脑电图功率谱变化对MCI患者脑血管狭窄的诊断价值



脑电图功率谱变化对MCI患者脑血管狭窄的诊断价值

作者单位:726000 陕西 商洛,陕西省商洛市中心医院神经内科(赵晓红)；西安交通大学第二附属医院神经内科(展淑琴)

赵晓红,展淑琴

[摘要]目的探讨脑电图功率谱变化对轻度认知功能障碍(MCI)患者脑血管狭窄的诊断价值。方法100例MCI患者被分为无脑血管狭窄组、轻度脑血管狭窄组、重度脑血管狭窄组,所有患者行常规脑电图记录,比较分析3组的α频段、θ频段、δ频段相对功率值及α/θ值,通过脑电图功率谱分析,对脑血管狭窄程度做出诊断。结果α频段相对功率值和α/θ值随脑血管狭窄程度下降,θ频段、δ频段相对功率值随脑血管狭窄程度升高,脑电图功率谱分析对无脑血管狭窄、轻度脑血管狭窄、重度脑血管狭窄的诊断符合率分别为87.18%、81.25%、96.55%,总体诊断符合率为88.00%,诊断一致性较好(kappa=0.819,P<0.05),诊断有无脑血管狭窄的ROC曲线下面积为0.905(P<0.05)。结论α频段、δ和θ频段及α/θ值的改变可作为提示脑血管狭窄程度的观察指标；脑电图功率谱变化对MCI患者脑血管狭窄病情有较好的诊断价值。

[关键词]认知功能障碍；脑电图；功率谱；脑血管；狭窄；诊断

Diagnosis value of EEG power spectrum changes to cerebral vascular stenosis in patients with MCI

Zhao Xiaohong1, Zhan Shuqin21. Department of Neurology, Central Hospital of Shangluo City, Shangluo, Shaanxi, 726000, China; 2. Department of Neurology, Second Affiliated Hospital of Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaanxi, 710004, China

[Abstract]ObjectiveTo explore the diagnosis value of electroencephalogram (EEG) power spectrum changes to cerebral vascular stenosis (CVS) in patients with mild cognitive impairment (MCI).MethodsTotal 100 patients with MCI were divided into non-CVS group, mild CVS group, and severe CVS group; the conventional EEG of all patients were recorded, and the relative power of α, θ, and δ frequency range and α/θ value of the three groups were compared and analyzed; EEG power spectrum analysis was made in order to diagnose the severity of CVS.ResultsThe values of relative power and α/θ in frequency range α decreased with the severity of CVS, and those in frequency ranges θ and δ increased with the severity of CVS; the coincidence rate of EEG analysis with the diagnosis of non-CVS, mild CVS, and severe CVS was 87.18%, 81.25%, and 96.55%, respectively, with an overall coincidence rate of 88.00%, so the coincidence rate with diagnosis is good (kappa=0.819,P<0.05). The area under the ROC curve to diagnose whether there was CVS was 0.905 (P<0.05).ConclusionThe change of the frequency range of α, θ, and δ and α/θ value may be taken as an observation index indicating the severity of CVS; the EEG power spectrum changes has good diagnosis value to CVS in patients with MCI.

[Key words]cognitive impairment; EEG; power spectrum; cerebral vascular; stenosis; diagnosis

轻度认知功能障碍(mild cognitive impairment,MCI)是一种介于正常老龄化及痴呆之间的综合征,主要表现为轻度记忆减退或其他轻度认知功能损害,但并不影响患者的日常生活能力及社会活动能力[1-2]。MCI进展为痴呆的风险很高,MCI患者发生痴呆的可能性是正常老龄人群的10倍,大多数MCI患者会在5年内进展为痴呆,因而MCI被认为是痴呆的前状态[3-4]。血管性因素被认为是MCI的一个危险因素,有研究表明,MCI伴随颅内脑血管狭窄的患者5年内进展为痴呆的可能性显著提高[5]。传统脑电图只能判断MCI患者是否有颅内脑血管狭窄,对狭窄程度的区分效果不佳。目前,有报道认为脑电图功率谱分析对脑血管病变有一定的诊断价值。本研究旨在分析MCI患者的脑电图功率谱变化,探究其对MCI患者脑血管狭窄的诊断价值。

