阿爾茨海默病患者腦功能狀態(tài)和α波競爭圖特點分析

孫正海　朱家進(jìn)　孟靜文　左川　韓云峰　李平　沙巨光　范勤毅

【摘要】 目的：探討阿爾茨海默?。ˋlzheimers disease，AD）腦功能狀態(tài)和α波競爭圖特點及其神經(jīng)生理機制。方法：選取經(jīng)過臨床確診的AD患者30例作為病例組，選擇一般情況相匹配的30例非AD健康老年人為對照組，采用腦電超慢漲落分析技術(shù)（Encephal of Lutuograph Technology，ET），對病例組和對照組的腦功能狀態(tài)和α波進(jìn)行檢測，比較兩組的檢測結(jié)果。結(jié)果：病例組腦功能優(yōu)勢漲落功率前后功率梯度逆轉(zhuǎn)數(shù)明顯高于健康對照組，左右功率梯度逆轉(zhuǎn)數(shù)明顯低于對照組，兩組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。病例組8 Hz全腦平均優(yōu)勢幾率明顯高于對照組，10 Hz全腦平均優(yōu)勢幾率明顯低于對照組，兩組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。病例組各腦區(qū)的熵值平均值明顯高于對照組，比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。結(jié)論：AD患者腦功能狀態(tài)較差，α波競爭圖具有α波慢化、代表認(rèn)知參量的10 Hz成分明顯減少和熵值增高的變化特點，這些可能為AD患者出現(xiàn)認(rèn)知功能下降的神經(jīng)生理基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】 阿爾茨海默病； 腦功能； α波； 熵值

The Analysis of the Brain Function and the Alpha Competitive Structure of Alzheimers Disease/SUN Zheng-hai，ZHU Jia-jin，MENG Jing-wen，et al.//Medical Innovation of China，2017，14（15）：038-040

【Abstract】 Objective：To explore the brain function and the alpha competitive structure of Alzheimers disease.Method：30 patients of clinically diagnosed AD were selected as the case group.According to the matched general conditions，30 healthy elderly were selected as the control group.The brain function and the alpha waves of two groups were tested by the Encephal of lutuograph technology，the results of two groups were compared and analyzed.Result：The anterior-posterior reversal rates of dominant power in encephal of lutuograph in case group were higher than those of control group，the left-right reversal rates were lower than those of control group，the differences were statistically significant（P<0.01）.The average superiority rate of the 8 Hz whole brain in the case group was higher than that of the control group，and the average advantage rate of 10Hz whole brain was lower than that of the control group，the differences between the two groups were statistically significant（P<0.05）.The entropy value of the case group showed higher than that of control group（P<0.01）.Conclusion：The patients with Alzheimer's disease have poorer brain function and more slow alpha waves than the normal elderly.The cognitive function are also severely impaired，and the entropy value become higher.These features may be the neurophysiological basis of cognitive decline in patients with Alzheimer's disease.

【Key words】 Alzheimers disease； Brain function； Alpha waves； Entropy value

First-authors address：Mental Health College in Qiqihar Medical University，Qiqihar 161006，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.15.011

