盧培剛 梁媛 趙彤 李博

腦電圖反應(yīng)性定量分析對(duì)顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后評(píng)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(píng)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(shí)間推移EEG反應(yīng)性絕對(duì)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(yáng)性率（44%～56%）高于聲刺激（10.17%～16.67%）和光刺激（0%～13.33%）的陽(yáng)性率，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。（2）EEG反應(yīng)性對(duì)患者預(yù)后預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度分別為：入院時(shí)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(cè)時(shí)間點(diǎn)絕對(duì)功率變化百分比呈持續(xù)陽(yáng)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(cè)時(shí)間段EEG反應(yīng)性由陰轉(zhuǎn)陽(yáng)的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后良好率為62.5%；而監(jiān)測(cè)時(shí)間段EEG反應(yīng)性由陽(yáng)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(cè)顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后的重要手段，對(duì)臨床重型顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后的評(píng)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(huì)造成極大負(fù)擔(dān)，給患者家庭帶來(lái)沉重精神和經(jīng)濟(jì)壓力，并引發(fā)一系列倫理、法律等問(wèn)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(píng)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(cè)及神經(jīng)電生理學(xué)監(jiān)測(cè)。然而，臨床行為學(xué)評(píng)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(cè)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(píng)估。近些年來(lái)，神經(jīng)電生理學(xué)監(jiān)測(cè)逐漸用于昏迷患者的預(yù)后評(píng)估，其具有時(shí)間分辨率高，且可連續(xù)監(jiān)測(cè)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并對(duì)EEG反應(yīng)性進(jìn)行定量分析，旨在驗(yàn)證EEG反應(yīng)性對(duì)外傷后昏迷患者預(yù)后的評(píng)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(shí)清醒患者（GCS評(píng)分＞8分）；（2）評(píng)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(shí)（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(shí)分別對(duì)昏迷患者作EEG檢查，每次檢查時(shí)進(jìn)行GCS評(píng)分和意識(shí)狀態(tài)評(píng)定。在此過(guò)程中患者清醒則停止做EEG監(jiān)測(cè)。于傷后6個(gè)月時(shí)結(jié)束患者隨訪，并根據(jù)GOS評(píng)分對(duì)患者進(jìn)行分級(jí)。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(guó)尼高力128通道臺(tái)式長(zhǎng)程視頻監(jiān)護(hù)腦電圖儀，按照國(guó)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(shí)間常數(shù)0.3，走紙速度3 cm/s。實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)間為6～24 h。在腦電信號(hào)平穩(wěn)時(shí)對(duì)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(shí)長(zhǎng)10 s，間隔時(shí)長(zhǎng)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(shí)間＞5 min）。觀察腦電圖變化情況，所有監(jiān)測(cè)腦電信號(hào)在示波器上實(shí)時(shí)顯示，并將此腦電信號(hào)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(gè)電極所處的不同頻率以功率來(lái)表示并轉(zhuǎn)換為定量化的數(shù)據(jù)。分析時(shí)間點(diǎn)包括：做EEG反應(yīng)性測(cè)試刺激前及刺激后EEG發(fā)生變化時(shí)，EEG一直無(wú)明顯變化的在刺激后10 s時(shí)。定量分析時(shí)選擇刺激前30 s內(nèi)、EEG發(fā)生變化時(shí)30 s內(nèi)無(wú)偽跡，并且能代表腦電背景活動(dòng)的腦電信號(hào)采樣，采樣時(shí)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(gè)腦區(qū)各頻段的絕對(duì)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(cè)指標(biāo)：（1）EEG目測(cè)反應(yīng)性；（2）目測(cè)EEG反應(yīng)性預(yù)測(cè)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(yáng)性：指標(biāo)不良且預(yù)后不良，假陽(yáng)性：指標(biāo)不良而預(yù)后良好，預(yù)后評(píng)估準(zhǔn)確度＝（真陰性+真陽(yáng)性）/總例數(shù)；（3）外源性刺激引起的EEG各頻段絕對(duì)功率變化百分比。絕對(duì)功率變化百分比=刺激后頻段絕對(duì)功率－刺激前相應(yīng)頻段絕對(duì)功率/刺激前相應(yīng)頻段絕對(duì)功率[3]。

