早产儿脑电图：一种多模态神经生理学方案

脑电图（EEG）是一种用于测量大脑电活动的技术。新生儿脑电图始终通过将单个电极贴附于头皮或使用脑电帽进行无创测量。如今，脑电图在新生儿病房中被广泛用于对早产儿和足月儿的大脑功能进行评估和监测。

脑电图最常用于癫痫发作的诊断，以及评估大脑成熟度和缺氧缺血事件后的恢复情况。近年来，脑电图记录技术以及对早产儿脑电图信号的理解已显著提高。本演示的目的是介绍目前新生儿病房可采用的高级脑电图记录技术的理论与实践。

全球新生儿病房的临床实践表明，使用脑电图（EEG）可显著改善对患病、早产及足月婴儿的神经学护理。20世纪90年代末，一个位于赫尔辛基的研究网络开始全面修订新生儿脑电图的概念与实践。在此项工作成果的基础上，多项新理念被提出，用以整合脑电图的全部三个领域。

这些技术进步提供了一种能够全面评估脑功能的脑电图（EEG）方法。通过将频率域扩展至全频段 EEG，并引入新生儿多通道 EEG 帽以扩大空间域，同时在 EEG 记录过程中引入早产儿感觉测试，新增了一个全新的系统域。

这种记录设置与一种新型分析框架兼容，该框架将早产儿脑电活动与大脑连接的发育联系起来。脑电图通过附着在头皮上的电极记录大脑的电活动。脑电信号主要由大脑皮层旁矢状区神经元的活动产生。

它们对传入的神经信号产生反应，并生成电场波动，经放大后可在脑电图（EEG）中观察到。电极的数量和位置可根据需要从几个到上百个不等。临床新生儿研究 traditionally 采用4至10个电极进行。

脑电图的电极位置始终根据国际命名法确定，该命名法基于字母和数字的组合来指定头皮区域。在新生儿中，通常会增加多导生理记录通道，以记录呼吸、眼动、下颌肌张力以及心脏活动。脑电图信号通常经过强滤波处理，以排除最慢和最快的脑电活动。

尽管这种方法能够有效排除许多技术性伪迹和大脑以外的生物信号，但也可能导致脑信号严重失真。对同一早产儿脑电图信号在滤波前后进行比较表明，滤波器可能会严重扭曲早产儿脑电图的形态表现。“全频段脑电图”或“F-B-E-E-G”这一术语指的是能够无失真地记录所有频率成分的脑电图记录技术。

这对于检测早产儿脑电图（EEG）中最为缓慢的事件（例如所谓的自发活动、瞬态放电或SATs）具有重要意义。多模态脑电图研究包括对感觉系统的同步检测，这在临床评估中可能非常有用，因为早产儿的脑损伤通常局限于皮层下结构，因而可能仅影响感觉通路。

高密度阵列脑电图是一种记录系统，其电极数量远高于传统的2至10通道系统。即使在重症监护病房中，应用20至60个电极的设置也是可行的。通过使用专为新生儿设计的脑电图帽，每个覆盖在头部的上百个电极均可从新生儿大脑中获取重要的新信息。

早产儿大脑对感觉刺激的皮层反应与任何后续年龄段所观察到的反应截然不同。例如，在早产儿中，躯体对触觉刺激产生的反应幅度可能比年长儿童的反应高出数百倍，持续时间也长出许多倍。因此，早产儿的感觉反应在单次反应水平即可被观察到，使其在脑电图记录期间易于测量。

由于早产儿大脑皮层容易产生反应，每次反应之间可能需要数秒时间才能恢复，而较大儿童的大脑每秒可响应十次以上。这些差异均源于早产儿大脑中持续活动与感觉反应背后独特的神经网络机制。理解早产儿的感觉反应可使感觉测试在临床上具有实用价值。在进行早产儿脑电图（EEG）记录期间，可通过向身体几乎任何部位施加感觉刺激来触发体感诱发反应（SE arm）的SOMA信号。该刺激可以是触觉、电刺激，甚至是本体感觉刺激，例如由腕关节或踝关节屈曲所诱发的刺激。

在脑电图（EEG）记录期间，传递体感刺激（SER）刺激的一种便捷方法是触碰手掌或足部，使触觉或本体感觉刺激产生沿周围神经传导至脊髓的信号，随后该信号跳跃至对侧身体的上行第二级神经，到达丘脑。最终，信号沿丘脑皮层神经传导至大脑皮层，在中央顶区产生可被脑电图记录的电场。视觉诱发电位（VE）反应可通过闪烁光刺激轻松诱发，光刺激作用于视网膜后，视网膜信号将沿视神经传导至双侧丘脑。

随后，信号进一步跳跃至丘脑皮层神经，并被传递到视觉皮层。在早产早期至足月期间，TAL脑电图电极记录到所产生的电场。在此期间发生主要的结构发育，这些发育变化反映在脑电图信号的出现上。

一个极低出生体重早产儿的大脑皮层表面几乎平坦，并具有较厚的下方皮层下板层。最初的丘脑-皮层和皮层-皮层连接生长进入皮层下板层，并开始侵入皮层板。在随后的数周内，大脑皮层将呈现出更多的表面皱褶，而皮层下板层则逐渐变薄。

层状、皮层以及皮层-皮层连接现已接近其皮层靶区。接近足月年龄时，婴儿的大脑皮层已形成大量脑回，而皮层下板区几乎完全消失。层状、皮层以及皮层-皮层连接已到达其最终的目标层，并准备开始处理来自外界环境以及身体内部的感觉信息。

