定量腦電圖指標對急性腦損傷患者意識狀態(tài)的預(yù)測價值研究

徐斌，元小冬，張萍淑，趙營，王京，歐亞

意識障礙是神經(jīng)內(nèi)科危重癥患者的常見癥狀之一，主要是因腦干上行網(wǎng)狀激活系統(tǒng)和/或兩側(cè)大腦皮質(zhì)功能嚴重受損所致，其是患者預(yù)后差和死亡率高的重要原因［1-2］。目前臨床對于意識狀態(tài)的評定主要依據(jù)格拉斯哥昏迷量表（Glasgow Coma Scale，GCS）評分，但不同人員評定結(jié)果略有差異，缺乏客觀性，因此，早期預(yù)測意識障礙的發(fā)生及恢復(fù)情況具有非常重要的臨床意義。腦電生理學監(jiān)測技術(shù)是評價大腦皮質(zhì)功能狀態(tài)和腦功能損傷程度及意識障礙患者預(yù)后的重要方法，研究表明，腦電活動與神經(jīng)重癥患者的大腦功能關(guān)系密切［3-4］。定量腦電圖（quantitative electroencephalogram，qEEG）作為一種新型的腦電生理學檢測技術(shù)，可在經(jīng)典的記錄大腦神經(jīng)元電生理活動的腦電圖（electroencephalogram，EEG）基礎(chǔ)上，將原始、復(fù)雜、多變的腦電生理學曲線圖轉(zhuǎn)化為定量、單一、有序的自然數(shù)據(jù)，從而提高對腦功能變化的敏感性［5］。本研究應(yīng)用qEEG監(jiān)測急性腦損傷患者各導(dǎo)聯(lián)不同波段腦波絕對功率值及其相關(guān)比值，并分析其對患者意識狀態(tài)（意識障礙、昏迷）的預(yù)測價值，從而為發(fā)生意識狀態(tài)改變的患者的臨床個體化診治提供客觀依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 研究對象 前瞻性連續(xù)收集2020年9月至2021年6月在華北理工大學附屬開灤總醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科重癥加強治療病房診治的急性腦損傷患者78例為研究對象，其中男60例，女18例；年齡29～88歲，平均（65.2±11.5）歲；疾病類型：缺血性腦卒中64例，出血性腦卒中12例，中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染1例，代謝性腦病1例。納入標準：（1）年齡≥18歲；（2）視頻腦電監(jiān)測時間≥4 h；（3）SpO2≥95%。排除標準：（1）進行qEEG監(jiān)測時應(yīng)用冰毯、冰帽降溫及應(yīng)用鎮(zhèn)靜、催眠、麻醉類藥物者；（2）行顱腦手術(shù)者；（3）有精神類疾病史者；（4）伴有非驚厥性癲癇、驚厥性癲癇者；（5）譫妄躁動者；（6）腦死亡者。依據(jù)GCS評分，將患者分為清醒組（GCS評分為15分，25例）、意識障礙組（GCS評分為9～14分，35例）、昏迷組（GCS評分為5～8分，18例）。GCS包括睜眼反應(yīng)（得分范圍為1～4分）、語言反應(yīng)（得分范圍為1～5分）、運動反應(yīng)（得分范圍為1～6分）3個項目，總分范圍為3～15分；GCS評分為15分表示患者意識清楚，12～14分表示患者存在輕度意識障礙，9～11分表示患者存在中度意識障礙，5～8分表示患者昏迷，＜5分表示患者有嚴重腦損傷［6］。本項研究符合《赫爾辛基宣言》，經(jīng)華北理工大學附屬開灤總醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準同意（編號：2020011），且患者監(jiān)護人對本研究知情同意。

