第一章 睡眠监测基础

第一节 成人睡眠监测技术

知识点

1.睡眠监测与记录技术及其判读标准的发展。

2.睡眠监测的仪器设备及其技术标准。

3.睡眠监测脑电导联与电极安放位置。

4.生物定标。

5.脑电监测、眼动监测、下颌肌电监测。

一、睡眠监测与记录技术以及判读标准的发展

1875年英国电生理学家Richard Caton首次在动物脑表面记录到电流变化,奠定了现代脑电学研究基础。1929年德国精神科专家Hans Berger首次在人类头颅表面记录到清醒状态下的脑电活动,被公认为人类脑电监测的创始人。此后的研究对持续脑电波形,如α波和δ波的周期性活动以及K复合波、梭形波、顶尖波等波形的认识逐渐加深。1953年美国芝加哥大学生理学教授Nathaniel Kleitman和其学生Eugene Aserinsky以及William Dement共同发现了快速眼球运动睡眠,证实了快速眼球运动的周期形式以及与做梦、呼吸和心脏活动之间的关系。现今我们知道睡眠是由非快速眼球运动(non-rapid eyemovement,NREM)睡眠和快速眼球运动(rapid eyemovement,REM)睡眠组成,根据脑电图(electroencephalogram,EEG)、眼动电图(electrooculogram,EOG)和下颌肌电图(chin electromyogram,chin EMG)进行睡眠分期,EOG和下颌EMG主要用于识别以快速眼球运动和肌张力减低为特征的REM睡眠。

传统脑电图是通过直流模拟信号设备,用墨笔走纸记录。这种记录方式的缺点是信号通道有限,最多只能同时采集12导联的信号,因此导联组合(蒙太奇)设置必须根据监测目的认真考量,才能在有限导联的信息采集中获得有用的信息,做出正确的诊断;睡眠监测通过记录笔以10mm/s的速度描记,每一次睡眠监测需要耗费大量的纸张;同时,阅读记录资料是一项十分繁重的工作,必须逐页判读、人工标记和统计数据资料,甚至统计比判读所花费的时间更长;记录设备庞大,每一个重达几百磅;记录资料存储困难,经济消费和占用空间巨大。20世纪80年代后,随着电子计算机技术和生物传感器技术的发展,出现了数字多导睡眠图。就像许多其他新技术一样,数字记录技术在当时也存在一些问题,比如硬件存储源数据的能力,只有30~50MB,数据只能不断地转存到价格较高的光盘中;数据处理速度缓慢(<100MHz/s),由于资料负荷过大导致计算机故障的现象非常常见;计算机显示器上的波形定义质量较差,自动睡眠分期和判读算法也非常不准确。进入1990年后期,计算机技术的飞速发展已经解决了人们在数字多导睡眠图记录与存储中的疑难问题。目前,有大量的服务性硬件设备可供选用,运行速度也提高到每秒数GHz级,存储设备也非常便宜;储存原来走纸记录1~2个晚上数据占用的空间,现在可储存几年数字记录的资料;显示器可以像走纸一样,一段一段地显示;计算机识别异常事件的能力已经极大改善,但睡眠分期的自动判读仍不准确,需要经过专门训练的技术人员人工复核与编辑。近年来,基于云平台的脑电信息监测与存贮技术正在逐渐走向临床应用,远程睡眠医学和大数据时代已经到来,柔性电极和可穿戴设备日趋成熟,值得予以关注和期待。

直到20世纪60年代,睡眠监测技术的早期研究并没有对睡眠分期的判读规则给出公认的标准。1967年在Alan Rechtschaffen和Anthony Kales两位专家的指导下,第一部睡眠分期判读标准手册Rechtschaffen and Kales′manual of Standardized TerminologyTechniques and Scoring System for Sleep Stages ofHuman Subjects(简称《R&K判读手册》)于1968年公诸于世。在《R&K判读手册》中,NREM睡眠分为1期、2期、3期和4期,REM睡眠以REM期(stage REM)表示。2007年《美国睡眠医学会睡眠及其相关事件判读手册》[American Academy of Sleep MedicineAASMManual for the Scoring of Sleep and Associated Events,简称《AASM判读手册》]颁布后,睡眠分期的术语也随之改变。新标准介绍了用于判定睡眠分期的新术语,将3期和4期合并为N3期,睡眠分期的判读规则也进行了部分修整。除此之外,第一次对睡眠相关事件包括呼吸事件、心电事件、运动事件、睡眠行为信息的采集技术规范及术语和判读规则进行了规定,可以说是多导睡眠监测的里程碑事件。2012年,在2007年《AASM判读手册》(第1版)的基础上更新为2.0版,2.0版重点是睡眠呼吸事件采集与判读规则的补充,并且首次以电子版形式在线发布。这样不仅方便读者在移动通信设备端阅读,也便于随时在线修订和补充。目前已经更新到2.4版,除了对睡眠判读规则的补充和完善,单独列出和补充了婴儿睡眠分期的判读规则,对运动规则的技术规范和判读规则作了较大幅度的充实,增加了成人家庭睡眠呼吸监测相关的技术规范与判读规则。

