阿尔茨海默症综述Word文件下载.docx

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如甲状腺疾病、免疫系统疾病、癫痫等，曾被作为该病的危险因素研究。

有甲状腺功能减退史者，患该病的相对危险度高。

该病发病前有癫痫发作史较多。

偏头痛或严重头痛史与该病无关。

不少研究发现抑郁症史，特别是老年期抑郁症史是该病的危险因素。

最近的一项病例对照研究认为，除抑郁症外，其他功能性精神障碍如精神分裂症和偏执性精神病也有关。

曾经作为该病危险因素研究的化学物质有重金属盐、有机溶剂、杀虫剂、药品等。

铝的作用一直令人关注，因为动物实验显示铝盐对学习和记忆有影响；

流行病学研究提示痴呆的患病率与饮水中铝的含量有关。

可能由于铝或硅等神经毒素在体内的蓄积，加速了衰老过程。

3.头部外伤

头部外伤指伴有意识障碍的头部外伤，脑外伤作为该病危险因素已有较多报道。

临床和流行病学研究提示严重脑外伤可能是某些该病的病因之一。

4.其他

免疫系统的进行性衰竭、机体解毒功能削弱及慢病毒感染等，以及丧偶、独居、经济困难、生活颠簸等社会心理因素可成为发病诱因。

2该病起病缓慢或隐匿，病人及家人常说不清何时起病。

多见于70岁以上〔男性平均73岁，女性为75岁〕老人，少数病人在躯体疾病、骨折或精神受到刺激后病症迅速明朗化。

女性较男性多〔女∶男为3∶1〕。

主要表现为认知功能下降、精神病症和行为障碍、日常生活能力的逐渐下降。

根据认知能力和身体机能的恶化程度分成三个时期。

二．临床早期评估

A.出现早期和显著的情景记忆障碍,包括以下特征

1.患者或知情者诉有超过6个月的缓慢进行性记忆减退。

2.测试发现有严重的情景记忆损害的客观证据:

主要为回忆受损，通过暗示或再认测试不能显著改善或恢复正常。

3.在AD发病或AD进展时,情景记忆损害可与其他认知功能改变独立或相关。

支持性特征:

