不同背景波腦電圖大鼠戊四氮致癇域值的探討

汪達(dá)芳 高寶勤

1）清華大學(xué)玉泉醫(yī)院兒科 北京 100039 2）首都醫(yī)科大學(xué)天壇醫(yī)院兒科 北京 100050

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物 成年健康雄性Wistar大鼠30只，鼠齡2～3月，體質(zhì)量160～220g，由首都醫(yī)科大學(xué)動物中心提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器、試劑 NT9200 數(shù)字腦電圖儀、NT9200 分析軟件購自北京新拓儀器有限責(zé)任公司，立體定位儀自西安化學(xué)儀器廠，高速牙鉆自寧波醫(yī)療器械廠，有機(jī)玻璃管自北京儀器廠，自由落體玻璃管架自北京儀器廠，戊四氮自美國sigma公司，牙托粉自賀利氏古莎有限公司。

1.3 分組方法 將30只大鼠隨機(jī)分為成年大鼠頭皮腦電圖組（n＝10）、大鼠皮層腦電圖組（n＝10）及成年大鼠腦外傷組（n＝10）。

1.4 對照組腦電圖的描記

1.4.1 頭皮導(dǎo)聯(lián)描記：大鼠以10%水合氯醛腹腔麻醉（劑量為350 mg／kg），俯臥位固定，電極定位于左右額及枕部：左右額坐標(biāo)取前囟前3mm，中線旁左右各2mm，左右枕坐標(biāo)取前囟后5.8mm，中線旁左右各3mm，用自制的尖端銀電極刺入相應(yīng)部位皮下，參考電極取雙側(cè)耳電極，零線置于鼻下部，分析系統(tǒng)為NT9200 定量腦電圖分析軟件，描記條件為時(shí)值0.3，增益1mm＝10uV。描記腦電圖形態(tài)，每只大鼠記錄約30min，從采集的腦電信號選取無偽跡的片斷20s為一個(gè)采樣單元，利用功率譜分析技術(shù)進(jìn)行處理，每只老鼠選取4個(gè)采樣單元，取其平均值為所得數(shù)據(jù)。相對功率譜值分為4個(gè)頻段：δ（0.5～3.5 Hz）、θ（4～7.5 Hz）、α（8～13.5 Hz）、β（14～30Hz）。4個(gè)通道各個(gè)頻段的功率值分別為左、右側(cè)每個(gè)頻段的功率譜值之和，再計(jì)算出0～30 Hz的總功率譜值，左側(cè)及右側(cè)各個(gè)頻段的功率譜值之和0～30 Hz總功率值的比值×100%，即為各個(gè)頻段的相對功率譜。計(jì)算出腦電圖各頻段的相對功率值，并將頻域分析各參數(shù)進(jìn)行比較。

1.4.2 皮層導(dǎo)聯(lián)描記：麻醉同上，立體定位儀上固定，剪去大鼠頭頂部毛發(fā)，常規(guī)消毒頭頂皮膚后沿頭頂正中線切開頭皮，切口長約3cm。剝離頭頂筋膜，暴露顱骨。在左右額枕部相應(yīng)顱骨部位鉆4個(gè)直徑2mm 安放電極的孔。電極定位于左右額坐標(biāo)取前囟前3mm，中線旁2 mm，硬腦膜下0.5 mm；左右枕坐標(biāo)取前囟后5.8mm，中線旁3mm，硬腦膜下0.5mm［4］，腦電圖記錄時(shí)將銀電極置于上述位置，用牙托粉將銀絲與顱骨固定，參考電極取雙側(cè)耳電極，零線置于鼻下部，銀絲的另一端連接視頻腦電監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測大鼠的腦電圖。腦電圖描記時(shí)間及相對功率值計(jì)算同頭皮導(dǎo)聯(lián)。

1.4.3 腦外傷模型的制作及實(shí)驗(yàn)組腦電圖的描記：大鼠急性腦外傷模型建立參照Feeney等的方法［5］。大鼠用10%水合氯醛麻醉，于左側(cè)頂骨用牙鉆鉆3mm×3mm 的骨窗（不損傷硬腦膜）。動物固定于立體定位儀上，當(dāng)大鼠稍微清醒時(shí)，用20g鋼珠從1m 高有機(jī)玻璃管內(nèi)自由落下，打擊骨窗內(nèi)腦組織，縫合傷口，觀察行為變化。一周后應(yīng)用頭皮導(dǎo)聯(lián)分別描記各實(shí)驗(yàn)組動物雙側(cè)枕葉、額葉腦電圖，觀察腦電圖形態(tài)并計(jì)算各波段相對功率譜值及各部位α、β、δ和θ波的分布情況。相對功率值計(jì)算方法同前。

