優化后招飛腦電閃光誘發技術設備在腦功能鑒定中的應用研究

陳勇勝　賈宏博

(空軍航空醫學研究所，北京，100142)

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臨床睡眠醫學

優化后招飛腦電閃光誘發技術設備在腦功能鑒定中的應用研究

陳勇勝賈宏博

(空軍航空醫學研究所，北京，100142)

目的：研究優化后的腦電閃光誘發(PSA)技術設備對腦功能鑒定的作用，為提高空軍招飛選拔的效率提供技術和方法。方法：采用PSA技術檢查3 000名參加空軍招飛的應征青年，觀察新舊技術設備對腦功能的鑒定效果。結果：在PSA鑒定的4項EEG指標“節律同化”“倍數反應”“小數反應”“異常腦波”中，新技術設備對“EEG異常”和“EEG邊緣異常者的“節律同化”指標的誘發效果均提高顯著；“倍數反應”和“小數反應”指標僅在確定為“EEG異常”者中表現為顯著提高；“節律同化”指標的持續時間可作為對腦功能分級的量化指標。結論：PSA技術設備是鑒定“邊緣異常”腦功能穩定性的有效方法。

腦電圖；閃光刺激；節律同化；飛行員選拔；腦功能

招飛腦電圖(EEG)檢查是篩查應征青年“癲癇”及“癲癇樣腦功能異常”的金標準，是空軍招飛體檢神經-精神科的一項重要輔助檢查項目[1-4]。全部檢測流程包括：1)安靜閉目檢查;2)睜閉眼反應檢查;3)多度呼吸誘發檢查;4)間斷閃光刺激誘發(Photic Stimulative Activation，PSA)檢查等4個階段，其中，PSA檢查歷年來屬薄弱環節。招飛腦電設備自2002年數字化改造以來，已使用近10年。專伺PSA檢查的閃光燈亮度降低，設備老化嚴重，導致PSA誘發效果差；在檢查標準掌握方面，由于缺乏統一量化標準，導致選拔效果降低。比如，觀察閃光“節律同化”現象是本項選拔的基本要求[5-6]，但“同步化”到什么程度是可以接受的標準沒有規定，僅憑檢查人員目測腦電同步化信號的好壞，下“好”或“一般”或“差”的結論，主觀性極大。另外，對閃光誘發中出現的異常波均以定性而非定量描述，造成檢查結果的不確定性，這些不足均亟待改進和提高。

1　技術與方法

1.1對象參加空軍2013-2015年度招飛選拔的青年應征者6 500人，年齡17～19歲，平均(18.4±1.5)歲，選擇其中3 000人進行研究。全體應征者無神經-精神系統病史及用藥史，無癲癇病家族史，均通過了空軍招飛體檢的初檢。

1.2方法

1.2.1PSA檢測技術設備優化在對設備閃光燈外形，亮度進行改進和提高的同時，采用“德爾菲法”(Delphic methods)[7]對“空軍招飛腦電圖檢查標準”中PSA技術的閃光頻率序列：6 Hz、8 Hz、10 Hz、13 hz、15 Hz、20 Hz、30 Hz進行優化取舍，保留中間的8 Hz、10 Hz、13 hz、15 Hz，舍去兩端的6 Hz、20 Hz、30 Hz。

1.2.2招飛選拔效果驗證將新、舊技術設備同時用于招飛體檢選拔，同一名應征者先進行舊設備的檢查后再進行新設備的檢查，比較新舊設備使用效果。

表1　招飛腦電圖閃光誘發試驗檢查參考標準

表2　新舊閃光燈誘發檢查異常率比較(%，n=3 000)

注：新設備檢出率與舊設備檢出率比較，P<0.05。

Note：Comparsion of new detection rate to old one，P<0.05。

表3　新舊閃光燈誘發檢查節律化同步持續時間異常率比較(%，n=3 000)

注:新設備檢出率與舊設備檢出率比較，P<0.05。閃光頻率f=8 Hz,10 Hz,13 Hz,15 Hz，每一頻率持續時間T=15 sec。

Note：Comparsion of new detection rate to old one，P<0.05。flash rate=8 Hz,10 Hz，13 Hz,15 Hz，time of duration per rate were 15 sec。

表4　新舊閃光燈誘發檢查腦波異常率比較(%，n=3 000)

注:新設備檢出率與舊設備檢出率比較，P<0.05。

Note：Comparsion of new detection rate to old one，P<0.05。

1.2.3參考國內高秀賢等的研究[8]，設定PSA誘發及鑒定參考值如表1。

通過PSA持續時間對腦功能穩定性做出如下分級：同步化持續時間t超過總誘發時間(T)的2/3，異常波波幅超過40 μV的為優越；持續時間小于1/3，異常波波幅小于20 μV的為差；介于兩者之間為良好。