B.颞中回萎缩

使用视觉评分进行定性评定〔参照特定人群的年龄常模〕，或对感兴趣区进行定量体积测定〔参照特定人群的年龄常模〕，磁共振显示海马、内嗅皮质、杏仁核体积缩小。

C.异常的脑脊液生物标记

β淀粉样蛋白1-42〔Aβ1-42〕浓度降低,总Tau蛋白浓度升高，或磷酸化Tau蛋白浓度升高，或此三者的组合。

将来发现并经验证的生物标记。

功能神经影像的特异性成像

双侧颞、顶叶葡萄糖代谢率减低。

其他经验证的配体，包括匹兹堡复合物B或1-{6-[〔2-18F-氟乙基〕-甲氨基]-2-萘基}-亚乙基丙二氰〔18F-FDDNP〕。

E.直系亲属中有明确的AD相关的常染色体显性突变。

排除标准：

病史：

突然发病；

早期出现以下病症：

步态障碍，癫痫发作，行为改变。

临床表现：

局灶性神经表现，包括轻偏瘫，感觉缺失，视野缺损；

早期锥体外系病症。

其他内科疾病，严重到足以引起记忆和相关病症：

非AD痴呆、严重抑郁、脑血管病、中毒和代谢异常，这些还需要特殊检查。

与感染性或血管性损伤相一致的颞中回MRI的FLAIR或T2信号异常。

第1期

　　第1期（病期1～3年）：

主要表现为学会新知识有障碍，远期回忆能力有损害。

视空间技能损害表现为图形定向障碍，结构障碍。

语言障碍表现为列述一类名词能力差，命名不能。

人格障碍表现为情感冷淡。

偶有易激惹或悲伤。

运动系统正常。

EEG和CT检查表现均正常。

第2期　

　　第2期（病期2～10年）：

记忆力障碍表现为近及远记忆力明显损害。

视空间技能损害表现为构图差。

空间定向障碍。

语言障碍表现为流利型失语。

计算力障碍表现为失算。

运用能力障碍表现为意想运动性失用。

人格障碍表现为漠不关心，冷淡。

运动系统表现为不安，EEG表现为背景脑电图为慢节律，CT表现为正常或脑室扩大和脑沟变宽。

第3期

　　第3期（病期8～12年）：

此期表现为智能严重衰退，运动功能障碍表现为四肢强直或屈曲姿势，括约肌功能损害表现为尿、便失禁。

EEG表现为弥散性慢波，CT表现为脑室扩大和脑沟变宽。

三．脑电学评估

AD的EEG表现为α波减少、θ波增高、平均频率降低的特征。

但14%的患者在疾病早期EEG正常。

EEG用于AD的鉴别诊断，可提供朊蛋白病的早期证据，或提示可能存在中毒-代谢异常、暂时性癫痫性失忆或其他癫痫疾病。

四．脑电特点

脑电波的分类脑电波就是通过电极记录下来的脑细胞群的自发性、节律性电活动。

以脑细胞电活动的时间为横坐标、电位为纵坐标，这样把时间与电位的相互关系记录下来的就是脑电图。

正常的自发脑电一般处于几微伏到75微伏之间。

而由心理活动所引起的脑电信号比自发脑电信号更为微弱，一般在2到10微伏之间，它通常被淹埋在自发电位中，其成分不规那么而复杂。

脑电波的波形近似于正弦波。

它主要是由脑皮质层大量的神经元同时发生突触后的电位变化所引起。

一般脑电信号见以下图。

脑电信号在安静状态下，大脑皮层神经细胞自发地表现出持续的节律性电位改变，称为自发脑电活动。

它指在没有特定人为刺激的条件下，大脑细胞本身出现的电活动。

节律是由频率大体一致的波构成的脑电图。

正常成年人的脑电图的波形、频率、波幅和位相等都具有一定特点。

人体依其个体差异，身体状况，脑电图的特征都会有所不同。

传统上，对脑电图的波形分类主要是依据其频率的不同由人工划分的。

通常说来，频率慢的其波幅比拟大，而频率快的其波幅就比拟小。

一般按照频率进行分类以表示各种成分。

目前共有几种不同的分法，其中以下两种分法是最常用的,本文根据的是和田丰治的分法[40]。

和田丰治分类：

δ波0.5-3Hz,θ波4-7Hz,α波8-13Hz,β波13-30Hz,γ波>

31Hz；

Walter分类：

δ波0.5-3.5Hz,θ波4-7Hz,α波8-13Hz,β波14-25Hz,γ波>

26Hz。

α波健康人α波的平均振幅在30-50微幅，主要分布于顶枕区，一般呈正弦样波。

