基于EEG和fMRI的嚴(yán)重意識(shí)障礙患者意識(shí)狀態(tài)及恢復(fù)評(píng)估研究.pdf

1、嚴(yán)重意識(shí)障礙是指人們對(duì)周圍環(huán)境以及自身狀態(tài)的識(shí)別和察覺(jué)能力出現(xiàn)障礙，在臨床上表現(xiàn)為嚴(yán)重的腦功能紊亂，它可能由多種原因引起，包括重型顱腦損傷、腦出血或梗死、電擊傷、心臟疾病、溺水等。按意識(shí)障礙嚴(yán)重的程度，嚴(yán)重意識(shí)障礙狀態(tài)可分為最小意識(shí)狀態(tài)（minimally conscious state, MCS）和植物狀態(tài)(vegetative state, VS）。如何通過(guò)客觀有效的方法來(lái)對(duì)該類患者意識(shí)恢復(fù)的水平進(jìn)行評(píng)估是醫(yī)學(xué)界面臨的難題之一，行為

2、學(xué)意識(shí)量表評(píng)分是目前臨床上常用的評(píng)估方法，但該方法會(huì)依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)水平，有一定的主觀性，因此利用患者大腦信息來(lái)探索出更加客觀有效的評(píng)估方法具有重要的臨床意義。
　　腦電信號(hào)(EEG)具有無(wú)害、成本低、信號(hào)易獲取、可在床邊檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，能夠從較高的時(shí)間分辨率角度去客觀、準(zhǔn)確的反映大腦功能狀態(tài)。腦功能磁共振成像（fMRI）具有非侵入性、無(wú)輻射的優(yōu)點(diǎn)，能夠從較高的空間分辨率角度來(lái)反映大腦的功能連接或者激活情況。本文以腦電技術(shù)和腦功能磁

3、共振成像技術(shù)為研究手段，通過(guò)分析EEG信號(hào)的非線性特征與昏迷恢復(fù)量表(CRS-R)的相關(guān)性和fMRI信號(hào)常用特征參數(shù)，研究EEG和fMRI在嚴(yán)重意識(shí)障礙患者意識(shí)狀態(tài)及恢復(fù)過(guò)程中所起的評(píng)估作用。
　　本論文的主要研究工作如下：
　?。?）背景及現(xiàn)狀介紹：介紹嚴(yán)重意識(shí)障礙的基本概念和意識(shí)評(píng)估方法，分別介紹國(guó)內(nèi)外EEG和fMRI在意識(shí)障礙患者領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。
　?。?）EEG和fMRI基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：分別介紹了EEG

4、和fMRI的產(chǎn)生機(jī)制和特點(diǎn)、預(yù)處理和分析方法，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選擇和實(shí)驗(yàn)儀器參數(shù)的設(shè)置。
　?。?）EEG非線性特征與CRS-R相關(guān)性分析：本文選擇近似熵、樣本熵、排列熵和復(fù)雜度 LZC非線性動(dòng)力參數(shù)作為腦電特征指標(biāo)。首先分別統(tǒng)計(jì)分析總樣本、MCS組和 VS組在T1時(shí)間點(diǎn)和T2時(shí)間這4種非線性特征參數(shù)的差異性以及CRS-R評(píng)分的差異性，其次做了4種非線性參數(shù)T1、T2時(shí)間點(diǎn)變化值與CRS-R評(píng)分變化的相關(guān)性分析，最后選擇近似

5、熵特征繪制了MCS患者和VS患者的腦地形圖。結(jié)果表明，MCS組和VS組CRS-R評(píng)分變化均顯著差異(P<0.01)；MCS組的近似熵和復(fù)雜度LZC變化顯著差異(P<0.05)，而VS組只有近似熵變化顯著差異(P<0.05)；MCS組近似熵、復(fù)雜度LZC的變化與CRS-R評(píng)分變化的相關(guān)系數(shù)分別為0.851和0.693，呈顯著正相關(guān)，VS組只有近似熵變化與CRS-R評(píng)分變化顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.778；近似熵用于患者腦地形圖可視化表征具

6、有較好的效果。近似熵非線性特征用于評(píng)估嚴(yán)重意識(shí)障礙患者的意識(shí)狀態(tài)及恢復(fù)過(guò)程具有一定的可行性。
　　（4）fMRI信號(hào)特征分析：本文選擇局部一致性（ReHo）、低頻振幅（ALFF）和小世界屬性（Small world）作為fMRI特征指標(biāo)。首先統(tǒng)計(jì)分析MCS組、VS組與正常對(duì)照組兩兩之間ReHo、ALFF顯著性變化情況，還做了2例VS患者T1、T2時(shí)間點(diǎn)的ReHo、ALFF差異性分析，然后又統(tǒng)計(jì)分析了3組兩兩之間最短路徑、聚類系數(shù)和

7、平均度的差異情況，最后繪制了2例VS患者T1、T2時(shí)間點(diǎn)的腦功能網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣和3D腦功能網(wǎng)絡(luò)圖。結(jié)果表明， MCS組和VS相對(duì)于正常對(duì)照組的ReHo和ALFF都有顯著性升高或降低，VS組相較于MCS組的ReHo出現(xiàn)顯著性降低，2例VS患者的ALFF在T1時(shí)間對(duì)相較于T2時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)了顯著性降低；最短路徑顯示VS組和正常對(duì)照組存在顯著性差異，聚類系數(shù)顯示VS組與MCS組、正常對(duì)照組都存在顯著性差異，平均度顯示VS組與正常對(duì)照組存在顯著性差異