脑电地形图检查
出处：按学科分类—医药、卫生 中医古籍出版社《神经内科手册》第75页（9596字）
一、脑电地形图的原理及处理过程
脑电地形图(Brain electroactivite mapping BEAM) 是随电子技术发展而出现的一种分析脑生物电的新方法，它的出现为脑科学的发展及脑功能的研究提供了先进的手段。
脑电地形图的原理是将通过脑生物电放大器放大后的脑生物电信号，再次输入到计算机内进行二次处理，将脑生物电信号转换成一种能够定量和定位的脑波图像，脑波的定量可以用数字或颜色来显示，其图像类似二维平面的CT，它使大脑的机能变化与形态定位结合起来，表现形式直观醒目，定位准确，能客观地对大脑的机能进行评价，具体做法如下：
1．电极的放置 按照脑电图国际标准的10／20系统法放置电极，一般放置19个头皮电极(也有省去3个中线电极或增至24个电极的)收集脑电信号。
2．数据收集 通过A／D转换器将脑波这一模拟信号转换成数字信号。
3．傅立叶变换 将收集到的脑波信号，按照快速傅立叶变换(FFT)的原理，通过计算机处理转换成能反映能量的功率谱形式。
4．频带分类 通过FFT后的脑电功率谱，按照不同的频带进行分类。一般δ频带的频率为0．5～3．8Hz，θ频带4～7．8Hz，a1频带8～9．8Hz，α2频带10～12．8Hz，β1频带13～19．8Hz，β2频带20～29．8Hz。频带分类还可以按照自己的需要来设计或1Hz打一个图均可以。
5．插值计算 根据已知的电极数，例如16个点的脑波功率值，利用插值函数推算出大脑未安置电极的部位的功率值。按照二维内插原理的公式，从16个点可推算出2500个点的数值。
6．求等效电位和打印 根据插值公式求出大脑各点脑电位的数值，其数值的大小可以用不同的颜色表示，也可以用数字来显示。电位值相等的自然连成一片，从而构成不同颜色或数字的图像，然后再将此图像打印在颅脑模式图上即为脑电地形图。
二、检查方法及注意事项
1．电极的位置 按照国际标准的10／20系统方法放置，至少要放14或16个电极，电极太少所得数值不够准确，无关电极置于双耳垂，也有用公共平均电位作参考电极的，电极阻抗要求小于20KΩ，用单极导联法记录和采集脑电信号。
2．检测仪器的条件及常数 时间常数0．3秒或0．1秒，高频滤波60Hz，低频滤波0．5Hz，增益一般为50μV=5mm，分析时间60～180秒不等。
3．采样时需将原始脑波重现在屏幕上后选择无伪差，能反映病变的脑波进行处理，认真了解脑电地形图仪的各种功能的意义及用途，选择能说明问题的图形显示和打印。
4．对使用人员的要求 脑电地形图是脑电图二次处理的结果，因此使用它的人应该是熟练掌握脑电图，能识别伪差，能正确判定正常或异常脑电图，对脑电图的基础理论有一定认识及有一定实践经验的人。对尚未学过脑电图的人必须首先学习掌握脑电图的基本知识，掌握脑电图仪的操作后再去做脑电地形图。
为能正确使用BEAM，使用人员必须懂得计算机的一些基本的基础知识，了解显示出来的各种图像，图表的意义及BEAM软件的各种功能，在检测的过程中根据患者的具体情况选择合适的程序和功能进行处理。
三、脑电地形图仪的功能
1．背景脑波 显示原始的脑波图像，有连续显示或翻页显示。
2．功率谱曲线图 此图能显示各记录点脑波的功率谱值，从功率谱中还可显示各功率谱中的峰值频率，对比两半球对应点的峰值频率，可帮助定侧定位，如正常状态时枕区α频带的峰值频率在两半球间的差值为0．3Hz，如果差值为0．5Hz以上则属异常。
3．绝对功率谱地形图 各频带地形图δ、θ、α1、α2、β1、β2的功率值均用同一个标尺衡量。可以6个图像同屏显示，也可以再将一个认为有代表性的图像放大七个图像同时在一个屏幕上显示。
4．相对功率谱地形图 每一个频带的图都有各自的标尺，也就是取样处理后各频带的最高功率值和最低功率值，其优点是明确显示各频带的最高值和最低值。克服了由于标尺过大或过小而不能在图像里显示出来，尤其是差异小时，如β功率值一般较小，在绝对功率谱上显示不出差异来，而在相对功率谱图上则能明显显示出差异。
5．压缩谱阵图 可显示不同频带在不同时间主峰频率值变化的趋势，对动态监测有较大的帮助，可用于麻醉和重病的监护及各种动态变化的监测。
6．显着性概率地形图(significance probility mapping简称SPM) 显着性概率地形图－SPM是随着定量EEG计算机分析的进展而提出的另一种分析方法，其基本原理是在BEAM基础上主要借助于特殊的图像处理技术，将BEAM的某一个体或某一组资料的统计值图像与相应的对照组的BEAM图像进行统计学处理，其结果以不同色级直接转换为图像。
SPM有两种：一种为T－检验SPM，即将一特定组的资料(BEAM)与对照组进行统计学比较，以探讨两组BEAM有何微小的差别，而这些差别常规EEG是难于发现的。另一种是Z检验SPM，即将某一特定个体的资料(BEAM)与相应对照组进行统计学比较，以提出个体BEAM的特征(与对照组相比，各点相差不同Z值SD的分布图)。
Duff报告13例正常儿童和11例诵读困难的儿童，进行BEAM记录，每例记录三种状态：①清醒、安静休息时；②听故事录音；③听音乐舞曲时，并将两组的三种状态的BEAM，经统计求出的值和标准差的地形图，最后用T－检验的SPM来处理比较这几种状态下α节律(8～12Hz)功率分布的趋向，结果发现正常儿童听音乐时所得SPM显示α节律的主要变化在左颞区，诵读困难组听音乐SPM显示α节律的变化与正常儿童类同，而听故事时SPM显示α节律的主要变化在左颞区(均为α功率下降)。这种变化与经典的大脑左右半球的生理机能相一致，结果提示诵读困难儿童病理变化的某些电生理机制。
yukiyaiwata报告8例颅内出血急性期，8例是视丘出血与19例对照组的BEAM，采用Z-SPM和T-SPM比较分析，结果用Z-SPM分析8例脑出血病人均属异常，视丘组中2人不正常，1例属介线性异常，这些不正常提示慢波带分布广泛，α、β没有不正常，用T-SPM分析对照组全部频带均对称分布，α频带的电压平方根在枕区明显的高于其它脑区，δ频带在额区比其它区高，颅内出血和视丘出血组α频带的电压平方根在枕区明显的低(出血侧)慢波(δ、θ)频带在左半球(出血侧)比对照组高，对照组和病人组在T-SPM有明显差异，同样的在TSPM不同区也显示有差异，而颅内出血组与视丘组之间在区域上无明显的差异。
上述结果说明SPM分析法确有其优越性，它可使BEAM评阅者不必对上百乃至上千的正常值范围(如频带、电极位置等)进行记忆和逐个比较，使个体或一组BEAM的变异通过Z值或T值地形图显示出来，其结果更具科学性，直观醒目，定量更精确。
7．时域脑电地形图 时域脑电地形图的分析主要是直接提取波形特征的分析方法，过去的脑电分析主要靠眼睛观察，可看作是人工时域分析，如大量的脑电信息通过频域分析能直观、量化地显示脑波的变化，但对一些有特征性的波型如反映癫痫信息的各种类型的发作波(棘波、棘慢波、尖波、尖慢波)以及反映睡眠信息的纺缍波等瞬态波形，只有采用时域分析法才能将其特征波提取出来，如对癫痫波的提取，根据波形的特征如波幅、斜率、上升角度、上升和下降时间、持续时间等多参数进行识别。