定量脑电图在健康人群中的应用研究*

蔺雪梅,王克平,段康丽,邵 景,周 翔,卢慧君,郑明娟,史利萍,刘 营,吴松笛

西安市第一医院(西安710002)

定量脑电图(Quantitative electroencephalography, qEEG)是利用数学和计算机技术将原始脑电图数量化，克服了传统肉眼分析的主观性干涉，使脑电图的结果能用定量数字进行表达，与常规脑电图相比更简单、客观、量化，能够准确反应脑功能状态。近几年来，qEEG在神经及精神学科领域的应用越来越受到关注[1-2]，但鲜有对健康人群的报道。为此本研究以35～60岁健康人群为基础，检测其脑电功率特征，为早期发现脑功能异常提供有价值的客观依据。

对象与方法

1 研究对象 对2016年4月至2016年6月间西安市某高校教师正常体检，根据问卷和体检结果：①无明显失眠、健忘史；②无过度吸烟、饮酒史；③无脑外伤史；④血压、血脂、血糖、肝肾功能、心电图等均正常；⑤2周内未服用对脑电图有影响的精神活性药物。均为右利手。将问卷和体检结果均正常的73例35～60岁的正常成人纳入研究，其中男性32例，女性41例；并根据有无偶饮酒史分为健康组45例(男23例，女22例)和偶饮酒(3个月以上不定时饮酒1次或1年内饮酒不超过4次，酒量不定) 组28例(男16例，女12例)，两组年龄(平均50岁)、性别无统计学差异。研究对象均签署知情同意书。

2 研究方法 受试者在安静、半暗、电屏蔽检查室内进行，在保持安静、闭目、舒适坐位状态下检测，由同一位脑电图医师进行检查。采用TrueScan32型脑电信号采集仪，按照国际通用的10～20导联设置，在FPl、FP2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、F8、T3、T4、T5、T6、Cz、Fz、Pz位置使用电极帽(Electrocap International)，安放19导单极导联(坐立闭眼)采样30 min，频率为256 Hz。将脑电信号按频率分为δ(1.0～4.0 Hz)，θ(4.0～8.0 Hz)，α(8.0～12.0 Hz)，β(12.0～25.0 Hz)，高β(25.0～30.0 Hz)，γ(30.0～40.0 Hz)，高γ(40.0～50.0 Hz)，α1(8.0～10.0 Hz)，α2(10.0～12.0 Hz)，β1(12.0～15.0 Hz)，β2(15.0～18.0 Hz)，β3(18.0～25.0 Hz)，γ1(30.0～35.0 Hz)，γ2(35.0～40.0 Hz) 频段。分析软件为NeuroGuide，选取不小于1 min的受试者平稳脑电信号(无肌电/眼电等干扰)，获得定量脑电信号指标：①δ波、θ波、α波、β波和γ波等各频段的绝对值和相对值；②各频段每Hz的绝对值和相对值；③各频段(δ/θ、δ/α、δ/β、δ/高β、θ/α、θ/β、θ/高β、α/β、α/高β、β/高β)的比值。并将上述各项指标与纽约大学医学院的正常人脑电信号库(与年龄、性别匹配的健康成年人)做比对，得出Z值(Z-scores)[3]。

结 果

1 健康组与偶饮酒组脑电绝对功率值比较 偶饮酒组β、β1、β2、β3和高β频段绝对功率分别在P4、T3、T6；P4、01、T4、T6；T3、T6；F3、F4、C3、C4、T3、T6、和C3、C4、P4、T6、Pz导联显著低于健康组(P<0.05)，γ频段在FP2、F4、和Fz导联显著低于健康组(P<0.05)，见表1。

2 健康组与偶饮酒组脑电相对功率值比较 偶饮酒组α1频段相对功率在FPl、FP2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、01、02、F7、T3、T5、T6、Cz、Fz导联显著高于健康组 (P<0.05)，α2频段相对功率在F3、F4、C4、F8、T6、Cz、Fz导联显著低于对照组(P<0.05)，见表2。

3 健康组与偶饮酒组各波段Hz绝对值和相对值比较 偶饮酒组各波段每Hz绝对值除β、β1、β2、β3和高β波在各脑区显著低于健康组(P<0.05)外，δ波频段在F3导联、γ2波频段在F8和FP2导联和α波频段在T6导联均显著低于健康组(P<0.05)；各波段每Hz相对值仅γ2和高γ波频段F8导联显著低于健康组(P<0.05，图1)。

4 健康组与偶饮酒组各频段比值比较 两组间δ/θ、δ/α、δ/β、δ/高β、θ/α、θ/β、θ/高β、α/β、α/高β、β/高β的比值差异无统计学意义。

5 健康组与偶饮酒组各项指标Z值的变化 偶饮酒组12例β/高β的Z值≥3，健康组2例Z值≥3，差异有统计学意义(P<0.05)，余各项指标Z值差异无统计学意义。

表1 健康组与偶饮酒组脑电绝对功率值比较(μV Sq)

注：与偶饮组比较，*P<0.05，△P<0.01

表2 健康组与偶饮酒脑电相对功率值比较(%)

