丙泊酚對成年癲癇患者左側大腦新皮質與邊緣系統立體定向腦電圖的影響

［摘要］"目的

探究不同效應室濃度丙泊酚對成年癲癇患者左側大腦新皮質與邊緣系統立體定向腦電圖（SEEG）的影響。

方法"選擇2021年1月—2022年12月于我院癲癇外科行機器人立體定向輔助左側顱內電極植入術后擇期電極拔除的患者14例，根據植入電極位置將患者分為新皮質組和邊緣系統組，記錄并比較兩組患者術中丙泊酚效應室濃度分別為0、2、3、4、5 mg/L（后簡稱D1～D5濃度）時SEEG的δ、θ、α、β、γ波各波段功率范圍和功率百分比，以及δ-γ、θ-γ、α-γ、β-γ相位幅度耦合（PAC）的調制指數（MI）。

結果"D2～D5濃度時，邊緣系統組和新皮質組患者立體定向腦電圖γ波功率范圍顯著低于D1濃度時（F=15.13、20.33，t=4.33～8.72，P＜0.05）；D3濃度時，邊緣系統組患者α波功率百分比顯著高于D1、D2濃度時（F=23.38，t=5.52、9.38，P＜0.05）；D3～D5濃度時，邊緣組患者θ-γ、α-γ PAC MI均顯著低于D1濃度時（F=13.64、18.77，t=7.62～17.68，P＜0.05）。

結論"丙泊酚可以引發成年癲癇患者左側大腦新皮質及邊緣系統的SEEG γ波功率范圍降低以及邊緣系統SEEG θ-γ、α-γ的PAC降低。

［關鍵詞］"癲癇；二異丙酚；腦皮層電圖；邊緣系統；電極，植入；立體定位技術；腦電描記術

［中圖分類號］"R741.04;R742.1

［文獻標志碼］"A

Effect of propofol on the stereotactic electroencephalography of the left cerebral neocortex and limbic system in adult patients with epilepsy

ZHANG Rui， XIE Zhi， GUO Hui， GONG Deshan， LU Yuemei， WANG Jun， ZHOU Xuqing

（Department of Anesthesiology， Shanghai Deji Hospital， Qingdao University， Shanghai 200331， China）

［ABSTRACT］Objective To investigate the effect of different effect compartment concentrations of propofol on the ste-

reotactic electroencephalography （SEEG） of the left cerebral neocortex and limbic system in adult patients with epilepsy. Me-thods Fourteen patients undergoing elective electrode removal following robot-guided stereotactic implantation of left intracerebral electrodes in the Department of Epilepsy Surgery at our hospital from January 2021 to December 2022 were selected. Patients were divided into neocortex group and limbic system group according to the location of electrodes in the brain. The power range and percentage of δ， θ， α， β， and γ waves on SEEG at the intraoperative effect compartment concentrations of propofol of 0， 2， 3， 4， and 5 mg/L （concentrations of D1-D5） as well as the modulation index （MI） of phase-amplitude coupling （PAC） in the wave bands of δ-γ， θ-γ， α-γ， and β-γ were recorded and compared between the two groups.

Results The power ranges of γ wave on SEEG of the left limbic system and cerebral neocortex were significantly lower at the concentrations of D2-D5 than at the concentration of D1 （F=15.13，20.33，t=4.33-8.72，Plt;0.05）. The power percentage of α wave in the left limbic system was significantly higher at the concentration of D3 than at the concentrations of D1 and D2 （F=23.38，t=5.52，9.38，Plt;0.05）. The MI of PAC in θ-γ and α-γ in the left limbic system decreased significantly at the concentrations of D3-D5 compared with at the concentration of D1 （F=13.64，18.77，t=7.62-17.68，Plt;0.05）.

Conclusion Propofol decreases the power range of γ wave on SEEG of the left cerebral neocortex and limbic system and lowers PAC of θ-γ and α-γ on SEEG of the left limbic system in adult patients with epilepsy.