也可采用模板识别，有适应滤波等解决癫痫波的自动识别，时域处理大多数都是直接的一次处理，处理过程的损失较小，因此时域分析同样在脑电定量化分析技术中占有重要位置。曹起龙等曾用时域地形图对棘波定位进行探讨，它是利用计算机720点／s高密度采样，对30～300ms时程的棘波，尖波放电进行动态向量分析，以小于1．4ms时间片段为分析单位，连续显示36幅彩色地形图，通过50例癫痫患者的验证，癫痫类型为全身强直性挛型34例，偏侧型2例，失神5例，头痛型7例，局灶性及光敏型癫痫各1例。脑波的特点：阵发性棘波8例，单尖波18例，棘慢综合波13例，尖慢波综合11例；脑CT扫描43例，其中8例有局灶改变，全部符合脑时域地形图定位。MRI17例，局灶相符者6例，二者15例中14例痫灶定位符合，均属大脑皮层棘波或尖波放电为主，脑时域地形图呈单灶变化者35例，多灶改变者15例，癫痫灶的部位额叶21例，颞叶19例，顶叶16例，枕及中央各12例。
结果说明：①痫灶放电的脑时域地形图有较客观的临床价值，特别对大脑半球表浅局灶有向量特点，对痫灶手术定位有实用意义；②痫灶部位其放电的功率强度先由弱转强，再由强转弱，持续时间占全程的20%，第二次放电一般弱于首次，放电速度3～5μv／ms以上，以10～20μV／ms为多；③50例脑时域地形图与CT对比结果分析，二者不一定完全符合，符合以大脑半球表层单灶，棘或尖波为多，位于皮层下痫灶则以多灶，棘或尖慢波综合为主。
四、正常脑电地形图
BEAM正常值的确定由于仪器型号不同以及取样年龄组的差异以及显示方式的不一致，有用十级或十色节表示，有按15级或15个辉节来显示功率能级，在能级显示的μV2标准的定标信号也各有差异，因此各家的正常值的具体数值和能级的含义内容就有差异，因此BEAM的正常值只能作为参考值，在使用BEAM仪器时，最好各实验室自己做一个小样本的正常值，或同一型号的仪器公同做一个正常值，以便正确地确定正常标准，现将在日本三荣公司出产的Topography－700型仪器上所做正常成人BEAM正常值的标准介绍如下：
正常成人40例，男18例，女22例；年龄21～67，平均49岁。
频带分类：δ频带2．0～3．8Hz，θ频带4～7．8Hz，α1频带8～9．8Hz，α2频带10～12．8Hz，β1频带13～18Hz，β2频带19～30Hz。
背景脑波：主要以α波为主占85%～90%，少数人以β节律为主占10%～15%。
各频带功率的分布：
1．δ频带 额前占优势，FP1占33．9%，FP2占30．4%，O1占10%，O2占8．9%，左右半球显示差异的占36．8%，左侧尤势者占58．3%。
2．θ频带 优势部位在中线(F2和P2)F2占53．8%，P2占17．9%。
3．α1 右枕占优势(O1和O2)，O1和O2均占优势者占38．5%，双枕无差异者占45．6%，双枕有差异者占38．5%，右半球占优势者占76%。
4．α2 右枕区占优势，O1占优势者占47．4%，O2占优势者占49．1%，半球间有差异者占35．7%，右半球占优势者占90．9%。
5．β1 均匀分布在枕区，O1明显者占42．1%，O2占优势者占43．9%，半球间有明显差异者占25．5%，左侧占优势者占63．9%。
6．β2 均匀分布在枕区，双侧明显占优势者占25．5%，FP2占优势者占18．2%，FP1占优势者占14．5%，半球间有差异的占25%，左侧占优势者占66．7%。
各频带的平均波幅范围：
δ频带按10级分类定标，每一级为2．0μV／S的标准，一般正常成人均在3级以下，其绝对值在6．6～9．9μV2。
θ频带按10级定标通常在5级以下，少数人在中线部位可达6～7级，其绝对值在6．9～11．5μV2。
