脑电波分析在精神病诊断中的应用
作者：李颖洁 朱贻盛 王继红
单位：李颖洁 朱贻盛(上海交通大学生物医学工程系 200030)；王继红(山西医科大学第三医院精神卫生科 030053)
关键词：精神病；非线性；脑电波；脑诱发电位；脑电地形图
北京生物医学工程000413 摘 要 在生存竞争日益激烈的今天，精神疾病越来越受到人们的关注。而对它的诊断却一直未能达到完全客观准确。本文讨论了脑电技术中包括EEG、EP和BEAM在内的几种主要技术，在精神病诊断中的研究情况和应用现状。并对脑电在精神病诊断方面的应用前景做了展望。
0 引 言
从脑电的发展史知道，研究者探索脑电波的目的都是为了研究神经病和精神病。被称为“人类脑电之父”的Berger博士就是德国的一位精神病医师，他首先在癫痫病人大发作时对脑电进行了记录，探索了脑电图与精神病之间的关系。脑诱发电位的创始人美国的Dawson也是以研究神经和精神疾病的奥秘为目的。随着相关知识的不断积累和科学技术的进步，以脑电作为手段的研究领域越来越多。本世纪40年代，脑电图已经成为一门独立的学科；到80年代脑诱发电位学确立；90年代初，脑电研究出现了一个新的分支脑电地形图学。可见，人们将脑电应用于精神病诊断的研究和探索也从未停止过。
, http://www.100md.com
1 精神病诊断的现状[1]
精神病的诊断目前采用的主要有临床辅助检查和神经心理检查，神经心理检查又称神经心理测试。常用的有标准化诊断性精神检查工具如CCDI-C；精神症状评定量表，如BPRS、抑郁诊断量表、躁狂评定量表及人格测量等，这些测试内容多用于诊断功能性精神疾病，如精神分裂症、情感性精神障碍、神经症及人格障碍等。心理测试用于诊断功能性精神疾病时确有良好的信度和效度。但该测试因有一定的间接性(即病人的病情有时由陪侍人代诉、医生掌握的多是间接情况)和相对性，因而影响了对病情的全面、准确掌握和治疗。故有待进一步完善。
临床辅助检查因病而异，所用的方法各有优势。如脑电图对占位性病变、癫痫、阿尔采默病、血管性痴呆，脑电图也有异常改变。因此，脑电图在诊断器质性精神障碍方面有重大意义。
此外，定量药物脑电图用于精神疾病药物的分类，寻找新的精神药物，以及观察药物作用于中枢神经系统的高峰和预测精神药物的临床疗效方面，也有独到之处。
, 百拇医药
又如脑诱发电位，在诊断精神分裂症、情感性精神障碍、神经症及精神发育不全疾病等时，有较大的特异性，某些指标还可以区别精神病的类型。这些都是脑诱发电位的优势。但由于临床类型、诊断标准化及实验条件的不同，就是同一种病，其诊断结果也往往不一样，需要重复大量样本去实验。使其应用受到限制。
另外，影像学检查如CT、MRI、PET等也常用在精神疾病的诊断中。对痴呆、早期脑病等器质性病变有诊断及鉴别诊断的意义。对功能性精神障碍如精神分裂症、情感性精神障碍，能提示部分器质性改变的可能，而对强迫性神经症无一致的依据证明器质性改变。
在精神疾病的诊断中，临床辅助检查和神经心理测试，构成完整的精神疾病检查系统。在脑功能性疾病诊断方面，脑诱发电位、脑电地形图等客观检查手段，正在进行深入的探索、实验。
2 脑电在精神病诊断中的应用
脑电波节律的种类很多，而且变化多端。各种不同的情绪，心态都会影响脑电波的变化。这种特征一方面使我们相信在那形态各异、看似混乱无序如噪声一样的信号里必然蕴含着大量的对我们有用的信息；另一方面由于它的过于复杂多变而给我们的研究带来了重重困难，这也是为什么脑电发现半个多世纪以来进展明显不如心电的一个重要原因。尤其在精神病的诊断方面更是如此。
, http://www.100md.com