皮质-丘脑连接的发育阶段决定了早产儿皮层和皮层下板对感觉刺激的反应方式。该动画展示了头皮记录的反应与其在皮层内相应深度分布的对比。在最年幼的早产儿中，丘脑冲动主要在皮层下板层引发缓慢而广泛的反应，这在表面电极上表现为高幅值的慢波反应；数周后，相同的丘脑信号将引发相对较小的皮层下板反应。

此外，来自大脑皮层深层的快速反应成分也变得越来越明显，在接近足月年龄时，头皮电极也可记录到该反应。皮层下板的反应不再可见。主要的感觉反应来源于丘脑-皮层连接的最终靶区。

四层神经元构成的结构已产生接近成年皮层所见的反应。早产儿脑电图记录在实践和操作上均具有挑战性。脑电图记录需要与多种护理操作相配合。

因此，脑电图记录可能需要随时中断或停止。此外，重症监护室对敏感的脑电图设备而言是一个具有挑战性的环境。婴儿通常在身体上连接着各种设备、导线和管路，这些可能会对脑电图记录产生显著的电干扰。

在床旁首先要做的就是尽量减少可能产生技术伪迹的来源。应将松散的生命体征监测导线和静脉输液管路从婴儿头部、脑电图导线及放大器附近移开。同时，确保婴儿头部未接触任何潮湿的织物，因为这些织物可能容易将婴儿床的电干扰传导至婴儿身上。

在佩戴脑电图（EEG）帽之前，建议使用稀释的酒精或婴儿洗发水浸湿的布擦拭婴儿头皮，以去除干扰性的蜡质和油脂。佩戴EEG帽时由两人操作更为方便：一人负责处理EEG帽，另一人固定头部以及可能存在的气管插管或鼻塞持续气道正压通气（CPAP）管路。如果患者正在使用A-C-P-A-P，需在佩戴EEG帽的10至20秒内将其暂时移除。

必要时可将CPAP绑带缠绕在EEG帽上方。在固定下颌带之前，请确保头帽已对称地放置在头部。

通过电极孔涂抹导电凝胶，以建立与头皮的电接触。对于难以直接接触的部位，使用弯头滴管可能有助于涂抹凝胶。如果注入过多凝胶，需确保有足够的凝胶填满整个凝胶杯。

然而，它会泄漏，并可能与邻近电极形成导电通路，甚至浸湿枕头，导致伪迹产生。更稳定的凝胶配方可能更为实用。在这方面，涂抹凝胶后通常可能需要对皮肤表面进行额外的机械预处理，该步骤可去除表层上皮细胞，以减少电学干扰和运动伪迹。

可通过轻柔的机械摩擦或使用所谓的 Sure prep 方法进行。皮肤接触的质量可根据脑电图软件提供的阻抗值实时评估。出于实际考虑，通常在阻抗水平达到可接受范围后，一次性完成整个半球的凝胶涂抹和皮肤准备最为便捷。

如该 EEG 软件中的绿色圆点所示，现在应切换至 EEG 记录模式，并观察 EEG 信号质量。最后一步是应用多导生理记录通道。肌张力通常通过在下巴下方贴附两个 EMG 电极来测量。

通过将心电图电极贴在胸部或肩部来记录心脏活动。眼动可通过前额脑电图或在眼睛外侧角落附近放置独立的眼电极或眼电图（EOG）进行记录。呼吸可通过在躯干周围缠绕一条对拉伸敏感的带子来监测。

这需要足够紧以跟随呼吸运动，同时又要足够松，以允许自主呼吸的婴儿无限制地呼吸。需特别注意，避免限制呼吸运动。还可以在可能表现出可疑运动的任何身体部位添加一个对运动敏感的压电传感器。

最后一步是放置一个与脑电图同步的视频摄像头，以便在屏幕上清晰地观察整个婴儿。一旦婴儿完全准备就绪，即可在记录过程中开始脑电图记录。需要注意监测脑电信号的质量，如果任何电极信号不良，应及时进行调整。

应将任何可能具有临床重要性的事件记录于文件中。记录时长需根据个体情况进行调整，以确保脑电图包含所有警觉状态，即清醒、活动睡眠和安静睡眠。通常记录时间为40至90分钟。

对早产儿感觉反应性的所有测试都有一个共同点：如果对早产儿皮层的感觉反应重复过于频繁，其反应会迅速减弱。同样，感觉皮层附近的持续脑电活动也可能阻断或抑制感觉反应。因此，本视频中所示的感觉刺激应在脑电活动至少持续数秒相对静默的时刻给予。

因此，安静睡眠是检测视觉反应的理想时期。可通过给予单次闪光来研究视觉诱发电位。由于眼睛非常敏感，闪光甚至可以从透明培养箱壁外一定距离处给予，即使在眼睑闭合的情况下也可进行。

可以通过对婴儿的手掌或脚底施加触觉刺激来研究躯体感觉诱发电位。或者，也可以通过简单地屈曲婴儿的腕关节或踝关节来诱发本体感觉刺激。使用能够产生与脑电图记录同步标记或触发信号的设备会更有帮助。

否则，有必要添加手动注释以标示刺激的时间。听觉反应性几乎可以通过任何声音进行测试。例如，拍手即可引发明显的皮层反应。

传统的喇叭也可能有用，但其声音通常过于响亮，可能同时激活听觉系统并引发觉醒反应。脑电图记录结束后，取下电极帽和其他传感器，并清洁婴儿的头皮。根据医院的指导说明，对脑电图帽及所有其他传感器进行机械清洗和消毒。

脑电图的全面审阅在工作站中离线进行，可在该环境中对脑电图发现进行更详细的处理和描述。充分理解发育中的脑功能与脑结构之间的相互关系，使得早产儿脑电图研究成为一种独特体验，能够在婴儿尚无法与外界交流的时期评估其脑部成熟度。因此，对早产儿实施更优的脑部照护，有望使其终身受益。