皮肤电导作为癫痫全面性强直-阵挛发作报警指标的可行性研究

尚丽，王开颜，余爽

癫痫发作具有突然性和不确定性，其中全面性强直-阵挛发作(GTCs)是最危险的发作类型，发作时因容易出现碰撞、外伤、窒息等各种意外，甚至猝死,常见于每年有1次以上GTCs且发作后无人看护的患者[1]。此外癫痫持续状态是需要迅速干预的危重急症，常以GTCs开始，可影响呼吸和心血管系统，并出现意识不清，严重可引起不可逆脑损伤[2]。目前临床上急需一种可长时程监测癫痫患者发作的可穿戴设备，在探测到GTCs发作时及时提醒，并迅速向患者家属或护理人员报警。监测癫痫发作的金标准是动态视频EEG(VEEG)，但穿戴设备繁琐，不便于携带。皮肤电导(EDA)又称皮肤电活动或交感皮肤反应，是人体的一种特性，它会导致皮肤电特性的持续变化，可反映交感神经系统对汗腺活动的调节。有研究发现在GTCs发作时EDA会相应升高[3]。目前国外有多项研究采用EDA、加速度、温度等多项传感器设计可穿戴产品，如美国Empatica公司生产的Embrace 腕表。我国有些医院也开展了癫痫监测相关的慢病管理及预警方面的可穿戴设备研究，但目前市场上还没有任何监测癫痫发作的可穿戴产品问世，本研究旨在进一步验证癫痫发作时外周参数如EDA变化与GTCs之间的匹配性，为后期可穿戴产品的研发奠定基础。

1 对象与方法

1.1 对象 系2017年10月至2019年5月于我院就诊的癫痫患者。入组标准：(1)成年患者，能配合穿戴设备，监测过程中不会脱离设备；(2)每周均有癫痫发作，发作形式包含GTCs，在减量抗癫痫药物或其他诱发因素下较有希望诱发癫痫发作；(3)接受24 h VEEG检查，以明确癫痫发作时间点及发作类型。

1.2 方法

1.2.1 数据采集及记录 采用日本光电数字化 VEEG 仪(EEG-1200C)，按国际10-20系统安放19导记录电极，监测时间为24 h。采用美国的Biopac MP-150系统、Empatica E4腕表传感器收集各项生理指标如EDA、肢体运动、心率及体温等，并通过无线或蓝牙传送到上位机，传感器与手机相连，实现移动监测。E4传感器采样频率如脉搏是64 Hz，皮肤电导是4 Hz。患者手腕佩戴E4腕表设备时同步进行24 h VEEG监测，记录癫痫患者的EEG变化。

1.2.2 数据分析 EEG数据及癫痫发作类型由专业的癫痫内科医生独立分析，EDA、肢体运动等外周参数由医工所的研究员独立分析，最终再一起比对EDA与GTCs的关联性。无论是原发还是继发的全面性发作，如果EEG视频证据显示存在双侧肢体强直继而阵挛，该发作则被算作GTCs。仅有强直或仅有阵挛运动和/或单侧肢体运动且未演变为GTCs的局灶性发作不被视为GTCs。

2 结 果

2.1 入组情况 共61例成年癫痫患者入组，年龄18～48岁，平均(31.7±7.6)岁，女性30例，男性31例；癫痫病史5～19年，平均(7.1±2.5)年。

2.2 监测结果 所有患者均接受24 h VEEG检查，共有9例患者出现GTCs发作，清醒、睡眠期发作均有，有14例患者共监测到30次部分性发作，包括13次强直发作，7次自动运动发作，6次愣神发作，4次过度运动发作。所有发作形式均由同步视频EEG确认无误。监测过程中无不良事件出现。共有38例患者未监测到癫痫发作。

2.3 数据分析 9例GTCs发作组发作均有对应的EDA骤然升高(图1)，EEG示GTCs发作期改变(图2)。52例无GTCs发作组中有5例出现EDA升高，与GTCs发作组比较，无GTCs发作组EDA变化存在统计学差异(P<0.001)。患者VEEG监测过程中一直佩戴E4腕表，除了癫痫发作也监测到日常活动，5例无癫痫发作的患者在进食时EDA也出现升高，但不是“陡峰”式升高，而是渐增渐降(图3)。30例部分性发作患者EDA无明显变化。

