基于EEG和fMRI的嚴重意識障礙患者意識狀態(tài)及恢復評估研究.pdf

1、嚴重意識障礙是指人們對周圍環(huán)境以及自身狀態(tài)的識別和察覺能力出現(xiàn)障礙，在臨床上表現(xiàn)為嚴重的腦功能紊亂，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。按意識障礙嚴重的程度，嚴重意識障礙狀態(tài)可分為最小意識狀態(tài)（minimally conscious state, MCS）和植物狀態(tài)(vegetative state, VS）。如何通過客觀有效的方法來對該類患者意識恢復的水平進行評估是醫(yī)學界面臨的難題之一，行為

2、學意識量表評分是目前臨床上常用的評估方法，但該方法會依賴于操作者的經(jīng)驗水平，有一定的主觀性，因此利用患者大腦信息來探索出更加客觀有效的評估方法具有重要的臨床意義。
　　腦電信號(EEG)具有無害、成本低、信號易獲取、可在床邊檢測等優(yōu)點，能夠從較高的時間分辨率角度去客觀、準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、無輻射的優(yōu)點，能夠從較高的空間分辨率角度來反映大腦的功能連接或者激活情況。本文以腦電技術和腦功能磁

3、共振成像技術為研究手段，通過分析EEG信號的非線性特征與昏迷恢復量表(CRS-R)的相關性和fMRI信號常用特征參數(shù)，研究EEG和fMRI在嚴重意識障礙患者意識狀態(tài)及恢復過程中所起的評估作用。
　　本論文的主要研究工作如下：
　?。?）背景及現(xiàn)狀介紹：介紹嚴重意識障礙的基本概念和意識評估方法，分別介紹國內外EEG和fMRI在意識障礙患者領域的研究現(xiàn)狀。
　　（2）EEG和fMRI基礎知識和實驗方案設計：分別介紹了EEG

4、和fMRI的產(chǎn)生機制和特點、預處理和分析方法，實驗設計包括實驗對象的選擇和實驗儀器參數(shù)的設置。
　?。?）EEG非線性特征與CRS-R相關性分析：本文選擇近似熵、樣本熵、排列熵和復雜度 LZC非線性動力參數(shù)作為腦電特征指標。首先分別統(tǒng)計分析總樣本、MCS組和 VS組在T1時間點和T2時間這4種非線性特征參數(shù)的差異性以及CRS-R評分的差異性，其次做了4種非線性參數(shù)T1、T2時間點變化值與CRS-R評分變化的相關性分析，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。結果表明，MCS組和VS組CRS-R評分變化均顯著差異(P<0.01)；MCS組的近似熵和復雜度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、復雜度LZC的變化與CRS-R評分變化的相關系數(shù)分別為0.851和0.693，呈顯著正相關，VS組只有近似熵變化與CRS-R評分變化顯著正相關，相關系數(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估嚴重意識障礙患者的意識狀態(tài)及恢復過程具有一定的可行性。
　　（4）fMRI信號特征分析：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。首先統(tǒng)計分析MCS組、VS組與正常對照組兩兩之間ReHo、ALFF顯著性變化情況，還做了2例VS患者T1、T2時間點的ReHo、ALFF差異性分析，然后又統(tǒng)計分析了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時間點的腦功能網(wǎng)絡鄰接矩陣和3D腦功能網(wǎng)絡圖。結果表明， MCS組和VS相對于正常對照組的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時間對相較于T2時間點出現(xiàn)了顯著性降低；最短路徑顯示VS組和正常對照組存在顯著性差異，聚類系數(shù)顯示VS組與MCS組、正常對照組都存在顯著性差異，平均度顯示VS組與正常對照組存在顯著性差異