1.2 研究方法

1.2.1 一般資料收集 收集患者一般資料，包括性別、年齡、吸煙情況、飲酒情況、高血壓史、糖尿病史、高脂血癥史、高同型半胱氨酸血癥史。

1.2.2 qEEG監(jiān)測 患者入院24～48 h應(yīng)用北京太陽電子科技有限公司生產(chǎn)的SOLAR3000N型神經(jīng)中央監(jiān)護分析系統(tǒng)（血壓、心率、呼吸、SpO2、腦電監(jiān)測、睡眠監(jiān)測）進行4～6 h的長時程連續(xù)視頻腦電監(jiān)測（continuous video electroence-phalogram，CVEEG），采用國際10/20系統(tǒng)安放16導(dǎo)聯(lián)單極記錄法記錄左、右側(cè)前額區(qū)（Fp1、Fp2）、額區(qū)（F3、F4）、中央?yún)^(qū)（C3、C4）、頂區(qū)（P3、P4）、枕區(qū)（O1、O2）、前顳區(qū)（F7、F8）、中顳區(qū)（T3、T4）、后顳區(qū)（T5、T6）的腦電數(shù)據(jù)。參考電極為雙側(cè)乳突，低頻濾波為0.5 Hz，高頻濾波為35 Hz，時間常數(shù)為0.3 s，各導(dǎo)聯(lián)阻抗為20 kΩ以內(nèi)。應(yīng)用腦功能分析軟件分析各導(dǎo)聯(lián)α（8～13 Hz）、θ（4～7 Hz）、δ（1～3 Hz）、β（14～20 Hz）腦波絕對功率值，計算各導(dǎo)聯(lián)、全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值，分析尺度為10 s，隨機提取無干擾的CVEEG結(jié)果進行離線qEEG分析。

1.3 統(tǒng)計學方法 應(yīng)用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計學分析。符合正態(tài)分布的計量資料以（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用q檢驗；非正態(tài)分布的計量資料以M（P25，P75）表示，組間比較采用非參數(shù)檢驗。計數(shù)資料以相對數(shù)表示，組間比較采用χ2檢驗。采用ROC曲線分析全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值預(yù)測急性腦損傷患者發(fā)生意識障礙、昏迷的價值。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 三組一般資料比較 三組性別、年齡、吸煙率、飲酒率及有糖尿病、高脂血癥、高同型半胱氨酸血癥史者所占比例比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；三組有高血壓史者所占比例比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。意識障礙組有高血壓史者所占比例高于清醒組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表1。

2.2 三組各導(dǎo)聯(lián)α、θ、δ、β腦波絕對功率值比較 三組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)α腦波絕對功率值比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；三組P4導(dǎo)聯(lián)α腦波絕對功率值比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。意識障礙組、昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C4、P3、O2、F8、T3、T5、T6導(dǎo)聯(lián)α腦波絕對功率值低于清醒組，昏迷組C3、O1、F7、T4導(dǎo)聯(lián)α腦波絕對功率值低于清醒組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；昏迷組Fp1導(dǎo)聯(lián)α腦波絕對功率值低于意識障礙組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。

三組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)θ腦波絕對功率值比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。意識障礙組、昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)θ腦波絕對功率值高于清醒組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、O1、F8導(dǎo)聯(lián)θ腦波絕對功率值高于意識障礙組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。

三組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、P3、F7、F8導(dǎo)聯(lián)δ腦波絕對功率值比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；三組C4、P4、O1、O2、T3、T4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)δ腦波絕對功率值比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、P3、F7、F8導(dǎo)聯(lián)δ腦波絕對功率值高于清醒組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；昏迷組Fp1、F3、C3導(dǎo)聯(lián)δ腦波絕對功率值高于意識障礙組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。

三組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、P3、O1、O2、F7、T3、T4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)β腦波絕對功率值比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；三組C4、P4、F8導(dǎo)聯(lián)β腦波絕對功率值比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 三組各導(dǎo)聯(lián)α、θ、δ、β腦波絕對功率值比較Table 2 Comparison of absolute power values of α，θ，δ，β brainwave in each lead in the three groups

（續(xù)表2）

2.3 三組各導(dǎo)聯(lián)、全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值比較 三組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)及全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。意識障礙組、昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)及全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值和C4導(dǎo)聯(lián)α/θ腦波絕對功率比值低于清醒組，昏迷組C4導(dǎo)聯(lián)α/（δ+θ）腦波絕對功率比值低于清醒組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；昏迷組F3、C4、P4導(dǎo)聯(lián)及全腦平均α/θ腦波絕對功率比值和C4導(dǎo)聯(lián)α/（δ+θ）腦波絕對功率比值低于意識障礙組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 三組各導(dǎo)聯(lián)、全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值比較Table 3 Comparison of the ratio of absolute power values of α/θ，α/（δ+θ）brainwave in each lead and whole brain in the three groups

