腦電圖反應(yīng)性定量分析對顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后評估的研究

盧培剛 梁媛 趙彤 李博

腦電圖反應(yīng)性定量分析對顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后評估的研究

盧培剛 梁媛 趙彤 李博

目的研究重型顱腦外傷后昏迷患者腦電圖（EEG）反應(yīng)性，探討EEG反應(yīng)性定量分析在準(zhǔn)確評估重型顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后中的作用。方法選取自濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院神經(jīng)外科2013年3月至2014年6月符合納入標(biāo)準(zhǔn)的66例重型顱腦外傷后昏迷患者進(jìn)行EEG反應(yīng)性檢查，并觀察分析隨時間推移EEG反應(yīng)性絕對功率變化百分比，比較其差異。結(jié)果（1）痛刺激引起的EEG反應(yīng)性的陽性率（44%～56%）高于聲刺激（10.17%～16.67%）和光刺激（0%～13.33%）的陽性率，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。（2）EEG反應(yīng)性對患者預(yù)后預(yù)測的準(zhǔn)確度分別為：入院時77.27%，1周76.27%，2周86.53%，3周91.11%，4周88.89%。（3）EEG反應(yīng)性的定量研究證實(shí)，各監(jiān)測時間點(diǎn)絕對功率變化百分比呈持續(xù)陽性的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后良好率為82.6%；呈持續(xù)陰性的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后不良率為100%；在監(jiān)測時間段EEG反應(yīng)性由陰轉(zhuǎn)陽的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后良好率為62.5%；而監(jiān)測時間段EEG反應(yīng)性由陽轉(zhuǎn)陰的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后不良率為92.9%。結(jié)論EEG反應(yīng)性及定量分析可作為預(yù)測顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后的重要手段，對臨床重型顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后的評估具有具體指導(dǎo)意義。

腦電圖反應(yīng)性；顱腦外傷；昏迷；腦電圖定量分析

隨著交通事故等意外事件的逐年增多及重癥醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展，存活的嚴(yán)重腦損傷后昏迷患者不斷增多。維持此類患者生存的支持治療費(fèi)用昂貴，給社會造成極大負(fù)擔(dān)，給患者家庭帶來沉重精神和經(jīng)濟(jì)壓力，并引發(fā)一系列倫理、法律等問題。因此，準(zhǔn)確的預(yù)后判斷及有效的促醒治療是目前神經(jīng)創(chuàng)傷領(lǐng)域亟待解決的醫(yī)學(xué)難題。目前臨床最常用的腦功能評估手段包括臨床觀察、影像學(xué)檢查、血清生化標(biāo)志物檢測及神經(jīng)電生理學(xué)監(jiān)測。然而，臨床行為學(xué)評估尚缺乏一定的客觀性與準(zhǔn)確性，影像學(xué)檢查及血清生化標(biāo)志物檢測有效性和特異性有限，其均大大制約了腦外傷昏迷患者預(yù)后的準(zhǔn)確評估。近些年來，神經(jīng)電生理學(xué)監(jiān)測逐漸用于昏迷患者的預(yù)后評估，其具有時間分辨率高，且可連續(xù)監(jiān)測及定量分析的特點(diǎn)[1,2]。本研究選取自濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院神經(jīng)外科2013年3月至2014年6月符合納入標(biāo)準(zhǔn)的66例重型顱腦外傷后昏迷患者在傷后72 h內(nèi)、1周、2周、3周及4周進(jìn)行腦電圖（electroencephalograph，EEG）動態(tài)監(jiān)測，并對EEG反應(yīng)性進(jìn)行定量分析，旨在驗(yàn)證EEG反應(yīng)性對外傷后昏迷患者預(yù)后的評估作用，為實(shí)際臨床工作提供具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