1.4.4 戊四氮致癇劑量觀察：取對照組、腦外傷組大鼠各8只，進(jìn)行PTZ腹腔注射［6］，首次腹腔注射驚厥閾下劑量20 mg／kg（1%PTZ生理鹽水），以后每10min按10mg／kg腹腔注射，觀察大鼠行為變化，直至出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級抽搐發(fā)作，記錄所需PTZ量。癲行為的嚴(yán)重程度參考Fatholahi的標(biāo)準(zhǔn)：0級：無反應(yīng)；Ⅰ級：節(jié)律性嘴和面部抽動；Ⅱ級：軀體波動樣游走性痙攣；Ⅲ級：全身肌陣攣、臀部上翹；Ⅳ級：軀體向一側(cè)翻轉(zhuǎn)；Ⅴ級：仰翻位，全面強(qiáng)直痙攣發(fā)作［7］。

2 結(jié)果

2.1 對照組腦電圖 腦電圖定量分析：戊四氮致癇域值左右額葉頭皮導(dǎo)聯(lián)腦電圖形態(tài)均為8～12 Hz、20～80uV 的α節(jié)律和低電壓β波，間有單個(gè)δ波。左右半球相應(yīng)部位基本對稱，皮層導(dǎo)聯(lián)腦電圖的形態(tài)與前者相似，但波幅較高。兩者相對功率值的比較見表1，統(tǒng)計(jì)分析顯示兩組間各波的相對功率值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表1 正常大鼠頭皮導(dǎo)聯(lián)與皮層導(dǎo)聯(lián)腦電圖的相對功率值比較 （%，±s）

表1 正常大鼠頭皮導(dǎo)聯(lián)與皮層導(dǎo)聯(lián)腦電圖的相對功率值比較 （%，±s）

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2.2 實(shí)驗(yàn)組腦電圖 實(shí)驗(yàn)組大鼠左右額出現(xiàn)持續(xù)性5～7 Hz、30～40μV 的θ節(jié)律，背景腦電圖基線大致平穩(wěn)，每個(gè)θ波頂部有復(fù)合單個(gè)低電壓β波出現(xiàn)，左右枕出現(xiàn)散在中至短程8～10Hz、20～60μV 的α活動，間有較多低電壓β波，混有單個(gè)θ波且左右側(cè)大致相同。成年大鼠腦外傷組與對照組比較其qEEG 的α、β頻段相對功率值降低，δ、θ 頻段相對功率增高，其中α、β、θ頻段相對功率值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 成年大鼠對照組與實(shí)驗(yàn)組相對功率譜值比較 （%，±s）

表2 成年大鼠對照組與實(shí)驗(yàn)組相對功率譜值比較 （%，±s）

注：與對照組比較，＊P＜0.05，＊＊P＜0.001

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2.3 戊四氮注射后大鼠行為變化及致癇劑量 對照組大鼠注射PTZ 5～7次后（即首次注射后50～70min），出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級驚厥發(fā)作，追加注射PTZ 10mg／kg后出現(xiàn)Ⅳ～Ⅴ級驚厥發(fā)作，繼而出現(xiàn)持續(xù)20～30min的反復(fù)Ⅲ～Ⅳ級癲，每次發(fā)作持續(xù)1～2min，間隔3～5min，其中1只大鼠出現(xiàn)30 min的持續(xù)發(fā)作后3h內(nèi)死亡。實(shí)驗(yàn)組大鼠注射PTZ 4～5次后（即首次注射后40～50min）出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級驚厥發(fā)作，平均4～5min內(nèi)出現(xiàn)Ⅳ～Ⅴ級的驚厥發(fā)作，持續(xù)1～3min，其中2只大鼠1h內(nèi)出現(xiàn)2～3次Ⅱ～Ⅲ級的反復(fù)發(fā)作。分析出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級驚厥發(fā)作所需戊四氮量，外傷組所需戊四氮劑量（55.28±4.75）mg顯著低于對照組（76.33±4.07）mg，（t＝10.64，P＝0.000）。

3 討論

動物EEG 描記目前較多采用皮層電極聯(lián)接，雖然定位準(zhǔn)確、誤差小，但操作復(fù)雜、創(chuàng)傷較大。由于皮層EEG 的波形及分布與頭皮腦電圖相似［8］，本實(shí)驗(yàn)分別采用皮層導(dǎo)聯(lián)和頭皮導(dǎo)聯(lián)描記正常大鼠雙側(cè)額、枕葉EEG 并比較兩者形態(tài)及各波段功率值的差異。由于絕對功率值在變化較小時(shí)不容易顯示出差異，且個(gè)體差異較大，相對功率值則較穩(wěn)定［7］。結(jié)果顯示皮層導(dǎo)聯(lián)與頭皮導(dǎo)聯(lián)EEG 的形態(tài)相似，但前者波幅較高，兩種導(dǎo)聯(lián)EEG 各波段的相對功率值比較無顯著性差異。表明在應(yīng)用腦電圖探討腦損傷后腦電活動變化，但不需要精確定位時(shí)，頭皮導(dǎo)聯(lián)可以滿足實(shí)驗(yàn)要求代替皮層電極。

