脑电生理监测

五、脑电生理监测

脑电生理监测的内容包括脑电图(electroencephalogram，EEG)、肌电图、诱发电位等。

(一)脑电图监测

脑的电活动来源于轴突的电流，如果一些长轴突和并联的轴突同时发生传导就产生比较大的振幅。两个电极间的电压差作为神经电活动可以被探测到。由大脑活动产生的电压差非常小，典型的只有20～200mV。类似心电图对从心脏产生的电压进行描记，一个正式的脑电图由头皮上标定位置的特殊电极之间电压的一系列描记组成，任意两个头皮电极之间产生的电压被书面和数字化记录下来，又称为一个脑电图频道。用于研究的电极和它们的位点总体上称为研究的组合。国际10～20电极方案中，有20个头皮脑电图电极的位点，位点通过字母数字组合标定出来，分别代表不同的大脑区域(如额、顶)和与矢状窦的距离。偶数代表位点在头的右侧，奇数代表位点在左侧。小的数字代表距中线近，大的数字代表距中线远。在数字系统中被定义定位的电极远远多于真正记录期间的电极。虽然现代脑电图系统能够处理多于128个频道的数据，而术中监测时频道典型的少于8个，有时只有2个或4个。

大脑电信号的频谱分析显示出在0．5～30Hz范围内能探测到信号。在0．5～4Hz范围内能探测到d波，在4～7Hz范围内可探测到q波，在8～13Hz范围内可探测到a波，在13～30Hz范围内可探测到b波，大于30Hz的范围可探测到g波。a波特征性地反映安静的清醒状态，低幅b波与激烈的大脑活动相关。q和d波伴随睡意和慢波睡眠。神经外科医生也直接将电极放在皮层表面描记脑皮层电图，电极直接接触大脑皮层表面提供了非常干净清晰的脑电活动，它没有肌肉信号的污染和皮层头骨的弱化。但是还没有一种头皮和皮层的电极能探测到由大脑深层产生的电信号。EEG是脑皮质神经细胞电活动的总体反应，受丘脑的节律性释放所影响。由于脑电活动与新陈代谢活动相关，因此也受到代谢活动因素的干扰，例如氧摄取、皮质血流量、pH值等。

脑电图用于术中的监测主要有:癫痫手术过程中通过监测有利快速指导治疗方案;术中指导麻醉药物调整、控制麻醉深度。

癫痫发作定义为一种不可控的脑电活动。在癫痫手术中通过监测鉴别发作活动，在切除与癫痫相关的脑组织前为外科医师提供定位信息。慢性癫痫患者也常有发作间期的脑电图异常。

双频谱指数分析:Gibbs等1937年首先将EEG用于手术麻醉的监测，以往脑电图信号信息是采用傅里叶(Foriers)分析原始脑电波，后者是一种复杂的数学模型。如今发展出脑电双频谱指数(BIS)监护仪，双频谱分析是利用现代数字信号的处理方法外加简化了的头皮组合得出“指数”，用于麻醉深度的监测。这种分析方法对脑电波的同步性(频率间位相的相干性)这一数学复杂指数进行计算。如果相同频率的两个波的最高点和最低点同时出现，我们就称它们为“同位相”。例如，持续的膝盖疼痛导致一个采样接着采样一个脑电活动，与疼痛相关的大脑区域不同频率的波之间会发生同位相的关系。当这些重复的位相关系持续存在，双频谱指数分析会产生100%的频率间位相相干性。如果来源于疼痛、思考或其他感觉的大脑信号的重复始终持续，要考虑到麻醉效应不占优势，大脑没有充分被麻醉。双频谱指数监护仪产生了一个简单数字，在0～100之间，由小到大相应代表深度意识抑制和清醒状态，100反映清醒或接近清醒，30反映深麻醉。大量研究结果表明，BIS与中枢抑制药物(丙泊酚、硫喷妥钠、异氟烷、咪哒唑仑等)的用量呈负相关，在一定程度上可反映镇静催眠深度。但BIS不能反映氯胺酮的神志消失程度。