二、睡眠监测仪器设备及其技术标准

现代监测睡眠及其相关事件的标准设备为多导睡眠监测仪(polysomnography,PSG),PSG是同步记录脑电图(EEG),眼动电图(EOG),肌电图(EMG),心电图(ECG),口、鼻温度气流,鼻腔内压力,鼾声,胸、腹运动,血氧饱和度(SaO2),下肢运动以及同步视频观察睡眠行为的多参数生理监测系统。其中,EEG、EMG和EOG这三个参数用于判读睡眠时间、睡眠结构、睡眠期间的觉醒、睡眠及其相关事件间的相互关系,是研究睡眠及其相关科学的重要技术。

(一)睡眠监测设备的基本结构(图1-1)

现代睡眠监测与记录系统包括一个头盒(head box),头盒内的电极(electrodes)都连接到一个放大器上,放大器与模数(A/D)转换器相连,现今的A/D转换器通常安置在患者床旁或佩戴在头盒以外的放大器内。数字化信号通过以太网电缆(ethernet cables)或无线传输模式(wireless mode)传送到计算机,由计算机记录所采集的数据。通过A/D转换器将原始数字数据储存在计算机内,在原始数据被数字化并储存后,即可通过各种操作显示所需要的信号。在记录和回放期间,计算机程序根据设定的数字低频和高频滤波处理数据,并通过数字计算显示所需导联信号,也可以选择显示灵敏度(display sensitivity)以确定在特定通道宽度(数字增益)内显示数据的波幅上限或下限。另外,调整数据显示(特定导联、数字滤波、数字增益)并不改变计算机所采集的原始资料。

图1-1 睡眠监测设备的基本结构

(二)生物电信号记录

睡眠监测设备是采用交流差分放大器,放大两个输入信号通道的电压差,记录脑电图(EEG)、眼动电图(EOG)和肌电图(EMG)。每个差分放大器有两个输入端口和一个接地端口,每一个输入通道的记录电极都参考共同的接地,这使得输入1和输入2之间相同的信号彼此抵消,而信号间的差异被放大,并且输入通道1与输入通道2的信号是互为反向的。因此,如果输入信号相同,则信号不被放大(共模抑制);如果输入信号通道1记录的信号相对于通道2较大,记录的信号呈负相波(波峰向上的波形);如果输入信号通道1信号小于通道2信号,则记录到一个正向波(波峰向下的波形),见图1-2。

图1-2 差分放大器

2个输入之间的差值被放大(简单起见,放大系数=1)

(三)技术规范

睡眠监测设备的技术规范很重要,是选择睡眠检测设备的技术标准。

1.最大电极阻抗

阻抗过高的情况下,使用差分放大器在记录头皮直流电(DC)电压变化的同时,也可能记录到附近交流电(AC)电源线路60Hz干扰。所以要求输入1和输入2的电极阻抗要相等,否则共模信号在两个输入的电压就不等。既往在安置好患者头部电极后,将各个电极插入一个电阻检测盒,然后通过与接地电极或所有电极组合比较来检测电极阻抗。现在绝大部分数字系统可通过来自放大器的信号在线检测阻抗,检测结果与其他数字数据一并储存在计算机内供回放时参阅。《AASM判读手册》推荐最大电极阻抗为5kΩ(可接受<10kΩ)。影响阻抗的因素:一是监测电极与放大器之间导线的距离和连接,二是电极的取材与质量,三是电极与头皮间的导电介质,四是电极粘贴处皮肤的处理(包括去除角质层和脱去皮脂)是否到位。