四、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

對(duì)入院時(shí)EEG反應(yīng)性結(jié)果進(jìn)行χ2檢驗(yàn)，驗(yàn)證其對(duì)預(yù)后的評(píng)估作用。采用SPSS13.0軟件對(duì)EEG不同頻段絕對(duì)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(duì)功率變化百分比，觀察各頻段絕對(duì)功率的變化規(guī)律。確定絕對(duì)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(guò)χ2檢驗(yàn)后得出痛刺激引起EEG反應(yīng)性陽(yáng)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P> 0.05）。（注：在聲刺激及光刺激時(shí)EEG反應(yīng)性陽(yáng)性的病例在痛刺激時(shí)反應(yīng)性均為陽(yáng)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(cè)時(shí)間點(diǎn)EEG反應(yīng)性目測(cè)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(cè)準(zhǔn)確率計(jì)算公式計(jì)算其預(yù)測(cè)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(cè)時(shí)間的EEG反應(yīng)性預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率不同，傷后3周時(shí)預(yù)測(cè)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(duì)功率變化百分比隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，根據(jù)分析得出四組代表性變化趨勢(shì)：（1）各時(shí)間點(diǎn)EEG反應(yīng)性一直陽(yáng)性組 （A組）；（2）EEG反應(yīng)性由陰轉(zhuǎn)為陽(yáng)性組（B組）；（3）各時(shí)間點(diǎn)EEG反應(yīng)性一直陰性組（C組）；（4）EEG反應(yīng)性由陽(yáng)轉(zhuǎn)陰組（D組）（圖1）。進(jìn)一步通過(guò)對(duì)δ頻段EEG反應(yīng)性的定量研究證實(shí)，各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)絕對(duì)功率變化百分比呈持續(xù)陽(yáng)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(cè)時(shí)間段EEG反應(yīng)性由陰轉(zhuǎn)陽(yáng)的腦外傷后昏迷患者，其預(yù)后良好率為62.5%；而監(jiān)測(cè)時(shí)間段EEG反應(yīng)性由陽(yáng)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(shí)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(shuō)話、或疼痛刺激時(shí)不能睜眼。近年來(lái)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(huì)及家庭都帶來(lái)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(píng)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(píng)估技術(shù)有：（1）臨床觀察，包括GCS昏迷評(píng)分、腦干反射等。GCS評(píng)分是最常用、最簡(jiǎn)單易行的腦功能評(píng)估方式，但其存在問(wèn)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(duì)腦干損傷本身即存在言語(yǔ)、運(yùn)動(dòng)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(píng)價(jià)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(duì)意識(shí)障礙患者有一定的預(yù)測(cè)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(duì)顱內(nèi)器質(zhì)性病變的診斷能力大幅提高，而不能對(duì)患者的預(yù)后做出估計(jì)。近些年來(lái)，神經(jīng)電生理學(xué)監(jiān)測(cè)逐漸用于昏迷患者的預(yù)后評(píng)估，其中EEG記錄可以從時(shí)間和空間序列反應(yīng)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的電活動(dòng)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(cè)有如下優(yōu)點(diǎn)：安全、經(jīng)濟(jì)、能連續(xù)、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)床旁監(jiān)測(cè)等[7]。在既往對(duì)昏迷患者預(yù)后評(píng)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(gè)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(duì)EEG反應(yīng)性進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的相對(duì)較少，同時(shí)對(duì)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(duì)象，行EEG動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并對(duì)EEG反應(yīng)性進(jìn)行定量分析，旨在驗(yàn)證EEG反應(yīng)性對(duì)外傷后昏迷患者預(yù)后評(píng)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(cè)結(jié)果對(duì)昏迷患者預(yù)后的預(yù)測(cè)作用

圖1 腦電圖反應(yīng)性δ頻段絕對(duì)功率變化百分比時(shí)間趨勢(shì)圖

表3 動(dòng)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(yáng)性率高于聲音刺激和光刺激所引起的EEG反應(yīng)性陽(yáng)性率，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。隨后，通過(guò)對(duì)腦外傷后昏迷患者EEG反應(yīng)性的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)傷后不同時(shí)間點(diǎn)EEG反應(yīng)性對(duì)預(yù)后預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率不同，傷后3周時(shí)預(yù)測(cè)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(guò)程相關(guān)，腦損傷后由于及時(shí)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(shí)大多患者水腫較前明顯減輕，繼而顱內(nèi)壓也會(huì)較前下降，趨于正常，病情趨于穩(wěn)定，此時(shí)間點(diǎn)EEG反應(yīng)性預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度也最高。

常規(guī)EEG一直沿用目測(cè)分析法，這種分析方法使得腦電活動(dòng)中所包含的豐富特征和信息無(wú)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(huì)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(shí)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(hào)，從而提供直觀的量化的參數(shù)，能在可逆階段檢測(cè)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(cè)原始EEG時(shí)難以發(fā)現(xiàn)的某些特征。本研究對(duì)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(cè)預(yù)后：預(yù)后良好組的EEG反應(yīng)性絕對(duì)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(duì)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(guò)對(duì)痛刺激δ頻段EEG反應(yīng)性絕對(duì)功率百分比的時(shí)間變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，總結(jié)歸納出四組代表性變化趨勢(shì)，并對(duì)該四種變化趨勢(shì)的預(yù)后評(píng)估進(jìn)行了定量分析，此將對(duì)外傷后昏迷患者整體的預(yù)后評(píng)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(guó)家自然科學(xué)基金（81471214）；濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院院長(zhǎng)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(duì)顱腦外傷后昏迷患者預(yù)后評(píng)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.