脑电图在脑损伤和颅内炎症性疾病的应用☆

袁裕钧 吴琼 范玉颖 王华

脑电图（electroencephalogram,EEG）可以对中枢神经系统各种损伤做出评估。任何病因引起的脑功能损伤,包括脑出血、脑梗塞、中枢神经系统感染性疾病、神经系统变性病、遗传代谢性脑病、脑发育不良、缺氧缺血性脑病、代谢紊乱、昏迷等，都能在EEG上早期甚至即刻出现异常反应，而且EEG可以持续监测病程演变和治疗反应。此外，脑电图可常规应用于高危患者的脑电监测，以评估其脑功能及脑损伤情况（如复苏后昏迷的所有患者）[1]脑电图监测有几种常见的方法，包括常规脑电图、动态脑电图、连续脑电图监测（continuous electroencephalogram,cEEG）、视频脑电图、皮质脑电图等，临床上根据需求选择不同的脑电图检测方法。

1 脑电图在脑血管病导致脑损伤的应用

1.1 在蛛网膜下腔出血迟发型脑缺血的应用迟发型脑缺血（delayed cerebral ischemia，DCI）是蛛网膜下腔出血后最常见的致残性并发症，通常在蛛网膜下腔出血后的4～14 d内出现[2]，如果能在早期的识别DCI可以使很多患者从中获益。EEG可以对脑功能进行连续监测，对脑缺血的反应是可靠且可预测的，因此可应用cEEG来预测DCI的发生[3]。ROSENTHAL等[4]的研究表明，cEEG可以在临床症状出现前24 h预测出DCI的发生。DCI的早期cEEG改变为亚临床缺血的早期阶段，其可发展为持续性或恶化以至于最终出现相应临床症状。脑缺血导致皮层扩散去极化，这种去极化在颅内脑电图中表现为短暂性脑电抑制，随着时间的推移，这种重复扩散去极化将最终导致梗塞[5-6]。以下几种脑电图改变提示有脑缺血的可能：①局部慢波增多或快波减少。这种局部慢波特点为 δ（<4 Hz）或 θ（4～7 Hz）波的增多，其提示持续恶化或背景出现质的改变。②相对α功率变异（relative alpha power variability，RAV）或 α-δ 频率比（alpha-to-delta power ratio，ADR）降低。③癫痫样放电增多。包括散发性癫痫样放电，一侧性节律性δ活动，一侧性周期样放电或全面性周期样放电[4]。cEEG可缩短DCI的检出时间，通过静脉输液亚硝酸盐后可以诱发DCI，在仅经过2 h的持续脑电图检测后，他们发现在未发生DCI的患者其脑电图的ADR显著增加，而那些发展成DCI的患者ADR轻微下降或没有变化[7]。

1.2 在缺血性脑卒中的应用蛛网膜下腔出血或急性缺血性脑卒中会导致短暂的血管痉挛，从而出现缺血，而拯救缺血半暗带是临床医师最关心的。而急性缺血性脑卒中引起的血管痉挛的患者血压会降低，应用血管加压素诱导血压增加是挽救继续缺血脑组织的方法之一[8]。但用血管加压素来增加血压会出现并发症，如脑梗死、心肌缺血和脑水肿[9]。cEEG对脑血流变化敏感，是一种无创的可以实时监测血压升高的新方法。因此可以通过cEEG来评估颅脑血流量（cerebral blood flow，CBF）。在脑电图检测期间发现随着CBF的降低，快的脑电频率先减少，而慢的脑电频率逐渐增多。因此可通过cEEG监测来评估CBF的改善情况[10]。NEWEY等[11]曾观察3例脑卒中患者，在输注肾上腺素前的脑电图显示广泛性持续慢波，且病灶侧更明显 ，输注肾上腺素后，脑电图显示病灶侧脑电图虽仍为慢波，但频率增快，脑电图的改变提示在注射肾上腺素后CBF得到优化。同样研究证明，在进行颈内动脉内膜切除术中脑电图检测提示脑电波频率的变化与CBF的增加同步，当CBF下降到35 mL/（100g·min）时，快的脑电频率首先消失。当CBF小于 8～10 mL/（100g·min）时，脑电图可显示电抑制，也意味着有脑死亡的情况[12]。因此提示通过cEEG可以更方便快捷的检测缺血性脑卒中患者CBF情况。