2.最低数字分辨率

分辨率由A/D转换器和动态范围来确定。一个12字节(bit)的DC转换器产生212=4096(bits)的动态范围;而一个16bit的DC转换器其转换范围可达65 536(bits)。典型的A/D转换器的动态范围可能需要放大后为5V(±2.5V)的输入电压。通常AC信号在输入A/D转换器之前,都经一套放大器进行放大(如1250倍增益)。假定放大倍数为1250,根据A/D转换器动态范围(峰-峰值)的放大电压为5V,可得出未放大的原始信号约为4000μV(4000μV×1250=5 000 000μV=5.0V)。 如果用一个12bit的A/D转换器,其分辨率为0.97μV/bit(3973.12μV/4096bits)。美国睡眠医学会推荐的最低数字分辨率为每一采样12bits。

3.采样频率

采样频率必须超过被采集样本频率的两倍,以避免记录信号失真。如果采样频率过低,采集的信号可能明显失真,显示为较采集信号频率低的信号。采样频率取决于所要记录的信号频率,变化较慢的信号需要的采样频率较低。美国睡眠医学会(American Academy of Sleep Medicine,AASM)判读手册推荐的采样频率见表1-1。

表1-1 美国睡眠医学会推荐的睡眠监测采样频率

4.滤波

任何想获得的信号都可能被低频率或高频率信号或50/60Hz的伪迹(来自附近的AC电路)干扰,滤波可以减弱这些干扰成分。低频滤波(高通滤波)减弱低频率信号的波幅;高频滤波(低通滤波)减弱高频率信号的波幅;60Hz滤波或陷波滤波用于减弱与电源线信号干扰有关的某一窄频带信号(例如50Hz或60Hz);在睡眠监测设备中使用35Hz的高频滤波,已经减弱了大部分60Hz的信号。因此,如果已经使用30~35Hz滤波,就无需再附加60Hz陷波滤波。滤波的频率设置,应考虑睡眠监测所需信号的频率特点。例如,探测慢波和眼球运动要避免头皮DC电压变化(频率非常低)的影响,就需要设定一个0.3Hz的滤波。EEG或EOG通道低频滤波设定过高会减弱慢波和眼球运动的波幅。EMG通道由于信号频率较高,采用10Hz的低频滤波。对于EEG和EOG通道,选用35Hz高频滤波清除不想要的较高频率信号;而对于特征性EEG,如睡眠梭形波(11~16Hz),减弱程度则较小。然而,对于频率较高的EMG,通常选用100Hz的高频滤波(表1-2)。

表1-2 美国睡眠医学会推荐的常规记录滤波设定

5.显示器分辨率

显示器分辨率通常低于数据的采样频率,这样就限制了记录和显示信号的准确性。因为大部分数字系统使用的采样频率是每秒200次或更高,显示器分辨率是信号显示准确性的主要影响因素。《美国睡眠医学会睡眠及其相关事件判读手册》推荐的最小显示器分辨率是1600×1200。

6.显示视窗

数字睡眠监测设备在记录和回放时可以选择不同的视窗。判读睡眠分期和觉醒使用30s的视窗;10s的视窗回放能更好地识别非常短暂的事件(尖波和棘波)以及发作间期或发作期癫痫样脑电波,10s视窗也可用于计数波的频率。

三、睡眠监测脑电的导联与电极安置

(一)国际脑电电极放置10-20系统

1.定义

国际脑电电极放置10-20系统(以下简称“10-20”系统)是采用头颅特定的解剖标志作为参考点,经过测量技术确定经头皮监测脑电电极放置部位的一种方法。命名为“10-20”系统是因为电极放置的位置为特定一对头皮标志点间距的10%或20%,用百分比而不是绝对值是为了适应不同大小的头颅结构。从解剖上讲,每一个电极的对应放置点对应一个特定的大脑皮质结构区域。采用经皮钻孔技术证实,这种定位方法与解剖位置相差±1cm,因此不适用于精确的脑电电极定位。

2.意义

使用脑电电极“10-20”系统定位的意义在于:

(1)国际公认的EEG电极定位法。

(2)从解剖学上建立了脑电电极与特定大脑皮质脑电活动的联系。

(3)统一电极放置便于不同脑区之间EEG比较,便于不同时间同一脑区EEG变化的比较,便于不同试验室EEG监测结果的比较。

(4)没有国家、种族语言表达的差异。

(5)便于建立在一定脑区增加电极的定位规则,以便更详细地监测脑电信息。

3.定位解剖标志点

经头皮测量脑电电极“10-20”系统的解剖定位参考标志点包括:

(1)鼻根点:

为前额与鼻梁的连接点。

(2)枕外隆凸点:

颈部与颅骨之间的隆起。

(3)左耳前点:

左耳屏上缘。

(4)右耳前点:

右耳屏上缘。

4.测量工具

需要厘米尺、两脚量规、无毒皮肤标记笔和剪刀(用以去除电极放置点毛发,便于标记和电极粘贴)。

5.电极点命名规则

电极对应的解剖位置用拉丁文的首字母代表,左侧对应电极点用奇数下标数字表示,右侧对应电极点用偶数下标数字表示,矢状面中线电极点用“z”下标表示。

6.测量程序

以厘米为单位,通过测量枕外隆凸至鼻根距离,确定Fp、Fz、Cz和Oz点;通过Cz测量左耳及右耳前点距离,确定Cz、T3、C3、C4和T4点;通过Oz、Fp、T3和T4测量头围周长,按“10-20”系统定位规则分成10等份,分别为Fp、Fp1、Fp2、F7、F8、T3、T4、T5、T6、Oz、O1和O2点;经过头颅左侧C3测量Fp1到O1距离,从前向后确立F3、C3和P3点,同理定位右侧;经Fz测量F7到F8距离,确定Fz、F3和F4点;通过Pz测量T5至T6距离,确定Pz、P3和P4点。

按照规定的解剖标志点测量并命名的脑电电极放置点及其规定缩写见图1-3,每个电极点对应的脑区见表1-3。

(二)睡眠监测脑电电极与导联

美国睡眠医学会规定判读睡眠分期,至少需采集额部、中央部和枕部三组EEG活动。

表1-3 脑电电极对应脑区与电极点缩写

图1-3 国际脑电电极放置“10-20”系统示意图

1.推荐EEG导联和电极放置

(1)F4-M1

(2)C4-M1

(3)O2-M1

如果在监测中推荐电极出现故障,备份电极应放置在F3、C3、O1和M2,显示为F3-M2、C3-M2和O1-M2

2.可接受EEG导联

(1)Fz-Cz

(2)Cz-Oz

(3)C4-M1

如果在监测期间可接受导联的替代电极出现故障,备份电极应放置在Fpz、C3、O1和M2,允许以Fpz替代Fz,C3替代Cz或C4,O1替代Oz,M2替代M1(图1-4)。

图1-4 多导睡眠监测期间EEG可接受导联电极放置模式图

电极放置与命名遵从国际“10-20”系统规则

参考电极分别放置在左和右侧乳突(M1和M2)。M1是记录EEG的标准参考电极,记录期间如果M1脱落,应使用备份电极并参考M2。Fz-Cz不适用于额部脑电活动慢波波幅的测量。当使用可接受导联监测EEG和EOG时,应用E1-Fpz导联测量额部慢波波幅。这种情况下,Fpz是探测电极记录额部脑电活动,E1是参考导联的参考电极。当使用可接受EEG导联和推荐EOG导联时,确定EEG慢波活动波幅应采用C4-M1导联(如果C4或M1电极出现故障则使用C3-M2)。应用推荐的EEG导联和推荐的EOG导联时,使用F4-M1导联测量EEG波幅。

四、仪器校准与生物定标

(一)仪器校准(机械定标)

校准就是给定一个校准信号,确保经过AC放大后的输出信号相同,从而有利于记录期间的共模抑制。也就是向两个放大器输入同一个信号,相应导联输出应为零。仪器校准包括极性(波形的正负方向)、增益(灵敏度,相同输入信号的偏转幅度)和滤波(信号频率范围)。

在走纸时代,校准通常通过发送一个方波电压脉冲来进行(一般是50μV),灵敏度调整至一个50μV的信号产生10mm的偏转(或者75μV的信号产生10mm的偏转)。

为证实系统的准确性,现在的数字系统通常向放大器发送一个标准频率(5Hz或10Hz)和标准峰-峰电压(100~500μV)的正弦波信号。然后通过观测显示器的各通道的信号波形特征,判定输出信号是否准确。现代多导睡眠监测设备中脑电图、眼电图和肌电图在出厂前已经预先设置极性、较宽的带宽(例如,可分别为0.03Hz和100Hz)和增益(灵敏度),在数据记录后回放时可更改为理想的增益和滤波来展示波形。除制造商以外,通常无法调整数字系统的增益。