1.3統計學處理采用SPSS 14.0統計軟件分析數據。試驗數據以百分數(%)表示，新舊設備檢測值采用χ2檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1PSA誘發效果比較在EEG淘汰和EEG邊緣異常(保留)的應征者中誘發的“節律同化”指標，新設備較舊設備均有顯著提高(χ2=0.88；χ2=5.43；P<0.05)，其他3項指標：“倍數反應”“小數反應”“異常腦波”在新舊設備誘發期間，雖然也有顯著差異，但沒有全部表現出新設備提高的現象，可能與他們和新舊設備自身參數之間無特異性，或與提高的閃光燈亮度，或閃光持續時間等參數關系較弱有關，見表2。

2.2同步持續時間、腦波異常率比較在EEG邊緣異常(保留)的應征者中，新閃光燈“節律同化持續時間”指標大于10 s和小于5 s的均較舊設備提高(χ2=15.43；χ2=14.34；P<0.05)，而介于5 s，10 s之間的卻低于舊設備，表明腦功能處于良好狀態的一部分人被選拔成腦功能優越者(大于10 s)，而另一部分人被選拔為腦功能差者(小于5 s)，仍提示新設備較舊設備的選拔效果提高，見表3。同樣，在異常腦波方面，波幅A<20 μV，表示腦功能差的邊緣異常者，新設備選拔率也高于舊設備(χ2=22.34，P<0.05)，見表4。

3　討論

3.1PSA選拔技術與空戰的關系近些年,美國空軍的F-22，俄羅斯空軍的Su-35等戰機性能逐年提升，高空、高速飛行和空戰帶來的座艙外各種光的刺激對飛行員的影響已引起各國家空軍航空醫學研究人員的重視。空中近距格斗空-空導彈爆炸閃光，超視距攻擊擺脫的導彈爆炸閃光，對地攻擊時地面防空武器炮火爆炸閃光，空中異常氣候雷電閃光等均是不可避免的誘發因素。盡管這些誘發因素導致飛行員“空中失能”的直接證據并不多，但肯定是間接因素已得到專家共識[9-16]。盡管通過在頭盔上加裝遮陽面板可以減少強光對眼睛的刺激，但消除作用畢竟有限，而且，強光刺激誘發腦功能突發異常的“閾限值”受空中研究環境條件限制，目前仍是未知；另一方面，還存在腦功能不穩定因素的潛在誘發風險。比如，腦內的潛伏“癲癇樣”病灶，在地面常壓環境下可能終生不發，但如果遇到合適的突發因素，誘發“空中失能”的概率將成倍增加，而PSA是誘發這種潛在風險的有效方法，從飛行員選拔角度考慮，盡量減少這類易感人群進入飛行員隊伍是可選方法之一，因此，強化PSA檢查技術與鑒定標準是當務之急。

3.2“中間頻率”誘發可能更適用于招飛選拔PSA是篩查“光敏感性癲癇”或鑒定腦功能穩定性的檢測技術。大量的臨床實踐及招飛實際工作經驗已經證實，在誘發頻率序列中靠近中間的頻率對腦功能異常的誘發更敏感，而EEG癲癇樣異常或EEG邊緣異常誘發率與誘發頻率成反比，即誘發使用的閃光頻率越高，異常誘發率反而越低，閃光頻率越低(低于6 Hz)越容易誘發(癲癇或癲癇樣異常)[10,17]。若僅僅針對篩查“癲癇病”而言，保留低端的誘發頻率似乎也是應該的，但是招飛選拔面對的人群是EEG基本正常的應征者，在他們進入空軍的正式體檢(全面檢測)前就已經進行了初選(排除了癲癇病史或家族史)，應征者中患過“癲癇病”的幾乎為零，但是卻不能排除“疑似癲癇樣發作”(或癲癇樣EEG，或邊緣異常EEG)的情況。據國外文獻資料[10]，人從出生到成年，腦功能發育處于動態的變化當中，只能說在某個階段某種神經功能(或腦功能)發育基本完成，但不可能“停止”。腦科學研究證明，腦細胞(或腦神經)每時每刻處于不斷減少的變化過程中，是一種程序性死亡，或“凋亡”，這個過程伴隨人的終生。目前尚無研究資料證明人腦神經系統在某發育階段是“完美無缺”的。比如神經系統的有髓神經纖維(外面包裹有磷脂髓鞘)和無髓神經纖維(無磷脂髓鞘包裹)，由于這種磷脂髓鞘的發育不完善(生理或病理性)，神經組織細胞膜離子交換代謝異常，導致過度放電是誘發“癲癇”發作的電生理基礎[1,2,10]。這種人腦發育的不完善在一個正常成年人可能終生不發，但遇到合適的“特殊環境”誘發條件就很可能誘發腦功能異常。比如在戰斗機飛行中經常會遇到的高空、高速飛行、大載荷機動飛行、腦短暫充血或缺血(缺氧)、過度呼吸、閃光刺激等均是大腦超負荷的誘發因素。招飛選拔誘發的目的，即是最大限度地把具有這種在“特殊條件下”才爆發潛在危險的人篩選出來，而且，針對正常人群的EEG的優勢節律選拔可能是更有意義的選擇。誘發的頻率越接近EEG的優勢節律，比如α節律，就越容易誘發“EEG異常”是業內專家的共識[1,2,8,10,17]。因此，保留誘發頻率序列中與α節律(頻率范圍8～12 Hz)接近的頻率更符合招飛選拔的要求。