精神病是精神病学的研究对象，通常指精神病性的精神障碍[2]。它分为器质性精神病和功能性精神病，包括精神分裂症、躯体疾病伴发的精神障碍、偏执性精神病、分裂情感性精神病等，还包括神经症、老年性痴呆和人格障碍等。而目前对于精神疾病的诊断和鉴别诊断，则局限于对临床症状的描述和对病理的观察。脑电图常常只是作为实验室检查的一个部分，通过观察不同疾病的脑电图的异常发生率和它对应的脑波中具有的独特的电活动形式来作为临床诊断的依据之一。而能否建立客观的诊断手段或诊断指标，是生物精神医学工作者所面临的最赋挑战的任务。以下从脑电的三个相对独立的学科出发，探讨有关精神脑电的研究情况与个人在这方面的一点看法。
2.1 自发脑电(EEG)的研究与精神病的诊断
最早的精神疾病脑电图研究是Berger博士1926年获得的。由于当时的技术限制，早期的脑电研究都是进行目视分析，这种简单的定性分析很难在复杂多变的脑电波中直接发现具有诊断意义的信息。直到二十世纪60、70年代，随着计算机技术的迅猛发展脑电的分析进入了计算机分析的阶段。使得脑电波的定量分析有据可依。
, 百拇医药
1972年Itil等做的一次较大样本量的精神分裂症病人脑电的研究，意义重大[3]。他们考虑到了以往研究中的各种缺点，如精神分裂症诊断标准不一致、病人治疗用药干扰问题、缺乏相匹配的对照组、对脑电图评价的标准不一致以及缺乏对脑电图的定量分析等。后来他们将结果进行了定性和定量的分析，得出了一些很有价值的结论。80年代后期，非线性动力学的迅速崛起将自发脑电的研究带入了新的纪元，人们开始关注脑电是否是大脑中确定性混沌行为的结果等问题，突破了以往囿于随机模式的研究，脑电的定量分析达到了一个新高度。对精神病脑电的分析也随之进入了新的阶段。
Jan Pieter Pjin[4]等对癫痫病人发作时的脑电进行了混沌分析，发现脑电信号在不同时间和不同的脑部区域表现出的特性不尽相同。他们对EEG的相关维数进行了计算和分析，并得出了以下的结论：相关维数的计算可以用来显露当癫痫发作行为发生时，神经网络的各种状态间的区别。他们发现癫痫发作时的脑电信号呈现出明显低于清醒状态下的相关维数，并进一步指出发作时不同脑区内脑电信号以不同的方式显示出D\-2的减小。
, 百拇医药
Stam[5]等人从判断非线性的角度对痴呆和帕金森病人的脑电信号进行了分析。他们采用多通道的脑电数据吸引子空间重构的方法，对正常人、痴呆症患者和帕金森病人进行了相应的动力学指数分析，结果发现：痴呆症患者具有明显低于正常人的相关维数和Lyapunov指数，而帕金森病人的Lyapunov指数较痴呆症患者低。
国内则有上海生化所的徐京华[6]教授以脑电为测试手段，利用复杂性测度，比较了正常人和精神分裂症患者的大脑皮层的信息传输。并发现了一些特殊的现象，正常人在睁眼时大脑皮层信息传输比较活跃，当闭眼时信息传输相对减少；而精神分裂患者却恰恰相反。当然是否能以此作为诊断精分的客观依据还有待进一步的研究。
这方面的工作还有很多[7～11]，无论是计算机分析的初期，还是非线性动力学鼎盛的今天，人们对于EEG的定量研究工作多着眼于从脑电波中提取出一些指标或参数；而定性研究由于脑电波对外界环境的过于敏感而很难找出共性的具有诊断意义的标准。虽然，由于精神疾病的诊断的标准化的提高、科研设计的严格、计算机技术的发展，数理分析方法理论的发展，为精神疾病脑电图的研究与临床创造了有利的条件。但是，如今的EEG研究尚不能为各种精神病的诊断提供客观准确的依据，它还只能是作为部分精神病诊断的实验室辅助手段。
, http://www.100md.com
2.2 脑诱发电位的研究和精神病的诊断
脑诱发电位(evoked potentials,EP)被认为是继脑电图和肌电图之后的临床神经生理的第三大进展，有“窥探精神之窗”之称。它是相对于自发脑电而言的，是中枢神经系统在感受外界或内在刺激过程中产生的生物电活动。脑诱发电位是一种大脑生理和心理活动的精神电生理学指标[12]。