3.1 腦外傷的EEG 形態(tài) 腦外傷后EEG 改變可見局部或普遍性α指數(shù)減少，波幅降低，頻率減慢和慢波增多，甚至電沉默，受傷急性期局灶性改變一般被普遍性改變所遮蓋。α波為大腦皮層產(chǎn)生，其下降程度反映大腦皮層的受損程度，而視丘部位的腦電圖主要以θ波為主［9］。一般認(rèn)為慢波的量及波幅與腦功能損害程度有關(guān)，腦功能減退越明顯其腦電波頻率越慢，波幅越低［10］。Bricolo 報(bào)道一組昏迷病人的EEG 表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)［11］：如果EEG 各導(dǎo)聯(lián)顯示為單一頻率較慢的δ活動，95%患者預(yù)后差。因此在EEG 監(jiān)測中，慢波所占比例的多少及波幅的高低能反映腦功能的變化。腦電圖是一項(xiàng)檢測腦損傷的良好指標(biāo)，可以用來衡量腦功能損傷的程度，在臨床和動物實(shí)驗(yàn)方面得到廣泛應(yīng)用［12-13］。本實(shí)驗(yàn)除描記腦電圖形態(tài)外，對α、β、δ和θ波的相對功率值進(jìn)行比較，目測腦電圖結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組大鼠腦電圖出現(xiàn)持續(xù)性30～40 μV 的θ節(jié)律，背景腦電圖基線大致平穩(wěn)，散在中至短程8～10Hz、20～90μV 的α活動，間有較多低電壓β波，α波的相對功率值大幅度下降，θ波的相對功率值增多，形狀改變?yōu)樵诿總€(gè)θ波波頂部復(fù)合單個(gè)低電壓β波出現(xiàn)，其α波和θ波的相對功率值與對照組相比有顯著性差異。

3.2 qEEG 的特點(diǎn) qEEG 即常規(guī)腦電圖的計(jì)算機(jī)“定量”分析，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)與傳統(tǒng)腦電圖檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的產(chǎn)生與發(fā)展將腦電圖檢測與分析技術(shù)推到了一個(gè)新的高科技階段，將在傳統(tǒng)腦電圖的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步精確的反應(yīng)腦電活動的變化。qEEG運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)將腦電活動頻率及波幅進(jìn)行量化處理并保留了原始EEG 的全部信息，目前已廣泛應(yīng)用于臨床。其特點(diǎn)為：（1）敏感性高。腦電活動與腦氧代謝及腦血流量密切相關(guān)，任何原因引起的腦功能變化都會導(dǎo)致腦波的波幅、頻率、形態(tài)的改變。Visser報(bào)道，循環(huán)停止15s后qEEG 顯示α、β能量下降，慢δ能量增加，30s腦電表現(xiàn)電沉默，隨著循環(huán)的恢復(fù)，快波頻段功率逐漸增加，持續(xù)（60～90s），慢波功率值下降［14］。（2）簡便、無創(chuàng)傷連續(xù)監(jiān)測。（3）直觀、量化反映腦功能狀態(tài)。定量腦電圖利用快速傅立葉轉(zhuǎn)換將波幅隨時(shí)間變化的腦電波變換為腦電功率隨頻率變化的數(shù)字化信號，提供了直觀的量化參數(shù)。

3.3 腦外傷后致癇域值探討 分析大鼠出現(xiàn)Ⅰ～Ⅱ級驚厥發(fā)作所需戊四氮量，發(fā)現(xiàn)對照組高于實(shí)驗(yàn)組，且2組比較有顯著差異。提示腦外傷后EEG 慢波增多，大鼠致癇域值下降，更易出現(xiàn)癲發(fā)作。其機(jī)制可能為：顱腦損傷后血糖和有氧代謝發(fā)生變化，腦血流量下降，興奮性氨基酸、鉀離子、乳酸等神經(jīng)生化物質(zhì)改變，致神經(jīng)細(xì)胞膜上離子通道密度和分布上的變化，更容易誘發(fā)癲［15-16］。

綜上所述，qEEG 比較結(jié)果表明顱腦損傷后EEG 慢波增多，α、β頻段相對功率值下降，δ、θ頻段相對功率值增加；腦外傷后EEG 慢波增多大鼠致癇域值下降，更易出現(xiàn)癲發(fā)作。本實(shí)驗(yàn)僅選用腦外傷后EEG 慢波增多大鼠進(jìn)行戊四氮致癇劑量探討，至于在顱腦損傷患者中是否存在類似結(jié)果，以及腦外傷后病人癲發(fā)病的可能性大小并積極尋找預(yù)防和減少癲發(fā)作的方法以減少對腦外傷患者的進(jìn)一步損害，還需進(jìn)一步研究。

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