基于非线性时空动力学的意识障碍患者脑电图研究

目前,意识障碍患者的意识恢复过程仍然不是很清楚.大多数相关研究采用组间比较方法,而意识恢复不仅是一个动态过程,而且会涉及不同脑区间的相互作用.因此,阐明意识恢复机制需要从时间和空间两个维度对大脑活动进行跟踪.利用脑电图的时空分辨率优势,跟踪41例意识障碍患者,共采集161例脑电信号.之后,比较不同意识恢复阶段患者脑电信号的非线性动力学参数,包括近似熵(ApEn)、样本熵(SampEn)和Lempel-Ziv复杂度(LZC).在时间维度上,在患者意识恢复期间,全脑非线性动力学参数表现出非单调变化模式(LZC:0.299±0.053,0.295±0.060,0.279±0.049,0.302±0.053,0.307±0.069,0.326±0.049,0.334±0.046;P＜0.05),且当患者从植物状态恢复到最小意识状态时,所有参数都出现拐点.在空间维度上,随着意识恢复,损伤区和非损伤区的非线性动力学参数也呈非单调变化模式,且不同脑区的非单调变化模式呈非同步.在脱离最小意识状态时,两区域差异呈极显著(损伤区 vs 非损伤区:ApEn 为0.608±0.042 vs 0.63±0.030,LZC 为0.317±0.054 vs 0.351±0.039,SampEn为0.581±0.058 vs 0.615±0.043;P＜0.01).意识恢复过程在时间维度上呈非单调变化模式,在空间维度上呈非同步变化模式.这一发现有助于进一步阐明意识恢复机制,并且对临床上治疗意识障碍患者提供理论依据.