连续脑电图监测在创伤性脑损伤中的应用
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摘要：
创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）的发生率占全身各部位创伤的9%～21%，是全球致残和致死的主要原因之一。CT和MRI是TBI主要的辅助检查方式，但二者不能准确反映脑细微结构的动态变化和功能的改变，而脑电图（electroencephalogram，EEG）恰好弥补了这个局限。患者EEG的不同可以直观地显示出脑功能的变化情况，从而明确病情程度、病变部位等相关信息，所以EEG对TBI患者，尤其是非结构性脑损伤患者的诊断和监测发挥着重要作用。因此，本文就连续脑电图 (continuous electroencephalogram，CEEG) 监测在TBI中的临床应用现状进行综述。
EEG的概述
脑电是脑细胞群自发的节律性电活动，任何引起细胞代谢异常的因素均会导致脑电活动的改变，并且可以通过EEG反映出来。EEG通常分为常规EEG、动态EEG和视频EEG，后两者监测时间更长，属于CEEG，临床医生可根据患者不同的病情程度进行合适地选择。
EEG对大脑代谢异常、缺血、缺氧和神经功能异常较为敏感，作为一种非侵入性床旁可行的皮层活动监测方法，EEG对TBI患者，特别是处于昏迷状态，难以实施可靠、易行临床检查的患者来说，尤为适用，其既可以简便、安全、实时地对患者病情进行一个初步的评估，还有助于发现继发性脑损伤的存在与否。同时，EEG监测对于评估TBI患者的预后具有重要的临床意义，一般来说，图像变化慢而单调的患者往往比图像变化快而多变的患者的预后更差。
此外，重度创伤性脑损伤（severe brain injury，sTBI）患者的多模态监测（multimodal monitoring，MMM）是近年一个快速发展的研究领域，它通过多参数、多角度监测，为sTBI患者提供了个体化精准治疗的基础，许多研究支持在接受MMM的TBI患者中增加EEG监测。遗憾的是，EEG结果可能因外部因素影响或是判读人员主观性而产生偏差，并且，单一图像特征无法精准判断TBI的复杂病情。因此，原始EEG结果的分析及结合多种图像特征对TBI患者疾病的诊断和预后评估是不容忽视的。
CEEG在TBI中的临床应用
01
CEEG数据的量化
CEEG监测期间会生成大量数据，逐一读图必然耗费大量人力和时间。所以，研究者们使用定量脑电图（quantitative electroencephalogram，QEEG）技术将原始脑电图形量化，以实现在床旁实时读图，指导临床工作。QEEG是指在原有脑电图基础上，结合计算机与数学的方法将原本随时间变化的脑电波转化为随频率变化的数字化信号，从而量化相关参数，旨在脑功能损伤的可逆阶段检测出中枢神经系统的异常以及功能障碍，从而及时止损。
计算机辅助的EEG分析和解读比医生直接读取原始EEG数据具有更大的优势，无论是获取具体测量值，执行数据转换，还是识别脑电图活动类型和模式的微妙变化。QEEG常见的参数定义包括如下：①总功率，指在一定频率范围内总的绝对功率；②绝对功率，各频带（α、β、θ、δ）下计算出的实际脑电功率；③相对功率，把总功率看为100%，各频带功率所占总功率的百分比；④平均功率，指各频带下的中位频率，该频率两侧的功率各占此频带功率的50%；⑤不对称性，两侧半球两个对应导联之间的总绝对功率和不同频带下绝对功率变化的对称程度；⑥δ比率，指单元功率谱内δ波段功率与α和β波段功率之和的比值，是慢波与快波成分之比；⑦变异性，中位数绝对偏差与中位数的比值。
在QEEG测量中，脑电信号的频率随以下因素而变化：①皮层神经元的数量；②丘脑皮层回路的完整性；③来自网状系统“自下而上”激活的影响。通过头皮测量，由一组皮层神经元产生的EGG信号可以作为神经网络连通性动态指标。
TBI会造成脑功能生理紊乱，随着损伤程度加重，脑结构（包括白质和皮质）也会受到损伤，这类损伤就可以经QEEG处理后得到的脑电频率和相干性的变化加以评估。虽然TBI患者特定的QEEG结果不尽相同，但也存在不少一致的观点：如平均α波频率降低，θ波活动增加或者θ/α比率增高，前皮层和后皮层区域的α波和β波功率差异减少，额叶和颞叶区域的相干性增加和相位减少等都有助于患者疾病的诊断。
众多研究已发现QEEG参数在预测中、重度TBI患者预后方面提供了有用的信息，对指导临床治疗具有重大意义。例如，EEG绝对功率的各项参数与预后均呈正相关，其中以中位α功率相关性最强，中位α功率值较高的TBI患者预后较好。目前的研究表明，QEEG在评估和监测TBI引起的持续性脑功能障碍方面具有重要的临床意义。
02
CEEG与TBI的诊断与预后
癫痫是TBI患者常见并发症，尤其是对于年龄较大、临床分级差或TBI后伴脑挫伤、颅内血肿、颅骨凹陷性骨折等情况患者，其发作风险很高。惊厥性癫痫发作常可以通过典型的临床症状确诊，而非惊厥性癫痫（nonconvulsive seizures，NCSz）发作的临床表现隐匿，不易在第一时间被识别，但是可以通过EEG监测来诊断。而且，NCSz发作在TBI患者中很常见。
