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脑电图监测技术在ICU的应用

发布时间:2014-02-12作者:宿英英

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脑电图(ElectroEncephaloGram,EEG)监测技术用于ICU已有半个世纪,国外发达国家开展相关工作较早,无论临床研究还是临床实践都取得了喜人的成果。我国近几年来相关工作进展迅速,许多ICU已更加关注脑功能评估,特别是EEG监测技术的应用。以往我们曾对相关内容有过文献描述和研究论著发表,本文为应邀再次回顾近年来EEG监测工作的进展。

一  脑电图监测技术

  随着计算机技术和数字数据传输系统的快速发展,在ICU对重症患者进行持续脑电图监测已经成为现实,特别是EEG数据获取、储存、传输得到了很好解决,实时监测癫痫发作、脑缺血、脑功能、药物治疗等都成为可能。
  在ICU开展EEG监测所需技术条件较高,对监测设备要求也很精密。此外,ICU还需要与其它科室进行网络联系,使EEG既能在线显示和阅读,又能下线显示和阅读。大量持续监测过程中获得的EEG资料,需要及时地解读和判定,必要时进行实时分析。正是这些技术快速进步与展开,对ICU工作的医务人员有了更高的要求,充分掌握EEG监测技术,包括电极的连接与断开、电极数量与类型的选择、机器操作的掌握与维护、图像的正确分析与判读等。
  EEG操作技术改进是推动其监测技术发展的重要环节。2006年Young等对ICU昏迷患者进行了标准火胶棉头皮盘状电极与新研发的皮下金属丝电极的伪差对比研究,结果发现标准火胶棉头皮盘状电极的60Hz交流电伪差和大而持久的伪差多于皮下金属丝电极,但胸部物理治疗所致的运动伪差以皮下金属丝电极更为常见。由此提出皮下金属丝电极可更好地耐受伪差干扰,适合ICU长程EEG监测。
  EEG图像分析可归纳为两大类,即原始EEG(Raw  EEG)分析和定量EEG (Quantitative  EEG)分析。临床上常常根据不同目的选取不同EEG图像分析方法。如监测癫痫发作须原始EEG图像分析,监测脑功能非特异性变化须量化EEG图像分析,或两者相结合。脑电功率谱是将原始EEG图像用计算机技术进行指数化处理,再通过傅立叶换算,以脑电的功率显示出来。在此基础上又发展了压缩谱阵(Compressed  Spectral Array,CSA)、密度谱阵(Density Spectral Array,DSA)、边缘频率(Spectral Edge  Frequency,SEF)和双频谱指数(Bispectral  Index,BIS)等分析技术。这些分析结果能较好地反应麻醉期间患者的脑电活动,进而判定麻醉深度和大脑皮层功能,对研究麻醉药物的药理作用以及临床复杂局面的判定有一定的参考价值。


二 脑电图监测临床应用
1.  监测非惊厥性癫痫或非惊厥性癫痫持续状态

  在ICU对非惊厥性癫痫(NonCon-vulsive  Seizures,NCS)或非惊厥性癫痫持续状态(NonConvulsive Status  Epilepticus,NCSE)进行EEG监测是重要的工作之一。NICU总的癫痫发生率为11%~55%,其中约3/4为非惊厥性癫痫或非惊厥性癫痫持续状态。然而,在没有开展EEG监测之前,许多患者被漏诊。发生非惊厥性癫痫的高危因素有癫痫病史、中枢神经系统感染、脑肿瘤、近期神经外科手术、昏迷和EEG表现为周期性癫痫样放电。多数非惊厥性癫痫在非昏迷患者入院24h内即可监测到,而昏迷或出现周期性癫痫样放电的患者需要监测更长的时间才有可能检测到。非惊厥性癫痫持续状态的高危因素有闭合性颅脑外伤、脑出血、脑梗死、蛛网膜下腔出血、缺血缺氧性脑病和脓毒血症等。
  DeLorenzo等对所研究的每一惊厥性癫痫持续状态控制后患者进行至少24h的EEG监测,结果发现有48%的患者有持续电活动性癫痫发作,其中多于14%的患者为非惊厥性癫痫持续状态,故惊厥性癫痫持续状态控制以后,必须进行EEG监测,以指导药物治疗方案和评估预后。
  Jaitly等研究发现,药物控制癫痫之后24h内EEG表现为正常EEG图像的患者,预后良好;表现为周期性单侧癫痫样放电的患者,死亡率为40%;表现为癫痫持续状态后痫性放电(After  Status Ictal  Discharges,ASIDs)的患者,死亡率为41%;表现为爆发—抑制模式的患者(非镇静药物引起),死亡率高达59%。因此,对NCS和NCSE的监测与治疗是抗癫痫的继续而不是结束。Young等新近研究结果表明,癫痫发作持续时间和非惊厥性癫痫持续状态延误诊断时间明显与死亡相关。1h之内非惊厥性癫痫发作终止患者的死亡率为36%,发作持续至少24h才终止患者的死亡率升至75%。癫痫发作持续未超过10h患者的预后良好率为60%,死亡率为10%;超过20h患者死亡率高达85%。

