动态脑电在康复中的实际应用

动态脑电在康复中的实际应用

一、概述

脑电信号包含了大量的生理与病理信息，通过对脑电信号的处理，不仅可以为医生提供临床诊断的依据，还可以为某些脑疾病提供有效的辅助治疗手段。脑电是由大量脑神经细胞在高度相关的状态下的电活动在头皮上的总体效应。脑电图是将人体脑组织生物电活动放大记录的一门技术，由于它反映的是“活”的脑组织功能状态。近年来国内外的研究表明脑电波作为一种安全、无创伤的医学检测方法在许多脑神经和组织的疾病、睡眠障碍、精神心理疾病的诊断及康复治疗中有十分重要的应用价值。

1.1脑电图

脑电是由大量脑神经细胞在高度相关的状态下的电活动在头皮上的总体效应。脑电图是将人体脑组织生物电活动放大记录的一门技术，由于它反映的是“活”的脑组织功能状态。脑电图(electroencephalogram,EEG)的检查方法是在头部按一定部位放置8～16个电极，经脑电图机将脑细胞固有的生物电活动放大并连续描记在纸上的图形。正常情况下，脑电图有一定的规律性，但当脑部尤其是皮层有病变时，规律性受到破坏，波形即发生变化，对其康复过程中脑电的波形进行分析，可以辅助诊断脑部的恢复情况。许多脑部病变可引起脑电波的异常，如脑外伤、炎症、血管病、代谢性脑病等都有各种不同程度的异常。通过研究较重病例脑电图在缺血区呈现慢波功率的明显增高，且增高的范围比CT显示的要大，增高的范围和程度随缺血的程度而异，进而证实了脑电图随着病情而变化，并发现脑损害引起的变化主要以慢波的变化为主[1]。随着身体功能恢复，脑电图的异常情况也有改善。通过对康复患者的脑电信号进行阶段性评价，会发现患者的脑电波随其康复会有明显改善。这些都说明脑电图对脑部疾病意外及其以后的康复评价都是非常重要的。动态脑电图则是长时间实时的记录病人的全部脑电活动。

1.2 目前国内外脑电信号研究动态

近年来，人们相继引入了时频分析法、高阶谱分析法、非线性分析法、人工神经网络分析法等现代分析手段对脑电信号进行了更深一步的研究。研究的对象主要集中在以下的几个方面：(1)对癫痫脑电信号的研究。癫痫脑电的特征波形有棘波、尖波、棘慢综合波等，国内外的研究者一般采用小波分析法、神经网络分析法对棘波、尖波进行自动检测与预测[2-4]。(2)对睡眠脑电信号的研究。睡眠是一种重要的生理现象，在精神病学上，睡眠分期是最重要的诊断方法之一，而脑电图是研究睡眠的一个非常重要的工具。一些研究者通过分析睡眠脑电的谱分析、关联维、复杂度等来区别不同睡眠分期[5-7]。(3)对不同状态下的思维脑电信号进行分析。早期的工作主要研究大脑在安静状态、闭眼状态、睁眼状态下的脑电特征。后来，随着研究的不断深入，人们开始研究大脑听音乐、心算、识别图形等高级思维脑电活动，为人类研究大脑的认知功能提供了新的有效手段[8-9]。

(4)对麻醉状态下的脑电信号进行分析。通过分析不同麻醉深度的脑电信号节律，辅助完成对病人的手术及术后恢复的监护[10]。(5)对痴呆、精神异常、脑梗塞、脑损伤、抑郁症等其他脑部疾病的脑电信号进行分析[11-12]。总之，脑电信号分析已经渗透到与脑有关的各个领域，更好的认识大脑将为我们提供更好的方法来保护大脑，脑电信号的研究将日益深入。

