2024腦電圖在阿爾茨海默病診斷、評(píng)估以及預(yù)測(cè)中的作用

2024腦電圖在阿爾茨海默病診斷、評(píng)估以及預(yù)測(cè)中的作用

阿爾茨海默病(Alzheimer'sdisease,AD)是導(dǎo)致老年人認(rèn)知功能下降

的最常見(jiàn)原因，給全球造成了巨大的醫(yī)療和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前，全球已超過(guò)

5000萬(wàn)人存在認(rèn)知功能障礙，預(yù)計(jì)到2050年患有認(rèn)知功能障礙的患者

數(shù)量將增加3倍。但到目前為止，雖然無(wú)論在藥物還是非藥物領(lǐng)域，研究

者為尋找AD的精準(zhǔn)治療付出了巨大努力，但仍未找到逆轉(zhuǎn)AD進(jìn)展的確

切方法。其可能與AD中樞病理改變?cè)谂R床癥狀表現(xiàn)之前幾十年就已經(jīng)發(fā)

生改變有關(guān)。AD兩大病理特征為0淀粉樣蛋白沉積導(dǎo)致老年斑形成和tau

蛋白過(guò)度磷酸化導(dǎo)致神經(jīng)纖維纏結(jié)。有證據(jù)表明，錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)會(huì)導(dǎo)

致突觸功能受損，導(dǎo)致嚴(yán)重的腦網(wǎng)絡(luò)功能連接異常。最近研究表明，異常

B淀粉樣蛋白沉積和tau蛋白過(guò)度磷酸化可引起突觸前和突觸后結(jié)構(gòu)改變,

增加鈣離子流入神經(jīng)元內(nèi)，導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性增加、損傷以及腦節(jié)律改變。

腦電圖(electroencephalography,EEG)是一種非侵入性的診斷工具，

它以高時(shí)間分辨率提供中樞神經(jīng)傳遞過(guò)程中的電活動(dòng)數(shù)據(jù)。目前，EEG

已廣泛應(yīng)用于研究神經(jīng)認(rèn)知障礙領(lǐng)域，如慢性神經(jīng)認(rèn)知障礙疾病(AD、

帕金森病等)以及急性神經(jīng)認(rèn)知障礙疾病(卒中后認(rèn)知功能障礙、用手術(shù)

期神經(jīng)認(rèn)知功能障礙等)。其中，相關(guān)研究表明，AD患者EEG可發(fā)生特

征性改變。有學(xué)者提出這些特征性改變可作為診斷AD的生物標(biāo)志物。本

文總結(jié)目前關(guān)于EEG在AD診斷、認(rèn)知障礙早期識(shí)別中的作用，以期EEG

在認(rèn)知障礙相關(guān)疾病識(shí)別診斷中的重要性被更多人熟知。

1線性EEG分析在AD患者診斷、評(píng)估中的作用

傳統(tǒng)EEG視覺(jué)檢查是一種廣泛使用的神經(jīng)評(píng)估診斷方法。多項(xiàng)研究表明,

出現(xiàn)AD病理性改變患者的EEG顯示頭部?jī)?yōu)勢(shì)a節(jié)律消失，表現(xiàn)為彌漫性

慢波。患者通過(guò)簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查(Mini-MentalStateExamination,

MMSE)評(píng)分評(píng)估的癡呆嚴(yán)重程度與異常EEG表征存在很強(qiáng)的相關(guān)性。

另一項(xiàng)針對(duì)460例AD患者的研究中也指出，與晚發(fā)型AD患者相比，早

發(fā)型AD患者的EEG表現(xiàn)出更明顯的彌漫性慢波，而這也與AD的臨床

發(fā)病嚴(yán)重程度一致。由此表明，傳統(tǒng)EEG視覺(jué)檢測(cè)對(duì)AD嚴(yán)重程度評(píng)估

起重要作用。

此外，通過(guò)傅立葉或小波轉(zhuǎn)化的方式對(duì)EEG信號(hào)進(jìn)行頻譜分析已廣泛用

于神經(jīng)疾病和精神疾病的研究。這種頻譜分析方法可以判斷所選EEG頻

帶的功率，并可通過(guò)EEG地形圖分析進(jìn)行評(píng)估分析。有研究表明，AD患

者腦電波頻率會(huì)向低頻節(jié)律發(fā)生轉(zhuǎn)變。如前文所述，EEG的彌漫性慢波

增多是AD患者的一個(gè)顯著特征。具體而言，即a(8.0-15.0Hz)頻帶

和0(16.0-31.0Hz)頻帶的功率降低，而0(4.0-8.0Hz)頻帶和6

(0.5~4.0Hz)頻帶表現(xiàn)增加。另外有研究指出，6頻帶的測(cè)量與使用正

電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像測(cè)量顏?lái)斎~葡萄糖代謝在診斷AD上具有相同的