(二)肌电图和诱发电位

肌电图(electromyography，EMG)和诱发电位(evoked potential，EP)是某些神经外科手术中使用的神经功能的监测手段。已有证据显示这些技术能够鉴别手术中神经功能的可逆性改变，从而可以进行干预，阻止可能的损伤。肌电图可以通过将针状电极置入特定肌肉或放在其附近，从而对颅内和外周的运动神经进行连续评估。如果在手术中某一神经被触及或牵拉，那么它所支配的肌肉就会在肌电图上表现活跃。轻微神经刺激导致的EMG放电会很快消失，更强烈的神经刺激可以产生持续的EMG放电，其电活动主要被电刀和生理盐水干扰。肌电图通常在包括开颅在内的手术过程中用于保护面神经(第Ⅶ对脑神经)，例如听神经瘤切除。其他脑神经所支配的肌肉活动也可以由EMG记录，包括第Ⅲ、IV、VI、IX、X、XI和XII对脑神经。

EMG的活动可以在肌肉的上下两极记录到，常常用于在脊髓手术时检查脊髓和脊神经根的损伤。电极被放置于最易造成神经损伤的肌肉处。

麻醉药物不会干扰EMG结果。肌肉松弛剂会阻断神经肌肉连接，在记录EMG期间应避免使用。

EP监测技术是使用一种刺激来唤起一种反应。“诱发”相对“自发”而言，EEG是大脑皮层在无外界刺激时产生的自发电位活动，具有连续性和节律性;而EP是中枢神经系统感受外在或内在刺激过程中产生的生物电活动，须通过计算机同步叠加技术完成，了解神经系统功能状态，是继EEG与EMG之后的临床神经电生理第三大进步。两种脑电生理特征的区别见表2－6。

表2－6　脑诱发电位与脑电图的特征

给予神经系统(包括感受器)某一特定部位适宜刺激，在中枢神经系统(包括周围神经系统)相应部位检出的与刺激有锁定关系的电位变化，即中枢神经系统在感受外在或内在刺激过程中产生的生物电活动。感觉诱发电位可以在多种感觉输入后被记录，运动诱发电位指的是刺激运动皮层来引起脊髓外周神经或肌肉的反应。临床按给予刺激模式不同，可分为躯体感觉诱发电位(somatosensory evoked potential，SEP)、听觉诱发电位(auditory evoked potential，AEP)、视觉诱发电位(visual evoked potential，VEP)和运动诱发电位(motor evoked potential，MEP)。

所有诱发电位反应都根据潜伏期(从刺激到反应的时间)和幅度(反应的大小)来描述。按潜伏期长短不同，可分为短、中和长潜伏期诱发电位。短潜伏期诱发电位因其重复性好，受镇静药物和觉醒水平或主观意志的影响少，是目前临床监测中应用最多的一种。中潜伏期诱发电位发生于脑皮质，与皮质特异性的感觉区相关较好，受镇静药物和过度换气等因素的影响，可用于镇静水平等的监测。长潜伏期诱发电位与注意力、期望、失落等情绪状态密切相关。

感觉诱发电位短潜伏期成分有脑干听觉诱发电位(BAEP)和短潜伏期体感诱发电位(SLSEP)。BAEP、SLSEP、MEP等之所以被广泛地应用于临床监测，主要原因是其神经发生源和传导路径相对明确，不受意识水平的影响，易于引出，重复性好，而且受镇静药物影响较小。相反，长潜伏期成分由于神经发生源不够明确，且易受镇静药物和患者意识水平的影响。由于诱发电位能够敏感而客观地反映神经通路的功能状况，同时在头皮和皮肤表面就能采集到这种电位，这为及时了解神经系统功能状况提供了一种简便、快速而且完全无创的检测手段。

脊髓、脑干、幕上不同阶段的感觉通路的传入神经元的突触改变皆可影响SEP，导致潜伏期延长、波幅降低或SEP成分丢失。因此，SEP不仅可以监测特殊的感觉通路，而且对远处的神经结构改变也非常敏感。

正常人脑干听觉诱发电位术中监测是一组七个顶端向上的波形。这种潜伏期小于10ms的远声电位反映了听觉通路和脑干功能状况，且通常可用来快速地检测听觉和脑干功能。BAEP之所以能够理想地应用于临床监测，是因为镇静药物和患者意识水平对其影响不大，在没有相应神经损伤的前提下，BAEP能100%地被检测出。BEAP有Ⅰ～Ⅶ七个主波成分，其I、Ⅲ、V三个波最容易辨认，辨认率几乎高达100%。BAEP诸波的神经发生源见表2－7。但体温降低可引起BAEP波潜伏期和波间期的明显变化，并呈线性相关。

