1、癲癇領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一是外傷后癲癇(PTE)，PTE是人類常見的顱腦損傷后并發(fā)癥之一，其基本機(jī)制尤其是腦損傷后的慢性癲癇的發(fā)生、發(fā)展目前仍是知之甚少。前人的研究已證實(shí)，鐵離子皮層注射誘導(dǎo)的大鼠癲癇發(fā)作模型在癇樣發(fā)作模式上可能更接近臨床外傷后癲癇的表現(xiàn)。從動(dòng)物模型監(jiān)測(cè)到的慢性自發(fā)性癇樣發(fā)作腦電波頻率有時(shí)候會(huì)持續(xù)數(shù)月并逐漸演變成癲癇各種發(fā)作形式。為了了解造成癲癇發(fā)作的機(jī)制，同時(shí)也為了更加準(zhǔn)確地評(píng)估癲癇發(fā)生發(fā)展的過程，需要設(shè)計(jì)一個(gè)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)評(píng)

2、估和預(yù)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)既包含腦電監(jiān)測(cè)又能同步視頻監(jiān)測(cè)每次癇樣發(fā)作的各種形式，而且可以更好的評(píng)估癲癇的發(fā)作，甚至進(jìn)行預(yù)測(cè)性腦電分析。
　　本研究目的之一是建立一個(gè)三通道無線電遙測(cè)系統(tǒng)，使用此系統(tǒng)能記錄從皮層表面監(jiān)測(cè)到的自發(fā)性腦電圖，如癇樣發(fā)作性的“尖峰”。此平臺(tái)可以監(jiān)測(cè)到鐵離子誘導(dǎo)的模型鼠的癲癇狀態(tài)持續(xù)數(shù)個(gè)月，允許連續(xù)記錄癇樣發(fā)作之前，發(fā)作間期，及發(fā)作后恢復(fù)期的各種腦電活動(dòng)，并同步視頻監(jiān)測(cè)大鼠癲癇發(fā)作時(shí)的各種行為學(xué)表現(xiàn)。再進(jìn)一步

3、行腦電分析，評(píng)估和預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作。
　　本研究的目的之二:在這項(xiàng)研究中，通過監(jiān)測(cè)鐵離子誘導(dǎo)外傷性癲癇大鼠皮層腦電信號(hào)，并進(jìn)行分析，借助NeuroScore軟件的功率譜的采集分析比較自回歸(AR)譜和快速傅里葉變換(FFT)，證明在一段時(shí)間內(nèi)，AR譜在高頻信號(hào)分辨率方面優(yōu)于FFT。總的AR的功率譜和頻率分布的變化在一段長(zhǎng)時(shí)間的癇樣發(fā)作持續(xù)監(jiān)測(cè)中有具有明顯優(yōu)勢(shì)比較AR譜和FFT，進(jìn)而采用更完善的腦電分析方法以明確癲癇發(fā)作的癥狀學(xué)特征，為

4、進(jìn)一步評(píng)估和預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作提供技術(shù)支持。從臨床實(shí)際出發(fā)，可以進(jìn)一步的在癲癇病人的腦電分析中進(jìn)行AR譜和FFT的互補(bǔ)性研究和實(shí)踐。
　　本研究的目的之三:癲癇發(fā)作的監(jiān)測(cè)過程是一件耗時(shí)而效率不高的工作，臨床上往往很多時(shí)候不能提前預(yù)測(cè)癲癇的發(fā)作。本研究嘗試了應(yīng)用功率譜中自回歸（AR）譜技術(shù)和快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)進(jìn)行正常人的頭皮腦電圖和癲癇病人癇性發(fā)作腦電圖的比較。從腦電信號(hào)功率譜的AR譜圖與FFT圖的對(duì)比獲知FFT功率譜是每一個(gè)信

5、號(hào)點(diǎn)求得的傅里葉變換，其功率譜是離散的，譜值波動(dòng)劇烈，方差性能不好，分辨率低，譜線不平滑。AR譜的模型估計(jì)出的AR譜譜線平滑，分辨率高，方差性能得到改善。AR譜線近似于FFT功率譜線或者說反映出FFT功率譜的趨勢(shì)。一方面說明AR譜性能優(yōu)于FFT功率譜，另一方面也驗(yàn)證了AR模型的正確性。臨床工作中，這種腦電功率譜的比較性研究，可以為臨床診療癲癇提供技術(shù)上的支持。
　　本實(shí)驗(yàn)研究共分為三部分，各部分內(nèi)容分述如下。
　　第一部分