对脑诱发的研究进行了几十年，尤其在精神病和神经病的诊断方面有了长足的进步。Shagass等人于80年代中期开始了对大量数据应用计算机进行统计学处理的探索。85年Shagass[13]以99例正常被试者为对照组，对253例精神疾病患者的脑诱发电位资料进行了系统统计处理，以寻找有关有助于精神疾病诊断的脑诱发电位指标。他采用了如下8个步骤对受试者的资料进行了分析：①计算每个波幅观测指标平均值；②因子分析；③计算因子分；④在每两个研究组之间进行因子分的多元比较；⑤选择判别分析的因子；⑥两组间的判别分析：计算判别分；⑦对判别分按十分位数制图；⑧可重复性评估。结果，精神分裂症、躁狂抑郁症与对照组之间的判别分析很有效，阳性预测率高达84.8%～89.0%。交叉判别的效果不如总体判别分析。这里他们只是综合考虑了4种BEP的波幅指标。
, http://www.100md.com
上海市精神卫生所也做了类似的研究，结果表明[14]：多项BEP检测的敏感性、特异性均高于单项BEP检测。如结合AEP(auditory EP)、VEP(visual EP)、SEP(somatosensory EP)、P300、CNV(contingent negative variation)等，精神分裂症的异常阳性率可达74.2%，CNV的波幅值有辅助诊断的价值。
对于脑诱发电位的研究是否可以建立各种精神疾病的诊断和鉴别指标，仍需探索。
2.3 脑电图形学的研究和精神病的诊断
大脑作为典型的时空复杂系统，对它的研究必然离不开时间和空间两个方面的分析技术。前面所述的无论是自发脑电，还是诱发脑电都属于时间分析方法。本世纪60年代中期，在脑电研究中引进了电子计算机，从而奠定了脑电空间分析的现代技术基础。
, http://www.100md.com
脑电地形图(brain electrical activity mapping,BEAM)就是一种空间分析技术。它是在脑电图和脑诱发电位的基础上，运用计算机技术发展起来的一种反映脑波空间特性的技术，它以二维空间显示自发脑电和诱发脑电的信息。1981年亚利桑那大学的Bartels和哈佛医学院的Duffy一起在脑电地形图的基础上又发展了显著性概率地形图(significance probability mapping,SPM)技术，即将两组脑电波参数的显著性差异程度以脑电地形图的形式呈现出来。这是脑电地形图分析的新方法、新工具。
北京医科大学精神卫生研究所1984年对29例精神分裂症及30例正常成人的脑电进行了功率谱分析和比较。结果发现：精神分裂症病人C\-3区和C\-4区脑电功率谱未见明显差异，其平均频率及变异系数较常人无明显变化。但δ频段功率增加，α频段功率降低，提示该病脑电活动某些特征性变化。1993年[15]侯沂等人利用脑功能检测仪(美国HZI研究中心)和7T08信号处理机，对18例阿尔采默型和4例多发脑梗塞性痴呆的病人和9例平均年龄61.5左右的正常老人进行了脑电地形图的定量分析。发现大部分痴呆组各脑区脑电δ及θ功率的百分比高于正常对照组，而α功率及β功率的百分比普遍低于正常组。t检验结果表明痴呆组δ、θ绝对功率值均显著高于正常组，α绝对功率除枕区无差别外，其他脑区均明显低于正常组，而β绝对功率在两组间无明显差别。
, http://www.100md.com
上海市精神卫生研究所陈兴时等[16]对32例精神分裂症患者作了BEAM-EEG检查。与40例正常对照组比较，精神分裂症患者的功率百分比含量分布异常，主要表现在脑中央颞、顶及枕区，表现为θ和δ频域功率百分比含量分布增加，α和β频域百分比含量分布降低的特点。几年后，他们又对脑电地形图的多指标辅助诊断价值进行了研究[17]。指出单一指标不具有代表性(至今也未发现具有较好诊断效度的BEAM指标)，综合所有BEAM测定指标可以更好地探讨BEAM的诊断价值。并采用逐步判别分析的方法，结果BEAM多指标判别被试是否为正常对照的效度很高，假判别阳性率很低。
此外，还有人进行了三维脑电地形图的研究[18]，指出与传统的二维脑电地形图相比，对于脑部损伤的精确定位上，三维图有明显的优势。但是在临床上的应用如何，未见有进一步的报道。
2.4 其他
, http://www.100md.com
