兩種新生兒腦損傷患兒振幅整合腦電圖的對比研究

振幅整合腦電圖檢測預后判斷標準近年來，隨著專業(yè)新生兒急救技術的發(fā)展，新生兒急救率顯著提高，但其神經(jīng)發(fā)育結局并沒有得到改善，表明新生兒腦損傷的診斷和治療仍需困難。盡管目前有很多腦損傷和腦功能的監(jiān)護方法,但均不適合危重新生兒床旁的連續(xù)監(jiān)測,無法早期發(fā)現(xiàn)腦損傷患兒并判斷其嚴重程度,以便篩選合適的患者及時進行早期干預,改善遠期預后。另一方面,也由于缺乏新生兒腦損傷的早期診斷和預后判斷的敏感指標,在我國普遍存在嚴重的濫診濫治現(xiàn)象,既浪費大量衛(wèi)生資源,也為患兒家庭帶來不必要的經(jīng)濟和心理負擔。振幅整合腦電圖(amplitudeintegratedelectroencephalogram,aEEG),即腦功能監(jiān)護儀(cerebralfunctionmonitor,CFM),是一種簡單化的單頻道腦電生理監(jiān)測技術,具有操作簡單、受環(huán)境干擾少、判讀容易、能長時間床旁連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)點。國內外的研究證實aEEG對早期(出生后3～6h)發(fā)現(xiàn)中重度HIE及預后評價明顯優(yōu)于其它腦功能監(jiān)測方法,因此應用aEEG進行持續(xù)腦功能監(jiān)測已成為國外NICU中危重新生兒日常監(jiān)護的一個部分。目前CFM主要是由新西蘭Brainz、英國LectromedDevicesLtd.、美國OlympicMedical等少數(shù)幾家公司生產(chǎn),由于其掌握著知識產(chǎn)權,并以昂貴的價格銷售,限制了aEEG在我國新生兒臨床醫(yī)療中的應用。為此復旦大學附屬兒科醫(yī)院與上海交通大學生物醫(yī)學工程系、上海健爾醫(yī)療器械公司共同設計開發(fā)了一套具有自主知識產(chǎn)權的面向兒科臨床應用的振幅整合腦監(jiān)護儀(CFM3000)。本文將對其的工作原理進行闡述,并通過與國外同類產(chǎn)品比較對其穩(wěn)定性進行研究,以促進aEEG在國內的進一步推廣應用。1研究對象和方法1.1cfm3000國內和lercromecfm5330英國的性能比較1.1.1大學兒科醫(yī)院新生兒科收治的現(xiàn)狀2007年10月-2008年6月復旦大學兒科醫(yī)院新生兒科收治的相對正常新生兒20例(其中足月兒13例、早產(chǎn)兒7例),伴不同神經(jīng)系統(tǒng)疾病的足月兒8例。1.1.2國際電極放空法ps/p3的電化學性能采用一次性電極。描記前,清潔頭皮;接通電源,校正儀器。電極放置于雙側頂骨(相當于10/20國際電極安放法電極位置的P3和P4)處(見圖1)。先后進行國產(chǎn)數(shù)字化振幅整合腦功能儀(CFM3000,樣品)和LECTROMEDCFM5330(LECTROMEDUKLTD)aEEG描記,每儀器各描記2h。1.1.3邊界電壓:dnv,上邊界采用半對數(shù)公式,分別分析aEEG的連續(xù)性、周期性及時程、窄帶和寬帶上下邊界電壓、有無驚厥等(見圖2),并根據(jù)Hellstr?m-Westas等提出的標準對aEEG圖形背景形式進行評估:(1)連續(xù)正常電壓(continuousnormalvoltage,CNV):連續(xù)電活動,電壓為下邊界5～10μV,上邊界10～50μV;(2)不連續(xù)正常電壓(discontinuousnormalvoltage,DNV):背景活動不連續(xù),但下邊界電壓多大于5μV或主要為連續(xù)正常電壓,伴更多間歇不連續(xù)低電壓活動(非爆發(fā)抑制);(3)連續(xù)低電壓(continuouslowvoltage,CLV):連續(xù)背景活動,電壓為小于5μV或在5μV上下波動;(4)爆發(fā)抑制(burst-suppression,BS):不連續(xù)的背景活動,間歇期電壓極低(電靜止),間有高幅爆發(fā);(5)平坦(flattrace,FT):小于5μV的極低電壓,主要為電分離或電靜止;(6)癲癇樣活動(epilepticactivity,EA):分單個驚厥、反復驚厥(30min內3次以上驚厥發(fā)作)和癲癇狀態(tài)(鋸齒狀形式/鋸齒波)。上述六種aEEG圖形中連續(xù)正常電壓為正常aEEG,不連續(xù)正常電壓為輕度異常aEEG,其余均為重度異常aEEG。1.2cpm3000用于新生兒痙攣1.2.1研究主題2007年5月-2007年12月復旦大學附屬兒科醫(yī)院NICU收治的臨床診斷驚厥(22例)和疑似驚厥(10例)的新生患兒共32例。1.2.2監(jiān)測方法先后進行國產(chǎn)數(shù)字化振幅整合腦功能儀(CFM3000,樣品)和常規(guī)EEG(日本光電EEG-9200)監(jiān)測。1.2.3aeeg圖形將最低振幅的突然上升稱為aEEG驚厥活動,通常伴有最高振幅的同步上升;接著短時振幅降低。常規(guī)EEG有同步驚厥樣活動。根據(jù)Hellstr?m-Westas等提出的驚厥評估標準對aEEG圖形進行評估:(1)單次驚厥:單個發(fā)生的驚厥活動;(2)反復驚厥:30min內發(fā)生一次以上;(3)驚厥持續(xù)狀態(tài):連續(xù)發(fā)生的驚厥活動,持續(xù)時間30min以上。1.3統(tǒng)計方法計量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標準差(xˉ±s)(xˉ±s)表示,采用配對t檢驗進行兩組間計量資料的比較。2結果2.1cfm3000和lectromecfm5330的性能比較2.1.1新生兒腦損傷術后并發(fā)癥正常新生兒20例中、胎齡分布31～40周(中位數(shù)38周),出生體重1800～3566g(中位數(shù)3103g)男/女比為12∶8;均無宮內窘迫、產(chǎn)時窒息及任何并發(fā)癥存在。8例腦損傷新生兒中,HIE6例,新生兒驚厥2例。均為足月兒,男女各4例,平均胎齡39.2周,出生體重(3274±363)g。2.1.2產(chǎn)兒發(fā)育不成熟20例相對正常的新生兒中,除2例外18例均為連續(xù)性aEEG背景活動,2例不連續(xù)性電活動的嬰兒均為早產(chǎn)兒(31、32周),與發(fā)育不成熟相關。20例中除1例(31周)未出現(xiàn)睡眠-覺醒周期外,其余19例均表現(xiàn)為成熟的睡眠-覺醒周期,其寬、窄帶上下界電壓及持續(xù)時間如表1所示,可以看出CFM3000的監(jiān)測結果與LECTROMEDCFM5330完全相符,提示CFM3000的性能穩(wěn)定(見表1)。2.1.3aeeg圖形8例腦損傷的新生兒中,3例表現(xiàn)為連續(xù)低電壓,2例為平臺樣背景波,1例為暴發(fā)抑制,1例監(jiān)測到驚厥樣aEEG圖形。兩種機器的檢測結果完全一樣(見表2、圖3～6)。圖3所示,胎齡38周,體重3600g,宮內窘迫行剖宮產(chǎn),Apgar評分:6分。生后21h入院,診斷HIE。aEEG圖形為連續(xù)性低電壓,特點為連續(xù)性極低振幅活動,下邊界在5μV上下或<5μV。