大多数健康成人的脑电以α波为主要成分，在觉醒安静闭眼状态时出现的数量最多且振幅也最高。

当进入睡眠时，α波完全消失。

清醒睁眼时或注意集中时其幅值降低，并由较高频率的β波代替。

以α波的频率为基准，比α波频率慢的叫慢波，比α波频率快的叫快波。

β波β波的频率范围为14~30Hz，波幅范围为5～30μV，它普及整个大脑，以额叶和中央区最为显著。

光刺激能使β波受到抑制，β波与精神紧张及情绪冲动有关，它们在期望和紧张状态下加强。

θ波θ波的频率为4~7Hz，波幅范围为10～40μV，两侧对称，颞叶较明显，一般困倦时出现，是中枢神经系统抑制状态的表现。

健康成人脑电图中仅散在出现少量θ波。

θ波是正常儿童脑电图中主要成分，成人脑电图中出现θ波表示为不正常波。

θ波出现与精神状态有关，在意愿受到挫折或抑郁时易出现，并可持续20～60秒之久，精神愉快时就消失。

在老年期和病理状态下θ波是很常见的波形。

δ波δ波出现在熟睡、婴儿及严重器质性脑病患者中，幅值在100微幅左右。

该波只能在皮质内发生，而不受脑的较低级部位神经的控制。

γ波γ波为30～60Hz频率范围内的脑电活动，波幅较低，在额区和前中央区最为明显。

现在，基于EEG的脑机接口主要集中在两个方向[41]：

诱发的信号和自发的信号。

当某个异常事件发生后的300ms左右，将会检测出一个被叫做P300的电波峰值；

当眼睛受到光或图像刺激后，视觉皮层将会产生视觉诱发电位。

这两类信号可以通过诱发产生，并且判断准确率较高，但是缺点是需要外界刺激，并且依赖人体本身的某些知觉才能工作。

而当某侧肢体运动或者仅仅是想象其运动时同侧的脑区产生的事件相关同步电位、通过反响训练可以自主控制的皮层慢电位和自发的阿尔法、贝塔等脑电信号虽然不需要外界刺激，但是需要大量的特殊训练和适应过程。

五．脑电采集电路设计

一脑电信号采集原理

分析脑电信号，掌握脑电信号的特征，对于设计出准确、有效的脑电信号采集电路至关重要。

首先，可以从中选择出携带最多信息量的信号；

其次，可以针对特定的信号研究出相应的信号处理算法。

1．1脑电波的特征及根本组成

脑电信号的特点主要有三个：

频率主要集中在低频段100Hz范围内；

信号微弱，一般在50μV或更小；

信号的源阻抗高，易于受外界信号干扰。

成年人的脑电信号幅度范围一般在10～50μV之间，频率范围在0．5～30Hz之间。

1．2脑电信号采集原理及方法

目前，对于脑电信号的测量，在时间的维度上，可以获得很高的解析率。

然而，在空间的维度上，得到的分辨率却很低，这依赖于在头皮上安置电极的数量。

本系统使用16路电极提取脑电信号，采样频率为1000Hz。

由于脑电信号的固有特性及环境因素使得脑电信号背景噪声比拟复杂，有50Hz工频干扰、心电伪迹、肌电干扰、基线漂移、电极与皮肤的接触噪声以及周围其他仪器的电磁干扰等。

因此，要求采集系统具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声放大，并能从强噪声中提取弱信号的高质量滤波措施等。

脑电信号通常是通过在头皮外表放置一些电极来采集的。

常用的电极种类有银管电极、针电极和粘连电极等，本系统使用银管电极，以实现头皮与脑电测量设备之间的连接。

为了加强连通性和导电性，在电极与皮肤之间涂一些生理盐水。

电极的放置采用国际10-20系统电极放置法。

2脑电信号采集电路设计

脑电信号采集电路包括：

脑电信号放大、滤波、A／D转换及USB接口电路四局部，总体构成如图1所示。

2．1脑电信号的前置放大电路设计

信号放大检测电路是本系统一个非常重要的环节。

它为后续数据采集和处理分析做了硬件上的准备。

本系统采用高精度仪用放大器AD8221作为前置放大电路，具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声和抗干扰能力强等特点。