資料與方法

一、一般資料

選取自2013年3月至2014年6月收治于濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院神經(jīng)外科66例重型顱腦外傷性昏迷患者，做頭顱CT或MRI檢查和臨床神經(jīng)系統(tǒng)檢查確診為顱腦損傷。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）GCS≤8分；（2）發(fā)病48 h內(nèi)入院。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）意識清醒患者（GCS評分＞8分）；（2）評定前24 h使用抗癲癇及鎮(zhèn)靜藥物；（3）存在可能影響腦功能判斷的因素（如麻醉、低溫、休克等）；（4）非顱腦外傷后昏迷患者；（5）非中樞神經(jīng)系統(tǒng)緣故導(dǎo)致的死亡；（6）出現(xiàn)顯著的干擾偽跡；（7）有嚴(yán)重心、肺、肝、腎并發(fā)癥；（8）合并腫瘤、血管畸形、凝血障礙的患者；（9）病程中伴有多次持續(xù)癲癇發(fā)作；（10）年齡＜18歲或＞80歲。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在患者入院時（傷后72h內(nèi)）、入院約1周（6～8d）、2周（13～15 d）、3周（20～22 d）、4周（28～30 d）時分別對昏迷患者作EEG檢查，每次檢查時進(jìn)行GCS評分和意識狀態(tài)評定。在此過程中患者清醒則停止做EEG監(jiān)測。于傷后6個月時結(jié)束患者隨訪，并根據(jù)GOS評分對患者進(jìn)行分級。與大多數(shù)研究一致，結(jié)果分為預(yù)后良好（GOS 3～5分）與預(yù)后不良（GOS 1～ 2分）。

三、實(shí)驗(yàn)方法

采用美國尼高力128通道臺式長程視頻監(jiān)護(hù)腦電圖儀，按照國際10～20系統(tǒng)安放盤狀電極，用彈力帽固定，放置電極包括FP1、2，F(xiàn)3、4，C3、4，P3、4，O1、2，F(xiàn)7、8，T3、4，T5、6，F(xiàn)z點(diǎn)為參考電極，F(xiàn)pz點(diǎn)為接地電極。濾波通道0.5～30 Hz，時間常數(shù)0.3，走紙速度3 cm/s。實(shí)驗(yàn)時患者平臥于監(jiān)護(hù)室病床上。視患者合作情況，每次EEG檢查時間為6～24 h。在腦電信號平穩(wěn)時對患者行疼痛、聲音、光刺激，刺激方法為先后給予痛刺激（針刺雙側(cè)合谷穴）、聲音刺激（在患者耳邊大聲呼喚患者姓名1 min）和光刺激（依次為 2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、25、30、1、3 Hz的光，刺激時長10 s，間隔時長10 s）。當(dāng)一種刺激引起EEG的變化恢復(fù)后方可給予下一種刺激 （間隔時間＞5 min）。觀察腦電圖變化情況，所有監(jiān)測腦電信號在示波器上實(shí)時顯示，并將此腦電信號全部存于磁盤。此后由模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）、快速傅立葉轉(zhuǎn)換，將每個電極所處的不同頻率以功率來表示并轉(zhuǎn)換為定量化的數(shù)據(jù)。分析時間點(diǎn)包括：做EEG反應(yīng)性測試刺激前及刺激后EEG發(fā)生變化時，EEG一直無明顯變化的在刺激后10 s時。定量分析時選擇刺激前30 s內(nèi)、EEG發(fā)生變化時30 s內(nèi)無偽跡，并且能代表腦電背景活動的腦電信號采樣，采樣時間4 s，各點(diǎn)共采4次。采用快速傅立葉轉(zhuǎn)換分別進(jìn)行功率譜分析，得出16個腦區(qū)各頻段的絕對功率，頻段劃分：δ（0.5～3.5 Hz）、θ（4.0～7.5 Hz）、α1（8～10.5 Hz）、α2（11～13 Hz）、β1（14～20 Hz）、β2（20～30 Hz）。觀測指標(biāo)：（1）EEG目測反應(yīng)性；（2）目測EEG反應(yīng)性預(yù)測準(zhǔn)確率的計(jì)算，真陰性：指標(biāo)良好且預(yù)后良好，假陰性：指標(biāo)良好而預(yù)后不良，真陽性：指標(biāo)不良且預(yù)后不良，假陽性：指標(biāo)不良而預(yù)后良好，預(yù)后評估準(zhǔn)確度＝（真陰性+真陽性）/總例數(shù)；（3）外源性刺激引起的EEG各頻段絕對功率變化百分比。絕對功率變化百分比=刺激后頻段絕對功率－刺激前相應(yīng)頻段絕對功率/刺激前相應(yīng)頻段絕對功率[3]。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

