冀雅彬潘速跃吴永明姬仲李婷安胜利

·论 著·

振幅整合脑电图和脑电波段功率对于家兔脑梗死的评估作用☆

冀雅彬*潘速跃*吴永明*姬仲*李婷*安胜利△

目的 观察振幅整合脑电图（amplitude-integrated electroencephalography，aEEG）及脑电波段功率（band power， BP）对于家兔脑梗死病情发展的评估作用，为临床评估脑梗死的发展趋势筛选一种客观的方法。方法 在NicoletOne Monitor脑功能监护仪全程监护下，用线栓法复制家兔大脑中动脉栓塞 （middle cerebral artery occlusion，MCAo）模型，3 h后再灌注，在24 h、48 h进行神经行为学评分，48 h取脑行2，3，5-氯化三苯四氮唑染色，计算脑梗死体积和水肿体积。结果 造模后48 h的脑梗死体积与aEEG带宽、上界、下界和绝对波段功率β的降幅呈正相关（r＝0.692，P＝0.010；r＝0.691，P＝0.010；r＝0.730，P＝0.010；r＝0.524，P＝0.037）；造模后48 h的脑水肿体积与aEEG带宽、上界和下界降幅呈正相关（r＝0.744，P＝0.002；r＝0.762，P＝0.002；r＝0.691，P＝0.006）；24 h、48 h的神经行为学评分与各EEG指标均无相关性统计学意义。结论 aEEG对于脑梗死和水肿的体积有较大的敏感性，而脑电波段功率不敏感，aEEG下界降幅和带宽降幅分别对于脑梗死早期的梗死和水肿程度有一定评估预测作用。

振幅整合脑电图 波段功率MCAo 脑梗死 脑水肿

脑梗死是一种高致死率和致残率的急性脑血管疾病，是神经重症监护病房的常见病，其诊断方法主要有影像学、多普勒超声和神经系统检查等［1］。动态的判断脑梗死的病情变化不仅有助于了解预后，而且对观察治疗效果和调整治疗方案具有重要作用。脑电图（electroencephalography，EEG）是一种无创性的检查，可以在病情发展的可逆阶段发现缺血［2］，适用于床边开展并进行动态的监测［3］。振幅整合脑电图（amplitude-integrated electroencephalography，aEEG）和脑电波段功率（band power，BP）是数字化脑电图的表现形式，对脑电图进行了量化，便于掌握和判断。本研究旨在探索振幅整合脑电图、绝对波段功率（absolute band power，ABP）和相对波段功率（relative band power，RBP）对于实验性家兔脑梗死的评估作用，以期为临床筛选一种能客观评估脑梗死病情发展的方法。

1 材料与方法

1.1 实验动物与模型 健康雄性新西兰兔30只，体质量2.5～3.0 kg，由南方医科大学实验动物中心提供（动物合格证编号：SCXK粤2006－0015）。实验前12 h禁食不禁水。3%戊巴比妥钠耳缘静脉麻醉，30 mg／kg基础麻醉，6 mg／（kg·h）补充麻醉，仰卧位固定。左侧股动脉置管监测平均动脉压（mean arterial pressure，MAP）、心率（heart rate，HR），采血测动脉血气（pH、PCO2、PO2）和血糖（glucose，Glu）。24只动物用于梗死组的研究，实验方法参照文献［4］；6只为假手术组，不插入线栓，其余步骤同梗死组。

1.2 脑电图数据的采集 本实验使用NicoletOne Monitor脑功能监护仪，从术前0.5 h到术后3 h对实验动物实施双电极的持续监测。将针电极安放在眼外眦后5 mm与矢状线的交点旁开10 mm的位置 （相当于10／20国际电极安放法的P3和P4），两耳为参考电极。采集的信号被放大后，通过一个不对称的波段滤波器，将低于 1 Hz和大于 30 Hz的信号滤除，30 mm／s，10 μV／mm，带阻关闭，电极阻抗不高于20 kΩ，两侧电极阻抗基本匹配。分别于术前0.5 h和术后2.5～3.0 h，截取5～10 min没有干扰且平稳的脑电区段，剔除极端值，取平均值（aEEG数据需先行对数转换）。

