脑电图

脑电图 (EEG) 是一种记录具有特定节律的电波的技术。分析脑电图时，需要关注基础节律、脑电活动的对称性、尖峰活动以及对功能测试的反应。诊断需要结合临床表现。世界上第一张人类脑电图是由德国精神病学家汉斯·伯杰于 1929 年记录的。

脑电图是一种通过记录大脑在重要功能期间产生的电位差异来研究大脑的方法。记录电极被放置在头部的某些区域，以便记录中显示大脑的所有主要部分。由此产生的记录 - 脑电图（EEG） - 是数百万个神经元的总电活动，主要由树突和神经细胞体的电位表示：兴奋性和抑制性突触后电位，部分由神经元体和轴突的动作电位表示。因此，EEG反映了大脑的功能活动。EEG 上存在规则的节律表明神经元同步它们的活动。通常，这种同步主要由丘脑非特异性核的起搏器（起搏器）及其丘脑皮质投射的节律性活动决定。

由于功能活动水平由非特异性中线结构（脑干和前脑的网状结构）决定，这些系统也决定了脑电图的节律、外观、整体组织和动态。非特异性中线结构与皮层连接的对称性和弥散性决定了整个脑电图的双侧对称性和相对均匀性。

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脑电图的目的

在临床精神病学中，脑电图的主要用途是识别或排除器质性脑损伤（癫痫、脑肿瘤和脑损伤、脑血管和代谢性疾病、神经退行性疾病）的征兆，以便进行鉴别诊断并明确临床症状的性质。在生物精神病学中，脑电图被广泛用于客观评估大脑某些结构和系统的功能状态，研究精神障碍的神经生理机制以及精神药物的作用。

脑电图检查的适应症

• 中枢神经系统体积病变的神经感染的鉴别诊断。
• 评估神经感染和传染性脑病中中枢神经系统损伤的严重程度。
• 明确脑炎病理过程的定位。

脑电图检查的准备

检查前，患者应避免饮用含咖啡因的饮料，服用安眠药和镇静剂。脑电图（EEG）检查前24-48小时，患者停止服用抗惊厥药、安定药、巴比妥类药物和其他镇静药物。

脑电图研究技术

检查前，应告知患者脑电图检查方法及其无痛性，因为情绪状态会显著影响检查结果。脑电图检查应在早晨进食前进行，患者应取仰卧位或半躺在椅子上，保持放松状态。

头皮上的电极是按照国际方案放置的。

首先，患者闭眼，记录背景脑电图（基础脑电图），然后结合各种功能测试（激活——睁眼、光刺激和过度换气）进行记录。光刺激使用频闪光源，闪光频率为每秒1-25次。在过度换气测试中，要求患者快速深呼吸3分钟。功能测试可以发现在其他情况下无法检测到的病理活动（包括癫痫发作灶），并诱发患者癫痫发作，即使在测试结束后也可能发生，因此，有必要特别关注检测到某些病理活动的患者。

电极位置

为了使用脑电图评估大脑皮层的主要感觉、运动和联想区及其皮层下投射的功能状态，需要在头皮上安装大量电极（通常为 16 到 21 个）。

为了能够比较不同患者的脑电图，电极按照国际标准的 10-20% 系统放置。在这种情况下，鼻梁、枕骨隆突和外耳道作为安装电极的参考点。鼻梁和枕骨隆突之间的纵向半圆长度以及外耳道之间的横向半圆长度按 10%、20%、20%、20%、10% 的比例划分。电极安装在通过这些点绘制的经络交叉处。额极电极（Fр 1、Fрz 和 Fр2）安装在最靠近前额的位置（距离鼻梁 10%），然后（在半圆长度的 20% 之后）是额极电极（FЗ、Fz 和 F4）和颞前电极（F7 和 F8）。然后 - 分别是中央（C3、Cz 和 C4）和颞叶（T3 和 T4）电极，然后 - 顶叶（P3、Pz 和 P4）、后颞叶（T5 和 T6）和枕叶（O1、Oz 和 02）电极。

奇数表示位于左半球的电极，偶数表示位于右半球的电极，z 索引表示位于中线的电极。耳垂上的参考电极指定为 A1 和 A2，乳突上的参考电极指定为 M1 和 M2。

通常，用于脑电图记录的电极是带有接触杆和塑料外壳（桥式电极）的金属盘或直径约 1 厘米的凹形“杯”，并带有特殊的氯化银 (Ag-AgCI) 涂层以防止其极化。

为了降低电极与患者皮肤之间的电阻，将浸泡在氯化钠溶液（1-5%）中的特殊棉塞放置在圆盘电极上。杯状电极内填充导电凝胶。将电极下方的毛发分开，并用酒精去除皮肤上的油脂。电极通过橡皮筋或特殊粘合剂制成的头盔固定在头部，并通过细柔性导线连接到脑电图仪的输入设备。