当电极和皮肤接触时，可以产生几十毫伏的极化电位，所以前置放大器的放大倍数不能太大，以免造成电路的饱和。

2．2上下通滤波器及二次放大电路设计

上下通滤波主要有两个作用：

（1）去除脑电信号频率范围以外的无用信号，到达抗干扰的作用；

（2）起到防混叠滤波的作用。

为了不丧失有用信号，设计了截止频率为120Hz的低通滤波电路和截止频率为0．5Hz的高通滤波电路。

低通滤波电路（见图2）使用AD8674芯片的U1A和U1B两局部组成巴特沃型二阶低通滤波器，负责把120Hz以上的无用信号滤掉。

高通滤波电路（见图3）由U1C组成巴特沃型高通滤波器，负责滤除0．5Hz以下的干扰信号。

二级放大电路使用AD8674（A，B，D部）的U1C充当放大器，因为当频率在120Hz以下时，AD8674的共模抑制比CMRR高达11OdB以上。

通过调整R11和R14的比值，保证二级放大倍数为101倍。

50Hz工频干扰一直是电路设计中头痛的问题，在脑电这种微弱生物电提取系统中尤为突出。

本文设计了由双T网络和运算放大器构成的有源双T陷波电路来抑制50Hz工频干扰。

2．3三级放大及光电隔离设计

第三级放大电路（见图4）通过调整电阻器R19的阻值来保证经过第三级放大后，lO～50μF的微弱脑电信号将变为0～2．5V。

光电隔离电路负责把信号的采集放大局部（该局部使用电池供电）和后面的A／D转换局部（该局部使用交流供电）隔离开，以防止两局部信号之间相互干扰。

A／D转换电路（见图6）的采样精度为16位，采样频率为1000Hz。

USB控制器通过CNVST#管脚（AD7675的35号引脚）控制AD7675对每路脑电信号进行转换，同时还通过查询BUSY管脚（AD7675的29号引脚）来获知AD7675当前的状态。

USB控制器还要响应主机的请求，把脑电数据及时、准确地传送给主机。

为了提高转换的准确性，设计了采样保持电路，负责把16路脑电信号同时锁存，然后逐一进行转换。

由于每秒产生32KB（16×

16×

1000）的脑电数据，因此为了保证有足够的空间暂时保存这些脑电数据，在CY7C68013芯片外扩充了一块SDRAM，容量为256K×

16b。

二．本研究拟采用连续子变换（Contiuouswavelettransform,CWT）对轻、中、重度AD患者的自发状态下的脑电信号进行多尺度分析,与正常对照进行比拟,提取AD脑电信号的时频特征,子波功率谱分布特征,以子波熵（waveletentropy,WE）来衡量脑电信号的复杂程度,采用条件采样和相位平均技术（Conditionalsamplingandphase-averagetechnique）提取分尺度的相位平均波形特征及不同导联脑电信号的同步相位差和波幅差。

比拟轻、中、重度AD患者与正常对照之间脑电信号时频特征、子波功率谱、子波熵、第9尺度相位平均波形的波长、不同导联的相位差和波幅差的差异,提取有助于AD诊断和病情评估的电生理指标。

方法：

1.对轻、中、重度AD患者行详细病史采集,神经系统及全身查体,行简易智能精神状态量表（MMSE）,画钟试验（CDT）,Hachinski缺血量表（HIS）,临床痴呆评定量表（CDR）,日常生活能力量表（ADL）测评,所有患者均行头核磁共振检查,对中颞叶萎缩程度进行分级。

对正常对照行病史采集、查体,行MMSE、MoCA、ADL量表测评。

2.采集轻、中、重度AD患者和正常对照,安静清醒闭目状态下的数字脑电信号,采样频率200Hz,选择无伪差的脑电信号,以20秒数据存为一个数据模块,用于脑电信号定量分析。

3.脑电信号的定量分析分5个局部

（1）采用连续子变换的方法对研究对象的脑电信号进行多尺度子波分析,共分析30个尺度,绘制子波系数等值线图,显示脑电信号的时频特征。

（2）根据子波系数计算脑电信号的分尺度功率,绘制不同导联分尺度功率随频率分布图,观察脑电信号的子波功率谱分布特征。

（3）根据脑电信号分尺度功率的百分比随尺度分布的特征,提取描述脑电信号复杂程度的定量指标——子波熵。

（4）以子波系数为检测对象,用条件采样方法检测第9尺度（对应频率中心10Hz）脑电信号,并对脑电信号的同类事件进行相位对齐叠加平均,获得该尺度脑电信号的相位平均波形。

（5）采用同步互相关分析方法,对不同导联同步采集的脑电信号相位平均波形进行时间相位分析,获得不同导联相位平均波形的相位差和波幅差。

4.统计学分析采用统计软件包。

计量资料以均数±

标准差（X±

S）表示。

计数资料采用χ2检验。

三组及以上计量资料比拟采用单因素方差分析,Levene方差齐性检验,两两比拟采用LSD；

计量资料单因素之间相关性分析采用Pearson相关分析。

显著性检验标准为α。

结果：

（1）正常对照尺度丰富,节律性活动明显,在附近三个频带上形成稳定的节律性活动,且不同尺度间脑电信号密切关联,而AD患者自发脑电信号的时频特征表现为,尺度单一,节律性活动不稳定,节律性活动在1Hz附近明显,失去正常脑电信号的多尺度间相互关联的时频结构特征,AD患者脑电信号的多尺度时频特征随病情的加重逐渐演变。