α1频带顶枕区明显一般在6～10级，绝对值在6．2～16．4μV2。
α2通常在7～10级以上，绝对值在6．4～21．1μV2。
β1通常在3级以下，绝对值为4．8～9．2μV2。
β2通常在3级以下，绝对值为4．4～7．0μV2。
绝对功率最大的是α范围，最小的是β范围。
同一部位间波幅的差异为10%，δ频带在双枕的差异为13%，在额区(F7、F8)为24%，θ频带在枕区差异为10．4%，额区为22．6%，α1在额区小于10%，在颞区(T5、T6)有差异者占26%，β1在中央区(C3、C4)的差异为14．8%，β2在额区(FP1、FP2)的差异为28．3%。
五、异常脑电地形图
异常BEAM的评定必需结合临床病变的病理产生变化的过程，全面分析，并对照原始脑电信号的曲线图进行综合分析，其评定标准应从以下几方面进行。
1．背景脑电地形图的绝对功率值与正常组比较，各频带的功率值超过正常值的30%，尤其是δ、θ频带的功率值升高属异常。
2．各频带功率值的分布，两半球是否对称，α频带的功率在两半球的差值不超过1／3，如果超过属异常。
3．峰值频率主要指α频率在两半球不相等，在同一脑区左右峰值频率相差0．5Hz以上属异常，慢的一侧有病理意义。
4．各频带的功率值是否属正态分布，如正常人以α频带为例其功率值高低的顺序为枕＞顶＞额＞颞，如出现α前移呈倒错分布也属异常表现。
根据上述各点对各频带的功率谱地形图进行全面的综合分析，每一个病人最基本的要有各频带(δ、θ、α1、α2、β1、β2)的绝对和相对地形图主峰频率分布图与正常值进行对比分析后作出一个结论，首先确定属正常还是不正常，不正常是属全脑弥漫性还是局限在某个脑区，并标明部位，范围及程度，对癫痫患者则需要结合原始脑波的图形来确定癫痫波的类型，出现部位、波形，出现频度，出现方式等进行分析和评定。
六、脑电地形图在临床的应用
(一)脑电地形图在脑血管病中的应用
脑电地形图(BEAM)用于临床，最有实际应用价值的是脑血管病，它对脑血管病的早期诊断，治疗效果的评价，预后的预测评估，以及脑血管病的科研等都是一个较好的、客观的、无创性的指标。因为机能的变化早于形态结构的变化，病变轻的如TIA发作，临床上有神经系统的机能障碍表现，但反映形态结构变化的CT，常常表现为正常，而反映机能变化的BEAM常出现异常改变，这就为脑血管病的早期诊断提供了依据，它的优点是无创性检测，患者无痛苦，能即时检测，即时出结果，病情有变化时可做动态观察，检测费用便宜。
脑血管病人的BEAM变化由于病变的性质(出血／缺血)，病变部位，范围大小和发病距检测时间的不同，BEAM的改变也各有差异，其变化的特点是：脑缺血的急性期，较重病例在缺血区呈现慢波功率的明显增高，增高的范围比CT显示的要大，增高的范围和程度随缺血的程度而异，缺血区的周围则多显示α、β频带功率的增高或降低，脑水肿明显者多为增高，缺血轻，脑水肿不明显者多呈降低的表现，脑缺血的慢性期，多呈现缺血区θ功率增高，α、β频带功率降低，分布不对称或出现倒错现象，前额α功率高于顶枕部，脑出血患者的脑电地形图多呈现全脑广泛性、弥漫性的δ、θ频带的功率增高，损伤严重者以δ功率的增高为主，损伤程度轻者以θ频带功率增高为主，α、β功率的升高、降低与其病理过程所处的状态有密切关系，α、β功率降低说明神经细胞处于抑制状态，正常的神经元处于缺氧状态，而α、β功率的升高，反映了神经细胞处于异常兴奋状态，轻度缺血时反应病理改变的δ、θ功率增高不明显，而反映生理波病理变化的如病侧的α、β活动减弱，表现为两半球的α、β功率不对称，病侧功率降低，其次是α主峰频率的分布异常，表现为主峰频率慢化，大多数以慢的α功率增高为主，在α的分布上常出现倒错现象，总之对BEAM在脑血管病定位诊断，疗效观察及损伤机能预后的评价上要密切结合临床资料和BEAM的六个频段的图像做综合分析，才能得出准确的结论。以下介绍有关的报告：