對入院時EEG反應(yīng)性結(jié)果進(jìn)行χ2檢驗(yàn)，驗(yàn)證其對預(yù)后的評估作用。采用SPSS13.0軟件對EEG不同頻段絕對功率變化百分比進(jìn)行方差分析，在預(yù)后良好與預(yù)后不良組之間，比較各頻段絕對功率變化百分比，觀察各頻段絕對功率的變化規(guī)律。確定絕對功率變化百分比與患者預(yù)后的相關(guān)性。

結(jié)果

一、不同刺激所引起的EEG反應(yīng)性結(jié)果比較

給予疼痛、聲音及光刺激引起的EEG反應(yīng)性結(jié)果見表1。經(jīng)過χ2檢驗(yàn)后得出痛刺激引起EEG反應(yīng)性陽性率（44%～56%）高于聲刺激（10.17%～16.17%）及光刺激（0%～13.33%），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P< 0.05），聲刺激與光刺激之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P> 0.05）。（注：在聲刺激及光刺激時EEG反應(yīng)性陽性的病例在痛刺激時反應(yīng)性均為陽性）。

表1 三種刺激引起腦電圖反應(yīng)性結(jié)果比較（例）

二、EEG反應(yīng)性結(jié)果與預(yù)后關(guān)系分析

不同監(jiān)測時間點(diǎn)EEG反應(yīng)性目測結(jié)果與外傷半年后預(yù)后關(guān)系分析見表2。并根據(jù)預(yù)測準(zhǔn)確率計(jì)算公式計(jì)算其預(yù)測準(zhǔn)確率。經(jīng)四格表χ2檢驗(yàn)，預(yù)后良好組與預(yù)后不良組間的反應(yīng)性間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。不同監(jiān)測時間的EEG反應(yīng)性預(yù)測準(zhǔn)確率不同，傷后3周時預(yù)測準(zhǔn)確率最高（91.11%），然后依次是4周 （88.89%）、2周 （86.53%）、72 h內(nèi)（77.27%）、1周（76.27%）。

三、EEG反應(yīng)性定量分析與預(yù)后關(guān)系分析

選擇痛刺激δ頻段，繪制出EEG反應(yīng)性絕對功率變化百分比隨時間的變化趨勢，根據(jù)分析得出四組代表性變化趨勢：（1）各時間點(diǎn)EEG反應(yīng)性一直陽性組 （A組）；（2）EEG反應(yīng)性由陰轉(zhuǎn)為陽性組（B組）；（3）各時間點(diǎn)EEG反應(yīng)性一直陰性組（C組）；（4）EEG反應(yīng)性由陽轉(zhuǎn)陰組（D組）（圖1）。進(jìn)一步通過對δ頻段EEG反應(yīng)性的定量研究證實(shí)，各監(jiān)測時間點(diǎn)絕對功率變化百分比呈持續(xù)陽性的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后良好率為82.6%；呈持續(xù)陰性的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后不良率為100%；在監(jiān)測時間段EEG反應(yīng)性由陰轉(zhuǎn)陽的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后良好率為62.5%；而監(jiān)測時間段EEG反應(yīng)性由陽轉(zhuǎn)陰的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后不良率為92.9%，具體內(nèi)容見表3。

討論

昏迷是意識障礙中最嚴(yán)重的覺醒障礙，可定義為不能執(zhí)行指令、不能說話、或疼痛刺激時不能睜眼。近年來隨著車輛交通及城市建設(shè)的發(fā)展，交通事故和高處墜落導(dǎo)致顱腦損傷性昏迷患者的數(shù)量顯著增高，給社會及家庭都帶來了沉重的經(jīng)濟(jì)和心理壓力。因此，昏迷患者預(yù)后的準(zhǔn)確評估便顯得十分重要和有意義。