［KEY WORDS］ Epilepsy; Propofol; Electrocorticography; Limbic system; Electrodes， implanted; Stereotaxic techniques; Electroencephalography

大腦皮質和皮質下結構在人類意識活動中發揮重要作用。人類及動物因不同麻醉藥物出現意識消失的過程中，大腦皮質、丘腦、腦干等結構間聯接會發生暫時中斷［1-3］。但全身麻醉改變大腦網絡聯系、引起意識消失的機制目前尚未完全明了。大腦活動電信號中包含大量信息，可以反映腦功能狀態。目前多使用代表淺表神經元活動的表面腦電圖研究全身麻醉對人類腦電活動的影響，其中頭皮腦電圖（EEG）和皮質腦電圖（ECoG）均不能直接監測腦皮質下的電活動。立體定向腦電圖（SEEG）腦電信號抗干擾能力強，可用于監測人腦海馬、直回、杏仁核、胼胝體、島葉等顱內深部組織腦電信號，其克服了EEG和ECoG的缺點，目前大多數綜合癲癇中心已轉向使用SEEG監測腦電活動［4-5］。反映大腦意識狀態的關鍵腦電活動可能隱藏在不同腦電頻率的交互變化中［6］，這種變化多通過交叉頻率耦合（CFC）進行分析。相位-幅度耦合（PAC）是CFC的一種類型，其可在一定程度上反映大腦總體微觀和宏觀上的神經編碼和信息處理過程。經研究比較，調制指數（MI）較適宜評估PAC的耦合強度［7］。因此，本研究應用SEEG監測丙泊酚麻醉過程中癲癇患者大腦新皮質與邊緣系統MI等指標變化，以探討不同效應室濃度的丙泊酚對成年癲癇患者大腦新皮質及邊緣系統不同頻率腦電以及PAC的影響。

1"對象與方法

1.1"研究對象

選擇2021年1月—2022年12月于我院癲癇外科行擇期顱內電極拔除術的成年癲癇患者。患者納入標準：①機器人立體定向輔助左側顱內電極植入術后，擇期行顱內電極拔除術者；②美國麻醉醫師協會（ASA）分級［8］Ⅰ～Ⅱ級者；③年齡18～60歲者；④體質量指數為18.0～29.9 kg/m2者。患者排除標準：①嚴重心肺疾病者；②丙泊酚輸注過程中癲癇發作者；③全身麻醉過程中因循環波動或呼吸抑制終止丙泊酚輸注者。最終入組患者共14例，年齡20～33歲。根據電極植入位置將患者分為新皮質組和邊緣系統組，每組7例患者。新皮質組患者，男4例，女3例，年齡（25.57±4.99）歲，ASAⅠ級4例，ASAⅡ級3例；邊緣系統組患者，男5例，女2例，年齡（30.00±10.92）歲，ASAⅠ級3例，ASAⅡ級4例。兩組患者上述基線資料比較無顯著差異（P＞0.05）。

1.2"研究方法

患者入手術室后行心電圖、無創血壓及脈搏氧飽和度監測，鼻導管吸氧2 L/min，開放左上肢外周靜脈輸注復方電解質注射液。患者頭部包扎紗布拆除后清潔前額，粘貼腦電雙頻指數（BIS）傳感器并連接至BIS監測儀。將患者顱內埋置電極外露部分連接至視頻腦電監測儀，排除手術室內腦電干擾信號后監測并記錄腦電數據。患者靶控輸注丙泊酚，選擇Marsh模式，將丙泊酚效應室濃度從0 mg/L（后簡稱D1濃度）依次增加至2、3、4、5 mg/L（簡稱D2～D5濃度），待效應室濃度穩定30 s后，記錄各濃度點患者腦電圖。描記腦電圖結束后，根據患者生命體征及BIS監測數值調整丙泊酚效應室濃度，患者繼續行顱內電極拔除術。對兩組患者術中不同丙泊酚效應室濃度時的腦電圖δ、θ、α、β、γ波各波段功率范圍及功率百分比，以及δ-γ、θ-γ、α-γ、β-γ PAC的MI進行分析。

1.3"統計學處理

使用MATLAB和Prism軟件對數據進行統計學分析。符合正態分布的計量資料以±s表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用Dunnett t檢驗。以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2"結""果

