腦卒中認知障礙患者治療前后的腦電特征

焦磊磊 ，孫良文，高少軍，盧敏，黃肖群，石運序，季林紅

1.煙臺大學機電汽車工程學院，山東煙臺市 264005；2.清華大學摩擦學國家重點實驗室智能與生物機械分室，北京市 100084；3.宜昌市第一人民醫院康復醫學科，湖北宜昌市 443000

腦卒中是全世界成人發病、致殘和死亡的主要原因之一[1]，認識功能障礙是常見并發癥[2]，包括記憶力、注意力、定向力、視覺空間障礙，失語，失認等。目前對卒中后認知障礙(post-stroke cognitive impairment,PSCI)患者的評價多采用醫學量表，因其主觀性和學習效應，臨床應用有一定限制。

腦電圖在腦卒中方面的應用得到長期研究[3-5]。本研究分析患者治療前后腦電圖特征的變化，探討腦電圖用于PSCI 評估和預后判斷的可能，以及腦電圖與認知功能的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2018 年10 月至2019 年4 月在宜昌市第一人民醫院康復科住院治療的PSCI患者12例。其中男性9例，女性3 例；平均年齡(54.70±14.26)歲；平均受教育時間(10.25±2.83)年；腦出血6 例，腦梗死6 例；左側病灶8 例，右側病灶4 例。患者均符合1995 年全國第4 次腦血管疾病會議修訂的腦卒中診斷標準[6]，并經顱腦CT或MRI確定病灶部位。

納入標準：①初次發病，生命體征平穩；②病程1～6 個月；③蒙特利爾認知評估量表(Montreal Cognitive Assessment,MoCA)評分10～26 分；④無失語，母語為漢語，能配合完成測試；⑤自愿參加并簽署知情同意書。

排除標準：①癲癇史或正在服用精神藥物；②嚴重聽覺、視力障礙無法配合完成治療；③體內有起搏器或其他植入物；④心、肺、肝、腎等重要器官功能障礙；⑤病情惡化，出現新的梗死或出血；⑥行去骨瓣減壓術；⑦妊娠期婦女。

脫落標準：①由于各種原因不能完成全部試驗；②患者自己主動要求退出。

本研究經宜昌市第一人民醫院倫理委員會審核。

1.2 方法

1.2.1 治療方法

所有受試者接受常規認知康復訓練和重復經顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)治療。認知訓練包括言語交流訓練、記憶力訓練、注意力訓練、計算能力訓練、邏輯推理訓練和心理治療等，每天1.5 h，每周5 d，共6周。

rTMS 能改善認知功能[7-8]。采用YDR-CCY-I 經顱磁刺激儀(武漢伊瑞德公司)和“8”字線圈刺激患者左側背外側前額葉區(dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC)，刺激頻率1 Hz，強度為靜息運動閾值(resting motor threshold,RMT)的80%，每天20 min，每周5 d，共6周。

1.2.2 評定方法

治療前和治療6 周后，采用簡易精神狀態檢查(Mini-Mental State Examination,MMSE)、MoCA 和 改良Barthel指數(modified Barthel Index,MBI)進行評定。

MMSE 包括時間定向力、地點定向力、即刻記憶、延遲記憶、注意力和計算力、視空間以及語言7個方面，總分30 分，≥27 分為正常，21～26 分為輕度障礙，10～20 分為中度障礙，0～9 分為重度障礙[9]。MoCA 涉及定向力、記憶力、注意力和計算力、判斷力、理解和執行力以及語言能力等，總分30分，＜26分為異常[10]。MBI 評定項目包括洗澡、進食、穿衣、如廁、上下樓梯、床椅轉移、平地行走等，總分100分，評分越高表示獨立生活活動能力越強[11]。

1.2.3 腦電圖

治療前和治療6 周后，采用eegoTMmylab 32 導采集系統(德國EEMAGINE公司)采集閉眼靜息態下腦電圖，治療后的腦電圖采集與最后一次rTMS 治療相隔1 d 進行?；颊咛幱谖怠察o環境中，保持身體放松、清醒閉眼狀態，靜坐于座椅上，國際標準10-20系統放置電極，采樣頻率1000 Hz，電極阻抗＜5 kΩ，記錄時長5 min。

