大鼠青霉素癫痫模型脑电图功率谱分析

李晓全 杨舒云 李列雅 李向华 俞志成

昆明医学院基础医学院，云南 昆明 650031

癫痫是神经系统的常见病之一，临床表现为发作性意识改变、抽搐、感觉障碍、植物神经功能紊乱以及精神异常等，给患者带来极大的痛苦。由于癫痫发作一般为呈突发性，无明显先兆，因此，目前还无法做到对癫痫发作的有效预测，而且实验教学脑电记录分析多用传统的目测，对轻微症状无明显病理学特征的癫痫较难判断，也无法在患者发作前做好必要的护理与保护工作。

随着计算机、微电子及信号处理技术飞速发展，脑电图 (EEG)在脑疾病的临床诊断中也越来越起到重要的作用。其成效最明显的例子即是癫痫疾病的诊断。内容包括:癫痫检测、癫痫类别的判断、与其它发作性疾病的鉴别、癫痫的疗效观察及癫痫愈后的估计等。但这种诊断是通过检查癫痫发作时记录到的脑电图实现的，是一种“预后”行为。因此，不论是普通脑电图诊断还是ICU的脑电图监护，同样都还做不到癫痫发作的实时预测。

本文实验通过远交系Wistar白化大鼠，青霉素癫痫模型的脑电记录，同时把新的、有效信号处理方法引入大鼠脑电分析。

1 材料和方法

1.1 实验大白鼠的分类与选取与实验小白鼠基本相同，按世界各国标准实验室普遍应用的远交系Wistar白化大鼠，选23只。由昆明医学院实验动物中心提供，批号(20110920)。其中10只作为实验组，其余为对照组。

1.2 试剂及药品

青霉素注射液 (2ml，0.5g)，生理盐水0.9%，250ml。

1.3 检测仪器 KT88数字脑电地形图仪 (国内生产)。

1.4 方法

1.4.1 测试方法及要求

用乌巴比妥按2.5ml/kg对动物进行麻醉。对照组每只动物记录3分钟自发脑电图。记录时，将头皮打开，去掉头壳上皮肌肉露出颅骨。记录电极安置于左、右额 (眼眶前缘与矢状缝的中间位)，参考电极置于鼻尖，双耳接地。在电磁屏蔽室内，用KT-88脑电地形图仪进行脑电描记，同时用KT-88处理记录脑电信号。脑电图仪的时间常数为0.3秒，滤波频率为50赫。

实验组动物除按对照组方法记录3分钟 (作为药前)自发脑电图外，接着在颅骨左枕部打开一个直径为4毫米的圆孔，用一张相应大小浸透青霉素饱和溶液的滤纸盖于裸露的硬脑膜上，使青霉素直接与硬脑膜接触 (称作用药)。多数动物在用药30分钟左右出现癫痫症状，此时青霉素癫痫模型制成。其早期症状为右侧咀角和胡须歪斜并抽动，逐步发展为全身性抽搐，仍以右侧为重。自用药后7分钟起连续记录脑电图，直至抽搐 (癫痫)出现为止。

1.4.2 脑电分析 用KT88数字脑电分析用药后7～10min、15～18min、23～26min的脑电图功率谱、脉冲响应等指标的阳性率，作为7min、15min、23min的阳性率。同时用临床常规目测法分析相应频段的脑电图以确定是否出现临床癫痫波或其它病理变化。

2 结果

电子计算机分析记录的脑电信号:

①用KT88脑电信号处理器进行;自功率谱、传递函数、脉冲响应和幅度直方图分析。

②脑功能损害指标的分析，采用脑电功率谱低频高宽、脑电脉冲响应异常、传递相干剩峰 (在大鼠身上取2～4赫范围为剩峰临界频段，取4～16赫范围为主峰的临界频段、幅度直方图频 (次)/(振)幅比≤2.5(相对单位)作为脑功能检测指标，以上指标异常即为阳性，所得的主要结果见表1，由于实验组用药前的检测结果从统计上看与对照组未见显著性差异，故可合并成一个组计算，统计为对照组结果。