(二)生物定标

生物定标是PSG监测流程中重要的组成部分,一般包括两次,一次为睡前生物定标,一次为醒后生物定标。两次定标程序相同,但目的有差异。睡前生物定标的目的是保证各传感器、导联的连接、记录完好,信号采集良好,记录患者清醒期生理信号;醒后生物定标目的是保证整夜监测信号完好、可信。进行生物定标前需要向患者提前解读生物定标指令,一般建议在放置电极的过程中就向患者解释说明生物定标的目的、意义、如何配合指令做动作。这样有助于缓解患者紧张情绪,确保生物定标顺利进行。表1-4是生物定标的指令以及每个指令的意义(生物定标正常图形见图1-5)。

表1-4 脑电采集前、后生物定标程序

注:EEG=脑电图;EMG=肌电图;REM=快速眼球运动

图1-5 生物定标正常图形

A.闭眼;B.闭眼后睁眼;C.磨牙;D.上下看;E.眨眼;F.左右看

五、脑电图基本波形的识别

脑电是人脑内部神经细胞群的电生理活动在大脑皮层的综合反应,脑电图利用头皮上安放的电极导出脑细胞群的自发性、节律性电活动。一般的脑电信号只有50μV左右,最大的100μV,需要经过放大后才能得到的具有一定波形和波幅等信息的曲线图形,我们将这种经过放大后的曲线图形称为脑电图(electroencephalogram,EEG)。脑电信号是一种重要的生物电信号,它是以频率特性为重要特征,波幅、位相、频率连续变化的非周期性输出信号,一般在0.5~30Hz范围内。EEG蕴含丰富的大脑活动信息,通过脑电图这个“窗口”,人们可以深入了解大脑的功能状态及其活动规律。

(一)表述脑电图波形特征的术语

1.位相(极性)

脑电活动由交流差分放大器记录,其信号是两个输入信号之间的电压差。导联所描计的曲线波形是2个输入电极之间的差分信号。按照EEG波形定义规则,正向波(波峰向下)是指相对于参考电极,记录电极所记录到的电压为负值,两电极之间的电压差会导致记录导联描计曲线出现一个向下的偏转信号;负相波(波峰向上)是指相对于参考电极,记录电极所记录到的电压为正值,两电极之间的电压差会导致记录导联描计曲线出现一个向上的偏转信号;双向波是指相对于参考电极,记录电极所记录到的电压初始为负值,随后为正值,导致记录导联信号曲线出现一个先向下(上)、后向上(下)的双向偏转信号。

2.周期

与正弦波的周期定义不同,脑电图的周期是指由一个波谷到下一个波谷的距离,或由一个波峰到下一个波峰距离对基线的投影。

3.频率

脑电波频率(frequency)是指每秒的震动的周期数(hertz,Hz)。

4.波幅

波幅是指波峰与波谷之间的电位差,用微伏(microvolts,μV)表示。正弦波的波幅是指由基线到波峰或波谷的距离,但是脑电图有些基线不稳的现象,因此通常从波峰画一条垂直于基线,并与前后两个波谷连接直线相交,交点至波峰的距离称为脑电图的波幅。

5.优势导联

同一波形在某一导联最明显(波幅最大),称该导联为该波形的优势导联。

(二)EEG信号波形(图1-6)

1.δ波

频率小于4Hz的脑电波形,额区导联为δ波的优势导联。频率0.5~2Hz(持续时间0.5~2s)并且峰-峰值(peak to peak)>75μV的 δ波又称为慢波(slow wave activity,SWA),是判读N3期的特征波。N2期SWA<20%(<6s),N3期SWA≥20%(≥6s),SWA通常会传导到眼电导联。