2.  监测脑血流

  脑血流量低于20~25mL/(100g·min)或低于临界值20mL/(100g·min)时,EEG出现异常,主要表现为脑电活动明显抑制。Vespa等发现EEG平均优势频率为6.5Hz时,脑血流量在33~  39mL/(100g·min)之间;平均优势频率为7.8Hz时,脑血流量升至47mL/(100g·min)。这一对应关系提示,EEG监测可定量地反应脑血流量。此外α波变异百分率(Percentage  of Alpha Variability,PAV)可判断脑血流量。如蛛网膜下腔出血患者,α波变异持续8~  12h。当血流量充足时α波变异明显;当血管痉挛引起脑血流量降低时,α波变异突然降低;当血管痉挛消除后,α波变异又恢复正常。此外,α波变异率可反应药物治疗效果,当经过治疗缺血脑组织得到有效的再灌注时,α波变异增加。

3.  监测脑缺血

  EEG监测对脑缺血十分敏感。脑血流量由较高向较低逐渐减少时,EEG可见到一些细微变化,最早表现为快β节律消失,继而背景波变慢呈θ节律,接着再变慢呈δ节律,直至出现伴有爆发—抑制模式的低平EEG图像或持续全面抑制的EEG图像。
  EEG实时监测可帮助判定脑缺血是否可逆。早在1991年,Labar等就发现,α/δ功率比值(Alpha/Delta  Power;ADR)的变化对蛛网膜下腔出血后血管痉挛引起的短暂性脑缺血非常敏感。2004年Claassen等将蛛网膜下腔出血后迟发性脑缺血(Delayed  Cerebral  Ischemia,DCI)的α/δ功率比值与Hunt-Hess分级(4和5级)进行了相关分析,发现α/δ功率比值中度降低时迟发性脑缺血发生率为24%;α/δ功率比值增高3%时,无迟发性脑缺血。α/δ功率比值低于6个连续记录基线的10%  (敏感性100%、特异性76%、阳性预测值60%、阴性预测值100%)或低于单个记录的50%(敏感性89%、特异性84%、阳性预测值67%、阴性预测值96%)时,很可能发生迟发性脑缺血。故α/δ功率比值对监测迟发性脑缺血较为可靠、准确,其可辅助临床医师尽早地发现迟发性脑缺血,并在脑缺血的可逆阶段开始实施干预措施,预防脑梗死发生。
  Nagata联合EEG与正电子发射断层扫描对脑卒中患者进行研究,结果发现EEG的α波和δ波各自所占的百分比与脑卒中急性期、亚急性期的脑血流量和脑氧代谢率(Cerebral  Metabolic Rate of Oxygen,CMRO2  )相关。