敏感度，表明EEG有望作為AD診斷的主要輔助工具之一。一項(xiàng)小樣本

臨床研究顯示，AD患者EEG可表現(xiàn)出特異地形圖分布特征，相比于健

康對(duì)照組患者，AD患者左側(cè)顏葉區(qū)域低頻帶顯著增多，而晚期AD患者

主要表現(xiàn)在額葉前部與中部區(qū)域。

另外，多項(xiàng)研究表明，EEG頻譜分析與認(rèn)知功能評(píng)估相關(guān)的神經(jīng)心理學(xué)

測(cè)試結(jié)果密切相關(guān)。AD患者腦a、0頻帶的降低以及6、6頻帶的增加與

MMSE評(píng)分、總體衰退評(píng)分存在顯著相關(guān)性。一項(xiàng)有關(guān)69例患有輕度認(rèn)

知障礙(mildcognitiveimpairment,MCI)和AD受試者的研究也證實(shí)，

6頻帶與MMSE評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，而a頻帶與MMSE評(píng)分呈正相關(guān)。另外

一項(xiàng)針對(duì)130例AD患者研究還發(fā)現(xiàn)，Q頻帶的降低與AD評(píng)估量表-認(rèn)

知量表(Alzheimer'sDiseaseAssessmentScale-Cognitive

Subscale,ADAS-Cog)得分呈正相關(guān)。由此可見(jiàn)，EEG在診斷AD發(fā)

病以及AD引發(fā)的相關(guān)認(rèn)知功能減退中發(fā)揮重要作用。

2非線性EEG分析在AD患者診斷、評(píng)估中的作用

EEG非線性序列分析的基本概念建立在大腦是一個(gè)非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的假

設(shè)之上，從而符合混沌理論的原理。EEG可以獲取大腦皮質(zhì)具有時(shí)空動(dòng)

態(tài)的腦電活動(dòng)，這些腦電活動(dòng)是由不同神經(jīng)元群體之間的非線性耦合相互

作用產(chǎn)生的。目前，EEG非線性分析方法主要包括非線性預(yù)測(cè)、非線性

交叉預(yù)測(cè)等。這些新方法依賴于將EEG時(shí)間序列嵌入多維狀態(tài)空間中，

用于研究大腦復(fù)雜神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的自組織和模式形成。眾所周知，AD患者

大腦的病理變化不僅影響特定的大腦區(qū)域，還影響主要區(qū)域之間的神經(jīng)通

路。因此，非線性方法通常用于AD患者大腦復(fù)雜度以及靈活度的分析。

關(guān)聯(lián)維數(shù)D2體現(xiàn)了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，是描述混沌自由度信息以及反映

腦復(fù)雜度的參數(shù)，也是AD相關(guān)研究中最常用的非線性EEG參數(shù)之一。

與MCI患者相比，AD患者兒乎在每個(gè)EEG通道上都有較低的D2值，

表明AD患者全腦電活動(dòng)的復(fù)雜度降低。與閉眼狀態(tài)相比，正常老年人在

睜眼狀態(tài)下的D2值顯著增加。而在AD患者中，這種變化消失，由此說(shuō)

明AD患者大腦對(duì)外部刺激的反應(yīng)性喪失。不僅如此,與正常對(duì)照組比較，

AD患者即使在閉眼狀態(tài)下復(fù)雜度也有所降低。有研究者采用。復(fù)雜度分

析發(fā)現(xiàn)，AD患者全腦場(chǎng)電位具有高度復(fù)雜度，由于Q復(fù)雜度是評(píng)估獨(dú)立、

不相關(guān)腦電信號(hào)數(shù)量的一種分析方法，因此，這些結(jié)果反映出AD患者皮

質(zhì)腦網(wǎng)絡(luò)的功能發(fā)生斷聯(lián)，EEG信號(hào)來(lái)源的一致性較低，而獨(dú)立發(fā)出腦

電信號(hào)單元的數(shù)量較多。李亞普諾夫指數(shù)(Lyapunovexponent,L1)是

反映信息處理靈活性的參數(shù)，有研究報(bào)道AD患者L1下降，代表AD患

者在大腦信息處理過(guò)程中的靈活度下降，即很難進(jìn)入與開始狀態(tài)不同的狀

態(tài)。近年來(lái)一些新的分析方法[如多尺度嫡(multiscaleentropy,MSE)]