1.3 神经行为学评分［5－7］由本实验之外的1名有神经科评分经验的医师进行操作，评分时间在造模后24 h和48 h。

1.4 脑梗死体积及水肿体积测定 再灌注48 h后将实验动物过量戊巴比妥钠耳缘静脉注射致死，直接取脑，以每片2 mm的厚度进行冠状切片，用1%2，3，5-氯化三苯四氮唑（2，3，5-triphenyltetrazolium chloride，TTC）37℃染色30 min，随后放入4%多聚甲醛12 h。将脑片拍照输入计算机。使用UTHSCSA ImageTool3.0软件测量脑片相应部位面积。为了降低脑水肿对于梗死体积的影响，采用校正的计算方法：（健侧半球体积－患侧未缺血体积）／健侧半球体积 ×100%［8］。水肿体积的计算公式：［（患侧半球体积／健侧半球体积）－1］×100%［9］。

1.5 统计学方法 采用SPSS13.0进行统计学分析，实验数据用x±s表示，手术前后的生理指标采用配对样本t检验，各EEG指标和梗死体积、水肿体积以及神经行为学评分的相关性采用Spearman秩相关分析，对有相关性的指标采用全变量和逐步回归分析法分析，检验水准α＝0.05。

2 结果

2.1 生理指标及假手术组结果 MAP和HR在实验的整个过程中持续监测，血气和血糖是在术前0.5 h和术后2～3 h检测。结果显示，梗死组和假手术组手术前后的生理指标无统计学差异（见表1），假手术组手术前后的aEEG（见图1）和BP无明显差异，TTC染色无异常发现。

2.2 相关性分析

2.2.1 梗死体积、水肿体积、神经行为学评分与aEEG、ABP和RBP的相关性 Spearman秩相关分析显示 术后48 h的脑梗死体积与aEEG带宽、上界、下界和ABP-β的降幅呈正相关（r＝0.692，P＝0.010；r＝0.691，P＝0.010；r＝0.730，P＝0.010；r＝0.524，P＝0.037）；造模后48 h的脑水肿体积与aEEG带宽、上界和下界降幅呈正相关（r＝0.744，P＝0.002；r＝0.762，P＝0.002；r＝0.691，P＝0.006）；24、48 h的神经行为学评分与各指标的相关性均无统计学意义（见表2）。

表1 梗死组合假手术组手术前后的生理指标

表2 梗死体积、水肿体积和RNSS与各EEG指标的相关系数

图1 手术过程中aEEG的改变。A为梗死组，B为假手术组，箭头所指为手术时间点

2.2.2 梗死体积与相关EEG指标的回归分析 全变量回归分析显示，由标准回归系数可知，4个自变量对因变量（y）的影响从大到小依次为：aEEG上界降幅（x1），下界降幅（x2），带宽降幅 （x3），ABP-β降幅 （x4）。一般回归方程为：y＝－9.587－170.157 x1＋128.751 x2＋82.141 x3＋0.419 x4（F＝3.466；P＝0.046），R2＝0.397，对方程内各变量单独检验，均无显著影响，P＞0.05； 逐步回归分析方程为：y＝－10.514＋43.345 x2（F＝16.602；P＝0.001），R2＝0.510。就两个回归方程的比较而言，逐步回归分析的校正R2（0.510）大于全变量回归分析的0.397，其拟合优度较好。

2.2.3 水肿体积与相关EEG指标的回归分析 全变量回归方程的ANOVA分析检验显示，无统计学意义（F＝2.803，P＝0.095）；逐步回归分析显示的是水肿体积（y）与aEEG带宽降幅（x）的关系，回归方程为：y＝－1.943＋18.563x（F＝9.191，P＝0.010），R2＝0.434。

