定量脑电图在监测大脑中动脉重度狭窄侧脑灌注中的应用

罗林婷 宋志彬 王琴 王春艳 郑国良

南方医科大学附属小榄人民医院1神经内科，2放射科（广东中山528415）

缺血性卒中的发病率、病死率、致残率及再发率均高，随着人们生活方式的改变及人口老龄化，缺血性卒中的发病年龄有提前趋势［1］，因此国内外对其研究日益重视。颅内大动脉狭窄，特别是大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）狭窄，是缺血性脑血管病常见的独立高危因素之一［2］。

脑电图是一种临床上应用广泛的电生理检测方法，能敏感地监测到脑血流下降引起的脑细胞代谢紊乱和神经元异常电活动［3］。定量脑电图（quantitative electroencephalography，QEEG）是将脑电参数量化使结果更加客观，增加其诊断的准确性及敏感性。目前国内外有许多研究已证实QEEG 与血管狭窄程度的相关性，而在临床上常常会发现一些“大梗死，小症状”和“小梗死，大症状”的患者，笔者认为缺血性卒中的临床症状及预后不仅仅归结于血管狭窄程度，个体侧支循环、脑循环储备力、脑代谢储备力的差异，即脑灌注的差异对缺血性卒中的发生、临床症状及预后的严重程度有更重要的意义。

CT 灌注（CT perfusion，CTP）目前已广泛用于临床脑灌注的测量。由于对比剂浓度和衰减之间的线性关系，CTP 可以提供相对准确的灌注参数［4］。高培毅等［5］认为，急性脑梗死的发生，其血流变化经历了3 个时期：一是由于脑灌注压的下降引起的局部脑血液动力学异常的改变；二是脑循环贮备力失代偿性，导致灌注下降造成的神经元功能改变；三是脑血流量进一步下降超过脑代谢储备力，最后发生不可逆的神经元形态学改变，即脑梗死。前面两个时期则被称为脑梗死前期。

本研究的目的是以CTP 作为脑灌注参考标准，通过QEEG 监测MCA 重度狭窄患者的脑电生理参数，比较不同脑灌注组间QEEG 参数，评估QEEG 与脑灌注的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集2016年2月至2018年8月南方医科大学附属中山小榄人民医院神经内科收治MCA 重度狭窄患者60 例，其中男39 例，女21 例，年龄40～77 岁，平均60.8 岁。纳入标准：（1）经数字减影血管造影术（digital subtraction angiography，DSA）检查证实单侧MCA 重度狭窄或闭塞（狭窄率＞70%）；（2）能配合行头颅CT、MR、CTP 及脑电图等检查；（3）年龄18 ～85 岁。排除标准：（1）头颅CT 证实为脑出血、蛛网膜下腔出血；（2）血管炎检查可能为血管炎所致狭窄；（3）在住院期间或资料收集期内接受血运重建术；（4）对侧颅内大动脉及椎基底动脉中重度狭窄（狭窄率＞50%）；（5）同侧颈内动脉中重度狭窄（狭窄率＞50%）导致的串联病变。本研究经南方医科大学附属中山小榄人民医院伦理委员会批准，所有入选患者均签署知情同意书。

1.2 分组根据DSA 检查筛选符合入选标准的单侧MCA 重度狭窄患者，头颅CT 排除其他疾病，头颅MR 可有新发缺血性卒中，NIHSS 评分小于5 分，根据CTP 脑梗死前期定义分组：Ⅰ0 期：TTP、MTT、rCBF 和rCBV 均 正 常。Ⅰ1 期：达 蜂 时 间（TTP）延长，平均通过时间（MTT）、rCBF 和局部脑血容量（rCBV）正常。Ⅰ2 期：TTP 和MTT 延长，rCBF 轻度下降，rCBV 升高。Ⅱ1 期：TTP、MTT 延长以及rCBF 下降，rCBV 基本正常或轻度下降。Ⅱ2 期：TTP、MTT 延长，rCBF 和rCBV 下降［5］。脑梗死前期Ⅰ期=Ⅰ0 期+Ⅰ1 期+Ⅰ2 期，脑梗死前期Ⅱ期=Ⅱ1 期+Ⅱ2 期，有新发梗死灶者即为脑梗死期。