（續(xù)表3）

2.4 全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值預(yù)測急性腦損傷患者發(fā)生意識障礙、昏迷的價值 ROC曲線分析結(jié)果顯示，全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值預(yù)測急性腦損傷患者發(fā)生意識障礙的AUC分別為0.838〔95%CI（0.752，0.924）〕、0.825〔95%CI（0.736，0.915）〕，最佳截斷值分別為1.364、0.566，靈敏度分別為73.6%、69.8%，特異度分別為88.0%、88.0%，約登指數(shù)分別為0.616、0.578，陽性似然比分別為6.132、5.818，陰性似然比分別為0.300、0.343，見圖1。

圖1 全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值預(yù)測急性腦損傷患者發(fā)生意識障礙的ROC曲線Figure 1 ROC curve of the ratio of total brain mean α/θ，α/（δ+θ）absolute power in predicting disturbance of consciousness in patients with acute brain injury

全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值預(yù)測急性腦損傷患者發(fā)生昏迷的AUC分別為0.833〔95%CI（0.741，0.926）〕、0.850〔95%CI（0.750，0.950）〕，最佳截斷值分別為1.080、0.342，靈敏度分別為88.9%、83.3%，特異度分別為68.3%、81.7%，約登指數(shù)分別為0.572、0.650，陽性似然比分別為2.807、4.545，陰性似然比分別為0.163、0.204，見圖2。

圖2 全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值預(yù)測急性腦損傷患者發(fā)生昏迷的ROC曲線Figure 2 ROC curve of the ratio of total brain mean α/θ，α/（δ+θ）absolute power in predicting coma in patients with acute brain injury

3 討論

一系列研究表明，EEG的異常程度包括腦波的頻率、數(shù)量、分布范圍，其與腦損傷后患者的臨床功能及意識程度呈正相關(guān)［7］。qEEG在原有EEG的基礎(chǔ)上，可結(jié)合計算機與數(shù)學方法將數(shù)據(jù)定量化，使原始隨時間變化的腦電波轉(zhuǎn)化為隨頻率變化的數(shù)字化信號，量化相關(guān)參數(shù)使結(jié)果分析更加客觀，更便于臨床醫(yī)師對大腦皮質(zhì)功能的分析閱讀與理解［8-9］。本研究應(yīng)用qEEG監(jiān)測急性腦損傷患者各導(dǎo)聯(lián)不同波段腦波絕對功率值及其相關(guān)比值，并分析其對患者意識狀態(tài)（意識障礙、昏迷）的預(yù)測價值。

本研究結(jié)果顯示，意識障礙組有高血壓史者所占比例高于清醒組，提示血壓升高可能影響急性腦損傷患者發(fā)病時的意識狀態(tài)。有觀點認為，急性腦損傷患者大腦自我調(diào)節(jié)可能發(fā)生過度或失控調(diào)節(jié)，導(dǎo)致高顱內(nèi)壓、應(yīng)激反應(yīng)等多種引起血壓升高的因素，進而引起腦組織缺血缺氧、組織損傷、周圍水腫帶形成，若不及時治療高血壓將增加預(yù)后不良風險［10-12］。