除了以上三种脑电生理技术，还有很多相关的技术被临床和研究广泛使用着。药物脑电图(pharmaco electroencephalography,PEEG)目前主要用于对精神药物的评价，包括新药的寻找、药物的效力、药物的生物变异性等。多导睡眠图(polysomnogram,PSG)是Dement和Kleitman 1957年创建的，自出现以来有关精神病的PSG研究就从未间断过。其中对于抑郁症有临床价值，其他典型精神病的PSG尚在争鸣中。此外，脑磁图(MEG)研究的兴起在某种意义上是对脑电图(EEG)的一种补充。
3 展 望
纵观各种脑电分析研究和技术在精神疾病领域中的应用历史及现状，笔者以为仍然存在以下的问题：
(1)对精神疾病的脑电分析近20年来有了很大的进展，但是不同的研究者对同一问题得出的结果却相差很大，使得其临床意义始终不尽人意。这一方面是由于受试者的个体差异性大，实验条件的不同所造成的；另一方面也说明研究结果缺乏普适性，研究分析的方法存在着问题。从系统的观点看，研究脑电这样的复杂系统，必须采用定性定量相结合的方法，几十年来人们在脑电研究工作中的不断探索和深入也说明了这一点。
, 百拇医药
(2)20世纪的重大科学成就的非线性科学的兴起，为脑电研究揭开了崭新的一页。脑电波被认为是大脑这个典型的非线性系统的输出，非线性研究的注入必然带来脑电分析的革命，也将是21世纪精神病脑电分析的方向。如今的研究工作已经做了很多，但是尚未形成规模，多数研究工作仍停留在对新理论的直接应用中，这可能也是形成对同样的问题研究结果却出现极大的差异的一个重要原因。应该注意理论的使用范围，有的放矢，避免盲目套用而得出错误的结论，也使得研究工作少走弯路。
(3)各种相关技术相结合也是人们广泛使用的方法。如脑扫描技术和功能影像技术，包括CT、NMR、PET、SPECT、ET等已经在精神病学的临床和科研中发挥着重要的作用。不同的技术有不同的优势，将以上讨论的脑电分析技术与这些技术广泛结合使用，可以为精神病的诊断及研究工作提供更有力的判据和支持。应该解决的是如何更有效地搭配这些技术，使产生最优或尽可能优化的结果。
总之，非线性是自然界的普遍特性，更是人类大脑的典型特质。脑电的非线性研究是近20年的事情，但它注定是21世纪最吸引人的领域之一。精神疾病是社会高度文明的必然产物，人们呼唤着对它的诊断的客观准确，治疗的及时有效，将脑电的分析研究应用于精神病的不同时期的诊断，始终是脑电研究者和精神病临床医师们的共同心愿。
, 百拇医药
作者简介：李颖洁(1972—)，女，上海交通大学生物医学工程专业98级博士研究生。
参考文献
[1] 沈渔村.精神病学.第三版.北京：人民卫生出版社，1995，269～310
[2] 王哓慧.精神疾病500问.第一版.北京：人民军医出版社，1998，3～50
[3] 陈国田.简明神经电生理诊断学.第一版.北京：科学技术文献出版社，1998，161～175
[4] Jan Pieter Pijin,Jan Van Neerven Andre Noest, et al.Chaos or noise in EEG signals;dependence on state and brain site. Electroenceph Clin Neurophysiol,1991,79:371
, http://www.100md.com
[5] Stam C J,Jelles B,Achtereekte HAM,et al.Investigation of EEG non-linearity in dementia and Parkinson's disease.Electroenceph Clin Neurophysiol,Neur,1995,95:309
[6] 徐京华，童勤业，刘仁.大脑皮层信息传输和精神分裂症.生物物理学报，1996，12(1)：103
[7] 张心保，侯钢，耿直等.抑郁症及其亚型的睡眠脑电图研究.中华精神科杂志，1999，32(1)：30