1.3 研究方法

1.3.1 患者基本资料收集收集患者姓名、性别、年龄、高血压病史、糖尿病病史、心脏病病史、血脂异常病史、吸烟史及主要临床症状。其中合并高血压病患者有51 例（85.0%），糖尿病患者43 例（71.7%），血脂异常患者48 例（80.0%）、合并心脏病患者11 例（18.3%），吸烟史27 例（45.0%）。主要临床症状：其中表现一侧肢体乏力麻木22 例（36.7%），言语含糊10 例（16.7%），TIA 发作11 例（18.3%），头晕15 例（25%），无明显症状12 例（20%）。其中24 例患者头颅MR 提示发现新发梗死病灶，其中29 例提示陈旧性腔隙性脑梗死，7 例未见明显异常。

1.3.2 CTP成像检查CTP成像检查采用Philips256层螺旋CT，为减少碘氟醇过敏，在术前15 min 左右静脉推入10 mg 地塞米松，采用高压注射器高压快速团注法经肘前静脉注入碘氟醇，注射速率5.0 mL/s，总量50 mL，注射完毕后立即以同样的速率再注射20 mL 的生理盐水。脑灌注扫描模式：管电压80 kV，管电流100 mAs，扫描22 个循环，循环时间2.05 s，扫描时间0.55 s，层厚5 mm，以基底节区层面为感兴趣区，覆盖范围32.2 mm。扫描体位为患者仰卧，眼眶一乳突连线为基线，以基底节区为中心扫描。头颅和身体正中矢状面于台面中线重合。灌注图像采用应用Brain Perfusion 4.0 灌注分析软件进行图像后处理，先应用程序对图像行自动校正处理，后手工选取流入动脉（MCA）和流出静脉（一般选择上矢状窦），得到时间密度曲线图，然后计算机自动绘制反映脑组织灌注功能的伪彩图，去除血管对数据的干扰后测量基底节及颞叶的病变侧及正常侧的脑血容量（CBV）、脑血流量（CBF）、平均通过时间（MTT）及灌注达峰时间（TTP）参数值，在所有显示基底节和颞叶的扫描层面内，分别取2 个感兴趣区（ROI），ROI 内避免包含直径＞2 cm 的梗死区；然后自动产生镜像对称的CBV、CBF、MTT 和TTP 的数值，最后取狭窄侧与正常侧参数值的比值即获得相对灌注参数（rCBV、rCBF）。根据定义分成：脑梗死前期Ⅰ期、脑梗死前期Ⅱ期和脑梗死期（图1）。

图1 MCA 重度狭窄患者的CTP 分组图像Fig.1 CTP group image of patients with severe middle cerebral artery stenosis

1.3.3 脑电图检查使用美国Nicolet 公司生产的Nicolet one 16 导脑电图检查仪进行记录。按照国际10/20 系统，首先安装头皮碟状电极，采用常规双极导联、耳极作为参考电极描记，采用频率≥2 000 Hz，控制各导联电阻在10 kΩ，提前嘱所有患者清洗头发，需要在患者清醒、闭目、安静状态下，记录约10～30 min，然后由两名经验丰富的脑电图医师选取患者平静呼吸后基线平稳、无伪迹的30 s脑电图数据（图2），经滤波后用计算机进行分析，通过快速傅立叶转换，分别得到16 个脑区的δ 波、θ 波、α 波、β 波的绝对功率，再计算出慢波化指数（delta and theta/alpha+ beta ratio，DTABR）、脑电图空间对称指数（spatial brain symmetry index，sBSI）及脑电时间对称指数（temporal brain symmetry index，tBSI）。DTABR=δ+θ/α+βδ、θ 、α及β表示30 s 内δ、θ 、α及β的实际功率值，N（i i=1，2，3，4…。N）代表导联的数目，M（j j=1，2，3，4…。M）所分的频带（α、β、δ、θ），K=2♢M［6］。

图2 MCA 重度狭窄患者的脑电图Fig.2 EEG of patients with severe cerebral artery stenosis

1.4 统计学方法应用SPSS 19.0 软件进行3 组间差异比较使用单因素方差分析，两两比较采用LSD 检验，相关性分析采用Spearman 相关分析，计数资料比较采用χ2检验。