1对象与方法

1.1研究对象选择我院2010年5月~2013年8月确诊的100例MCI患者为研究对象,均符合MCI诊断标准[6]。病例纳入标准:(1)确诊为MCI；(2)无明显脑血管疾病。排除标准:(1)精神科疾病患者；(2)痴呆患者。

1.2研究方法脑电图描记时(Bio-logic生产的Netlink40数字化脑电图仪),室内安静、半暗,被测者静坐,保持清醒、放松状态,按照10-20系统放置电极,双侧耳垂放置参考电极,采用单极脑电图描计。增益:100 μV,高频滤波30 Hz,低频滤波0.5 Hz,时间常数 0.3,采样频率为200 Hz,采样精度为16 bit,描记时间1 h。选取无眼动及其他伪差的脑电图30 s,进行快速傅里叶转换(FFT),得到相应的功率值。然后计算各频段的相对功率值(该频段功率与各频段功率总和的比值)和α/θ值。脑电频段区分标准为:δ频段(1.0~3.9)、θ频段(4.0~7.9)、α1频段(8.0~8.9)、α2频段(9.0~10.9)、α3频段(11.0~13.9)、β1频段(14.0~19.9)、β2频段(20.0~30.0)。同时对所有患者使用简易精神状态评价量表(MMSE)进行量表评分,判断其认知水平,记录患者基本资料。

1.3统计学方法所有数据均使用SPSS 20.0统计软件进行分析,计量资料以均数和标准差表示,两组比较采用t检验,多组比较采用方差分析；诊断效果的比较采用kappa检验,kappa值>0.4表示一致性较差,kappa值>0.75表示一致性较好。所有检验均为双侧检验,检验水准为α=0.05。

2结果

2.1患者一般资料100例MCI患者按照颅内脑血管狭窄程度分为3组,无脑血管狭窄组39例、轻度脑血管狭窄组32例、重度脑血管狭窄组29例。各组的年龄、性别、受教育年限和MMSE评分均无显著性差异(P>0.05,表1)。

2.23组各频段相对功率值比较δ频段和θ频段均随着脑血管狭窄程度的加深逐渐升高,差异有统计学意义(F=9.57和F=3.53,P<0.05)；而α频段随着脑血管狭窄程度的加深逐渐下降,差异有统计学意义(F=11.35,P<0.05),主要表现为α2频段的下降,而α1频段和α3频段在3组间差异无统计学意义。见表2。

2.33组的α/θ值比较无脑血管狭窄组、轻度脑血管狭窄组、重度脑血管狭窄组的α/θ值分别为2.62±0.71、2.25±0.63、1.87±0.48,3组的α/θ值随着脑血管狭窄程度的加深逐渐下降,差异具有统计学意义(F=12.04,P<0.05)。

2.4脑电图功率谱分析对脑血管狭窄程度的诊断经过对患者的脑电图进行分析,39例无脑血管性狭窄的患者中,5例被诊断为轻度脑血管狭窄,诊断符合率为87.18%；32例轻度脑血管性狭窄的患者中,4例被诊断为无脑血管狭窄,2例被诊断为重度脑血管狭窄,诊断符合率为81.25%；29例重度脑血管性狭窄的患者中,1例被诊断为轻度脑血管狭窄,诊断符合率为96.55%。总体诊断一致性kappa值为0.819(P<0.05),脑电图功率谱分析诊断有无脑血管狭窄的ROC曲线下面积为0.905(P<0.05)。见表3、图1。

表1　3组患者基本资料比较

表2　各频段相对功率值比较

注:与无脑血管狭窄组比较,①P<0.05；与轻度脑血管狭窄组比较,②P<0.05

表3　脑电图功率谱与MRA对脑血管狭窄程度的诊断结果比较(例)