（2）正常对照自发脑电信号的子波功率谱随频率分布较宽,在、1Hz、10Hz附近存在3个低而宽的功率峰,而AD患者自发脑电信号的子波功率谱分布特征为频率分布较窄,1Hz附近的功率峰增高,而、10Hz附近的功率峰降低,且随病情的加重逐渐演变。

（3）轻、中、重度AD患者自发脑电信号不同导联的子波熵均低于正常对照（P<

0.01）,且与AD患者MMSE评分呈正相关（P<

0.01）,说明认知障碍的程度越重,脑电信号的子波熵越低,脑电信号的多尺度复杂程度越低。

（4）轻、中、重度AD患者自发脑电信号不同导联第9尺度相位平均波形的波长均大于正常对照（P<

0.01）,且与AD患者MMSE评分呈负相关（P<

0.01）。

说明认知功能障碍的程度越重,第9尺度相位平均波形的波长越长,在这一尺度范围内脑电信号的频率越慢。

（5）正常对照从枕部导联到额部导联存在明显的相位差和波幅差,枕部导联与额部导联的相位差大约π/2相位,而AD患者自发脑电信号不同导联第9尺度相位平均波形的相位差和波幅差较正常对照减少,重度AD患者脑电信号不同导联第9尺度相位平均波形的相位差和波幅差几乎为零,这一结果与AD患者脑电信号的a节律的泛化,a节律的前移相一致。

结论：

基于子波变换、子波功率谱、子波熵、条件采样和相位平均、同步互相关分析等技术建立的脑电信号多尺度分析方法适合于脑电信号的定量客观分析和AD的临床辅助诊断。

通过对AD患者自发脑电信号的多尺度定量分析,结果说明AD患者脑电信号的时频特征、子波功率谱分布特征、子波熵、第9尺度相位平均波形的波长、不同导联第9尺度相位平均波形的相位差和波幅差等定量特征和参数可以作为辅助AD临床诊断和病情评估的神经电生理指标。

六．脑电治疗现状

1．在脑电的早期研宄中，脑电研究的开展主要在于对癫痫病、脑瘤疾病等脑部病患者的脑电研究。

作为一种相当普及而且方便的技术，脑电图在临床以及祌科学研究中得到了广泛的应用，可是早期的脑电图分析，对于脑电信号的去除迹、识别干扰、提取特征等分析过程都过度的依赖于医师的主观认识和工作经，效率、准确度均不理想，由于不够客观导致可靠性较低的分析结果，误诊及诊时常发生。

而电子计算机技术的开展，伴随着脑电功率谱分析以及脑电地形图的出现，改变了脑电研究的模式。

人们开始提出了多种基于计算机辅助分析手段的定脑电分析方法，将复杂的脑电波形数字化处理，这种研究方法给脑电的研究带了生机和活力。

这些数字化信号处理方法主要包括相关分析以及时频分析等。

是，由于脑电信号的非平稳性，这些分析方法均有各自的局限与缺乏。

近年来，线性动力学分析方法己经作为一种新的思路与方法注入到脑电信号的分析当，而这正是本文表达的主要方面。

而如今，脑电分析己经广泛的应用于军事、航天、生理学、心理学、认知科等研究领域。

目前，脑电图作为一种常规的临床检査，对脑损伤、脑部疾病、神疾病等疾病以及压力过大、注意力分散等精神异常提供了预测、诊断、缓解、疗等信息。

在根底医学方面，由于脑电综合反映了神经系统的活动，它的研究助于对生理、病理活动中的神经机理进行深入探讨；

在临床医学方面，脑电为些脑部疾病的诊断提供了客观的依据，甚至为某些疾病提出了有效地治疗或缓手段及方法；

而在精祌病学、认知科学、心理学的研究中，脑电的研宄更有着要的学术研究价值和广阔的应用前景。

2脑电检测现状

大脑是人类思维活动的物质根底，其主要是由神经元和神经质细胞组成在神经元内，信息的传递是由动作电位完成，这些动作电位形成了脑电位信号1924年人类第一次在人的头皮上记录脑的电位信号，从此脑信号检测和分析在世界范围内得到广泛开展。