2 结果

2.1 CTP 结果经2 名5年以上工作经验的放射科医生分别阅60 例入选患者CTP 片确认灌注分组，最终确认脑梗死前期Ⅰ期患者21 例，脑梗死前期Ⅱ期患者15 例，脑梗死期患者24 例，3 组患者一般资料差异无统计学意义（表1）。

2.2 脑电图结果

2.2.1 3 组QEEG 参数的比较3 组脑电图tBSI、sBSI、DTABR 比较差异有统计学意义（F = 12.077，P = 0.000；F = 19.051，P = 0.000；F = 3.486，P =0.037）。各组间比较，tBSI 在组间比较差异有统计学意义（P=0.026，P=0.000，P=0.038）；sBSI 在组间比较差异有统计学意义（P = 0.028，P = 0.000，P=0.044）；DTABR 在脑梗死前期Ⅰ和脑梗死期比较差异有统计学意义（P = 0.011），在脑梗死前期Ⅰ期和脑梗死前期Ⅱ期及脑梗死前期Ⅱ期和脑梗死期比较差异无统计学意义（P=0.190，P=0.305）（表2）。

表1 3 组患者的一般资料比较Tab.1 Comparison of general data among three groups of patients 例（%）

表2 3 组间各QEEG 指数的比较Tab.2 Comparison of QEEG indices among three groups ±s

表2 3 组间各QEEG 指数的比较Tab.2 Comparison of QEEG indices among three groups ±s

注：与脑梗死前期Ⅰ期相比，*P＜0.05

脑梗死前期Ⅰ期脑梗死前期Ⅱ期脑梗死期F 值P 值tBSI 0.099±0.006 0.105±0.007*0.110±0.007*12.077 0.000 sBSI 0.087±0.050 0.096±0.010*0.104±0.011*19.051 0.000 DTABR 0.614±0.088 0.654±0.096 0.684±0.084*3.486 0.037

2.2.2 QEEG参数与不同脑灌注程度的相关性脑电图tBSI、sBSI、DTABR与脑灌注下降程度呈正相关（r=0.552，P=0.000；r=0.626，P=0.000；r=0.316，P=0.000），即与脑灌注程度呈负相关（图3 ～5）。

图3 脑电图sBSI 与脑灌注程度的相关性Fig.3 Correlation between sBSI and cerebral perfusion

图4 脑电图tBSI 与脑灌注程度的相关性Fig.4 Correlation between tBSI and cerebral perfusion

图5 脑电图DABTR 与脑灌注程度的相关性Fig.5 Correlation between DABTR and cerebral perfusion

3 讨论

MCA 是颈内动脉的延续，其皮层支主要供应大脑半球背外侧的前2/3，一旦发生严重狭窄或闭塞，高致残率及死亡率给家庭及社会带来极大的负担［7］。MCA 重度狭窄，多为动脉粥样硬化所致，其形成的过程中，机体会形成相应的侧支循环以改善狭窄血管周围的血液供应，及时或完全形成侧支循环的可以避免脑梗死，而来不及代偿或代偿不足的则发生脑梗死［8］。目前尚无定量评价侧支循环代偿优劣的方法，而血管狭窄后侧支循环的代偿建立直接影响相应供血区域的脑灌注情况。所以临床上常常出现相同血管狭窄程度的患者，其临床症状多种多样，可没有任何临床症状，也可发生不同程度的脑梗死，而这些不同临床转归主要取决于血管狭窄后的脑灌注情况。

脑电图是一种能够有效反映脑缺血后脑功能的监测工具，相关研究［9］表明，脑电图能在患者脑缺血尚未出现临床症状时就可捕捉到异常脑电波。QEEG 通过对常规脑电图的频率、节律、波幅、波形等进行频域或时域分析，用特定函数模型转化为具体量化参数，让分析结果更加客观。研究表明，随着脑灌注减少，细胞代谢下降或大脑皮层功能减退时，脑电波表现为频率变慢或出现慢波（δ或θ波），而且，皮层机能越低下，脑波频率越慢［10］。所以慢波化指数越高提示局部脑组织缺血越明显，即局部脑灌注下降越明显［11-12］。脑电对称指数（BSI）是通过计算机快速傅里叶转换脑电图功率频谱分析所得，其主要代表左右大脑半球功率谱的差异，量化评估两侧大脑半球在频率分布和波幅大小方面的差异。其数值越接近0 代表对称性越好，越接近1 表示对称性越差［6］。本研究对MCA 重度狭窄侧各CTP 组的tBSI、sBSI、DTABR进行了比较，发现3 个QEEG 参数均与脑灌注呈负相关，随着血管狭窄侧脑灌注的下降，tBSI、sBSI 值逐渐增大，在各组间两两比较差异有统计学意义，提示血管狭窄侧脑灌注下降越明显，与正常侧大脑半球功率谱差异越大，对称性越差。DTABR 值也随着脑灌注的下降逐渐增大，在脑梗死前期Ⅰ和脑梗死期比较差异有统计学意义，提示血管狭窄侧脑灌注越低，脑电频率越慢，局部脑组织机能越差。