1．TIA的早期诊断
实践证明BEAM对TIA有早期诊断的价值，长田乾报告10例TIA患者，CT扫描全部正常，局部脑血流(rcBF)7例正常，仅3例病侧降低，而BEAM中有9例异常，在7例脑血流正常的病例中有4例α功率在左右大脑半球的分布不对称，谭郁玲总结70例脑血管病患者中有9例CT正常，而BEAM出现与临床症状相一致的δ、θ功率在局部脑区增高和病侧α、β功率降低，其中1例2月后发展为完全性、多发性卒中。
Nagata报告25例阳性率达68%发病后两周内做检查者异常率可达89%。
葛芪振报告30例动脉粥样硬化伴TIA发作患者BEAM动态观察与40例同年龄组做对照结果提示1～3天内组δ、θ频带的平均功率在大脑半球各相应区明显高于对照组，尤以病变区为着P＜0．001，异常率为77%，15～18天δ、θ平均功率值为中度增高P＜0．001，异常率66%，28～30天组δ、θ平均功率组为轻度增高，P＜0．05，异常率为50%。
2．脑梗塞定位诊断及脑功能评价
谭郁玲等报告350例脑梗塞患者BEAM异常率为92．5%，一周内检查者阳性率为95．8%；张黎明对10例患者做追踪观察发病当天CT检查CT均属正常，而BEAM和经颅多普勒超声血流(TCD)均有异常表现。
3．脑出血诊断及脑功能评价
陈俊宁报告39例高血压脑出血患者BEAM全部病例均属异常，异常率为100%，yukinga报告8例颅内出血和视丘出血的病例，采用Z-SPM，和T-SPM的方法观察可见病侧α功率明显降低，δ、θ功率较对侧明显增高；谢汝萍报告22例，内囊出血病例、病侧均有异常表现。
4．颅内外血管吻合术前后脑功能的评价
长田乾报道10例颅内外血管吻合术前后BEAM与脑血流变化的比较研究，结果观察到术前病侧显示高电压的δ病灶和α功率的明显降低，吻合术后δ活动灶消失，病侧α频带的功率增高，当压迫吻合侧的颞浅动脉时，δ活动灶又重新出现，α频带的功率又重新降低；中川翼报告64例颞浅动脉与大脑中动脉吻合术前、后BEAM的变化结果与长田乾报告的一致。
5．其他
中川翼报告14例烟雾病人脑功能的评价；王劲报告6例枕叶梗塞视野缺损的客观评价。
(二)BEAM在脑肿瘤的应用
BEAM对大脑半球浅层的肿瘤定位最准确，检出的阳性率可高达90%～97%，其变化的特点：
1．δ、θ频带的功率呈弥漫性和局限性增高，δ功率增高最明显的部位为肿瘤压迫，浸润所致脑组织损伤最严重的部位，功率增高的范围比肿瘤实际的大小要大，这是由于肿瘤周围的脑组织水肿所造成，以δ功率增高定位者占80%%～90%，定位准确率最高的是肿瘤位于额颞部位，其次是顶枕部。
2．背景脑波的功率不对称，病侧的功率低于或高于健侧，一般良性肿瘤皮层轻度损伤时病侧高于健侧而损伤严重者则病侧明显低于健侧。
3．α频带的主峰频率变慢病侧显着。
4．中线和深部肿瘤由于肿瘤压迫中脑网状结构或视丘背内侧核团常出现阵发性，节律性高幅δ、θ波，BEAM出现沿中线分布的δ、θ高功率区，背景脑波的α、β功率降低。
(三)BEAM在其它领域的应用
1．脑外伤脑损伤的诊断及脑功能的评价。
2．精神病人脑功能变化的研究及药物治疗中脑功能变化的研究。
3．正常小儿脑波的研究。
4．心理负荷时BEAM变化与大脑机能定位研究。
5．麻醉深度与BEAM变化的研究。