表1 大鼠青霉素癫痫模型脑电功率谱分析指标的阳性率 (%)

各组间同一指标差异，ⅹ2检验达显著水平，P＜0.01。

上述四个脑功能异常指标，在对照组大鼠的阳性率为6～31%，在青霉素癫痫模型鼠身上阳性率随着用药后时间的延长而增大。在用药后7min时阳性率为50～70%用药后15min阳性率为60～80%用药后23min时，阳性率为56-80%，这一事实说明这四个指标可以反映脑功能的损害情况，而且随着用药时间的延长，脑功能受损程度的发展阳性率也相应地升高。

3 讨论

如果采用临床常规目测分析脑电图的方法，在用药7～23min后，只能在一小部分青霉素癫痫模型大鼠身上见到脑电振幅增大和慢波增多的现象，不能定性为脑电病理损害，在用药23分钟后才在大鼠身上见到典型的癫痫型发作波。

而我们所用KT88脑电信号分析指标的阳性率，在用药后7分钟时的阳性率就超过了用药23分钟后常规目测分析指标的阳性率。由此证明脑电功率谱分析对脑功能损害具有早期诊断效果，比常规目测分析方法提早16钟以上，占药物潜伏期的1/2。

本实验所用的记录电极位置为双额叶，青霉素刺激部位为左枕，且实验结果也表明所用的功率谱分析指标可反映实验动物脑功能损害情况。这一事实说明脑电功率谱分析指标的一个优点是当记录电极并不在损伤部位时，同样能够有效地反映脑功能损害情况。该指标在临床上应用不受损害部位的限制，即使是对病灶所在位置不明确的情况，使用这些指标仍可取得较好的诊断效果，不一定把记录电极安放在受损部位附近。因此，脑电功率谱分析指标在临床上的应用占有很大优势，能实现三维画面图谱分析，多数情况下明确脑损害部位的定位。

另外脑电功率谱低频高宽指标H-W指标，这一指标体现的是在脑电连续较宽的δ频率带区段内功率超过阈值的情况。就是在脑电0～4赫频率范围内多数是在2赫以内出现下列现象:

①在0～4赫频率范围内，任何一个峰频宽在大于或等于7.0处的幅值称H值，大于或等于标尺50微伏9.2;②在80H值处的频宽称作W值大于或等于12。同时满足这两个条件，即为一种病理变化，称作H-W指标阳性异常。

这一指标的含义与国外常用的δ频段功率积分值和用脑电δ波积分值是有区别的。主要差别在于，本指标为阳性的人中，并不包含脑电δ频段功率积分值高，但功率连续变差频带宽度并不超过阈值的人;也不包含δ频带宽度虽宽，但连续变差功率低于阈值的人，这两种人虽然δ频段功率积分较高，在常规目测脑电图分析时也可见到较多的δ波，却属于脑电正常的人［3]。

4 结论

4.1 脑电功率谱指标在实验及临床上应用不受损害部位的限制，即使是对病灶所在位置不明确的情况，使用这些指标仍可取得较好的诊断效果。

4.2 能实现三维图谱分析，多数情况下明确脑损害部位的定位。

4.3 脑电功率谱分析对脑功能损害具有早期诊断效果，比常规目测分析方法提早，占药物潜伏期的1/2。

［1]谭郁玲.临床脑电图与脑电地形图学［M].北京:人民卫生出版社，1999:116～118.

［2]Nikias CL.Higher-Order Spectra Analysis.Englewood Cliffs，NJ:Prentice Hall，1993.

［3]Ningtai Kang.Autoregressive and Bispectral AnalysiSTechnical EEG applications.IEEE EMB magazine，1990，9(1):47 ～49.

［4]李颖洁.脑电信号分析方法及其应用［M].科学出版社，2009:20～29.

［5]王俊峰.高阶统计量及其在脑电中应用的研究［D].硕士学位论文.北京:清华大学，1995.