图1　脑电图功率谱分析诊断有无脑血管狭窄的ROC曲线

3讨论

我国老年人口较多,老年疾病中的轻度认知障碍尤为突出,MCI在老年人群众发病率较高,如果不能及时得到治疗,大部分患者会进展为痴呆。目前,临床上对于痴呆缺乏有效的治疗措施,因此,针对MCI患者进行早期诊断和干预具有重要意义。脑血流量与认知功能有密切的关系,不少研究都证实脑血管性因素对认知障碍有较大影响[7-8]。

脑电图是临床上普遍使用的一项电生理检查,可将脑电信号以图形的形式表现出来。脑电信号是一种特殊的自发性生物电信号,它可以反映大脑的功能状态,任何原因引起的脑部结构或者功能的改变都会导致脑波异常。在不同的病理状态下,可观测到不同的脑电信号,借此可分析其传递的脑功能信息。脑电图对颅内大脑血管病变检测阳性率较高,有很好的灵敏度。定量脑电图功率谱分析技术可以将原始的脑电波幅随时间的变化转化为脑电功率随频率的变化,进而直接观察各频段脑电波的分布与变化,这种技术实现了对脑波的定量分析,弥补了传统脑电分析方法的不足。

MCI患者常伴有颅内动脉脑血管狭窄,颅内动脉脑血管狭窄导致MCI的原因可能是:(1)脑低灌注,脑血管狭窄时血流灌注不足,导致脑组织缺血缺氧,这对脑组织海马部位影响最大,进而导致认知功能的损害；(2)脑栓塞,颅内脑血管狭窄,动脉粥样硬化斑块脱落形成微栓子,会导致静息性脑梗死,增加认知功能损害的风险；(3)脑白质病变,脑血管狭窄引起的慢性缺血状态可导致白质病变,直接损伤脑组织,引起认知功能损害。

颅内脑血管狭窄导致脑电活动异常,会引起脑电图的α波节律不规则、过度θ活动等一系列改变。本研究中δ频段和θ频段随着脑血管狭窄程度的加深而逐渐升高,α频段则随着脑血管狭窄程度的加深而逐渐下降,并且主要表现为α2频段的下降,α/θ值随着脑血管狭窄程度的加深而逐渐下降,提示δ频段、θ频段、α频段、α/θ值的变化可为MCI患者的脑血管狭窄程度提供诊断依据。脑血管狭窄导致脑部组织缺血,会出现α波节律减慢。有研究表明,当脑血管狭窄严重,导致脑梗死发生时,梗死区的θ频段、δ频段功率升高,此时脑电图异常十分明显[9]。θ波与认知联系最为紧密,可反映认知功能的活动[10-11]；α节律波是静息节律,与记忆有关[12]。α频段相对功率下降、δ和θ频段相对功率增加及α/θ值的下降,可以作为提示脑血管狭窄程度的观察指标,在判断脑血管狭窄程度方面有积极作用。本研究定量脑电图功率谱分析结果显示,无脑血管性狭窄、轻度脑血管性狭窄、重度脑血管性狭窄的诊断符合率分别为87.18%、81.25%、96.55%,总体诊断符合率为88.00%。1例重度脑血管狭窄患者表现为一侧α2频段的下降,诊断为轻度脑血管狭窄,可能原因是在脑血管狭窄的过程中形成了侧支循环。诊断一致性kappa值为0.819,说明定量脑电图功率谱诊断脑血管狭窄程度效果较好,尤其是对无脑血管狭窄和重度脑血管狭窄的诊断。

通过本研究发现,定量脑电图功率谱对MCI患者的脑血管狭窄程度有较好的诊断价值。因此,在临床上可用脑电图功率谱变化诊断MCI患者的脑血管狭窄程度。

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(收稿日期:2014-12-18)

文章编号1004-0188(2015)03-0236-04

doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2015.03.002

中图分类号R 743

文献标识码A

基金项目:国家自然科学基金(81070999)