2.θ波

低波幅混合频率波,频率范围4~7Hz,无优势导联,是成人N2睡眠期和R睡眠期的基本背景脑电。

3.α波

α波是指任何频率在8~13Hz的脑电活动,是人类清醒状态的基本脑电活动形式,也出现在睡眠期间短暂觉醒期间。α波在枕部导联最突出(又称为优势后节律),睁眼时抑制,闭眼时增加。在睡眠记录开始时,生物定标很重要的一部分是要求患者闭上眼睛然后睁开眼睛以证实患者是否可产生α波,成人约10%的人不产生α波。α波也可以在R期出现,频率通常比清醒时慢1~2Hz,此时一般称之为α活动,用以与术语α节律相区别。

4.β波

频率>13Hz的脑电波,波幅为5~20μV。安静闭目时,主要在额叶出现。如果受试者睁眼视物、听到突然的声响或进行思考时,皮层的其他部位也出现β波。所以,β波的出现一般代表大脑皮层兴奋。

5.顶尖波

顶尖波(vertex sharp waves)波形尖锐,持续时间<0.5s,中央区导联最明显(包含C3、C4、Cz),突出于背景活动中,常出现在N1期向N2期转换时。

6.锯齿波

一串三角形的波,通常呈锯齿状,频率为2~6Hz,优势导联在中央区。锯齿波是R期的特征波,但不是判读R期的必要条件。

7.K复合波

K复合波的波形特征为双相高波幅的偏转,由一个明晰可辨的陡峭负相波(向上)和随后的一个正相波(向下)组成,突出于低电压背景之上,持续时间≥0.5s,额区导联波幅最大(额区>中央区>枕区)。如果K复合波之前至少有10s的稳定睡眠,之后伴随觉醒,且K复合波终点与觉醒脑电波起点间隔时间小于1s,则称为觉醒相关K复合波。K复合波(非觉醒相关的K复合波)是N2睡眠期的特征波。K复合波(不包括觉醒相关K复合波)满足慢波判读标准时,可视为慢波,有助于判读N3睡眠期。

8.睡眠梭形波(sleep spindles)

频率在11~16Hz(通常12~14Hz)、持续时间≥0.5s(通常0.5~1.5s)的波,因其形态像纺纱的梭子得名。睡眠梭形波常与α波混淆,如果不确定这个波是α波还是睡眠梭形波,可以在10s的视窗中数出每秒的波次数,有助于鉴别。睡眠梭形波在中央区导联最明显,是N2期的特征波之一,也可见于N3期。药物(苯二氮类)梭形波频率可能稍快一些,药物梭形波的另一个特征是可在任何睡眠期发生,而不仅仅在N2或N3睡眠期出现。

图1-6 常见睡眠脑电图波形

六、睡眠期间EOG监测

由于角膜的正电位和视网膜的负电位在眼球前、后造成电位差,又称为角膜-视网膜电位。眼动电图(electrooculogram,EOG)所记录到的就是随着眼球运动产生的角膜-视网膜电位变化。在多导睡眠记录中采用的是双侧记录电极,当眼球运动时,一侧电极接近角膜,而另一侧电极接近视网膜,结果为一侧记录到正向电位(向下偏转波形),另一侧记录到负向电位(向上偏转波形)。当两侧记录电极同时接近角膜或同时接近视网膜一端时,则记录不到电位差。

眼动电图变异的影响因素包括:①电极安置在同一平面:垂直眼球运动时记录的为同向偏转而不是异相偏转眼动图。②人工眼(义眼):监测不到眼动,但可见额叶脑电图。③视网膜疾病:视锥和视杆细胞电位下降,角膜-视网膜电位减低,一侧或双侧EOG波幅减弱。④眼肌病变:人眼四周有六块(三对)眼肌,受第三、四、六脑神经支配,负责使眼球可向四周运动。如果眼外肌肉损伤或颅神经病变,则会直接影响眼球运动,导致向相应方向眼球运动的EOG发生变化。

(一)眼动电图记录电极的放置

《美国睡眠医学会睡眠及其相关事件判读手册》规定推荐和可选择EOG的电极放置位置见图1-7。

图1-7 AASM推荐和替代眼动电极位置

A.推荐眼动电极位置;B.替代眼动电极位置

1.推荐EOG导联和电极安放位置

(1)导联:

E1-M2和E2-M2

(2)电极位置:

E1放置在左眼外眦下1cm处,E2放置在右眼外眦上1cm处。

采用推荐EOG导联,如果M2参考电极出现故障,E1和E2应参考M1

2.可接受EOG导联和电极安放位置

(1)导联:

E1-Fpz和E2-Fpz

(2)电极位置:

E1放置在左眼外眦向外、向下各1cm处,E2放置在右眼外眦向外、向下各1cm处。

(二)双侧电极记录到的EOG电位变化

根据EEG极性的规定,如果一个眼电极相对于参考电极为负,则产生一个向上的偏转。那么,眼球运动(角膜+)朝向一个电极,而远离另一个电极时,产生一个向下的偏转。

在推荐的EOG导联中,眼球运动引起异向偏转。这是因为眼球运动是共轭的,当双眼水平或垂直运动时,它们都朝向一个眼电极而远离另一个眼电极。由于眼电极比参考电极(M2)更接近眼球,所以相应眼电极的极向决定了EOG导联的净电位差。

当使用替代EOG导联E1-Fpz和E2-Fpz时,E1和E2分别放置在左眼外眦(LOC)和右眼外眦(ROC)外、下各1cm处。在图1-7中,垂直眼球运动引起同向偏转(in-phase deflections),水平眼球运动引起异向偏转(out of phase deflections)。替代EOG导联的优点是垂直眼动会产生更大的偏转(眨眼时更明显),并且能够辨别出垂直(同向)眼球运动或水平(异向)眼球运动。

表1-5 不同导联记录到的EOG曲线相位变化

从表1-5中不同导联EOG相位变化规律可以看出,可接受导联判读垂直眼动比较容易,并且便于记忆。相比之下,由于EOG导联伪迹为同相偏转,采用推荐导联更容易识别伪迹,在推荐导联眼球运动为异相。

(三)眼球运动的类型(图1-8)

1.眨眼

清醒时睁眼或闭眼的瞬间可产生双侧眼球向上或向下的垂直眼动,又称贝尔效应。此时,可以记录到频率为0.5~2Hz的共轭垂直眼动电位变化。

2.缓慢眼球运动

通常出现在闭眼思睡期、清醒和N1期睡眠,随N2期的出现而消失。缓慢眼动为共轭、相对规律的正弦眼动,初始达峰时间通常>500ms。

3.快速眼球运动

共轭、不规则、波峰陡峭的眼动,初始达峰时间<500ms。快速眼球运动是R期睡眠的特征,也见于清醒睁眼时(环视周围环境)。

4.阅读性眼球运动

阅读性眼球运动是指眼球缓速浏览一页文字(由左向右),紧接着快速返回左侧,导致E2-M2导联产生一个缓慢、逐渐向下的偏转,和随后一个快速向上的偏转组成的序列共轭眼动。

5.药物性眼球运动

使用选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(selective serotonin reuptake inhibitors,SSRIs)的患者在N2期会出现持续缓慢眼球运动和较快眼球运动的混合形式,此情况称为“百忧解(氟西汀)眼(Prozac eyes)”,而且使用任何SSRIs类药物都会出现。

图1-8 眼球运动类型

A.缓慢眼球运动;B.快速眼球运动;C.阅读性眼球运动;D.眨眼(竖线间隔为1s)

七、下颌(颏)EMG监测

下颌EMG活动的监测是识别R期的关键因素。R期睡眠时,下颌EMG相对减低:波幅与NREM期最低时相当,甚至更低。如果在NREM睡眠时将下颌EMG导联灵敏度(增益)调整得足够高,则在NREM睡眠向REM睡眠转换时可以看到下颌EMG水平的下降。然而,下颌EMG也可能在REM睡眠起始之前就下降到REM水平。增益合适时,可见下颌EMG波幅从清醒进入睡眠后降低,通常在N1期至N3期可以看到逐步降低。然而,仅在判读R期时,必须要求下颌EMG降低。在REM睡眠时,下颌EMG波幅降低是全身骨骼肌张力减低的表现。

标准下颌肌电导联由下颌骨下2个电极之一和下颌骨上电极组成,下颌骨上电极为参考电极;另外一个下颌骨下电极为备份电极,确保在上述任一电极发生故障时能持续记录下颌肌电活动。

记录下颌肌电需放置3个电极(图1-9):

(1)chin1置于中线下颌骨下缘上1cm。

(2)chin2置于下颌骨下缘下2cm,中线向右旁开2cm。

图1-9 记录下颌(chin)肌电电极安放位置

(3)chin3置于下颌骨下缘下2cm,中线向左旁开2cm。

(高和 刘欣欣 段莹 武海霞)