目前对人体大脑病情观察主要有三种方法：

核磁共振影像（fMRI）

它的根本原理是由于人体血液中的血红蛋白是抗磁性的，而脱氧血红蛋白是顺磁性的，当脑神经细胞动作时，相应区域的供血流量就会发生变化，从而引起该区域磁化率的变化，因此可以观察该部位神经元的活动状态。

此方法主要提供脑结构形态和解剖学方而的信息，其价格昂贵，但空间分辨率很高〔1mm左右〕，时间分辨率较低〔0.1~1sec〕。

同时fMRI的强磁场，可能对人体造成一定的损伤或副作用。

2．2正电子发射断层扫描（PET）

PET的根本原理是通过检测核素中正负电子碰撞而产生的一对高能光子，从而测定核素在组织截断面上的浓度分布，由于核素参与组织的代谢过程，所以PET是对代谢过程的检测。

PET的时间、空间分辨率都要低于fMRI，其空间分辨率是5~10mm，时间分辨率是10sec左右。

由于PET进入人体的核素会产生放射线，所以都是对人体有损伤的检测。

2．3临床脑电图（EEG）与诱发脑电位（ERP）检测

这是基于电磁学原理的脑电成像图，它是测量脑内神经元活动时产生的电场、磁场，通过对信号的分析，判断神经活动是否正常，也可以提供活动神经元的位置及活动强度等信息。

EEG/ERP的空间分辨率通常比不上PET与fMRI只有把电极放到检测信号源上，才能到达PET与fMRI相似的分辨率。

但它的时间分辨率很高〔1ms左右〕，同时它可以与行为数据，特别是反响时间配合一起做实验，以研究认知加工过程的规律，很好的配合心理认知实验的需要。

EEG还可以直接观测脑内活动的动态变化，最重要的是它是完全无损检测技术。

3．

继Dietch使用傅立叶变换对EEG进行分析之后，随之出现了多种时域分析、频域分析的经典分析方法。

在最初的时候，人们使用人工时域分析法来对脑电波进行分析与评价，所谓人工时域分析法，就是医学专家利用肉眼根据临床经验观察脑电图来完成对其分析的过程，这个方法直观但是效率相比照拟低下，而且还可能会因为主客观因素引起一些误判，从而使得脑电波的特征提取还停滞在一定的主观程度。

随着技术的不断开展以及脑电自动分析系统的出现，利用计算机来辅助分析脑电信号逐渐受到了人们的青睐。

近年来，脑电信号分析领域相继出现了时频分析法、高阶谱分析法、非线性分析法及人工神经网络分析法等一系列现代化的分析手段。

对平稳的随机信号做处理，最常用的做法是做功率谱分析，它源自于傅里叶Fourier）变换。

对于非平稳的随机信号，由于其不同时刻的谱值不同，故传统谱分析不是很适用。

现代信号处理中，经常使用以短时傅立叶变换为根底的周期法来分析非稳信号，但这种方法也有弊端，例如它的频率分辨率比拟差、存在边瓣泄漏以及谱估计方差大等。

为了得到高分辨率的谱分析结果，一般使用参数模型谱估计方法来对脑电号进行分析，该方法适用于脑电信号的动态特性分析。

在这类方法中，得到广泛应用的是AR（Auto-Regressive）参数模型谱估汁[9|，AR系数的估计算法有BurgAlgorithm^YuleWalker.LeastSquares等，这些算法各有利弊。

已有的研究说明，人脑是一个非线性动力学系统，使用非线性分析方法来分析脑Hi

是比拟可取的。

由相关实验可知，通过大脑头皮测定的EEG信号是n个系统电活动的

叠加。

对脑电信号可以做维数分析，所调维数分析，就是从实验屮得到的一维EEG时

问序列屮提取n维状态空间的信息。

维数分析的过程也是进行n维状态空间重构的过程，

但是这种分析实现起来复杂度比拟高，影响了其应用。