圖4所示,胎齡37周,體重2900g,剖宮產(chǎn),Apgar評分:2分。生后24h因四肢抖動伴肌張力增高入院,診斷HIE。aEEG圖形為爆發(fā)抑制,特點為不連續(xù)性活動,下邊界恒定在0～1μV,爆發(fā)波振幅>25μV。圖5所示,胎齡39周,體重3150g,剖宮產(chǎn),Apgar評分:3分。生后12h因窒息后伴四肢抖動伴肌張力增高入院,診斷:HIE。aEEG圖形為平坦波,特點為背景活動主要為電靜止,<5μV。圖6所示,胎齡39周,體重3300g,宮內窘迫行剖宮產(chǎn),Apgar評分:7分。生后24h因“哭吵不安,反應差半天”入院,診斷HIE。aEEG表現(xiàn)為驚厥持續(xù)狀態(tài),特點為連續(xù)發(fā)生的驚厥活動,呈“鋸樣波形”,持續(xù)時間30min以上。所有圖(a)為CFM3000描記的aEEG圖形,(b)為LECTROMEDCFM5330描記的aEEG圖形。2.2cpm3000與常規(guī)epg嬰兒痙攣的使用相比2.2.1出生體重、日齡及apga評分32例臨床確診驚厥(n=22)或疑似驚厥(n=10)患兒中,男19例,女13例;平均胎齡:(38.9±1.5)(35～42)周;平均出生體重:(3217±433)(2450～4620)g;入院時平均日齡:(4.2±5.8)(1～26)日;5minApgar評分:(7.7±2.8)(1～10)分。臨床診斷:HIE13例、癲癇發(fā)作5例、遺傳代謝病2例、敗血癥1例、低鈣和低血糖驚厥各1例、新生兒抖動7例、心肺疾病3例。2.2.2兩種腦電監(jiān)測方法的差異32例臨床有驚厥或可疑驚厥的患兒中,EEG檢測到有癇樣放電者22例(68.8%),aEEG監(jiān)測到驚厥波形17例(53.1%)(見表3)。McNemar配對χ2檢驗,P=0.125,說明兩種腦電監(jiān)測方法在符合率上無明顯差異。兩種腦電監(jiān)測方法的Kappa一致性檢驗結果:Kappa系數(shù)為0.552,P為0.001,提示兩種腦電監(jiān)測方法的吻合程度具有統(tǒng)計學意義。32例中16例患兒EEG和aEEG均檢測到驚厥,9例患兒均未檢測到驚厥;7例(21.9%)EEG與aEEG檢測結果不符合,其中6例EEG陽性而aEEG陰性者,5例為局灶性改變,表現(xiàn)為局灶性少許尖波、尖慢波發(fā)放。1例aEEG陽性而EEG檢測陰性者臨床為疑似驚厥者,aEEG檢測到的背景活動突然改變可能系護理操作引起的暫時性變化(偽跡),該患兒以后隨訪也未再現(xiàn)臨床驚厥情況。2.2.3充分發(fā)揮eeg、eg檢測者的檢測能力在臨床肯定驚厥22例患兒中,aEEG監(jiān)測到驚厥波形14例,與臨床診斷符合率63.6%;EEG檢測到發(fā)作放電者共20例,與臨床診斷符合率90.1%。在臨床可疑驚厥10例患兒中,aEEG監(jiān)測到驚厥波形3例(30%),EEG檢測到發(fā)作放電者2例(20%)。3討論3.1半對數(shù)幅度壓縮+峰值校正+半數(shù)據(jù)系統(tǒng)EFM3000是一臺集監(jiān)護、檢測、分析、測量、記錄于一體的醫(yī)療儀器。圖7為本腦功能檢測儀的模塊圖,可以看出,利用一對電極采集兩路腦電信號,然后經(jīng)過放大電路(PARAMETERICAMPLIFIER模塊)進行放大和特定濾波器(SPECIALEEGFILTER模塊)進行濾波處理,接著利用(LOGARITHMICAMPLITUDECOMPRESSION模塊)半對數(shù)對EEG信號幅度進行壓縮,然后進行峰值矯正(PEAK-TO-PEAKDETECOR模塊),最后以6cm/h的速度輸出。