現(xiàn)在臨床最常用的腦功能評估技術(shù)有：（1）臨床觀察，包括GCS昏迷評分、腦干反射等。GCS評分是最常用、最簡單易行的腦功能評估方式，但其存在問題是不夠客觀、準(zhǔn)確，主觀性較強(qiáng)，而且不能很好地反應(yīng)腦干及大腦皮層功能；對腦干損傷本身即存在言語、運(yùn)動及腦干反射障礙的患者以及氣管切開、亞低溫治療、眼瞼水腫等患者，評價不全面[4]。（2）生化標(biāo)志物、血清神經(jīng)元特異性烯醇酶、S100蛋白、vW因子抗原等。血清神經(jīng)元特異性烯醇酶技術(shù)對意識障礙患者有一定的預(yù)測作用，但是其有效性和特異性均有限[5,6]。（3）其他，包括MRI、CT等影像學(xué)檢查及經(jīng)顱多普勒超聲檢查腦血管情況等。雖然神經(jīng)影像技術(shù)有了飛躍性發(fā)展，但也只是對顱內(nèi)器質(zhì)性病變的診斷能力大幅提高，而不能對患者的預(yù)后做出估計(jì)。近些年來，神經(jīng)電生理學(xué)監(jiān)測逐漸用于昏迷患者的預(yù)后評估，其中EEG記錄可以從時間和空間序列反應(yīng)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的電活動狀態(tài)。能夠揭示CT、MRI、血管造影等難以顯示的異常狀況。并且EEG監(jiān)測有如下優(yōu)點(diǎn)：安全、經(jīng)濟(jì)、能連續(xù)、動態(tài)、實(shí)時床旁監(jiān)測等[7]。在既往對昏迷患者預(yù)后評估的研究中發(fā)現(xiàn)，外源性刺激引起的EEG反應(yīng)性是一個重要的指標(biāo)[8-11]。雖然就腦外傷而言，關(guān)于EEG反應(yīng)性的研究較多[12-14]，但是對EEG反應(yīng)性進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測的相對較少，同時對其進(jìn)行定量分析的研究則更少。本研究以顱腦外傷后昏迷患者為研究對象，行EEG動態(tài)監(jiān)測，并對EEG反應(yīng)性進(jìn)行定量分析，旨在驗(yàn)證EEG反應(yīng)性對外傷后昏迷患者預(yù)后評估的準(zhǔn)確性，為實(shí)際臨床工作提供具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表2 腦電圖反應(yīng)性目測結(jié)果對昏迷患者預(yù)后的預(yù)測作用

圖1 腦電圖反應(yīng)性δ頻段絕對功率變化百分比時間趨勢圖

表3 動態(tài)腦電圖反應(yīng)性結(jié)果（δ）與預(yù)后的關(guān)系

首先，本研究證實(shí)痛刺激所引起的EEG反應(yīng)性陽性率高于聲音刺激和光刺激所引起的EEG反應(yīng)性陽性率，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。隨后，通過對腦外傷后昏迷患者EEG反應(yīng)性的動態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)傷后不同時間點(diǎn)EEG反應(yīng)性對預(yù)后預(yù)測的準(zhǔn)確率不同，傷后3周時預(yù)測準(zhǔn)確率最高（91.11%）。分析此結(jié)果出現(xiàn)原因主要還是和腦損傷后病情發(fā)展過程相關(guān)，腦損傷后由于及時治療，腦水腫于傷后48～72 h達(dá)高峰，而含有蛋白質(zhì)的水腫液的吸收多在傷后7 d以后。3周時大多患者水腫較前明顯減輕，繼而顱內(nèi)壓也會較前下降，趨于正常，病情趨于穩(wěn)定，此時間點(diǎn)EEG反應(yīng)性預(yù)測的準(zhǔn)確度也最高。