2 脑电图在心脏疾病导致脑损伤的应用

2.1 在心搏骤停后评估脑损伤预后的应用据统计每年都有超过125000名美国人因心搏骤停（cardiac arrest，CA）在医院成功复苏[13]，是否有脑损伤在心搏骤停后至关重要,在幸存者中，神经功能障碍很常见，并与死亡率和生活质量下降有关[14]。在昏迷患者中，多达1/3患者的脑电图在发作期或发作间期可出现改变，这些异常脑电图表现从惊厥性癫痫发作到非周期性癫痫样放电不等。有指南指出对于脑损伤预后判断更注重于脑电图的背景特征的描述，如抑制、反应性和连续性，以及癫痫的发展[1]。有研究表明,在未进行治疗性低体温而复苏成功后脑电图中，双频谱指数<40（对原始脑电图数据的频率和振幅的计算总结得出）、爆发抑制、周期样放电、痫性放电、刺激诱发节律性周期样放电，提示预后较差，而节律性δ活动可提示较好的预后[15]。SIVARAJU等[16]的研究表明，连续24 h的低电压或爆发抑制型始终与不良预后相关。电压抑制（<10 μV），或低电压（<20 μV），在心搏骤停后昏迷小于24 h的患者中不总是意味着预后不良，但在大于24 h后的患者却总提示预后不良；正常背景并且无异常癫痫样放电有70%预后良好的机会。

2.2 在新生儿心脏外科手术后对早期脑损伤的评估因严重先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）而在早期接受心脏外科手术的新生儿，其脑损伤和神经发育受损的风险会有所增加[17]。因此，脑电图尤其是振幅整合脑电图（amplitude-integrated electroencephalogram，aEEG）越来越多地用于新生儿心脏手术前后的脑功能监测和评估[18]。然而，关于脑活动和脑损伤之间的关系仍然缺乏确切研究。如果一些脑电图特征可以被确定为新生儿脑损伤的标志，这可能为需要心脏手术的新生儿的预后和护理提供更可靠依据。CLAESSENS等[19]的研究表明，在使用体外循环心脏手术后，异常的脑活动（例如，背景模式或发作期放电）可以预测新的脑损伤。同时发现，生后早期的脑活动异常与术前脑损伤有关。因此，脑电图有助于早期识别出更易发生脑损伤的新生儿。不正常的脑电背景模式与脑损伤的关系有两种解释，其一，如同异常放电，不正常的脑电背景模式可能是针对脑损伤所做出的快速的脑电反应，其二，不正常的脑电背景是脑不成熟或易损性的信号[20]。

3 脑电图在脑损伤后对意识状态评估的应用

近年来重症监护医学的发展使得大量的急性脑损伤患者得以存活。一些患者在损伤后第一天就恢复了，一些患者进入植物人状态，而另一些患者则永久丧失脑干功能（脑死亡）[21]。aEEG已广泛应用于新生儿重症监护室，用于评估缺氧缺血性脑病新生儿的脑损伤。良好的aEEG模式（持续正常电压）提示6个月后神经系统预后相对较好，其敏感性为93.6%，特异性为85.2%。不良的aEEG模式（持续极低电压、爆发抑制或平坦波）表明6个月神经系统预后差，敏感性和特异性分别为76.5%和100%。然而，中间模式（正常不连续电压）对良好和不良预后的预测价值有限[22]。反应性脑电图（reactive EEG，EEG-R）或无反应性脑电图对意识受损患者的预后判断同样有着非常重要价值[23]。EEG-R可定义为头皮记录的脑电活动对感觉外界刺激的弥漫性和短暂变化。这种刺激可能是听觉的、伤害性或视觉。此时脑电频率或振幅会随着刺激而有所改变。有EEG-R的患者意味预后较好，而缺乏EEG-R意味着较差的预后[24-25]，其可能反映了皮层或皮层下结构的广泛损伤。动物实验表明，EEG-R与丘脑环和丘脑-脑干环路的结构和功能完整性有关。丘脑及其与皮层的反复联系在脑节律的产生和维持中起着不可或缺的作用，这些节律是脑电测量大脑功能的基础[23]。有研究根据脑电频带能量来预测脑损伤患者的意识水平，通常将频带分为4大类：β（>13 Hz）、α（8～13 Hz）、θ（4～7 Hz）和 δ（0.5～3 Hz），特别是 α与意识水平呈正相关，而低的频率与意识水平负相关[26]。而对于意识障碍患者，α频带的出现意味着预后的良好[27]。而随着脑部血流量的减少，脑电图出现快频率波减少（β波和α波）、慢频率波增多（θ波）或更慢频率波增加（β波）、最后EEG出现抑制，此时会出现神经元不可逆性损伤[28]。