4.  监测脑功能

  EEG监测的不同图像或模式可为脑功能评估提供信息。EEG缺乏睡眠样脑电活动、缺乏刺激反应性、缺乏自发变异性为脑功能严重损伤和预后不良的判定指标。EEG间断性出现抑制或爆发—抑制模式为死亡危险指标(死亡率94%)。EEG出现类似睡眠模式脑电活动为预后良好指标,但植物状态患者除外,因为睡眠样脑电活动的出现并不意味脑功能可以完全恢复。因此,出现睡眠样脑电活动对预后预测缺乏特异性。DeLorenzo等将非惊厥性癫痫和非惊厥性癫痫持续状态作为惊厥性癫痫持续状态患者的预后指标。惊厥性癫痫持续状态经药物控制后,非惊厥性癫痫的出现率为48%,非惊厥性癫痫持续状态的出现率为14%。如果患者的EEG图像显示非惊厥性癫痫,死亡率为32%;如果显示非惊厥性癫痫持续状态,死亡率高达51%;而无癫痫样放电患者的死亡率仅为13%。蛛网膜下腔出血患者EEG图像显示为非惊厥性癫痫持续状态的预后相当差。
  EEG定量或半定量(分级)可为脑功能评估提供更多的信息。Theilen等用EEG静息率(Electroencephalogram  Silence  Ratio,ESR)对严重脑外伤患者进行早期预后预测研究,结果EEG静息率大于25%的患者预后较差,与短潜伏期体感诱发电位相比,EEG静息率的预测价值更高,可靠性更准确。此外,EEG静息率还可提供适量脑氧运输信息,后者与脑灌注压变化有关。Vespa等用α波变异百分率预测预后,发现中重度颅脑外伤患者3天内α波变异百分率是预测预后敏感而特异的指标,好于传统的临床预后判断指标,如Glasgow昏迷评分、瞳孔对光反射、年龄、体温升高等。当α波变异百分率≤0.1时与不良预后或死亡高度相关(阳性预测值为86%)。压缩谱阵在脑损伤24h内,可有周期性变化和单调无变化两种截然不同的变化趋势,数小时内双侧压缩谱阵无变异性的死亡率高达92%,数天内病灶侧压缩谱阵单调无变化意味永久性不可逆转的神经功能缺损。Escudero等发现双频指数为0、并联合抑制率(Suppression  Ratio,SR)为100时可辅助判断脑死亡。长程EEG变化可由某一导联EEG总功率或某一EEG频率波段功率与其它波段功率(如α/δ功率比值)或总功率(相对α功率比值)的相对比值来判定和评估。如EEG总功率增加或α/δ比值增加与高波幅癫痫发作或反复癫痫样棘波发放有关,但类似的改变在肌肉电活动和伪差中也可见到;EEG总功率降低与爆发—抑制或脑电明显弱化有关,这一特征有助于镇静水平的评估;EEG总功率突然降低与脑疝的EEG波幅低平有关;α波变异降低与严重脑缺血有关。

5.  监测镇静药物作用

  EEG对镇静药物的监测与判定一直是ICU重要工作之一。Simmons等在ICU内对气管插管和机械通气的药物镇静患者,进行EEG双频指数监测,以防止过度镇静意外发生。2006年Consales找到了双频指数与患者临床镇静程度的对应关系,如双频指数90~  100与清醒状态对应,70~80与轻度镇静对应,40~60与中度镇静对应,小于40与深度镇静或过度镇静对应。由此提出双频指数为40~60时足以满足ICU内气管插管和机械通气患者的镇静作用。在双频指数的指导下可避免过度镇静,从而减少镇静药物使用量,并降低过度镇静相关并发症。
  Schneider用病人状态指数(Pati-ent  State  Index,PSI)对气管插管和机械通气的药物镇静患者监测。结果发现,不仅病人状态指数的监测和预测比双频指数更准确、更稳定,而且持续监测能克服临床Ramsay评分必须间断性监测(唤醒刺激)以及对深度镇静判断不可靠的缺点。病人状态指数已经可以量化异丙酚和舒芬太尼的镇静程度。
  Maksimow等使用EEG频谱熵(Electroencephalogram-based  Spectral  Entropy)对高剂量(5ng/mL)和低剂量(0.5ng/mL)右旋美托咪啶诱导镇静的水平进行了研究,结果发现频谱熵在低剂量时由84±5降至66±16,而高剂量时由84±5降至20±12;患者由意识清醒转为意识丧失时,频谱熵由76±8降至43±10,由意识丧失转为意识清醒时,频谱熵由14±4升至63±13;由此可用EEG频谱熵监测右旋美托咪啶诱导患者镇静的水平。

6.  监测降颅压药物作用

  在使用巴比妥酸盐类药物降低颅内压增高时,可用EEG出现爆发——抑制模式作为评估指标。Riker等进一步用双频指数和抑制率(SR)与爆发——抑制模式进行研究,结果发现EEG每分钟3~5次爆发——抑制所对应的双频指数和抑制率值分别为15和71。因此,进行实时EEG监测,应用双频指数和抑制率分析技术可以量化EEG爆发——抑制程度,以更好地监测巴比妥酸盐类降颅压效果。
  总之,EEG在ICU内的应用研究从未停止过,因其具有床旁、无创、简便、敏感等优势。对于那些不能离开监护病房进行检查的患者尤为适用,对于某些特殊患者,如惊厥性癫痫发作患者或抗癫痫药物治疗患者,以及镇静麻醉患者的评估来说是不可替代的选择。


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