急性脑梗死是临床常见的卒中类型,也是我国常见的脑血管病致死病因[1]｡25%~30%的急性脑梗死患者可迅速或延迟进展为认知功能障碍或痴呆,超过70%的急性脑梗死幸存者存在认知缺损[2]｡有研究显示,患者卒中发病后2周内认知功能障碍的发生率为24.5%~34.7%[3],约80%的卒中患者在发病6个月内出现认知功能损伤[4]｡目前临床上评价认知功能障碍常用的神经心理学评估量表包括简易精神状态检查量表和蒙特利尔认知评估(Montreal cognitive assessment, MoCA)量表,但这些量表并非专门为卒中后认知筛查而设计,部分卒中患者因出现语言､视觉等功能障碍无法完成评估,且量表评分存在一定的主观性｡脑电图异常是脑梗死后的典型表现之一,脑梗死后脑血流量减少,皮质神经元代谢过程和电生理活动均出现相应改变[5]｡脑电图可在脑功能发生异常变化早期阶段显示其相应的电活动改变,甚至在临床症状尚未完全显现之前出现异常波形,从而实现对脑梗死的早期预警[6]｡定量脑电图(quantitative electroencephalography, QEEG)作为一种无创､便捷且可重复操作的神经生理学检测手段,在脑梗死的诊断与监测中发挥着重要作用[7]｡近年来,人工智能､脑机接口等技术大力发展,QEEG在认知功能评估中的作用再次成为认知领域的研究热点[8]｡本研究拟通过分析急性脑梗死患者QEEG参数,探讨其与急性脑梗死患者早期认知功能障碍的相关性,以期为急性脑梗死患者早期认知功能障碍的识别提供客观､可量化的神经电生理学标志物｡

前瞻性连续纳入2022年1月至2024年12月南京中医药大学附属医院神经内科收治的急性脑梗死患者｡本研究方案经南京中医药大学附属医院医学伦理委员会审核批准(伦理审批号:2022NL-010-02)｡所有患者或家属签署了研究知情同意书｡

纳入标准:(1)年龄18~80岁;(2)符合《中国急性缺血性脑卒中诊治指南2018》[9]中关于脑梗死的诊断标准;(3)发病时间≤ 7d｡

排除标准:(1)入院前已存在认知功能障碍或明确的精神疾病史;(2)合并其他中枢神经系统疾病,如代谢性脑病､脑炎等可能影响脑功能的病变;(3)存在肝肾功能衰竭､晚期肿瘤､血液疾病等其他严重疾病;(4)病情危重或因视觉､听觉功能下降等原因无法配合完成神经心理学量表评估;(5)精神异常或认知､情绪障碍;(6)既往接受开颅手术;(7)不能配合进行脑电图检查或因各种其他原因无法完成神经心理学量表评估｡

收集患者的一般及临床资料,包括年龄､性别､高血压病[10]､糖尿病[11]､冠心病[12]､入院美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分[13]､受教育年限｡

所有患者于入院第2天由3名神经内科住院医师及副主任医师在统一的指导语､测试工具及测试环境下进行MoCA量表评估[14]｡该量表总分0~30分,≥26分为认知功能正常,<26分为存在认知功能障碍,其中18~25分为轻度认知功能障碍,10~17分为中度认知功能障碍,<10分为重度认知功能障碍｡若受教育年限≤12年,则在基础得分上加1分以校正年限造成的偏倚｡

将所有患者分为非认知障碍(MoCA量表评分≥26分)组和认知障碍(MoCA量表评分<26分)组｡

应用版本为R2022a的Matlab软件并安装EEGLAB工具箱去除噪声和非神经伪迹以获得高质量的脑电信号｡

1.5.1 通道选择与滤波:从原始脑电数据中选择F3､F4､F7､F8､P3､P4､T5､T6､O1､O2共10个导联｡由于原始脑电图易受低频漂移与高频肌电噪声影响,因此在通道选择后进行带通滤波｡高通截至0.1Hz､低通截至40.0Hz,以保留0.1~40.0Hz范围内的有效神经信号以提升后续分析的信噪比｡

1.5.2 伪迹去除:分离脑电与非神经来源的混合成分(如眼动､肌肉),对滤波后的多通道信号进行独立成分分析｡随后对独立成分进行自动化判别,将与非神经活动相关的成分剔除,得到净化后的时域信号｡该步骤可降低眼动与肌电伪迹对频域特征的干扰｡

1.5.3 功率谱密度(power spectral density,PSD)估计与频带划分:在特征提取阶段采用Welch方法[16]计算每个通道PSD,采样频率200Hz,片段长度800点,Hamming窗,默认50%重叠｡将频谱划分为4个功能频带:α波(8~<14Hz)､β波(14~<35Hz)､θ波(4~<8Hz)､δ波(1~< 4Hz)｡以c指代通道,b指代频带,平均功率计算公式:P_b(c)=mean_f∈b PSD_c(f),计算得出所需导联的各频带平均功率值即绝对功率值｡