6、無線遙測(cè)監(jiān)測(cè)外傷性大鼠癲癇模型的癇樣發(fā)作腦電
　　目的:建立研究癇樣發(fā)作腦電的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，為進(jìn)一步腦電評(píng)估做基礎(chǔ)。臨床工作中，經(jīng)常結(jié)合癲癇的病理生理和癇樣發(fā)作的行為學(xué)進(jìn)行相關(guān)系列研究，進(jìn)而提出針對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)功能建立一個(gè)完整的、更全面的癲癇臨床評(píng)估系統(tǒng)。完整的三維視頻+無線遙測(cè)腦電圖系統(tǒng)，能夠滿足長(zhǎng)時(shí)間同步進(jìn)行EEG和視頻圖像的連續(xù)記錄，在此平臺(tái)上進(jìn)一步行腦電分析，評(píng)估和預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作。
　　方法:本研究著重于闡述建立一個(gè)三

7、通道無線電遙測(cè)系統(tǒng)。通過隨機(jī)分正常組，假手術(shù)組，和模型組。實(shí)驗(yàn)過程包括皮層注射氯化亞鐵制作PTE動(dòng)物模型，大鼠體內(nèi)監(jiān)測(cè)電極、發(fā)射子置入，同步行“自由活動(dòng)”模型鼠的腦電監(jiān)測(cè)和癇樣發(fā)作行為學(xué)視頻監(jiān)測(cè)。動(dòng)物造模術(shù)后機(jī)體恢復(fù)即術(shù)后1，6和15天，每天約24小時(shí)同步遙測(cè)記錄造模后的腦電圖和視頻監(jiān)控大鼠的日?；顒?dòng)。
　　結(jié)果:結(jié)果表明，正常組，腦電信號(hào)的頻率范圍從5-10 Hz，波幅＜200μV，主要是低振幅α和β波和散射波θ。在假手術(shù)組中觀

8、察到的腦電波形無明顯變化。氯化亞鐵注射后，潛伏期為(50±18)秒。腦電波出現(xiàn)多種形式的癲癇樣放電。頻率達(dá)到30Hz，振幅超過250μv，抑制波出現(xiàn)在癲癇發(fā)作后。應(yīng)用手術(shù)方法植入的遙測(cè)發(fā)射子，允許15天逐步記錄復(fù)蘇的動(dòng)物的腦電信號(hào)。外科手術(shù)植入發(fā)射子遙測(cè)的記錄系統(tǒng)能夠獲得良好的皮層EEG信號(hào)痕跡。當(dāng)同步監(jiān)測(cè)錄像顯示大鼠匍匐在地上、無四肢抽搐，不可見癲癇癇樣發(fā)作;傳統(tǒng)的目測(cè)方法不能證實(shí)大鼠處于癲癇發(fā)作狀態(tài)，借助DSI植入子遙測(cè)取得的清醒狀

9、態(tài)的腦電、能看到和癲癇發(fā)作期相同的腦電波，癲癇波的幅度超過了正常腦電的范圍，達(dá)到200μV以上;清醒動(dòng)物的腦電揭示:動(dòng)物行為正常時(shí)、腦部神經(jīng)元已經(jīng)有不正常的活動(dòng)。
　　結(jié)論:第一部分研究建立一個(gè)三通道無線電遙測(cè)系統(tǒng)。皮層注射氯化亞鐵制作PTE動(dòng)物模型，遙測(cè)系統(tǒng)和視頻系統(tǒng)的同步集成，進(jìn)而研究皮質(zhì)癇樣腦電圖的波形，并較好的與癇樣行為、運(yùn)動(dòng)相結(jié)合。該集成視頻腦電系統(tǒng)的應(yīng)用可以在不同的臨床研究領(lǐng)域使用，并符合動(dòng)物倫理學(xué)相關(guān)要求。
　

10、　第二部分 AR譜在外傷性大鼠癲癇模型的皮層癇樣腦電信號(hào)分析
　　目的:在這項(xiàng)研究中，通過鐵離子誘導(dǎo)外傷性癲癇大鼠皮層腦電信號(hào)的分析，比較應(yīng)用功率譜中自回歸（AR）譜技術(shù)和快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)，采用更完善的腦電分析方法以明確癲癇發(fā)作的癥狀學(xué)獨(dú)有特征。為進(jìn)一步評(píng)估和預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作提供技術(shù)支持。
　　方法:在第一部分所建立的監(jiān)測(cè)腦電信號(hào)平臺(tái)基礎(chǔ)上，通過DSI植入式生理信號(hào)無線遙測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行大鼠癲癇發(fā)作的監(jiān)測(cè)，并以Neuro