3.3PSA方法可用于腦功能選拔對比結果表明，新設備并沒有對PSA指標：“節律同化”“倍數反應”“小數反應”“異常腦波”均表現出“提高”的現象，而僅是個別指標提高明顯，比如對“節律同化”指標提高顯著，且在全部檢查過程中表現穩定與PSA誘發設備參數和腦功能特點有關。“節律同化”的光誘發是對大腦皮層功能區的活化，有大腦視覺功能區的參與，閃光亮度、頻率、刺激時間均會影響誘發效果。通過提高閃光亮度(被檢查者可接受范圍)，選擇合適的刺激頻率和刺激時間即可達到最佳效果。PSA“節律同化”的部位多見于枕葉，其次是頂葉，顳葉少見。“倍數反應”出現于前部導聯而小數反應則多見于頂、顳導聯。EEG邊緣異常的“倍數反應”較多，而癲癇異常的“小數反應”較多也與以往研究一致[8]。

對“EEG邊緣異常”(疑似癲癇樣EEG)的應征者，新閃光燈節律同化誘發的有效率為3.5%，較舊的2.3%提高近1個百分點；而對確定為“EEG異常”的應征者也可提高0.3個百分點。檢測結果還表明，在“倍數反應”和“小數反應”2項指標中，新閃光燈對“倍數反應”的誘發效果為0.83%，而“小數反應”為0，表明“小數反應”指標可能更適用于已經確定為“EEG異常”的應征者，因為在“EEG異常”的應征者中，新閃光燈對“倍數反應”和“小數反應”的誘發效果分別是0.27%和0.5%(舊閃光燈分別為0.13%和0.33%)，均高于舊閃光燈。

本試驗資料與以往文獻基本相符[8,10,17]，反映了“EEG邊緣異常”應征者腦功能不穩定或發育欠完善。通過對PSA技術的研究與應用，節律同化優良與否完全可用客觀方法來鑒定腦功能的穩定性。比如，節律同化持續在閃光刺激2/3的時間以上者稱為優越反應，反之為良好反應。若持續在閃光刺激的1/3以下的時間則稱差反應；同樣，這一階段出現的異常波的波幅也可作為參考依據：異常波幅在40 μV以上為優越反應，在20～40 μV之間為良好反應，在20 μV以下為差反應。通過PAS誘發的“同步化持續時間”將腦功能穩定性分級，達到了量化區分的目的，這較以往僅通過目測判斷閃光誘發同步化“好”或“差”是質的飛越，這種“數量化的分級”可為國際間相同技術的交流創造條件。

本研究“邊緣異常”應征者中新設備誘發同步化持續時間小于5 s的為36.67%，較舊設備誘發的提高14個百分點(舊閃光燈為22%)；異常波波幅小于20 μV的為40%，較舊設備誘發的提高15個百分點(舊閃光燈為25%)，即在“邊緣異常”者中(保留)鑒定腦功能穩定性差的檢出率分別提高了14和15個百分點，若PSA選拔效果缺位或下降，則有部分人可能漏檢，給將來的飛行員成才和訓練埋下隱患。

4　PSA誘發異常波的鑒定

本研究發現，EEG“邊緣異常”者在PSA誘發過程中出現“散在尖波”占一定比例，達40%，僅個別導聯可見，偶發，并與PSA同步，可能與腦功能不穩定性有關，或是PSA的正常良性反應，但“尖波”在臨床腦電圖檢查中已被定義為“異常波”[1,2,3,10,17]，這種與PSA誘發關聯的“異常波”對招飛選拔的意義和重要性有待進一步澄清和研究。

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Application Research of Postoptimality Technical Equipment of EEG Photic Stimulative Activation in Identification of Cerebral Function for Pilot Selection

Chen Yongsheng，Jia Hongbo

(InstituteofAviationMedicine，AirForce，Beijing100142，China)

Objective:To investigate the function of postoptimality technical equipment of photic stimulative activation (PSA) on identification of cerebral function，and to provide technology and methods to promoting efficiency of pilot selection of Air Force.Methods:Three thousand young applicants for pilot selection were examined by PSA in order to observe the PSA results with new or old technical equipment.Results:In identifying of EEG indexes of ‘photic driving’，‘multiple reaction’，‘decimal reaction’，‘abnormal brain wave’，photic evoking effect of ‘photic driving’ by new technical equipment stimulating were significant excellent than that of old one in ‘abnormal EEG’ and ‘marginal abnormal EEG’，but ‘multiple reaction’ and ‘decimal reaction’ in ‘abnormal EEG’ only.The cerebral function can be classificated and quantized by duration of ‘photic driving’.Conclusion:Technical equipment of PSA were useful to identify the marginal abnormal EEG and stability of cerebral function.

EEG，Photic stimulative activation，Photic driving，Pilot selection，Cerebral function

全軍后勤科技“十二五”重大項目(AKJ11J003)分課題

賈宏博，E-mail:Hongbo_jia@163.com

R338;R741.044

A

2095-7130(2016)03-152-157

Sleep Medicine Clinical