由于長時間的采集EEG信號,所以利用阻抗監(jiān)控網(wǎng)絡(IMPEDENCEMONITORINICNETWORK)對電極阻抗進行監(jiān)控,并將結果反饋到阻抗表和EEG信號記錄系統(tǒng)中。由于阻抗監(jiān)控網(wǎng)絡的存在,使得電極連接惡化或電極偽跡產(chǎn)生時,系統(tǒng)能夠給出相應的警告提示和必要處理。位于EEG放大電路前的Radio-frequencytrap模塊能夠濾除靜電、肌肉等動作信號噪聲的干擾,對后期的放大電路具有很重要的意義。EEG放大電路是EEG信號主要放大電路,其輸入阻抗為10Mohms,共模抑制比為110dB。特定濾波器(SPECIALEEGFILTER)的作用是提取有用的EEG信號,它濾除2Hz以下的基線漂移、出汗等造成的低頻波動干擾和15Hz以上的無用信號。半對數(shù)幅度壓縮模塊對較大波動的EEG信號進行壓縮處理,不需要任何增益調節(jié)。峰值校正模塊負責平滑壓縮后的波形。由于嬰兒EEG信號經(jīng)過了半對數(shù)壓縮算法,為了使打印出的波形適合觀測和分析,aEEG的顯示和打印均采用半對數(shù)表,10μV以上的aEEG采用對數(shù)形式顯示,而小于10μV的aEEG采用線性方式顯示。3.2新生兒正常電壓和腦損傷的異常aeeg圖形本研究應用CFM3000和LECTROMEDCFM5330監(jiān)測了20例相對正常的新生兒和8例有腦損傷的新生兒。20例正常新生兒中除1例早產(chǎn)兒(胎齡29周)表現(xiàn)為不連續(xù)正常電壓aEEG外,其余新生兒均表現(xiàn)為連續(xù)性正常電壓圖形。8例腦損傷的新生兒則可監(jiān)測到各種不同的異常aEEG圖形,包括連續(xù)低電壓、爆發(fā)抑制、平坦和癲癇持續(xù)狀態(tài)。兩種儀器監(jiān)測所得圖形基本相仿,監(jiān)測到的aEEG圖形寬、窄帶上下界電壓和時程數(shù)值也基本相同,提示CFM3000具有與國外成熟產(chǎn)品一樣的良好穩(wěn)定性能。3.3aeg與發(fā)作放電量電異常的相關性與常規(guī)EEG比較,aEEG驚厥的檢出率為53.1%,與EEG驚厥檢出率68.8%沒有顯著性差異,提示aEEG與常規(guī)EEG一樣,不僅可以分析腦電背景電活動,也可以發(fā)現(xiàn)驚厥。但本研究發(fā)現(xiàn)在臨床肯定驚厥22例患兒中,EEG檢測到發(fā)作放電者共20例,腦電臨床一致性達到90.1%;aEEG監(jiān)測到驚厥波形14例,與臨床診斷符合率63.6%,低于常規(guī)EEG檢查。進一步分析EEG檢測到發(fā)作放電而aEEG未監(jiān)測到驚厥波形的6例患兒中,5例為局灶性改變,提示由于aEEG放置的電極較少,并不是所有的局灶性的電驚厥活動都能被探測到或顯示出來。因此,對于NICU中的髙危新生兒,至少應紀錄一次傳統(tǒng)的全導聯(lián)EEG檢查。3.4在其他檢測指標apen檢測療效分析在國產(chǎn)振幅整合腦功能儀研制過程中,我們不僅注重采用當今最新的器件和技術,更重視檢測方法上的理論研究和創(chuàng)新?？紤]到aEEG的特點和新生兒驚厥時的混沌現(xiàn)象,我們引進了混沌理論(ChaoticTheory)中的近似熵(ApproximateEntropy)概念,提出了新的檢測指標ApEn;另一方面對數(shù)據(jù)預處理進行了改進,并取得了突破性的進展,使我們的檢測水平處于國際領先。簡單地說,醫(yī)生可仍沿用當前國際慣用的方法進行診斷。與此同時也可把由aEEG截取儲存,并馬上算ApEn的數(shù)值。以我們目前獲取的所有數(shù)百例數(shù)據(jù)進行檢驗,