3 讨论

EEG是一种临床应用广泛的脑功能检测方法，它能够无创、动态反映大脑皮质的电生理病理状态，在疾病的可逆阶段提前发现脑功能异常，由于其能够反映脑细胞的电生理功能状态而对于脑梗死的评估有其他检测手段不可比拟的优势［10］。定量脑电图（quantitative electroencephalograph，qEEG）［11］是对于一个时间段内所有脑电数据的整合，对于电信号的反应比较客观，同时，由于它是对于大量数据的集成，因此对于干扰的敏感性不强，输出的信息具有较大的准确性，本实验所研究的是aEEG、ABP和RBP。aEEG由长时程的EEG振幅波形压缩整合而成，能从更宏观的水平对脑功能进行评估，目前多用在婴儿缺血缺氧性脑病和癫痫等疾病的监测上［12－14］；波段功率主要用于检测不同频率脑电波的分布和变化情况，研究主要集中在神经精神生理学、睡眠和麻醉深度监测、抗癫痫药物剂量控制等方面［15－17］。但目前国内外对于aEEG、ABP、RBP与脑梗死的相关性研究鲜有报道。

图2 大脑TTC染色。白色为缺血组织。从图中可以看出，用同样的造模方法得到的缺血灶位置和面积有较大差异

对于急性脑梗死病情变化的评估目前并没有好的方法，临床主要依赖于医师通过影像学、神经系统检查和各种辅助检查结合本人临床经验综合评估。影像学是脑梗死最主要的检测手段之一，但其只能反映某一时刻的大脑病理改变，神经系统检查本身从脑梗死发展变化的机理来看是被动和滞后的。而EEG能够反映脑细胞的放电现象，能在缺血级联反应的最初阶段发现脑细胞的电位异常，从而对脑梗死的早期评定和治疗提供依据。

本实验中，我们研究了家兔脑梗死与aEEG、ABP、RBP的关系，有24只家兔用于梗死组的研究，其中由于线栓未能入颅和蛛网膜下腔出血剔除6只，剩下的18只入组。我们发现，用线栓法复制家兔的MCAo模型，其结果具有较大的离散度（见图2），解剖表明可能是由于家兔本身颈内动脉系统变异大导致。本研究发现，造模48 h后的脑梗死体积与aEEG及ABP-β呈正相关，其中与aEEG下界降幅的相关性最大，临床上可以通过两个时间点之间aEEG下界的降幅或增幅计算出梗死体积的变化。造模48 h后脑水肿体积仅与aEEG有相关性，其中与aEEG带宽降幅关系最大。众所周知，脑水肿是影响脑梗死发展和预后的最重要因素，因此对于脑水肿的监测和预测具有重要意义。家兔神经行为学评分与各EEG指标均无统计学相关性且P值较大，暗示EEG检查可能不适合用于急性脑梗死早期神经功能恢复情况的预测，这与之前的临床研究结果一致［3］。本研究中，梗死体积、水肿体积与aEEG降幅有相关性，而与除ABP-β外的其他ABP和RBP指标均无相关性，可以初步证明，aEEG对于梗死和水肿有较大的敏感性，而BP不敏感。需要指出的是，虽然aEEG与脑梗死体积、水肿体积均有比较大的相关性，但R2值均偏小，原因可能是多方面的，由于EEG是多环节和多层次的电化学过程产生细胞外电流经皮肤描记得出的，其中任何一个环节都有潜在干扰EEG结果的可能性，导致了数据离散度偏大。

综上所述，本实验将aEEG和BP的变化率与急性脑梗死的梗死和水肿程度及行为学表现进行了相关性研究，初步筛选出了对于梗死和水肿敏感的脑电图指标，分别为aEEG下界和带宽，并统计得出了回归方程，为临床缺血性中风急性期病情演变的客观评估提供了实验依据。

［1］ 吴江，贾建平，崔丽英，等.神经病学［M］.北京：人民卫生出版社，2005：85.