据统计，约三分之一的sTBI患者出现过NCSz，其可能与TBI后神经特异性烯醇化酶升高、脑谷氨酸和乳酸丙酮酸升高、颅内压升高、脑组织缺氧、占位效应增加和海马受压有关。因此，对TBI患者进行EGG监测十分必要。常规EGG监测一般记录时间为20～40min，通常只能监测到某一时间段脑电异常情况，时间及空间分辨能力较为局限，从而可能导致错误结论。例如，在较短的标准记录时间内可能无法辨认睡眠图形的自主变化，或是一些特征性脑电图，如爆发抑制的出现可能会误导对患者预后的判断。
许多TBI患者在伤后1周内间歇性发作癫痫，在常规EEG上表现可能不明显，与CEEG监测相比，约一半患者可能会漏诊NCSz的发作。特别是对于昏迷患者，更加需要持续的脑电监测才能捕捉到癫痫发作。因此，CEEG监测已被推荐用于TBI患者的癫痫监测。研究表明，TBI后至少需要24～72hCEEG来监测癫痫发作。
EEG所显示的背景活动、变异图像和睡眠结构等数据，既对患者的诊断具有指导意义，也可作为患者预后的评估信息。MOURA等认为，所有TBI患者都应当考虑进行EEG监测。
发生TBI时，由于脑部组织结构被破坏，网状结构机能降低，皮层下和中线结构及神经细胞功能受损，从而会引起相应的EEG改变——背景基本频率的减慢是脑功能受损的基本表现；脑挫裂伤一般表现为轻中度弥散性异常，而颅内血肿患者多合并有脑挫伤和颅内压升高，临床上多伴有昏迷，EEG可表现为弥漫性慢波背景上的局限性异常改变；sTBI患者EGG改变则通常表现为受伤初期处于严重抑制状态，显示普遍性低波幅或平坦波，若伤后好转，则脑波波幅增高，出现不规则的弥漫性波，基本节律常慢至1次/s以下，节律完全消失；患者伴有上位脑干损伤时，可见双侧同步化的阵发性慢波，下位脑干损伤时可呈去同步化表现，为低波幅快波波型。
EEG数据还和TBI患者的预后密切相关。当EEG上出现弥漫性变化，如出现反应性丧失和睡眠-觉醒周期的缺乏，可能预示着不良预后，并表明可能累及脑干。当EEG出现局限性变化，如缺乏δ波或在24h内出现更快频率的波则与良好预后相关，而单侧显著、持续的δ波减缓或持续存在的α波频率降低，以及其他形态的变化，如大面积脑梗死的脑电图RAWOD模式或周期性一侧癫痫样放电（periodic lateralized epileptiform discharge，PLEDs）等，往往提示患者临床预后不良。
对于伴有严重疾病患者来说，其神经系统受损的风险很高，如果延误治疗，可能导致永久性神经功能障碍，但目前很少有技术可以持续监测大脑功能。CEEG通过监测大脑的电活动，能够无创、连续地反映脑功能的变化，并且能在床旁进行，弥补了危重患者临床检查受限的不足。它能够对包括癫痫发作、局部缺血、颅内压增高、脑出血、缺氧、低血压以及酸中毒等在内，可能导致全脑病变的突发急性事件及时地报警，可用于估计脑功能何时有受损的风险，或者何时已经出现损伤，以便在损伤发展到不可逆的程度之前进行干预，这很好地丰富了TBI患者的MMM。
03
CEEG的局限性
不容忽视的是，在评估CEEG信号时需要考虑大量的混杂因素。因为EEG记录在伤后的不同时间段进行，可能会被手术、影像学检查和其他事件反复中断，这可能降低了创伤后癫痫的实际发作率。同时，镇静剂、麻醉剂、抗精神病药和其他药物可能对EEG有不同程度的影响，甚至是正常状态时的变化，如慢波睡眠，与缺血时的变化相似。
在重症加强护理病房（intensive care unit，ICU）中，EEG信号还受到各种伪影的影响，胸部叩击，病床的移动，以及来自其他监测设备造成的伪影都会影响EEG信号。因此，原始EEG依然是评估脑功能的黄金标准。任何基于QEEG参数的算法都应该包括原始EEG，供现场或远程熟悉EEG判读的工作人员审阅。
总结与展望
CEEG可床旁监测TBI患者的脑电波变化状态，为判断脑功能情况提供重要线索，定量分析CEEG提供的参数，获取有用信息，可以为临床医疗工作者正确诊断、评估病情和采取恰当的医疗措施提供参考依据。与传统的评估手段相比，CEEG监测对TBI患者的预后评估结果更加准确，并可实现动态观察，且操作简单、无创、可重复，可谓是评估TBI患者预后的一种敏感而有效的临床监测方法，值得临床推广应用。虽然目前EEG的应用已经十分广泛，但在TBI患者的临床监测中，我们仍需要更多的基础研究。
考虑到TBI患者原发性损伤的复杂多样性，并发的器官功能障碍以及继发性损伤的进展，单个EEG参数在预测TBI患者严重程度上受到限制，结合多种EEG特征更有助于预测TBI患者的预后。因此，今后的研究应多致力于识别EEG多个参数的组合，深入探索EEG异常与TBI之间的神经生物学联系，以进一步提高TBI后EEG预测的准确性，探讨不同参数和变化趋势对TBI患者的临床意义及影响。
来源：陈毅,姜呈,王泽宁,任海军.连续脑电图监测在创伤性脑损伤中的应用[J].中国神经精神疾病杂志,2021,47(05):314-317.