联合应用经颅多普勒超声(TCD)及定量脑电图(qEEG)评估单侧大脑中动脉重度狭窄或闭塞者脑功能改变的临床价值

李曼婷， 韩 珂， 吴 江

大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)狭窄或闭塞是中国人缺血性脑卒中的重要原因[1]。先前的研究多集中在症状性MCA狭窄，Coutts等[2]对MCA闭塞但临床无卒中症状的报道，引起了对无症状性MCA狭窄或闭塞的关注。非急性MCA狭窄或闭塞者多在侧支代偿不足脑组织低灌注时，才会引起神经元功能障碍，从而出现脑梗死或者短暂性脑缺血发作(transient ischemic attack，TIA)[3]。在颈动脉内膜剥脱术或者颈动脉支架置入术中，当脑血流下降到一定程度、不能满足神经元的正常电活动供血时，脑电图显示神经元电活动的背景节律将发生异常改变，为术中是否分流提供信息，降低了术中或术后卒中的风险[4,5]。鉴于卒中事件高发病率、高致残率及高死亡率，如果能够早期发现MCA狭窄或闭塞者由于脑灌注下降导致的异常电活动，早期客观评价脑功能改变，对是否需要进一步选择个体化的干预治疗，预防卒中发生尤为重要。本研究旨在探讨联合经颅多普勒超声(transcranial doppler,TCD)及定量脑电图(quantitative electroencephalogram,qEEG)作为一种无创、实时动态监测脑血流、神经元电活动的评估工具，早期筛查脑功能改变，对血管狭窄的患者进行分层，有助于临床医生筛查脑梗死的高危人群，从而指导临床选择个体化治疗方案。

1 资料和方法

1.1 研究对象 收集2012年5月-2014年9月吉林大学第一医院神经内科经TCD诊断单侧MCA重度狭窄或闭塞者74例(重度狭窄31例，闭塞43例)作为病例组，男性54例，女性20例，年龄18岁～90岁，平均年龄(55.56±11.9)岁。根据有无责任症状分为症状组(45例)及无症状组(29例)。及年龄和性别匹配的体检健康者25例作为对照组。病例组的纳入标准：(1)能配合脑电图(electroencephalogram,EEG)及TCD检查；(2)经TCD检查诊断为单侧MCA重度狭窄或闭塞；(3)且经MRA/CTA/DSA证实为单侧MCA重度狭窄或闭塞；(4)临床表现为头痛、头晕、眩晕、胸闷等非特异性症状或无任何症状者纳入无症状组；(5)符合WHO标准的脑梗死或TIA者纳入症状组。排除标准：(1)颞窗穿透不良者；(2)TCD提示对侧MCA狭窄程度>50%；(3)伴颈动脉严重狭窄(>70%)或闭塞者；(4)症状与狭窄侧MCA不匹配者；(5)伴动脉瘤、颅内占位或动静脉畸形者；(6)24 h内有发热、服药苯巴比妥、精神类抑制药物等引起脑电图改变的药物；(7)癫痫；(8)其他非脑缺血引起的EEG异常；(9)脑部出血性疾病；(10)肝、肾功能不全。本研究已经通过吉林大学第一医院伦理委员会的审核批准，且所有入组者均签署知情同意书。

1.2 检查方法 所有受试者均应用神经监护仪(NSD-8100，深圳市德力凯医疗设备股份有限公司生产),于清醒、平卧、闭目、安静环境下进行EEG、TCD及心率、脉搏、血压、血氧饱和度等生命体征监测。受试者需预先清洗头部，并且应用磨砂膏去除局部头皮表面皮脂及污垢，然后应用T20导电膏固定盘状电极，表面用3M加压固定胶带固定，各导联电阻控制在10 KΩ,电极安装采用国际10～20系统，常规双极导联、耳极作为参考电极进行描记。对照阻抗界面连接电极。脑电信号采集时参数设定：16通道，时间基准为30 mm/s、时间常数0.3、灵敏度为10 μv/mm、滤波1～30 Hz，阻抗设置为10 KΩ，采样频率250 Hz，相对波段功率(Relative Band Power,RBP)频带设置为1～4 Hz，δ波；4～8 Hz，θ波；8～13 Hz，α波；13～30 Hz，β波。TCD用监护头架固定探头，监测双侧MCA血流速度，深度为50～60 mm。同时连接血压、血氧饱和度、心电等生命体征监测装置。同时记录数据至少30 min。应用核磁共振灌注成像(perfusion weight imaging,PWI)行脑组织灌注检查，记录脑血流量(cerebral blood flow,CBF)、脑血容量(cerebral blood volume,CBV)、平均通过时间(mean transit time,MTT)、达峰时间(time to peak,TTP)等参数。应用美国国立卫生研究院卒中量表(national institute of health stroke scale,NIHSS)评分。数据分析时，脑电图需要排除伪差部分，同时为减少因皱眉等引起的伪差，RBP模式中需要排除FP1、FP2两个不位于MCA供血区域的导联。利用NSD-8100自带的RBP模式对数据进行分析转化，得到不同频带的RBP数值。检查医师和数据分析者为双盲。