［2］Cecile C，Susan M，Paul JA，et al.Continuous EEG monitoring during thrombolysis in acute hemispheric stroke patients using the brain symmetry index［J］.J Clin Neurophysiol，2008，25（2）：77－82.

［3］al Naqeeb N，Edwards AD，Cowan FM，et al.Assessment of neonatalencephalopathy by amplitude-integrated electroencephalography［J］.Pediatrics，1999，103（6）：1263－1271.

［4］Kong LQ，Xie JX，Han HB，et al.Improvements in the intraluminal thread technique to induce focal cerebral ischaemia in rabbits［J］.Journal of Neuroscience Methods，2004，137：315－319.

［5］Zhao BQ，Suzuki Y，Kondo K，et al.Umemura，Cerebral hemorrhage due to heparin limits its neuroprotective effects： studies in a rabbit model of photothrombotic middle cerebral artery occlusion［J］.Brain Res，2001，902：30－39.

［6］Zhao BQ，Suzuki Y，Kondo K，et al.Umemura，combination of a free radical scavenger and heparin reduces cerebral hemorrhage after heparin treatment in a rabbit middle cerebral artery occlusion model［J］.Stroke，2001，32（9）：2157－2163.

［7］Chen ZZ，Jiang XD，Zhang LL，et al.Beneficial effect of autologous transplantation of bone marrow stromal cells and endothelial progenitor cells on cerebral ischemia in rabbits［J］.Neuroscience Letters，2008，445（1）：36－41.

［8］Kim JH，Lee YW，Park KA，et al.Agmatine attenuates brain edema through reducing the expression of aquaporin-1 after cerebral ischemia［J］.Journal of Cerebral Blood Flow＆Metabolism，2010，30（5）：943－949.

［9］Mao Y，Zhang M，Tuma RF，et al.Deficiency of PAR4 attenuates cerebral ischemia／reperfusion injury in mice［J］.J Cereb Blood Flow Metab，2010，30（5）：1044－1052.

［10］Scheuer ML.Continuous EEG monitoring in the intensive care unit［J］.Epilepsia，2002，43（3）：114－127.

［11］李素云，黄亚玲.定量脑电图在儿童脑功能研究中的应用［J］.中国临床康复，2006，10（10）：135－137.

［12］Tichauer KM，Elliott JT，Hadway JA，et al.Cerebral metabolic rate of oxygen and amplitude-integrated electroencephalographyduring early reperfusion after hypoxia-ischemia in piglets［J］.J Appl Physiol，2009，106（5）：1506－1512.

［13］Toet MC，Flinterman A，Laar I，et al.Cerebral oxygen saturation and electrical brain activity before，during，and up to 36 hours after arterial switch procedure in neonates without pre-existing brain damage： its relationship to neurodevelopmental outcome［J］.Exp Brain Res，2005，165（3）：343－350.

［14］Quigg M，Leiner D.Engineering aspects of the quantified amplitude-integrated electroencephalogram in neonatal cerebral monitoring［J］.J Clin Neurophysiol，2009，26（3）：145－149.

［15］Hirsch LJ.Brain monitoring：the next frontier of ICU monitoring［J］.J Clin Neurophysiology，2004，21（5）：305－306.

［16］Jordan KG.Continuous EEG monitoring in the neurological intensive care unit［J］.Neurology，1990，40（S 1）：1801.

［17］Jordan KG.Neurophysiologic monitoring in the neuroscience intensive care unit［J］.Neurol Clin，1995，13（3）：579－626.

（责任编辑：李 立）

R741

A

2010－12－08）

☆ 广东省自然科学基金（编号：101510；5150101；000053）

* 南方医科大学南方医院神经内科 （广州 510515）

△ 南方医科大学统计学教研室