目前已研制出由弹性织物制成的专用头盔帽，其中按照10-20%系统安装电极，并从中引出的细多芯电缆通过多触点连接器连接到脑电图仪，从而简化并加快了安装电极的过程。

记录大脑的电活动

脑电图电位的幅度通常不超过100 μV，因此，用于记录脑电图的设备包括强大的放大器以及带通滤波器和抑制滤波器，用于在各种物理和生理干扰（伪影）的背景下隔离脑生物电位的低幅度振荡。此外，脑电图设备包含用于研究大脑所谓的“诱发活动”（诱发电位）的光刺激和声音刺激装置（较少使用视频和电刺激装置）。现代脑电图系统还包括用于分析和可视化图形显示（地形图）各种脑电图参数的计算机手段，以及用于监测患者的视频系统。

功能负荷

在许多情况下，功能负荷用于识别大脑活动的隐藏障碍。

功能负荷的类型：

• 使用不同频率的光闪烁（包括与 EEG 波同步的光闪烁）进行节律性光刺激；
• 声音刺激（音调、咔嗒声）；
• 过度换气；
• 睡眠不足；
• 在睡眠期间（多导睡眠图）或全天（脑电图监测）连续记录脑电图和其他生理参数；
• 在执行各种感知认知任务时记录脑电图；
• 药理试验。

脑电图检查禁忌症

• 违反重要功能。
• 抽搐状态。
• 精神运动性激动。

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脑电图结果的解释

脑电图上识别的主要节律包括α、β、δ、θ节律。

• α节律——患者清醒且闭眼时记录到的静息脑电图（频率为8-12 Hz）的主要皮质节律。它在枕叶-顶叶区域最为明显，具有规律性，在传入刺激出现时会消失。
• β 节律 (13-30 Hz) 通常与焦虑、抑郁、使用镇静剂有关，最容易在额叶区域记录。
• 频率为4-7 Hz、振幅为25-35 μV的θ节律是成人脑电图的正常组成部分，在儿童时期占主导地位。在成人中，θ振荡通常在自然睡眠状态下记录。
• 在自然睡眠状态下，通常会记录到频率为 0.5-3 Hz 且幅度不同的 δ 节律，而在清醒状态下，仅能发现较小幅度和少量（不超过 15%）的 α 节律，而 50% 会出现 α 节律。幅度超过 40 μV 且占总时间 15% 以上的 δ 振荡被认为是病态的。5 节律的出现主要表明大脑功能状态受到侵犯的迹象。对于患有颅内病变的患者，在相应区域的脑电图上会检测到慢波。脑病（肝性）的发展会导致脑电图发生变化，其严重程度与意识障碍程度成正比，形式为全身弥漫性慢波电活动。脑病理性电活动的极端表现是没有任何振荡（直线），这表明脑死亡。如果检测到脑死亡，应该准备向患者亲属提供精神支持。

脑电图可视化分析

在脑电图的视觉和计算机分析中，评估大脑功能状态的信息参数包括大脑生物电活动的幅频和空间特征。

脑电图可视化分析指标：

• 振幅;
• 平均频率；
• 指数——特定节奏所占用的时间（以 % 为单位）；
• 脑电图主要节律和相位成分的概括程度；
• 病灶定位——脑电图主要节律和相位成分的幅度和指数的最大表达。

阿尔法节律

在标准记录条件下（静止、平静、清醒、闭眼的状态），健康人的脑电图是一组在频率、振幅、皮质拓扑和功能反应性方面不同的节律成分。

标准状态下脑电图 (EEG) 的主要成分是 α 节律（一种规律的节律性活动，具有频率为 8-13 Hz 的准正弦波和特征性振幅调制（α 主轴）），在后导联（枕叶和顶叶）中最为明显。α 节律的抑制发生在睁眼、眼球运动、视觉刺激和定向反应时。

在 α 频率范围（8-13 Hz）内，可以区分出几种类似 α 的节律活动，这些活动的检测频率低于枕骨 α 节律。

• μ节律（罗兰沟、中央沟、弓状节律）是枕叶α节律的感觉运动类似物，主要记录于中央导联（中央沟或罗兰沟上方）。有时，它具有特定的弓状波形。触觉和本体感觉刺激，以及真实或想象运动都会抑制该节律。
• κ节律（肯尼迪波）记录于颞叶导联。它发生在视觉注意力高度集中、枕叶α节律受到抑制的情况下。