2.1"患者在不同丙泊酚效應室濃度下SEEG各波段功率范圍比較

單因素方差分析結果顯示，兩組患者在D2～D5丙泊酚效應室濃度時SEEG γ波較D1時功率范圍明顯下降（F=15.13、20.33，t=4.33～8.72，P＜0.05）。見表1。

2.2"患者在不同丙泊酚效應室濃度下SEEG各波段功率百分比比較

單因素方差分析結果顯示，邊緣系統組患者在D3丙泊酚效應室濃度時，SEEG α波段功率百分比相較D1、D2時明顯升高（F=23.38，t=5.52、9.38，P＜0.05）。見表2。

2.3"患者在不同丙泊酚效應室濃度下SEEG δ-γ、θ-γ、α-γ、β-γ PAC MI比較

單因素方差分析結果顯示，邊緣系統組患者在D3～D5丙泊酚效應室濃度時，θ-γ、α-γ PAC MI較D1時均顯著性降低（F=13.64、18.77，t=7.62～17.68，P＜0.05）。見表3、圖1。

3"討""論

研究證明，癲癇是一種神經網絡疾病［9］，癲癇網絡中任一結構的活動改變都可對其他結構產生影響，引發癲癇活動發作［10-11］。大腦神經元興奮性異常增高及過度同步化放電是癲癇發病的基礎［12］。有研究顯示丘腦通過將大腦新皮質區及邊緣系統的電活動同步化，使海馬和皮質間放電進行了連接，從而在癇樣電活動向全腦發放的過程中起到關鍵性作用［13-14］。研究顯示多種全身麻醉劑會破壞大腦皮質內網絡結構［1，15］。丙泊酚作為目前應用最為廣泛的全麻藥品，不僅可引起患者腦電波的改變，還對腦網絡微狀態、復雜度、功能連通性以及拓撲特征產生影響［16-18］，特別是可使健康人左側大腦半球特定以及非特定性丘腦皮質系統的功能連接發生差異性變化［19-20］。因此，本研究觀察了不同效應室濃度丙泊酚對成年癲癇患者左側大腦新皮質與邊緣系統立體定向腦電活動的影響。

功能性核磁共振成像顯示，丙泊酚誘導可以使人體無意識狀態下的大腦皮質-皮質下耦合短暫減少［21］。丙泊酚通過改變丘腦皮質功能連接，導致大腦皮質在特定頻段的神經振蕩發生變化［3］。PURDON等［22］認為，大腦皮質慢δ波振蕩和α波振蕩是丙泊酚麻醉患者意識消失的標志性腦電變化。研究顯示丙泊酚麻醉后大腦皮質α、δ和θ波功率顯著增加，但高、低頻γ波功率均顯著降低［2，22-23］。γ波參與加工大腦認知和記憶活動，并與癲癇發作密切相關［24］。本研究結果顯示，丙泊酚麻醉后，成年癲癇患者左側邊緣系統及大腦新皮質均出現γ波功率范圍的降低，且邊緣系統α波功率百分比升高，但未發現δ、θ波功率范圍變化。

高頻與低頻腦電信號間協調工作是神經系統實現正常大腦功能的重要基礎，其中θ-γ PAC參與人體產生記憶的過程［25-26］。腦疲勞會減弱腦網絡緊密程度，使δ-γ PAC在前額葉區、頂葉區、枕葉區發生顯著下降［27］。在癲癇發作區或癲癇發作期，γ波與不同低頻波（δ、θ、α、β波）的PAC明顯高于正常組織［28-29］。溫昕等［30］使用丙泊酚麻醉大鼠后發現丘腦皮質耦合關系減弱，腦區間通訊減少。本研究結果顯示，當丙泊酚效應室濃度為3、4、5 mg/L時，成年癲癇患者左側邊緣系統的SEEG θ-γ、α-γ PAC MI均顯著低于清醒時，與上述結果相互印證。