2 结 果

2.1 一般资料分析 99例受试者的年龄、性别无统计学差异(P>0.05)，其他相关因素无统计学差异(P>0.05)(见表1)。

2.2 3组间qEEG相对波段功率的比较 (1)3组间全脑各波段RBP值的比较(见表2)。症状组δ波、θ波RBP值高于无症状组及对照组(P<0.05)，α波RBP值低于以上两组(P<0.05)；而无症状组仅α波RBP值低于对照组(P<0.05)。(2)病例组狭窄侧MCA分布区与对照组相应区域间各波段RBP值的比较(见表3)。症状组狭窄侧MCA分布区δ波、θ波RBP值高于无症状组及对照组(P<0.05)，α波RBP值低于以上两组(P<0.05)；无症状组狭窄侧MCA分布区α波RBP低于对照组(P<0.05)。(3)3组间狭窄侧与健侧MCA分布区各波段RBP值的比较(见表4)。症状组狭窄侧MCA分布区δ波RBP值高于健侧(t=3.91，P=0.000)，α波RBP值、β波RBP值低于健侧(t=-2.99，P=0.005，s=-4.29，P=0.000)；而无症状组狭窄侧MCA分布区仅有δ波段RBP高于健侧(t=2.08，P=0.048)，双侧α波RBP值、β波RBP值未见明显差异(P=0.497；P=0.246)；对照组双侧脑区各波段RBP值均无差异(P>0.05)。(4)3组间患侧与健侧枕区各波段RBP值的比较(见表5)。症状组患侧枕区δ波RBP值高于健侧枕区(t=4.77，P=0.000)，α波RBP值、β波RBP值低于健侧枕区(t=-3.58，P=0.001，s=-215.50，P=0.000)。(5)病例组健侧枕区与对照组对应枕区各波段RBP值的比较(见表6)。症状组健侧枕区δ波、θ波RBP值高于对照组(P<0.05)，α波RBP值低于对照组(P<0.05)；而无症状组与对照组相比，δ波RBP值升高(P<0.05)、α波RBP值降低；症状组与无症状组相比较，α波RBP值降低(P<0.05)。(6)症状组RBP值与NIHSS分值的相关性分析：症状组全脑区δ波RBP值与NIHSS呈正相关性(r=0.83,P=0.000)，全脑区α波RBP值、β波RBP值与NIHSS分值呈负相关(r=-0.73,P=0.004;r=-0.64,P=0.019)。症状组双侧脑区、双侧枕区δ波RBP差值均与NIHSS呈正相关(r=0.59,P=0.032;r=0.76,P=0.002)；双侧脑区α波段RBP之差与NIHSS呈负相关(r=-0.57,P=0.042)。

2.3 3组间TCD血流动力学参数的比较 对照组左侧与右侧MCA、ACA、PCA的收缩期峰值流速(systolic velocity,Vs)比较均无统计学意义(P=0.882；P=0.875；P=0.146)，所以将对照组左侧的Vs作为病例组狭窄侧的对照，右侧与病例组非狭窄侧对照。3组间血流速度的比较(见表7)。症状组与无症状组的nvMCA、dvACA、nvACA、dvPCA、nvPCA均高于正常对照组(P<0.01)；无症状组dvACA、dvPCA高于症状组(P<0.05)。

2.4 qEEG与PWI的相关性 (1)CBV、CBF与各波段RBP值的相关性：CBV正常组与CBV异常组之间各波段RBP值均未见差异；CBF下降组狭窄侧MCA分布区、狭窄侧枕区的δ波RBP值比CBF正常组明显增高(F=6.36，P=0.033；F=8.81，P=0.016)，狭窄侧枕区α波RBP值明显下降(F=5.63，P=0.042)；(2)MTT、TTP与各波段RBP值的关系：MTT/TTP延长组与MTT/TTP正常组比较，在狭窄侧MCA分布区及狭窄侧枕区以及全脑区均表现为δ、θ波RBP值升高，α波RBP值下降(P<0.05)。