视觉诱发电位(VEP)是感觉诱发电位中最难判读的一种类型。一方面，因为闪光刺激的强度不稳定;另一方面在镇静和昏迷状态下患者的瞳孔大小和眼球注视方向不容易控制，使视网膜不易获得稳定而均匀的成像刺激;此外，VEP中P100成分属长潜伏期电位，易受镇静药物、昏迷程度、血压水平、低温和缺氧等因素的影响。

表2－7　BAEP诸波神经发生源

(三)微透析监测

微透析(microdialysis，MD)是一种通过监测活体细胞外液某种化学物质浓度的方法，该技术是20世纪70年代后发展起来的一种实验室微量生物化学检测技术，90年代后始用于临床。在神经重症监护过程中监测脑组织化学物质的变化仍然是它的主要应用领域。

微透析系统包括微量灌注泵，置入组织中的导管，收集透析液的微量试管和分析仪。将聚氨酯导管(直径1mm)置于待测的脑组织区域内，好比是一人工血管，它由内部和外部的管路组成，在末端还包含一个半透膜，一个小的便携输注泵以0．1～2．0μL/min的速度向导管内输注包含Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^－的液体。一旦液体通过导管的内部管路到达膜区域，细胞内(ECF)的高浓度化学物质依靠浓度梯度扩散到灌注液中。膜上的孔径所能允许的分子的最大通过质量是20～100kD，因此样本中的氨基酸和小分子蛋白可以通过。在稳定的流速下液体通过外部管路流到样本微试管中。再经过预先定义的过程(通常为1h)，微试管中样本产生改变，对收集的透析液进行分析。普通生化标记物(葡萄糖、乳酸盐、丙酮酸盐、谷氨酸、丙三醇和尿素)的测量可以通过酶的测定用比色法进行检测。监测活体动物或人体特定组织区域内细胞外液生物活性物质浓度随时间改变而发生动态变化。任何能够通过膜的小分子物质都能够通过近似的技术进行检测。该技术具有对组织损伤小、取样少、方便、快捷、可连续监测且易实现自动化等优点。

膜部位与灌注液的稳定交换可以帮助维持浓度梯度，但同时又能防止细胞内液和灌注液达到平衡，微透析液中被检出物的浓度称为“回收率”，物质的回收率与其在细胞外液中的浓度是成比例的，可代表其占细胞外液真实浓度的比例。相对回收率是指离开膜区域的透析液中物质的浓度，是随着总的细胞内液的浓度而变化的比率。相对回收率随着灌注速率的降低而增加，因为时间越长越有利于弥散，当流速接近于0时能够达到100%的细胞内液浓度。在相同流速时导管的膜面积越大回收率越高，因为增加了弥散面积。但是低流速限制了可供分析的透析液数量，增大膜面积又导致导管植入困难。另外，影响回收率的因素包括交换的相对分子质量或膜的性质、pH值、温度、压力和细胞内的渗透压。

监测物质主要有葡萄糖、乳酸、丙酮酸，以及乳酸－丙酮酸比率(L/P比率)等糖代谢指标;谷氨酸、丙三醇等。葡萄糖、乳酸和丙酮酸是床旁监测能量代谢的标识物。L/P比率是衡量有氧代谢是否受损的敏感指标。谷氨酸和丙三醇是反映组织状况好坏的另外的指标。

微透析的局限性:微透析提供了追溯性的生化标识物的测量方法，而非一种即时技术，解释结果时要注意监测数据的趋势变化，这对提供有效的临床信息非常重要，还需要考虑导管的位置与损伤组织的关系。体内许多因素会影响回收率和生化物质的组织浓度。同时它是一种侵入性的操作，要求经过特殊训练的人来完成，这也限制了它的广泛应用。微透析作为一项重要的科研工具发展而来，目前在临床危重症的神经生化监测中尚未普及，仍有许多需要改进与完善的方面，包括微型探头、灌流液成分、回收率测定方法、新型传感器等。

(贾宝辉　韩　飚)