正常人量化腦電地形圖功率頻帶以α頻帶占比為主，而麻醉狀態(tài)、腦創(chuàng)傷及昏迷患者的功率譜向慢波頻帶移動，頭部α節(jié)律解體，慢波活動增多，改變程度與患者意識障礙嚴重程度呈正比［4］。本研究結(jié)果顯示，意識障礙組、昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C4、P3、O2、F8、T3、T5、T6導(dǎo)聯(lián)α腦波絕對功率值低于清醒組，昏迷組C3、O1、F7、T4導(dǎo)聯(lián)α腦波絕對功率值低于清醒組；昏迷組Fp1導(dǎo)聯(lián)α腦波絕對功率值低于意識障礙組；意識障礙組、昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)θ腦波絕對功率值高于清醒組；昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、O1、F8導(dǎo)聯(lián)θ腦波絕對功率值高于意識障礙組；昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、P3、F7、F8導(dǎo)聯(lián)δ腦波絕對功率值高于清醒組；昏迷組Fp1、F3、C3導(dǎo)聯(lián)δ腦波絕對功率值高于意識障礙組；三組C4、P4、F8導(dǎo)聯(lián)β腦波絕對功率值比較有統(tǒng)計學差異；提示從意識障礙的發(fā)生到昏迷狀態(tài)，患者出現(xiàn)全腦α腦波絕對功率值減低、θ腦波絕對功率值增高以及左、右側(cè)前額區(qū)、額區(qū)、前顳區(qū)δ腦波絕對功率值增高的腦電生理改變過程。

本研究結(jié)果還顯示，意識障礙組、昏迷組Fp1、Fp2、F3、F4、C3、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6導(dǎo)聯(lián)及全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值和C4導(dǎo)聯(lián)α/θ腦波絕對功率比值低于清醒組，昏迷組C4導(dǎo)聯(lián)α/（δ+θ）腦波絕對功率比值低于清醒組；昏迷組F3、C4、P4導(dǎo)聯(lián)及全腦平均α/θ腦波絕對功率比值和C4導(dǎo)聯(lián)α/（δ+θ）腦波絕對功率比值低于意識障礙組。α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值是qEEG中相對快波成分與慢波成分功率比值的量化指標，其越小提示患者的腦功能狀態(tài)越差，腦電生理改變越明顯。研究表明，α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值是反映腦損傷和腦功能障礙比較理想的指標，意識障礙患者qEEG表現(xiàn)為α腦波絕對功率值降低、慢波功率增高，α/（δ+θ）腦波絕對功率比值低是昏迷的獨立影響因素，可預(yù)測昏迷患者覺醒概率［13-15］。

研究表明，腦血流量由正常的50～70 ml/（100 g·min）下降至25～30 ml/（100 g·min）時，EEG即可表現(xiàn)出形態(tài)學、頻率及波幅的改變，且其形態(tài)和頻率變化與腦血流量減少及神經(jīng)元損傷程度相關(guān)，腦血流量下降至12～25 ml/（100 g·min）時EEG會表現(xiàn)為慢波成分增多［10，16］。本研究ROC曲線分析結(jié)果顯示，全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值預(yù)測急性腦損傷患者發(fā)生意識障礙的AUC分別為0.838、0.825，全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值預(yù)測急性腦損傷患者發(fā)生昏迷的AUC分別為0.833、0.850，提示全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值對急性腦損傷患者發(fā)生意識障礙、昏迷有一定預(yù)測價值，這可彌補采用GCS預(yù)測急性腦損傷患者發(fā)生意識障礙、昏迷時可能存在的主觀因素影響，同時可動態(tài)量化觀察患者意識狀態(tài)轉(zhuǎn)歸情況，客觀反映神經(jīng)元電活動的變化，精準評估大腦功能狀態(tài)。

綜上所述，從意識障礙的發(fā)生到昏迷狀態(tài)，急性腦損傷患者全腦α腦波絕對功率值減低、θ腦波絕對功率值增高以及左、右側(cè)前額區(qū)、額區(qū)、前顳區(qū)δ腦波絕對功率值增高，且全腦平均α/θ、α/（δ+θ）腦波絕對功率比值對急性腦損傷患者發(fā)生意識障礙、昏迷有一定預(yù)測價值。但本研究為單中心研究，且樣本量較小，在今后的研究中將聯(lián)合多中心、擴大樣本量，同時增加亞組分析以進一步驗證本研究結(jié)論。

作者貢獻：元小冬、張萍淑進行文章構(gòu)思與設(shè)計、結(jié)果分析與解釋；徐斌、張萍淑進行研究的實施與可行性分析，撰寫論文，負責文章的質(zhì)量控制及審效，并對文章整體負責、監(jiān)督管理；徐斌、趙營、王京進行數(shù)據(jù)收集、整理、分析；徐斌、歐亞進行論文修訂。

本文無利益沖突。