常規(guī)EEG一直沿用目測分析法，這種分析方法使得腦電活動中所包含的豐富特征和信息無法提取，從而使EEG檢查難以滿足臨床和研究的需要。并且其分析結(jié)果中不可避免的會有分析者的主觀成分。定量EEG是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)將原始腦電圖數(shù)量化而得到的，能夠?qū)⒉ǚS時間變化的腦電波變換為腦電功率隨頻率變化的數(shù)字化信號，從而提供直觀的量化的參數(shù)，能在可逆階段檢測出中樞神經(jīng)系統(tǒng)的異常和功能障礙，并且能突出在目測原始EEG時難以發(fā)現(xiàn)的某些特征。本研究對EEG反應(yīng)性定量分析結(jié)果表明EEG反應(yīng)性定量分析可以預(yù)測預(yù)后：預(yù)后良好組的EEG反應(yīng)性絕對功率變化百分比明顯高于預(yù)后不良組，表明外源性刺激引起EEG各頻段絕對功率均降低的預(yù)后好，降低程度越大，預(yù)后越好，反之亦然。更為有意義的是，本研究通過對痛刺激δ頻段EEG反應(yīng)性絕對功率百分比的時間變化趨勢進(jìn)行分析，總結(jié)歸納出四組代表性變化趨勢，并對該四種變化趨勢的預(yù)后評估進(jìn)行了定量分析，此將對外傷后昏迷患者整體的預(yù)后評估具有實(shí)際的臨床指導(dǎo)意義。

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Evaluation of quantitative electroencephalographic reactivity in prognosis of coma patients after craniocerebral trauma

Lu Peigang,Liang Yuan,Zhao Tong,Li Bo. Department of Neurosurgery,Ji’nan Military General Hospital of Chinese People’s Liberation Army,Ji’nan 250031,China

ObjectiveTo assessed electroencephalographic(EEG)reactivity of patients with trauma coma to make quantitative analysis of EEG reactivity.To explore the role of quantitative analysis of EEG reactivity on the evaluation for prognosis of patients with trauma coma.MethodsSixty-six patients with trauma coma were selected for this study that was in line with the standard of study in 2013 March to 2014 June in Department of Neurosurgery of Ji’nan Military General Hospital of Chinese people′s Liberation Army.EEG reactivity of these patients were recorded on admission,a week,two weeks,three weeks and 4 weeks after trauma.Then,the changes in percentage of absolute power for EEG reactivity were analyzed quantitatively in different groups.Results(1)Pain-induced percentage of reactivity was higher(44%-56%)than auditory reactivity(10.17%-16.67%)and visual reactivity(0%-13.33%)(P<0.05).(2)The prognosis of patients with EEG reactivity of the accuracy of prediction is respectively:77.27%on admission,1 week 76.27%,2 weeks 86.53%,3 weeks 91.11%,4 weeks 88.89%.(3)The rate for well prognosis in trauma coma patients displaying positive percentage changes in absolute power for EEG reactivity during the whole recording duration was 82.6%,while,the rate for poor prognosis in trauma coma patients displaying negative percentage changes during the whole recording duration was 100%.The rate for well prognosis for those patients displaying dynamic(from negative to positive)percentage was 62.5%,while,the rate for poor prognosis for those patients displaying dynamic(from positive to negative)percentage was 92.9%.ConclusionEEG reactivity andits quantitative analysis is an important method for the evaluation on prognosis of patients with trauma coma.

Electroencephalographic reactivity; Craniocerebral injury; Coma; Electroencephalographic quantitative analysis

2016-05-16）

（本文編輯：張麗）

10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2017.01.006

國家自然科學(xué)基金（81471214）；濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院院長基金（ZD201405）

250031濟(jì)南，濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院神經(jīng)外科

盧培剛，Email：pgl912@126.com

盧培剛,梁媛,趙彤,等.腦電圖反應(yīng)性定量分析對顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后評估的研究[J/CD].中華神經(jīng)創(chuàng)傷外科電子雜志,2017,3(1):021-025.