本研究結果與既往研究的結論不完全相符，考慮原因如下：①既往研究對象多為無神經系統疾患的成人或動物，本研究對象為難治性癲癇患者，不同研究對象的腦電圖可能存在差異；②由于難治性癲癇手術適應證及病灶位置的限制，本研究樣本量偏小，可能使結果產生誤差；③本研究在達到相應丙泊酚效應室濃度后腦電圖采樣時間較短，有可能對腦電數據產生影響；④既往研究大多使用監測淺表神經元活動的表面腦電圖進行腦電圖數據分析，而本研究采用了進入大腦深處腦電采樣的SEEG，使結果受外界影響更小，更為精準；⑤大腦新皮質及邊緣

系統各包含不同腦區（如海馬、杏仁核等），本研究未單獨分析每個獨立腦區，而是綜合分析這些腦區組成的新皮質系統和邊緣系統兩組腦電信號的總和，因此可能與別的研究結果產生差異。

綜上所述，丙泊酚對成年癲癇患者左側大腦新皮質SEEG無明顯影響，但可引發患者左側邊緣系統γ波功率及θ-γ、α-γ的PAC降低。我們今后的研究應著重于擴大樣本量，并將SEEG監測結果與EEG、EcoG監測結果進行比較，以進一步完善本研究的結論。

倫理批準和知情同意：本研究涉及的所有試驗均已通過上海德濟醫院倫理審查委員會的審核批準［文件號（2021）臨審（001）號］。所有試驗過程均遵照《人體醫學研究的倫理準則守則》的條例進行。受試對象或其親屬已經簽署知情同意書。

作者聲明：張蕊、謝致、郭輝、龔德山、陸月梅參與了研究設計；張蕊、謝致、王軍、周旭卿參與了論文的寫作和修改。所有作者均閱讀并同意發表該論文，且均聲明不存在利益沖突。

［參考文獻］

［1］PAL D， SILVERSTEIN BH，SHARBA L， et al. Propofol， sevoflurane， and ketamine induce a reversible increase in delta-gamma and theta-gamma phase-amplitude coupling in frontal cortex of rat［J］. "Front Syst Neurosci， 2017，11：41.

［2］HUANG Y， WU D， BAHURI N F A， et al. Spectral and phase-amplitude coupling signatures in human deep brain oscillations during propofol-induced anaesthesia［J］. "Br J Anaesth， 2018，121（1）：303-313.

［3］MALEKMOHAMMADI M， PRICE C M， HUDSON A E， et al. Propofol-induced loss of consciousness is associated with a decrease in thalamocortical connectivity in humans［J］. "Brain， 2019，142（8）：2288-2302.

［4］CHAUVEL P， GONZALEZ-MARTINEZ J， BULACIO J.

Presurgical intracranial investigations in epilepsy surgery［J］. Handb Clin Neurol， 2019，161：45-71.

［5］李承俊，許明霞，林元相，等. 難定位難治性癲癇的顱內腦電圖-硬膜下電極腦電圖與立體定向腦電圖應用比較［J］. "癲癇雜志， 2020，6（4）：307-314.

［6］MUKAMEL E A， PIRONDINI E， BABADI B， et al. A transition in brain state during propofol-induced unconsciousness［J］. "J Neurosci， 2014，34（3）：839-845.

［7］ONSLOW A C， BOGACZ R， JONES M W. Quantifying phase-amplitude coupling in neuronal network oscillations［J］. "Prog Biophys Mol Biol， 2011，105（1-2）：49-57.

［8］ABOULEISH A E， GAL J， TROIANOS C， et al. Review of the ASA physical status classification： Comment［J］. "Anesthesiology， 2022，136（5）：864-865.

［9］BETTUS G， WENDLING F， GUYE M， et al. Enhanced EEG functional connectivity in mesial temporal lobe epilepsy［J］. "Epilepsy Res， 2008，81（1）：58-68.

［10］HOLMES M J， YANG X， LANDMAN B A， et al. Functional networks in temporal-lobe epilepsy： A voxel-wise study of resting-state functionalconnectivity and gray-matter concentration［J］. "Brain Connect， 2013，3（1）：22-30.

［11］焦鵬飛. 基于立體定向腦電圖的難治性顳葉癲癇患者的癲癇網絡研究［D］. 蘭州：蘭州大學， 2020.DOI：10.27204/d.cnki.glzhu.2020.001101.

