時程則可能調(diào)整為低頻刺激，以維持長期療效及減少耐受性。短時程SCS電極后續(xù)移出，相較長時程SCS，感染風(fēng)險更低。而長時程SCS因電極永久植入，出現(xiàn)感染、電極移位、硬件故障等風(fēng)險相對較高。長時程SCS目前已廣泛應(yīng)用于疼痛治療及昏迷促醒領(lǐng)域，而短時程SCS正處于新興領(lǐng)域，正在被進(jìn)一步探索運(yùn)用。

綜上所述，短時程SCS是意識障礙患者促醒的有效治療手段之一。MCS狀態(tài)患者通過短時程SCS手術(shù)促醒率較高，VS狀態(tài)患者術(shù)后促醒率較低，但ABCD模型提示為B型患者仍有一定意識恢復(fù)效果及促醒概率。術(shù)前CRS-R評估結(jié)合腦電功率譜（峰頻率）ABCD模型可有效預(yù)判手術(shù)效果，判斷患者短期恢復(fù)情況，指導(dǎo)進(jìn)一步治療方案，幫助醫(yī)師篩選具有恢復(fù)潛能的VS狀態(tài)患者，擴(kuò)大SCS治療pDOC患者的適應(yīng)證，具有較大發(fā)展前景。

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