4 脑电图在颅内炎症性疾病的应用

4.1 在NMDAR脑炎的应用脑炎是一种引起脑功能紊乱的疾病，急性期可表现为头痛、发烧、意识改变、认知障碍、癫痫发作，甚至精神症状。脑炎患者的脑电图模式通常为广泛性非特异性脑异常，包括背景减慢、节律性慢波活动（θ或 δ活动）、或者有棘波发放[29]。MEI等[30]在一项研究发现了一种特殊脑电图模式，被定义为快β刷（extreme beta brush,EBB），是由20～30 Hz频率的低波幅快β波叠加在广泛、有节律的中高波幅 θ波（4～7 Hz）或 δ波（1～3 Hz）之上，研究发现EBB模式通常在局部同步或非同步或阵发出现，并且这种波在脑脊液检出抗体阳性的患者更容易出现，且更容易出现癫痫发作，推测EBB更容易出现在重度脑炎患者并且预示着出现癫痫的风险更大。众所周知，NMDAR 脑炎（anti-N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR）是临床上最常见的一种自身免疫性脑炎，脑电图中δ刷是其标志性脑电图特征，并且提示其病情重，预后差[31]。然而，在原始EEG上识别δ刷需要有丰富经验的脑电图医师，且有δ刷的患病率<30%，因此它可能不是一个敏感的预后因素[32]，需要探索额外的脑电图标记物来测量抗NMDAR脑炎的严重程度和预后。JIANG等[33]想通过定量脑电图研究NMDAR脑炎，但其研究结果表明，qEEG未能反映NMDAR脑炎的临床严重程度，但顶叶部分的脑电图频带可能会在早期阶段识别出长期的预后结局，其较窄的振幅整合频带提示较好的结果。在中枢神经系统感染早期，患者有明显的电生理紊乱，这些电生理改变与认知功能下降有关，脑电图出现病理改变（如 δ、θ、或棘慢复合波）对预测其后遗症的发生有重要价值。尤其对年轻患者时，当认知状态没有完全恢复，脑电图有助于评估疾病的初始严重程度和预测长期结果[34]。

4.2 在单纯疱疹病毒性脑炎的应用脑电图在单纯疱疹病毒性脑炎的患者中同样有诊断价值，尤其在疾病进展的某个阶段出现或消失的一侧性周期样癫痫样放电（lateral periodic epileptic discharge,PLEDs）。在颞区出现棘波或慢波对其有诊断价值，尤其是颞区单侧PLEDs是单纯疱疹病毒性脑炎的关键诊断线索。在单纯单纯疱疹病毒性脑炎患者中，最初出现的癫痫样发作与6个月的不良临床结果显著相关。但如果期初发作形式表现为全面强直-阵挛发作，或癫痫持续状态却与临床结果无关[35]。

4.3 在新型冠状病毒感染后评估脑功能改变的应用自2020年初以来，世界一直在经历由严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）引起的冠状病毒疾病（COVID-19）灾难性大流行[36]，而脑电图的应用让我们对COVID-19感染后脑功能情况有了更进一步的了解。最近COVID-19患者癫痫发作的报告越来越多[37-39]。并且 SHREYA等[40]对 22例COVID-19患者进行研究，其发现COVID-19患者有多种癫痫样的脑电图异常，相当一定比例的患者会检测到癫痫发作。KATRINA等[41]曾对 177例COVID-19患者的脑电图报告进行分析，发现其脑电图改变无明显特异性，而是背景活动的紊乱，如广泛性和局灶性的慢波，以及节律性或周期性癫痫样异常放电。ANTONY等[42]的研究同样发现上述异常，他们认为这种非特异性异常提示存在局部脑功能障碍，是皮层应激下非特异性脑病的表现。并且脑电图中额区异常似乎是常见的COVID-19脑病的表现，推测，额叶脑电图的发现是由COVID-19的直接脑参与引起，而更多的弥漫性变化可能是由任何一个系统受累或弥漫性病毒参与导致脑部受累。

综上，目前脑电图的应用越来越受到各个科室的重视，尤其通过量化脑电图，可快速发现异常脑电图活动，医护人员可以经过短期培训即可掌握，并且脑电图为一项无创性检查，方便快捷，经济实惠并且准确率高的检查，因此使脑电图的应用得到更广泛应用。