［12］姚敏怡，王明建，劉雪，等. 丙戊酸鈉對癲癇樣放電海馬神經元鐵死亡的抑制作用及其機制［J］. "精準醫學雜志， 2022，8（2）：175-179.

［13］AGHAKHANI Y， KOBAYASHI E， BAGSHAW A P， et al. Cortical and thalamic fMRI responses in partial epilepsy with focal and bilateral synchronous spikes［J］. "Clin Neurophysiol， 2006，117（1）：177-191.

［14］宋承汝. 顳葉癲癇腦自發活動靜態和動態性變化的研究［D］. "鄭州：鄭州大學， 2022.

［15］TSUKAMOTO M， TAURA S， YAMANAKA H， et al. Age-related effects of three inhalational anesthetics at one minimum alveolar concentration on electroencephalogram waveform［J］. "Aging Clin Exp Res， 2020，32（9）：1857-1864.

［16］陶飛，顧衛東. 丙泊酚誘導意識消失的腦電機制［J］. "臨床麻醉學雜志， 2024，40（5）：532-535.

［17］LI Y M， SHI W， LIU Z A， et al. Effective brain state estimation during propofol-induced sedation using advanced EEG microstate spectral analysis［J］. "IEEE J Biomed Health Inform， 2021，25（4）：978-987.

［18］ZHAO X， WANG Y B， ZHANG Y， et al. Propofol-induced anesthesia alters corticocortical functional connectivity in the human brain： An EEG source space analysis［J］. "Neurosci Bull， 2021，37（6）：563-568.

［19］ALLEN H N， CHAUDHRY S， HONG V M， et al. A parabrachial-to-amygdala circuit that determines hemispheric late-

ralization of somatosensory processing［J］. "Biol Psychiatry， 2023，93（4）：370-381.

［20］LIU X L， LAUER K K， WARD BD， et al. Differential effects of deep sedation with propofol on the specific and nonspecific thalamocortical systems： A functional magnetic resonance imaging study［J］. "Anesthesiology， 2013，118（1）：59-69.

［21］PUJOL J， BLANCO-HINOJO L， GALLART L， et al. Largest scale dissociation of brain activity at propofol-induced loss of consciousness［J］. "Sleep， 2021，44（1）：zsaa152.

［22］PURDON P L， SAMPSON A， PAVONE K J， et al. Clinical electroencephalography for anesthesiologists： Part Ⅰ： Background and basic signatures［J］. "Anesthesiology， 2015，123（4）：937-960.

［23］梁振虎，金星，張琳，等. 基于丙泊酚麻醉的相位模式復雜度同步及腦網絡變化［J］. "科學通報， 2019，64（16）：1747-1758.

［24］CANOLTY R T， EDWARDS E， DALAL S S， et al. High gamma power is phase-locked to theta oscillations in human neocortex［J］. "Science， 2006，313（5793）：1626-1628.

［25］SCHROEDER C E， LAKATOS P. Low-frequency neuronal oscillations as instruments of sensory selection［J］. "Trends Neurosci， 2009，32（1）：9-18.

［26］BELLUSCIO M A， MIZUSEKI K， SCHMIDT R， et al. Cross-frequency phase-phase coupling between θ and γ oscillations in the hippocampus［J］. "J Neurosci， 2012，32（2）：423-435.

［27］楊碩，江文濤，王磊，等. 基于腦網絡的腦疲勞對不同工作記憶負荷的影響［J］. "中國生物醫學工程學報， 2021，40（4）：446-452.

［28］AMIRI M， FRAUSCHER B， GOTMAN J. Phase-amplitude coupling is elevated in deep sleep and in the onset zone of focal epileptic seizures［J］. "Front Hum Neurosci， 2016，10：387.

［29］曹春雨，韓凌，李春勝. 癲癇發作腦電信號的相位幅度調制研究［J］. "中國生物醫學工程學報， 2018，37（1）：33-39.

［30］溫昕，張軍，梁振虎. 丙泊酚麻醉下丘腦皮層的熵、復雜度和信息集成變化：從符號動力學角度［C］//第40屆中國控制會議論文集. 上海， 2021：540-543.

（本文編輯"范睿心"厲建強）