血管狭窄后由于侧支循环形成等差异造成脑灌注不同，血管供应区组织缺血程度不同，提示局部脑电活动可能存在差异。笔者认为所有导致缺血机制的最后通路一定是脑灌注的下降。ALKHACHROUM 等［13］联合QEEG 和经颅多普勒超声证实了硬膜下血肿短暂性脑缺血发作的低灌流机制。SCHLEIGER 等［14］在QEEG 监测证实急性缺血性卒中血栓切除术后，脑灌注恢复后即刻改善的脑病理生理学。HAGHIGHI 等［15］也在患有严重抑郁症的患者研究中，发现QEEG 与脑灌注之间的关联。其他相关研究［16-21］也表明QEEG 在监测急性或慢性缺血性卒中患者脑功能的改变及预后评估中有重大的意义及临床价值。与本研究结果发现的结论相吻合，进一步证实了QEEG 与脑灌注的相关性。

临床上，大多以发病时间及血管狭窄进行分期，忽略了个体侧支循环的差异。MCA 重度狭窄患者发生脑梗死的风险极高，所以对脑梗死前期的发现及监测意义重大，及早进行药物预防或介入手术治疗，可避免其向脑梗死期转化，从源头上减少致残率及致死率。此外，MCA 重度狭窄患者即使已经发生脑梗死，由于脑灌注的差异，其病情的严重程度及预后也不同。笔者发现梗死灶周围侧支循环越差，即脑灌注下降越明显，越容易发生进展性卒中，临床预后也越差，致残率越高。相关研究表明［22-23］，急性缺血性卒中早期脑电图可预测卒中后癫痫的发生及预后。所以，笔者认为应用QEEG 监测脑灌注对于判断患者病情严重程度及预后也有重要意义。

CTP 作为一种反应器官功能的影像学技术，是目前反映脑灌注的较可靠工具。CTP 的缺点包括价格昂贵、辐射剂量和造影剂注射，对肾功能障碍及危重症患者的应用具有一定的局限性。QEEG 的主要优点是可重复性，由于没有使用造影剂，可以根据需要重复多次测量，对急危患者还可床旁实时动态监测。低灌注是所有脑缺血机制的最后通路，笔者认为QEEG 在监测急危重症患者脑灌注的变化方面有重要的临床价值。

本研究仍存在一定局限性。首先，从单一机构抽取相对较小的样本量，可能引入样本偏差；其次是本研究入选病例均为单侧MCA 重度狭窄患者，各组灌注差距较小，而入选脑梗死组患者NIHSS 评分较低，证明脑梗死期组血管狭窄侧仍然存在一定的侧支循环代偿，并非完全没有灌注；这可能是造成DTABR 在在脑梗死前期Ⅰ期和脑梗死前期Ⅱ期及脑梗死前期Ⅱ期和脑梗死期比较差异无统计学意义的原因；此外，定量脑电参数可能会受患者情绪状态，前晚睡眠质量影响，脑电图医师在与患者沟通中已尽可能减小这些可能干扰脑电活动的因素。最后，本研究以CTP 评估灌注进行分组，由于各组间无明确参数值界定，主要靠肉眼识别光谱差异，可能存在一定主观性，而且ROI是在CTP 图像上手动绘制，这种手动测量是误差的来源。在本研究中，为了减少误差，两名医师分别对入选患者分组，根据大脑的解剖结构，ROI 尽可能放置CTP 图像的相同位置。因此，在某种程度上减少一定的误差。

综上所述，QEEG 作为一种无创、客观的检查手段，对于指导脑灌注可能具有一定的意义，有助于临床医师及时发现脑梗死前期，监测MCA 重度狭窄患者脑灌注的改变，从而制定更加有针对性的治疗方案，是一种很有前景的工具。