表1 研究对象的人口统计学和临床资料

表2 3组间全脑区各波段RBP值(%)

与对照组比较*P<0.05；与无症状组比较#P<0.05，qEEG:quantitative electroencephalogram,定量脑电图；RBP:relative band power,相对波段功率

表3 病例组狭窄侧MCA分布区与对照组相应区域的各波段RBP值(%)

与对照组比较*P<0.05；与无症状组比较#P<0.05

表4 3组狭窄侧与健侧MCA分布区各波段RBP值(%)

与对照组比较*P<0.05

表5 3组间患侧与健侧枕区各波段RBP值(%)

与对照组比较*P<0.05；与无症状组比较#P<0.05

表6 症状组、无症状组健侧枕区与对照组对应枕区各波段RBP值(%)

与对照组比较*P<0.05；与无症状组比较#P<0.05

表7 3组间大脑中、前、后动脉的血流速度(Vs,cm/s)

与对照组比较*P<0.05；与无症状组比较#P<0.05

MCA:middle cerebral artery,大脑中动脉;ACA:anterior cerebral artery,大脑前动脉;PCA:posterior cerebral artery,大脑后动脉;Vs:systolic velocity,收缩期峰值血流速度;v:velocity,血流速度;n:病例组的非狭窄侧及对照组的右侧;d:病例组的狭窄侧及对照组的左侧

3 讨 论

本研究主要结果如下：症状性MCA重度狭窄或闭塞者qEEG缺血改变明显，与对照组比较主要表现为δ波RBP值显著升高，α波、β波RBP值显著下降，且全脑区δ波RBP值越高，α波、β波RBP值越低，患者的神经功能缺损程度也就越严重；患侧ACA、PCA血流速度轻度增快，侧支开放不足；PWI呈低灌注改变。无症状MCA重度狭窄或闭塞患者qEEG无缺血改变或仅有轻微改变，与对照组比较表现为仅有轻微α波RBP值下降、或轻微δ波RBP值升高甚至无改变；患侧ACA、PCA血流速度显著代偿性增快、侧支开放充分；PWI灌注改变轻微。

神经监测是一个新兴领域，重要组成部分是脑电(electroencephalogram,EEG)监护，研究显示脑电图对脑组织缺血检测具有高敏感性及特异性，能检测出可逆的脑功能改变[6，7]。普通脑电图的判读存在较大的主观性及偏倚，而定量脑电图 (quantitative electroencephalogram，qEEG)是应用快速傅立叶转换方法，通过函数模型，将原始脑电图的基本参数，如频率、节律、波幅、波形等，转化为各种量化参数，其中相对波段功率(relative band power,RBP)是将脑电波幅随时间变化转化为脑电功率随频率的变化，是各波段(δ、θ、α、β) 功率所占总功率的百分比[8]，用于定量反映脑波的分布、比例与波幅变化，且RBP的异常率高于EEG[9]。

国内研究显示[10]急性大面积脑梗死，发病24 h内CT未显影者脑电监测100%异常，提示脑梗死超早期或早期时EEG的敏感性高。国外也有类似发现[11]，蛛网膜下腔出血后的迟发性脑梗死发病48 h内 EEG异常的敏感性达89%，而特异性达77%。不同部位梗死的EEG表现不一样[12～14]，脑叶梗死多表现为局灶性的异常δ、θ波，基底节区梗死则多表现为弥漫性的异常δ、θ波，而位置较深的后循环脑梗死如小脑和脑干梗死，脑电图多数表现为正常。本研究中，45例症状组脑电背景活动两侧不对称，病灶侧α波、β波减少，慢波增多，其中8例大面积脑梗死患者MCA分布区发生高波幅的δ波爆发，这与Burghaus等[15]研究结果一致；29例无症状组中11例患侧背景节律出现不同程度的慢化，θ活动增多，偶见δ波，α波、β波减少，15例背景节律为双侧正常对称，部分出现α泛化，脑缺血发作时也可见间断性θ波，提示症状性和无症状性MCA狭窄的脑功能改变程度不同。