其他节律。此外，还有θ节律（4-8 Hz）、σ节律（0.5-4 Hz）、β节律（14 Hz以上）和γ节律（40 Hz以上），以及许多其他节律性和非周期性（相位性）EEG成分。

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影响结果的因素

在登记过程中，会记录患者的运动活动时刻，因为这会反映在脑电图中，并可能是导致脑电图解释错误的原因。

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精神病理学中的脑电图

精神障碍的脑电图异常通常没有明显的疾病分类特异性（癫痫除外），并且通常分为几种主要类型。

精神障碍的脑电图变化主要类型：脑电图减慢和不同步，脑电图正常空间结构平坦化和破坏，出现“病理”波形。

• 脑电图减慢 - 频率降低和/或 α 节律受到抑制，θ 和 σ 活动含量增加（例如，老年痴呆症、脑循环受损区域或脑肿瘤）。
• EEG 去同步化表现为 α 节律的抑制和 β 活动含量的增加（例如，蛛网膜炎、颅内压升高、偏头痛、脑血管疾病：脑动脉粥样硬化、脑动脉狭窄）。
• EEG“平坦化”包括EEG幅度的普遍抑制和高频活动内容的减少[例如，在萎缩过程中，蛛网膜下腔扩张（外部脑积水），在位于表面的脑肿瘤或硬膜下血肿区域]。
• 脑电图正常空间结构的破坏。例如，局部皮质肿瘤导致脑电图出现严重的半球间不对称；焦虑症患者枕叶α节律受抑制，导致脑电图区域间差异平滑化；抑郁症患者常出现α和μ节律几乎等量表达，导致α频率活动泛化；椎基底动脉供血不足患者β活动的焦点从前导联移至后导联。
• 出现“病理性”波形（主要是高振幅尖波、峰值、复合波[例如癫痫中的峰值波]）！有时，这种“癫痫样”脑电图活动在常规体表导联中无法记录，但可以通过鼻咽电极（经鼻插入颅底）记录。这可以帮助人们识别深部癫痫活动。

需要说明的是，本文列出的各类神经精神疾病的脑电图视觉测定和定量特征变化主要是指在标准脑电图记录条件下记录的κ背景脑电图，大多数患者均可进行此类脑电图检查。

脑电图异常的解释通常是根据大脑皮层功能状态的降低、皮层抑制的缺陷、脑干结构的兴奋性增加、皮层脑干刺激、脑电图显示癫痫发作阈值降低，并指示（如果可能）这些异常的定位或病理活动的来源（在皮层区域和/或皮层下核（深部前脑、边缘、间脑或下脑干结构））。

这一解释主要基于睡眠-觉醒周期中脑电图变化的数据、神经病学和神经外科诊所中已确定的局部器质性脑损伤和脑血流障碍在脑电图图像中的反映、大量神经生理学和心理生理学研究的结果（包括脑电图与觉醒和注意力水平的关系、与压力因素的影响、与缺氧等的关系的数据）以及临床脑电图的大量经验。

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并发症

在进行功能测试时，可能会发生癫痫发作，必须记录下来并准备好对患者进行急救。

各种功能测试的使用无疑会增加脑电图检查的信息量，但也增加了记录和分析脑电图所需的时间，导致患者疲劳，并且可能增加诱发癫痫的风险（例如，过度换气或节律性光刺激）。因此，这些方法并不总是适用于癫痫患者、老年人或幼儿。

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替代方法

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光谱分析

脑电图自动计算机分析的主要方法是基于傅里叶变换的频谱分析——将原生脑电图模式表示为一组频率和幅度不同的正弦振荡。

光谱分析主要输出参数：

• 平均振幅；
• EEG 节律的平均频率和模态频率（最常出现的频率）；
• EEG 节律的频谱功率（对应于 EEG 曲线下面积的积分指标，取决于相应节律的幅度和指数）。

脑电图频谱分析通常针对短时间（2-4秒）的记录片段（分析时期）进行。通过对数十个独立时期的脑电图功率谱进行平均，并计算统计参数（谱密度），可以了解特定患者最具特征性的脑电图模式。