能夠在時(shí)間尺度上研究動(dòng)態(tài)生物信號(hào)的復(fù)雜性。同樣，AD患者表現(xiàn)出短

時(shí)間尺度上的MSE復(fù)雜性降低和長(zhǎng)時(shí)間尺度上的MSE復(fù)雜度增加。而

長(zhǎng)時(shí)間尺度上，更高的復(fù)雜度與認(rèn)知能力下降的程度密切相關(guān)。

此外，非線性復(fù)雜度測(cè)量也顯示出與認(rèn)知測(cè)試結(jié)果很強(qiáng)的相關(guān)性。研究指

出，AD患者較低的全局維度復(fù)雜性與較低的MMSE評(píng)分相關(guān)。并且，

AD患者潁葉中部、左側(cè)額葉、中央?yún)^(qū)域的動(dòng)態(tài)復(fù)雜性與認(rèn)知狀態(tài)之間存

在正相關(guān)，AD發(fā)病程度也與非線性測(cè)量結(jié)果密切相關(guān)。雖然非線性理論

不如線性頻譜分析方法在解釋患者生理病理改變上直接，但非線性分析方

法在解釋AD患者腦網(wǎng)絡(luò)連接破壞中卻發(fā)揮了重要作用。

3EEG在AD早期預(yù)測(cè)、識(shí)別中的作用

AD的病理變化通常在認(rèn)知退化癥狀顯現(xiàn)的前幾年開始出現(xiàn)，因此在AD

前驅(qū)期或者在早期臨床階段（如MCI）識(shí)別該疾病就顯得尤為重要。一項(xiàng)

針對(duì)27例MCI患者和15例AD患者的EEG頻譜分析發(fā)現(xiàn)，MCI組在

EEG基線測(cè)量方面與健康對(duì)照組差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；然而，與AD組

比較，MCI組患者左顆葉、顆枕葉和中頂葉的。功率顯著較低。另一項(xiàng)研

究指出，失憶型MC］患者頂葉和枕葉Q頻帶表現(xiàn)介于正常人群與AD早期

患者之間。并且，與MCI患者相比，AD患者中的最大Q和B頻帶發(fā)生了

前移。有研究者對(duì)39例MCI患者的1年和2年縱向研究表明，6和0頻

帶的功率增加以及Q和B頻帶的功率下降是MCI向AD轉(zhuǎn)變的重要預(yù)測(cè)因

素。

有關(guān)AD患者EEG的相關(guān)研究還顯示，無(wú)記憶障礙的AD患者，攜帶基

因突變者與不攜帶基因突變者EEG存在顯著差異.ApoE攜帶者和正常

人之間沒(méi)有差異，而ApoE等位基因的存在與同步高電壓6和?；顒?dòng)以及尖

波的出現(xiàn)有關(guān)。另一項(xiàng)相關(guān)研究表明，ApoE攜帶者在創(chuàng)傷性腦損傷后表

現(xiàn)出更頻繁的局灶性或全腦不規(guī)則慢波活動(dòng)。早老素-1基因突變也是導(dǎo)

致AD發(fā)病的重要基因之一。同樣，早老素-1突變基因攜帶患者與不攜

帶患者相比，即使在無(wú)癥狀期，顆葉區(qū)域的快波也發(fā)生顯著減少。此外,

隨著EEG研究的不斷發(fā)展，研究人員將經(jīng)顱磁刺激神經(jīng)調(diào)控技術(shù)與EEG

結(jié)合，用于早期識(shí)別AD患者。有研究指出，AD患者與健康對(duì)照相比，

經(jīng)顱磁刺激誘發(fā)電位在背外側(cè)前額葉皮質(zhì)的時(shí)間與空間特征