注：与偶饮组比较，*P<0.05，△P<0.01

图1 健康组与偶饮酒组各波段Hz绝对值和相对值比较

讨 论

脑电图是大脑皮质细胞脑电活动的总和，反映脑功能状态。20世纪80年代美国学者 Duffy首先实现了脑电图的定量分析。目前qEEG在临床诊断与研究中已用于精神病、癫痫、药物定量分析等领域，对缺血缺氧性脑病、代谢性脑病、中毒性脑损伤、认知功能异常、获得性中枢神经系统代谢障碍及大脑不同生理状态等的研究具有较高的价值，并已渐渐应用于临床[4-6]。

酒精对脑神经的影响主要表现为抑制作用。中枢神经系统中最可能的酒精作用靶受体之一是γ-氨基丁酸A型(GABA-A)，该受体是配体门控离子通道，GABA作用于该受体引起氯离子内流，产生超级化，达到抑制神经传导的作用。Chan报告GABA通过钙离子通道介导皮质和皮质神经元的超极化，使δ活动增加。长期酗酒者早期表现为皮质功能障碍，后期为皮层缩萎，因此，脑电图主要表现为慢波增多、快波减少，其慢波增多的可能原因是脑组织引起神经细胞能量代谢障碍，影响突触后电位的释放，产生较多的慢波[7-10]。既往的研究发现，酗酒者(或酒精依赖)qEEG的改变主要是δ、θ和α频段功率(降低)的改变[11-12]。Coutin等[13]对191例男性酗酒者进行qEEG分析，结果发现仅7例qEEG正常，异常率为96.3%，其中81例(42.4%)δ、θ频段的绝对功率和相对功率降低，而β频段的绝对功率和相对功率是增加的；33例(17.3%)显示仅δ、θ频段的绝对功率和相对功率降低；29例(15.2%)中27例显示β频段的绝对功率和相对功率增加，2例只有相对功率增加；28例(14.7%)δ、θ和α频段的绝对功率和相对功率降低；6例(3.14%)α频段的绝对功率和相对功率降低；3例(1.57%)θ和α频段的绝对功率和相对功率降低；并经MRI证实，δ、θ波(频段)功率下降与皮层萎缩有明显的相关性。也有研究者发现，酗酒者α1波绝对功率有明显改变，而α2波的绝对功率没有发生改变；随着酒精浓度的增高，受试者出现精神兴奋时各位点α频段的绝对功率增加最明显[14]。马玉宝等[15]报告适量酒精可使健康青年人各脑区α1频段相对功率百分比升高，而α3、δ频段相对功率百分比降低。最近Jaramillo等[16]报告大学生酒精消费者定量脑电图研究结果：在脑中央区β频段绝对功率增加，额叶和中央顶部β频段平均频率减低，θ频段并无改变。本研究结果显示，偶饮酒组在大脑多个频段β、高β和γ频段绝对功率均有明显减低，α1频段相对功率均明显增加，α2频段则明显减低，说明偶饮酒者脑电绝对功率值主要表现为全脑区β、高β和γ活动减少，而相对功率则全脑区α1动增多和α2活动减少，表明qEEG可较灵敏的识别出大脑结构和代谢出现异常之前的脑功能变化。本研究结果与文献结果不完全一致，可能与酒精消费量不同及选择人群的年龄范围不一致有关。

由于绝对功率值的个体差异比较大，难以有一个标准的诊断，相对功率值可以消除各种干扰，是一个比较稳定的指标。目前国内大多数研究者常用δ+θ/α+β等值作为分析指标，该值增大则表示慢波增多，快波减少。本研究选用多项功率比值，保持各个频段处于在一个基线。本研究结果显示偶饮酒组α/β、α/高β比值高于健康组；δ/θ、δ/α、δ/β、δ/高β、θ/α、θ/β、θ/高β、β/高β比值低于健康组，但两组间比较均无显著性差异，究其原因，可能与样本选择的比值不同有关，不同研究者对比值的研究存在一定差异。

Z值是与正常人数据库的均值和方差比对后得出值，它可以更好地反应出病人的参数与正常人参数的差异，越接近0越好，通常以±3为界。本研究发现，两组人群在全脑各频段的绝对值、相对值及多项功率比值的Z值均有一定比例出现异常(增强或减弱)，仅偶饮酒组β/高β的Z值有统计学意义。虽然两组的Z值多无统计学差异，但对每个体非常有意义，特别是对健康及亚健康人群，能够及早发现脑功能受损的微小变化，有助于提高人们对脑功能障碍的认识，促使我们及早干预，提高生存质量。

qEEG作为一种实用、简便、价廉和无创伤工具，能够反映大脑生物电活动的变化，在可逆阶段检测出脑功能障碍，并能突出在目测原始EEG 时难以发现的某些特征。本研究对健康人群脑功能分析结果表明qEEG可以对健康人脑功能受损早期精准定位。更为有意义的是，本研究筛查出偶饮酒者的qEEG不同于健康者的qEEG，并提示这类人群存在潜在认知障碍的风险。随着研究的深入，脑电信号定量分析一定会在体检中心中发挥更大作用。

当然，本研究还存在一些不足之处，如样本量较少、地域的限制、缺乏性别、年龄分层，需要在今后的工作中努力完善这些不足。