1.5.4 参数计算:将脑区分为额区(F3､F4､F7､F8导联)及后头部(P3､P4､T5､T6､O1､O2导联),并分别计算额区δ波绝对功率与α波绝对功率比值(frontal-delta/alpha power ratio,F-DAR)､额区δ波绝对功率与θ波绝对功率之和与α波绝对功率与β波绝对功率之和的比值[frontal-(delta+theta)/ (alpha+beta) power ratio,F-DTABR]､后头部δ波绝对功率与α波绝对功率比值(posterior-delta/alpha power ratio,P-DAR)､后头部δ波绝对功率与θ波绝对功率之和与α波绝对功率与β波绝对功率之和的比值[posterior-(delta + theta)/(alpha + beta) power ratio,P-DTABR],以分析不同脑区脑电活动情况｡

采用G*Power3.1软件估算样本量,应用相关性分析(双尾)模型,参考Torres-Simón等[17]关于QEEG与认知功能障碍相关性的前期研究结果进行预估,设定效应值|r|=0.45,显著性水平(α)=0.05,检验效能(1-β)=0.80,计算得出所需的最小样本量为39例｡

采用SPSS26.0软件对数据进行统计学分析｡通过Shapiro-Wilk检验计量资料的正态性,符合正态分布的计量资料以x-±s表示,组间比较采用独立样本t检验,不符合正态分布的计量资料以M(P25,P75)表示,组间比较采用Mann-Whitney U检验;计数资料以例(%)表示,组间比较采用χ2检验｡将QEEG参数与MoCA量表评分进行Pearson相关性分析,|r|<0.2为极低相关性,0.2~<0.4为低相关性,0.4~<0.7为中等相关性,0.7~<0.9为高相关性,0.9~<1.0为极高相关性｡多重比较采用Bonferroni法进行校正｡采用受试者工作特征(receiver operator characteristic, ROC)曲线评估与MoCA量表评分存在高相关性和极高相关性的复合QEEG参数对急性脑梗死患者早期认知功能障碍的诊断价值｡以P<0.05为差异有统计学意义｡

共纳入急性脑梗死患者60例,男49例,女11例,年龄30~79岁,平均(62±11)岁｡其中,认知障碍组30例,非认知障碍组30例｡

认知功能障碍是脑梗死患者较为常见且持续时间较长的神经功能遗留问题之一[18],对患者的日常生活､社会适应和康复预后产生重大影响,其可能涉及注意力､记忆力､执行功能､语言理解和信息处理速度等多个认知领域[19]｡急性脑梗死后局部脑血流中断,导致相应脑区的神经元受损或死亡,进而影响大脑整体网络连接和功能整合,最终引发患者不同程度的认知功能障碍[20]｡QEEG可直接测量神经活动产生的电信号,且具有高时间分辨率,可对不同频段进行分析和成像,从而较为直观地显示大脑的激活区域[21]｡脑梗死后,神经元损伤可影响脑电信号的产生及传递｡有研究表明,慢波(δ波和θ波)活动的增加及快波(α波和β波)活动的减少是血管性痴呆的特征性改变[22]｡本研究结果显示,认知障碍组与非认知障碍组急性脑梗死患者β波绝对功率差异无统计学意义,而认知障碍组的α波绝对功率降低,θ､δ波绝对功率增加,且额区和后头部的DAR及DTABR较非认知障碍组均升高,相关性分析显示,α波绝对功率与MoCA量表评分成正相关,θ波绝对功率､δ波绝对功率､F-DAR､P-DAR及F-DTABR､P-DTABR与MoCA量表评分均成负相关,这与既往研究结果类似[23-25],提示α频段抑制及慢波活动增强可能与急性脑梗死后认知障碍相关｡

此外,一项研究纳入了24例首次发病的缺血性卒中患者,并基于单个前额叶电极生成的数据进行分析,结果显示,δ波绝对功率(r=-0.47,P=0.02)､DAR(r=-0.45,P= 0.03)和δ波绝对功率与θ波绝对功率比值(delta/theta ratio, DTR;r=-0.57,P= 0.01)等QEEG参数可能有利于评估缺血性卒中患者发病后90d认知障碍(MoCA量表评分<26分),且DTR是缺血性卒中后90d认知障碍的潜在标志物(β=-0.36, P<0.05)[26]｡本研究结果显示,QEEG F-DAR及F-DTABR与患者的MoCA量表评分成高度负相关,提示患者F-DAR及F-DTABR值越高,其认知功能越差,这可能是由于认知障碍组额区的α频段功率谱值低于非认知障碍组,且θ频段功率谱值高于非认知障碍组｡由于患者脑梗死部位的差异可能对认知功能产生不同影响,且脑电信号干扰因素较多,因此使用复合指标相较于绝对功率值在脑梗死后认知功能评估方面可能更具稳定性和可比性｡本研究结果显示,F-DAR诊断急性脑梗死患者早期认知功能障碍的AUC为0.912(95% CI:0.844~0.981),F-DTABR诊断急性脑梗死患者早期认知功能障碍的AUC为0.933(95%CI:0.876~0.990),二者联合诊断早期认知功能障碍的AUC为0.949(95%CI:0.895~1.000),提示F-DAR及F-DTABR或可为急性脑梗死患者认知功能障碍的早期筛查提供一定的客观依据｡

本研究为单中心分析,样本量较少,且未将QEEG参数与患者梗死部位相结合进行分析,未来需要通过多中心合作扩大样本量,并开展更长周期随访,结合影像学检查结果进行分析,以进一步验证本研究结果｡