腦電圖數據采用基于MATLAB 環境的EEGLAB Toolbox預處理，選用全導聯平均為參考。帶通FIR濾波器濾波(高通0.5 Hz，低通45 Hz)消除環境噪聲。行獨立成分分析(independent component analysis,ICA)，最終選取20 s 無偽影腦電圖數據?？焖俑道锶~變換(fast Fourier transform,FFT)進行時頻轉換，將頻段劃分為α 波、β 波、θ 波和δ 波。計算每個導聯不同頻段范圍內絕對功率，計算分析功率比指數DTABR、α 波絕對功率(alpha absolute power,αAP)和α 波相對功率(alpha relative power,αRP)。

DTABR和α頻帶的腦電圖振蕩與認知及記憶表現密切相關[12-13]。成對導出的腦對稱指數(brain symmetry index,BSI)可評估同源通道的全局不對稱性[14]，量化兩側半球頻率、振幅的差異。其中Lij和Rij分別代表左右半腦i頻段j導聯的功率譜密度，M代表半腦導聯數，N代表頻段數。

1.3 統計學分析

采用SPSS 25.0 統計軟件分析數據，計量資料采用()表示，治療前后進行t檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

所有患者均完成試驗，未出現身體不適或中途退出現象。

治療后，患者MMSE、MoCA 和MBI評分均較治療前明顯改善(P＜0.01)。見表2。腦電αAP 和αRP 增高(P＜0.05)，BSI和DTABR降低(P＜0.05)。見表3。

表2 治療前后各量表評分比較

表3 治療前后腦電特征參數比較

3 討論

腦卒中患者中，PSCI 的總體發病率80.97%，其中非癡呆患者48.91%，癡呆32.05%[15]。與運動障礙相比，PSCI患者因人際交互困難，對日常生活的影響更大。

腦電圖是一種檢測腦細胞群自發性和節律性電活動的高時間分辨率技術，常用于癲癇、注意力障礙、顱內并發癥的檢測[16-17]。腦卒中后，神經元損傷影響腦電信號的產生和傳遞。不同病理、不同頻率下，各導聯腦電圖功率譜特征不同，局部神經細胞較活躍時，腦電圖功率升高。腦電圖的特征變化也與認知功能有關聯[18]。

雖然rTMS 聯合認知康復訓練的作用機制尚不明確，但有研究認為，康復訓練可促進海馬神經再生，增加海馬內神經纖維長度[19]；降低丙二醛和血清精氨酸濃度，改善氧化應激損傷[20]。rTMS 在局部大腦皮質產生感應電流，激活相應皮層和皮層下神經，使突觸變得活躍，形成新的神經傳導通路[21-22]；可瞬時增強神經振蕩的相幅耦合性，有利于細胞增殖[23]；可替代性激活腦網絡中殘存的神經元，促進認知功能網絡重組[24]。此外，rTMS 還可以通過改善腦血流和腦代謝，調節離子平衡，影響多種神經遞質[25]和基因表達[22,26]，促進認知功能重建。以上作用機制均可能影響腦電信號的特征變化。

腦電α 波與人的認識過程密切相關[13,27-28]，αAP 和αRP 增高表明大腦參與信息處理的能力增強，認知功能改善。BSI是反映大腦半球平衡程度的敏感指標[29]，BSI 越小對稱性越好。患者病灶神經細胞無法參與生理活動，左右腦功率不平衡，BSI升高。DTABR 反映高低頻段功率的變化趨勢，在生命后期或患有各種不同神經系統疾病的患者中，腦電高頻α波段功率降低，低頻θ 波段功率增高[13]。本研究顯示，PSCI 患者康復后，αAP和αRP升高，BSI和DTABR降低，可以作為康復后腦功能活動恢復的指標。

下一步將增加樣本量，建立腦電特征變化與量表評估分數之間的相關性，并對引起腦電信號特征變化的原因和機制進行研究和探索。