阿爾茨海默?。ˋlzheimers disease，AD）是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)原發(fā)性退行性腦變性疾病，病因迄今未明。國內(nèi)流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國老年癡呆的患病率約5%，AD是我國癡呆的主要亞型，其患病率高于血管性癡呆和其他類型的癡呆，給社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和衛(wèi)生保健帶來了沉重負(fù)擔(dān)[1-3]。我國老年癡呆患病已達(dá)1000萬例，居世界各國之首。預(yù)測到2050年，每85例患者中就會有1例患有老年癡呆癥[4]，中國老年癡呆癥的患病例數(shù)將猛增至2.8億例[5]。全球用于癡呆方面的費用已從2010年的6040億美元增加到了2015年的8180億美元，增長了35.4%，預(yù)計3年內(nèi)癡呆相關(guān)方面花費將增至1萬億美元[6]。作為老年期癡呆最常見的一種類型，AD必將成為一個重要的醫(yī)學(xué)與社會問題，受到世界各國高度重視[7-8]。但是目前AD的病因尚不清楚，發(fā)病機制非常復(fù)雜。本研究應(yīng)用腦電超慢漲落分析技術(shù)，探討AD患者腦功能狀態(tài)和α波競爭圖特點，為闡明其認(rèn)知功能損害的神經(jīng)生理學(xué)機制提供一些參考與依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取齊齊哈爾與哈爾濱城區(qū)年齡≥60歲的30例經(jīng)臨床確診的AD患者為病例組，AD的診斷符合國際疾病分類第10版（ICD-10）的診斷標(biāo)準(zhǔn)，并排除血管性癡呆和其他類型的癡呆。選擇一般情況相匹配的年齡≥60歲非AD健康者30例為對照組，對照組為與病例組相同性別、文化程度、生活環(huán)境、年齡（±3歲）的非AD健康者。兩組均需排除其他精神疾病和中樞神經(jīng)疾病，并獲得本人或可靠知情者同意。兩組受試者在檢測前1 d，都未服用可能對腦功能和中樞神經(jīng)遞質(zhì)產(chǎn)生影響的藥物，測試當(dāng)天禁止飲酒。

1.2 腦電超慢漲落分析技術(shù)（Encephal of Lutuograph Technology，ET）檢測方法 使用北京同仁光電技術(shù)公司生產(chǎn)的ML2001型腦電超慢漲落分析儀，采集被試者在餐后2 h后的安靜、清醒、閉目狀態(tài)下18 min的腦電信號，并進(jìn)行分析。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)位置放置電極，采用16導(dǎo)單極引導(dǎo)腦電記錄。時間常數(shù)設(shè)置為0.3 s，放大倍數(shù)設(shè)置為2～5萬倍，采樣頻率為0～256 Hz。腦電信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，對α波的8、9、10、11、12和13 Hz 6個頻段的功率進(jìn)行掃描，運用腦電超慢漲落分析程序自動分析處理，觀察各個頻段出現(xiàn)的優(yōu)勢幾率情況，得出α波競爭圖。依據(jù)α波競爭圖中的熵值，能定量說明α波能量的分布特征。α波競爭圖和普通腦電圖相比，不僅能對α波能量的分布情況進(jìn)行分析，更強調(diào)不同成分之間的復(fù)雜競爭與協(xié)同關(guān)系，即腦的自組過程[9-10]。根據(jù)檢測分析結(jié)果，比較AD患者與健康對照者的腦功能狀態(tài)和α波競爭圖特點。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 對所有被試信息進(jìn)行核實和編碼，使用EpiData 3.1軟件錄入數(shù)據(jù)，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)軟件SAS 9.13進(jìn)行分析，計量資料用（x±s）表示，組間比較用t檢驗；計算資料以率（%）表示，比較采用 字2檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組優(yōu)勢漲落功率前后梯度變化的比較分析 每個被試有16腦區(qū)，共形成12個相鄰前后腦區(qū)。前后梯度逆轉(zhuǎn)為：相鄰前后腦區(qū)的優(yōu)勢漲落功率值的比值>1。病例組優(yōu)勢漲落功率前后功率梯度逆轉(zhuǎn)數(shù)明顯高于對照組，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）

2.2 兩組優(yōu)勢漲落功率左右不對稱性變化的比較分析 每個被試者16腦區(qū)中共有8個左右對應(yīng)的腦區(qū)（如C3和C4、F7和F8等），一般情況優(yōu)勢漲落功率呈左小而右大的不對稱性空間分布。因此，當(dāng)左右對應(yīng)腦區(qū)的比值大于1時為優(yōu)勢漲落功率分布的左右逆轉(zhuǎn)。病例組左右功率梯度逆轉(zhuǎn)數(shù)明顯低于對照組，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）

2.3 兩組α波各成分全腦平均優(yōu)勢幾率及熵值比較 病例組8 Hz的全腦平均優(yōu)勢幾率明顯高于對照組，10 Hz的全腦平均優(yōu)勢幾率明顯低于對照組，兩組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；病例組的各腦區(qū)的熵值的平均值明顯高于對照組（P<0.01）。