11、Score2.1版軟件(Transoma Medical，Arden Hills，MN)通過Threhold、Minimum Spike Duration、Maximum Spike Duration等判斷癲癇棘波，Minimum Spike Interval、Maximum Spike Interval、Train Join Interval等判斷癲癇波的簇放，進(jìn)一步行功率譜中自回歸(AR)譜技術(shù)和快速傅里葉變換(FFT)技術(shù)分析比較

12、。
　　結(jié)果:FeCl2大鼠皮層注射后不久（50±18s，平均±標(biāo)準(zhǔn)誤差），即可觀察到癇樣放電的信號(hào)。頻率達(dá)到30Hz，波的振幅超過250μV。癇樣腦電發(fā)作開始于鐵注射后15±24 min，并持續(xù)10.3±0.73 h。間歇性的癇樣發(fā)作活動(dòng)的持續(xù)很多一段時(shí)間（約8周）。自發(fā)性反復(fù)性癇樣發(fā)作開始在致癇后約2周，并持續(xù)到2個(gè)月左右。在對(duì)照組大鼠，AR采集的頻率譜集中在10 Hz以下。在PTE模型大鼠，發(fā)作間期活動(dòng)經(jīng)常被觀察到，并在相應(yīng)

13、的通道轉(zhuǎn)為到更高的頻率的功率譜(＞10 Hz)。
　　結(jié)論:研究結(jié)果表明，在一定時(shí)間內(nèi)，對(duì)致癇大鼠皮層腦電信號(hào)分析，與FFT相比，采用AR功率譜具有較高的頻率分辨率。此外，在一段連續(xù)時(shí)間內(nèi)，AR譜的總功率譜和頻率分布可以提供更便利的癲癇監(jiān)測(cè)變化的指標(biāo)。這些研究結(jié)果表明，自回歸分析在FFT的癲癇病人的腦電圖分析中更好的補(bǔ)充。
　　第三部分 AR譜皮層腦電分析特征和臨床意義
　　目的:在Matlab平臺(tái)上應(yīng)用Marple算

14、法建立正常人和癲癇病人腦電的自回歸AR模型;估計(jì)AR模型的階數(shù)及各個(gè)參數(shù);應(yīng)用模型參數(shù)對(duì)兩類腦電進(jìn)行頻譜估計(jì)。
　　方法:測(cè)取正常人額部和枕部的腦電，建立數(shù)據(jù)文件;對(duì)給出的顳葉癲癇病人同一腦區(qū)的腦電建立數(shù)據(jù)文件;對(duì)以上兩類腦電進(jìn)行預(yù)處理，去除噪聲和剔除偽差;對(duì)以上兩類腦電建立AR模型;估計(jì)以上兩類腦電的AR譜，并與它們的FFT功率譜進(jìn)行比較;分析比較正常人和癲癇病人在認(rèn)知腦區(qū)腦電的AR模型、AR譜的特征。
　　結(jié)果:正常腦電

15、基線較為平穩(wěn)，相對(duì)基線的振幅較小;癲癇腦電基線不平穩(wěn)，相對(duì)基線的振幅較大。正常腦電多為α波，頻帶范圍為10-12Hz;癲癇腦電多為δ和θ波，頻帶范圍在0-5Hz。AR譜比FFT功率譜平滑，AR譜比FFT功率譜分辨率高。
　　結(jié)論:正常人額部枕部腦電基線較為平穩(wěn)，相對(duì)于基線的振幅較小，波線較密集;癲癇病人額部枕部腦電基線不平穩(wěn)，相對(duì)于基線的振幅較大，波線較稀疏?？梢酝茢啻竽X額部枕部為癲癇病人的發(fā)病區(qū)。正常人和癲癇病人額部枕部腦電的A

16、R譜及FFT功率譜有明顯差別，正常人額部枕部腦電的功率能量主要集中在10-12Hz，即α波段，只有很小一部分能量集中在0-5Hz;而癲癇病人額部枕部腦電的功率能量主要集中在0-5Hz，即δ和θ波段，只有很小一部分能量集中在10-12Hz。腦電的AR譜與FFT功率譜圖的對(duì)比顯示，F(xiàn)FT功率譜是每一個(gè)信號(hào)點(diǎn)求得的傅里葉變換，其功率譜是離散的，從圖中我們可以看到它的譜值上下跳動(dòng)很劇烈，方差性能不好，分辨率低，譜線不平滑。AR模型估計(jì)出的AR譜