二、动态脑电在康复中的应用

2.1在认知功能障碍康复中的应用

人在不同的认知活动中，大脑动力学运动特性不同，认知电位也不同；患有注意机能缺陷、弱智、老年性痴呆、精神分裂症、儿童多动症等认知功能缺陷的病人在认知活动时的认知电位和正常人的有很显著的差别。因此通过测得患者认知电位和正常的比较可以评判其认知功能。目前常用来捕捉和分析与认知活动相关的脑电波主要有40Hz脑电事件相关电位(40Hz ERPs)、事件相关电位(N100、N200、N270、N300、N400)和认知电位P300(Cognitive Evoked Potential P300)。目前人类脑计划正在向着全球发展，世界许多国家已将脑的研究作为重点资助领域。脑电信号被认为是大脑皮层活动的结果，与大脑复杂的认知过程有关，可在临床实践中作为大脑认知功能障碍的严重程度、治疗康复效果、疗效观察、病人预后的客观评定指标。从众多当前的研究可以看出[13-14]，认知研究中广泛地采用了EEG研究方法，一个重要的原因就是脑电(EEG)检测是一种无创的、具有高时间分辨率的、侧重时间上的信息传递和处理的研究方法。EEG包含了大脑皮层神经活动的信息，其中蕴含着包括思维、情感、精神以及心理等活动的丰富内容，深入研究EEG对于了解认知和思维过程，揭示大脑工作机理具有重要意义。认知脑电的分析吸引了国际上许多学者，主要是对不同导联、不同心理作业的时间系列信号进行处理，利用不同认知状态下的能量分布特性来揭示大脑工作机理[15]。脑电图能够先于大脑结构和代谢出现异常之前识别出轻微脑功能的负向变化[16]。Sitms等[17]的研究已证实，脑电的异常程度与认知功能障碍的程度相关。

目前，对于安静状态下患者某一阶段脑电信号的分析技术已被广泛应用于痴呆的临床评价与研究，并且已得出结论，认为具有认知功能损伤患者的脑电活动在安静状态下低频活动增加，高频活动减少[18-19]。VaD der Hiele等[20]研究表明，认知负载状态下，脑电的变化较之安静状态下更能突显出认知功能障碍的严重程度。国内研究结果显示[21-22]，康复综合治疗对于稳定并部分提高 AD、脑血管意外患者的认知功能。美国哈佛大学的学者认为：当大脑处于a波状态时，能促进灵感，加快资料收集，增强记忆，这一状态又被称为“放松性警觉状态”，是理想的学习状态[23]。大量脑科学研究表明[24-26]：a波脑电与人的认知过程密切相关，如何有效地通过外部刺激诱发a波脑电成为认知科学研究的热点问题。a波音乐对提高中学生记忆有积极的影响[27]。

2.2在脑瘫患儿康复中的应用

脑性瘫痪（脑瘫）是小儿神经系统常见的疾病，主要表现为运动功能障碍。重者可并癫、智力低下、视力障碍、听力障碍等。早期发现脑瘫及并发症，对全面判断预后康复有重要意义。有研究表明[28]，智力低下及癫痫的脑瘫患儿AEEG 异常率较总异常率高，智能障碍越明显AEEG异常率越高。BAEP是由声刺激引起的神经活动在脑干听觉传导通路上的电活动，它能客观、敏感地反映中枢神经系统功能。因此BAEP检测不仅可反映脑干听觉功能的发育，而且在一定程度上可反映出整个脑干功能的发育状态［29］。脑瘫类型不同，AEEG 与 BAEP 异常率不同，有助于临床分型。AEEG 与 BAEP 两者从不同的解剖径路发现脑瘫的并发症及判断预后，可为脑瘫的全面康复治疗提供指导。

2.3在想象动作中的应用

想象动作可以引起脑电信号的特异性变化，对肢体动作的想象可以引起动态脑电信号特征频段功率谱密度的改变，这一现象称之为事件相关去同步化或事件相关同步化(Event Related Desynchronization／Synchronization，ERD／ERS)。手