症状组中有2例症状严重但发病时间在6个月以上的患者，其EEG已基本恢复正常，双侧MCA分布区EEG大致对称，以α波及θ波为主，电压偶不对称，枕区表现为α波为主，且双侧对称，提示脑梗死后期虽然影像学的形态改变显著，但脑功能逐渐恢复或被代偿，故EEG相应改善，提示EEG监测有时间窗限制，越早期缺血表现越明显。

症状组单侧MCA闭塞的MRI可见多发腔隙性梗死灶，常规EEG显示双侧MCA分布区θ波为主，但无法确认双侧波形是否对称，枕区EEG表现正常且对称，但qEEG中可明显发现该患者狭窄侧θ波RBP明显高于健侧，提示RBP的异常率高于EEG。

与无症状组及对照组比较，症状组狭窄侧MCA分布区δ波、θ波RBP值显著增大，α波RBP值显著降低，提示症状组急性脑缺血对于脑部受损皮质的抑制性改变；而无症状组狭窄侧MCA分布区仅α波RBP轻微降低，提示无症状组脑组织并无缺血改变或者仅有轻微改变，症状性MCA狭窄脑功能损伤程度较无症状重；且验证了α波对轻度脑缺血最敏感，可能是因为狭窄侧枕区血管代偿MCA狭窄或者盗血引起的远隔区EEG 异常，也提示枕叶qEEG改变能间接反映血管狭窄后脑功能的变化。

另外，症状组的全脑区δ波、α波、β波RBP值均与NIHSS评分相关，δ波RBP值越大，α波、β波RBP值越小，患者NIHSS分值越高，预后越差，临床应用中，qEEG的RBP将弥补影像学检查及神经科查体的不足，提示症状性和无症状性MCA狭窄的脑功能改变程度不同[16]。

当脑动脉严重狭窄或闭塞时，血液可通过侧支循环的血管吻合到达缺血脑组织[17]，有助于维持脑灌注、改善患者预后。侧支循环的存在与梗死面积和临床结局之间是正相关[18]。Rutgers等认为MCA 狭窄或闭塞后ACA、PCA的分支与 MCA的分支在皮质软脑膜内吻合，对MCA支配区域进行代偿，表现为 ACA、PCA血流速度代偿性增快[19]。本研究中TCD也发现，无症状组MCA重度狭窄或闭塞侧ACA、PCA血流速度明显高于症状组，说明无症状组的ACA-MCA、PCA-MCA的侧支血流代偿要优于症状组。但TCD只能反映颅内大动脉的供血情况，而不能检测小的分支血管。而qEEG可反映大脑的供血情况，弥补TCD的不足，可对MCA狭窄后的侧支代偿、灌注改变及脑功能改变程度进行评估，且优于形态学，在急性脑缺血的诊断工具中最敏感。

PWI通过测量CBF、CBV、MTT、TTP等参数，早期显示血管狭窄后脑灌注的改变。但PWI需要注射造影剂、价格昂贵、且难以进行动态监测，不能作为临床筛查工具。本研究发现RBP与CBF之间有相关性，且CBF可能与δ波RBP值密切相关；MTT、TTP与RBP之间均有相关性，且MTT可能与α波RBP值的相关性更强，TTP与θ波RBP值相关性更强。van Putten[20]发现在颈动脉内膜切除手术中，单侧ICA夹闭时，脑电图空间对称指数(spatial brain symmetry index，sBSI)会明显升高，当脑血流灌注恢复正常时sBSI也会随之下降。Nagata等[21]研究发现脑电图θ、δ波百分比、功率比指数(PRI)与卒中急性期、亚急性期rCBF和脑氧代谢率CMRO2下降有关，以上均证明了EEG与脑灌注改变密切相关。Diedler等[22]研究发现严重脑卒中的qEEG相对功率比(DTABR、RAP、DAR)的降低与脑灌注压的下降有一定的正相关性。

本研究作为前瞻性研究，灌注样本量过小，且灌注参数未定量，需进一步明确qEEG与灌注的关系。

综上，由于qEEG能够敏感监测到脑血流下降的神经元的异常电活动，与脑灌注下降到使细胞处于梗死风险而尚未发生梗死的脑血流量的改变程度、脑梗死的病灶中心及缺血半暗带细胞水肿区，及脑功能的复杂性与脑卒中的预后均提供重要价值；而TCD则能准确评估脑血管狭窄后血流动力学及侧支循环的改变，故qEEG联合TCD，早期客观评价脑功能改变，对是否需要进一步选择个体化的干预治疗，预防卒中发生尤为重要。

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