通过比较不同导联的功率谱（或谱密度），可以得到脑电图相干性指数，该指数反映了大脑皮层不同区域生物电位振荡的相似性。该指数具有一定的诊断价值。因此，当大脑皮层相应区域在正在进行的活动中积极联合参与时，可以检测到α频带相干性的增加（尤其是脑电图去同步时）。相反，5节律带相干性的增加反映了大脑功能状态的降低（例如，肿瘤位于表层）。

周期分析

不太常用的是周期分析（周期分析，或幅度-间隔分析），测量脑电图波的特征点（波峰或零线交点）之间的周期和波峰（峰值）的幅度。

通过脑电图周期分析，我们可以确定脑电波幅度的平均值和极值、波的平均周期及其离散度，并准确地（通过对给定频率范围内所有波的周期求和）测量脑电节律的指标。

与傅里叶分析相比，脑电图周期分析的抗干扰能力更强，因为其结果对单个高振幅伪影（例如患者运动干扰）的依赖程度要小得多。然而，它的应用频率低于频谱分析，主要是因为脑电图波峰检测阈值的标准尚未制定。

其他非线性脑电图分析方法

其他非线性脑电图分析方法也已被描述，例如基于计算不同频率范围内连续脑电图波的发生概率，或基于确定不同导联中某些特征性脑电图片段|脑电图模式（例如，α节律主轴）|之间的时间关系。尽管实验研究表明，此类脑电图分析结果对于诊断某些大脑功能状态具有参考价值，但这些方法在诊断实践中实际应用并不广泛。

定量脑电图比视觉分析脑电图更准确地确定癫痫和各种神经和血管疾病中病理活动病灶的定位，识别脑电图幅频特性和空间组织的异常，在许多精神障碍中，定量评估治疗（包括精神药物治疗）对大脑功能状态的影响，以及通过将个人脑电图与规范脑电图数据库（年龄规范、不同类型的病理等）进行比较，对健康人的某些疾病和/或功能状态进行自动诊断。所有这些优点都可以大大减少根据脑电图检查结果得出结论的时间，增加识别脑电图偏离规范的可能性。

定量脑电图分析结果既可以数字形式（以表格形式用于后续统计分析），也可以以可视化的彩色“地图”形式提供，以便与CT、磁共振成像 (MRI) 和正电子发射断层扫描 (PET) 的结果以及局部脑血流评估和神经心理学测试数据轻松进行比较。通过这种方式，可以直接比较脑活动的结构性和功能性障碍。

定量脑电图发展的一个重要步骤是创建用于确定脑电图最高振幅成分（例如癫痫样活动）等效偶极子源在脑内定位的软件。该领域的最新成果是开发出能够结合患者脑部MRI和脑电图图谱的程序，这些程序考虑到了个体颅骨形状和脑结构地形图。

在解读视觉分析或脑电图映射结果时，必须考虑与年龄相关的（包括进化和退化）脑电图幅频参数和空间组织的变化，以及患者在服药期间自然发生的脑电图变化。因此，脑电图记录通常在开始治疗前或暂时停止治疗后进行。

多导睡眠图

电生理睡眠研究或多导睡眠图是定量脑电图的一个领域。

该方法的目的是客观评估夜间睡眠的持续时间和质量，识别睡眠结构障碍[特别是不同睡眠阶段的持续时间和潜伏期，尤其是快速眼动睡眠阶段]，心血管（心律和传导障碍）和睡眠期间的呼吸（呼吸暂停）障碍。

研究方法

睡眠的生理参数（夜间或白天）：

• 一根或两根导联的脑电图（最常见的是 C3 或 C4）；
• 眼电图数据；
• 肌电图数据；
• 呼吸频率和深度；
• 患者的一般运动活动。

所有这些指标对于根据普遍接受的标准识别睡眠阶段都是必要的。慢波睡眠阶段由脑电图中的睡眠纺锤波和σ活动的存在决定，而快速眼动睡眠阶段则由脑电图去同步化、快速眼动的出现和肌张力的显著下降决定。

此外，我们通常会记录心电图 (ECG)、血压、皮肤温度和血氧饱和度（使用耳部光氧仪）。所有这些指标都有助于我们评估睡眠期间的植物神经功能障碍。

结果解释

快速眼动睡眠期潜伏期缩短（少于70分钟）以及清晨早醒（凌晨4-5点）是抑郁和躁狂状态的已知生物学特征。在这方面，多体肌电图检查可以区分老年患者的抑郁症和抑郁性假性痴呆。此外，该方法还可以客观地揭示睡眠期间发生的失眠、发作性睡病、梦游症以及噩梦、惊恐发作、呼吸暂停和癫痫发作。