不同程度意识障碍患者间的脑电信号对比分析研究

摘要

意识障碍是指人们对自身和环境的感知发生障碍，或人们赖以感知环境的精神活动发生障碍的一种状态，主要表现为意识内容和(或)觉醒障碍。意识障碍是临床上比较常见的一种疾病。目前，国内外对意识障碍患者意识障碍程度的评估主要依靠专家制定的一些量表以及临床医生的经验，带有一定的主观性，不能够很准确的评估出患者的意识障碍水平。
　　 严重意识障碍包括植物状态(VS)和最小意识状态(MCS)，VS的意识障碍程度要深于MCS。其中VS患者有睡眠--觉醒周期但完全丧失对自身及周围环境的觉知(awareness)能力，也即觉醒和觉知发生了分离；MCS患者则存在微弱但确定的觉知能力。两者的区分取决于是否有证据表明患者具有觉知能力，而这点恰恰是严重意识障碍状态临床诊断所面临的难题之一。
　　 脑电信号是通过电极记录下来的脑细胞的自发性、节律性电活动，可以反应患者脑部的活动状况以及其意识障碍水平。
　　 文章采集了8例意识障碍患者的原始脑电信号做对比分析，包括4例MCS患者和4例VS患者。采集每名患者三种状态下的脑电信号，这三种状态分别为安静状态、唤名刺激状态和语音提示抬手状态。采集患者脑电信号前完成临床相关资料采集及用改进的昏迷恢复量表对患者进行评分。
　　 文章所做的主要工作是，首先对采集到的脑电信号进行消噪处理，采用邻域比较数字滤波和小波变换相结合的消噪方法。然后对消噪后的脑电信号进行线性和非线性分析：第一，分析同一患者在不同状态下的脑电图变化，比较其幅值的变化情况；比较同一状态下MCS组患者与VS组患者的脑电图变化。第二，分别提取MCS组和VS组患者脑电信号节律波，比较两者之间的区别。第三，比较同一患者在不同状态下样本熵的变化；比较MCS组和VS组在同一种状态下的样本熵变化。第四，比较同一患者在不同状态下近似熵的变化；比较MCS组和VS组在同一种状态下的近似熵变化。
　　 实验结果表明，MCS组患者脑电信号的幅值要高于VS组患者脑电信号的幅值，而同一患者在不同状态下的脑电信号幅值变化不大；MCS患者具有明显强于VS患者的α节律波和β节律波；患者在有刺激状态下的样本熵和近似熵值都要高于其在安静状态下的的样本熵和近似熵值，但是区别并不是很明显；不管是安静状态，或者是唤名刺激状态下，还是语音提示抬手刺激状态下，MCS组的样本熵和近似熵都要明显高于VS组的样本熵和近似熵。
　　 研究工作的结论是，通过观察患者脑电图及其节律波，可以直观地看出患者间意识障碍水平的差异。在有外部刺激的情况下，患者的脑电活动要强于其安静状态下的脑电活动，说明外部刺激对意识障碍患者的恢复有一定的影响。样本熵和近似熵这两种非线性参数随着意识障碍程度的加深有显著降低的趋势，说明这两种参数中能够区分不同程度的意识障碍，能够更加客观、定量地反应患者意识障碍的程度，为临床医生更加科学地评判患者的意识障碍程度提供了有力的依据。