图1 患者13∶43 GTCs发作1次，显示同步皮肤电导“陡峰”式升高，肢体运动骤升，心率有波动，体温无变化

图2 患者13∶43相对应的同步EEG检查提示发作过程中为弥漫性棘-慢波，同步EMG提示强直-阵挛样改变，发作持续约2 min

图3 进食引起皮肤电导上升，但并不形成“陡峰”式的增高，而是渐增渐降，体温恒定

9例GTCs发作组均出现肢体运动增快，但无GTCs发组有36例也出现肢体运动增快(包括有部分性发作的患者)，两组比较无统计学差异(P=0.09)(表1)。部分性发作如过度运动，EDA没有明显变化，但可出现肢体运动增快(图4)，EEG提示过度运动发作(图5)。心率在GTCs、部分性发作、患者运动过程中都有可能出现波动。体温在癫痫发作过程中变化不大。

表1 GTCs发作与肢体运动的关系(例)组别肢体运动增快肢体运动无变化合计GTCs发作组909无GTCs发作组361652合计451661

图4 患者于14∶12出现一次过度运动发作(躯干翻滚)，发作时肢体加速度及心率增快，但EDA无变化，体温无波动

图5 患者14∶12过度运动发作时相对应的同步EEG提示大量运动伪迹，伴有心率增快，心率波动于78～162 次/min，发作持续约40 s

3 讨 论

人体的皮肤电阻、电导随皮肤汗腺机能变化而改变，这些可测量的皮肤电改变称为EDA[4]。当机体受外界刺激或情绪状态发生改变时，其植物神经系统的活动就会引起皮肤内血管的舒张和收缩以及汗腺分泌等变化，导致皮肤电阻随之发生改变。通过这种方式，EDA可以测量情绪和交感神经反应，可反映机体交感神经系统紧张度。

癫痫发作是由于脑神经元的异常放电，虽然致痫灶的部位各不相同，但多种类型的癫痫发作都与边缘系统如杏仁核、海马等结构的异常激活相关。研究发现,癫痫发作如果波及杏仁核，可能出现呼吸暂停，并伴随EDA值显著升高[5]。用深部电极电刺激人的杏仁核和海马时，身体同侧会出现EDA值的显著升高[6]。有些与癫痫发作相关的皮层结构如额叶皮层、扣带回，可直接或间接通过延髓与植物神经系统中枢相联系[7]，电刺激这些部位也可引起EDA升高[8]。这些研究提示，EDA有机会作为癫痫发作的评估指标。Poh等[9]发现，EDA的升高与EEG提示的GTCs发作一致，且其增加与癫痫发作后EEG全导电抑制的时间长短正相关[10]。值得注意的是癫痫猝死100%出现癫痫发作后EEG全导电抑制[11]，提示EDA的变化可以作为癫痫猝死的预判标志。本研究发现EDA与GTCs发作有高度关联性，9例GTCs发作组发作时100 %出现EDA升高，而52例无GTCs发作组中有5例出现EDA升高，且EDA不是 “陡峰”式升高，而是渐增渐降，与进食有关。

此外GTCs发作时多伴随肢体的抽动，因此采用加速度传感器监测肢体的运动状态并结合EDA可提高检测率。Poh等[9]监测了80例癫痫患者共计4 000多小时的上述参数，在16次癫痫大发作中成功检出了15次，准确度达94%。但仅靠肢体运动加速度来检测GTCs，仍有较高的误检率。Lockman等[12]使用腕表式运动检测器来检测GTCs发作时肢体的节律性运动，研究了40例患者，有6例共8次GTCs发作，腕表设备检测到其中7次发作，1次漏掉的原因可能是电池电量不足或者未能开启蓝牙连接，另外检测到204次肢体运动却并非是GTCs发作。本研究发现有GTCs发作的9例患者100%出现肢体运动增快，但无GTCs发作的52例患者仍有36例也出现肢体运动增快但EDA无变化，因此肢体运动加速度作为检测参数混杂因素较多，需结合EDA数据同时分析。其他外周参数无特异性，比如心率在GTCs及部分性发作中均有可能出现波动，而体温在癫痫发作过程中则变化不大。

综上所述，EDA与GTCs发作有高度一致性，提示EDA可作为对癫痫GTCS发作进行报警可穿戴设备的重要参数之一。本研究局限性在于监测到的GTCs发作次数较少，增加监测例数及延长监测时间有利于进一步证实该论点。