3 討論

正常老年人的腦電功率呈額低枕高表現(xiàn)，然而腦電功率在老年性癡呆患者身上常表現(xiàn)為由額低枕高向額高枕低轉(zhuǎn)化至逆轉(zhuǎn)[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，阿爾茨海默?。ˋD）患者腦功能優(yōu)勢漲落功率的前后功率梯度逆轉(zhuǎn)數(shù)明顯高于對照組，這與孫正海等[12]研究結(jié)果一致，而AD患者左右功率梯度逆轉(zhuǎn)數(shù)明顯低于對照組。年齡和認(rèn)知因素都可能會對腦電超慢漲落分析技術(shù)（Encephal of Lutuograph Technology，ET）功率產(chǎn)生影響，認(rèn)知功能與前后腦的協(xié)調(diào)活動密切相關(guān)[13-15]。梅磊[9]采用腦ET技術(shù)，對人的記憶過程進(jìn)行試驗測試中證實，記憶好組優(yōu)勢漲落功率的前后功率逆轉(zhuǎn)情況明顯少于記憶差組，而記憶差組優(yōu)勢漲落功率的左右不對稱性明顯大于記憶好組。AD患者常伴有記憶等認(rèn)知功能的損害，本研究中AD患者腦電功率的變化特點可影響記憶等認(rèn)知功能，與梅磊[9]采用ET技術(shù)對記憶過程進(jìn)行研究的結(jié)果一致。

α波是正常人清醒狀態(tài)時的腦電圖特征性波形。腦電α波頻率和其相對功率在兒童期會隨著年齡的增加而增加，因此，從一定意義上來說，腦電α波的特點反應(yīng)了腦功能的成熟狀態(tài)[16]。一般認(rèn)為，腦電活動頻率越慢說明腦神經(jīng)元的興奮性越低，反應(yīng)性越差[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，AD患者α波慢化，8 Hz全腦平均優(yōu)勢幾率明顯高于健康對照組，且其10 Hz全腦平均優(yōu)勢幾率低于對照組。腦電圖基本節(jié)律減慢是腦功能減退的主要標(biāo)志，α波慢化可能是大腦由正常生理功能轉(zhuǎn)入老化或其病理狀態(tài)的一種早期敏感指標(biāo)[18]。腦電α波中的10 Hz成分是正常人的優(yōu)勢頻率，以10 Hz為優(yōu)勢頻率的腦功能狀態(tài)應(yīng)處于高工效的狀態(tài)，李捷[19]研究運動員的競技水平時發(fā)現(xiàn)，α波的10 Hz成分為認(rèn)知參量[19]。由此筆者認(rèn)為，α波慢化，尤其認(rèn)知參量10 Hz成分減少，影響AD患者的認(rèn)知功能，可能是其認(rèn)知功能損害的神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)。

熵值在腦ET技術(shù)中，反應(yīng)的是人體大腦信息的集中和有序程度。本研究中，熵值反應(yīng)α波8、9、10、11、12和13 Hz等各個成分漲落的不確定性和優(yōu)勢頻率的有序性。范圍0～1，熵值越大，說明腦內(nèi)信息越分散，優(yōu)勢頻率漲落的不確定性增大，有序性變差；熵值越小，說明腦內(nèi)信息越集中，優(yōu)勢頻率漲落的不確定性變小，有序性較好。本研究顯示，病例組各腦區(qū)的熵值平均值明顯高于對照組，說明AD患者腦內(nèi)信息集中性差，有序性降低。信息加工理論認(rèn)為，熵值過高說明大腦接受與處理信息的能力下降，信息編碼處于混亂狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知功能下降[20]。

綜上所述，AD患者腦功能狀態(tài)較差，腦有序性降低，α波競爭圖具有α波慢化、代表認(rèn)知參量的10 Hz成分明顯減少和熵值增高的變化特點，這些變化可能為AD患者出現(xiàn)記憶力差等認(rèn)知功能下降的神經(jīng)生理基礎(chǔ)。

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（收稿日期：2017-02-14） （本文編輯：周亞杰）