[8] Blanco S,Kochen S,Rosso OA,et al.Applying time-frequency analysis to seizure EEG activity.IEEE Engineering in Medicine and Biology, 1997,January/February:64
, 百拇医药
[9] Roschke J,Aldenhoff J. The dimensionality of human's electroencephalogram during sleep.Biol Cybern,1991,64:307
[10] 李岳峙，王明时.脑电在老年性痴呆诊断中的应用.国外医学生物医学工程分册，1998，21(1)：8
[11] Mikhailova ES.EEG mapping of three alpha-subbands in healthy and depressive subjects under music test.In:Proceedings of the 13th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.IEEE Piscataway NJ.USA,1991Oct 31-Nov 3.1991 v13:1201
, 百拇医药
[12] 陈兴时，张明岛.精神电生理学的若干前沿问题.国外医学精神医学分册，1997，24(4)：219
[13] Shagass C.Combinations of evoked potential amplitude measurements in relations to psychiatric diagnosis.Biol Psychiatry,1985,20:701
[14] 张明岛，陈兴时.脑诱发电位学.第一版.上海：上海科学教育出版社，1995，394～402
[15] 侯沂，何渝，张小雷.阿尔采默型及多发脑梗塞性痴呆的脑电地形图及脑诱发电位的研究.北京医科大学学报，1993，25(1)：27
[16] 陈兴时，张明岛.精神分裂症患者脑电地形图分析.自然杂志，1991，14(1)：80
, 百拇医药
[17] 张明岛，陈兴时.脑电地形图辅助诊断Alzheimer 病和精神分裂症研究.临床精神医学杂志，1998，8(5)：257
[18] Josefina,Gutierrez,et al.Advantages of 3D over 2D brain mapping in the detection of central nervous system tumors.In:1995 IEEE Engineering in Medicine and Biology 17th Annual Conference and 21st Canadiam Medical and Biological Engineering Conference Sep 20～23 1995 v 17 n1:447
(1999-09-27收稿), 百拇医药
单位：李颖洁 朱贻盛(上海交通大学生物医学工程系 200030)；王继红(山西医科大学第三医院精神卫生科 030053)
关键词：精神病；非线性；脑电波；脑诱发电位；脑电地形图
北京生物医学工程000413 摘 要 在生存竞争日益激烈的今天，精神疾病越来越受到人们的关注。而对它的诊断却一直未能达到完全客观准确。本文讨论了脑电技术中包括EEG、EP和BEAM在内的几种主要技术，在精神病诊断中的研究情况和应用现状。并对脑电在精神病诊断方面的应用前景做了展望。
0 引 言
从脑电的发展史知道，研究者探索脑电波的目的都是为了研究神经病和精神病。被称为“人类脑电之父”的Berger博士就是德国的一位精神病医师，他首先在癫痫病人大发作时对脑电进行了记录，探索了脑电图与精神病之间的关系。脑诱发电位的创始人美国的Dawson也是以研究神经和精神疾病的奥秘为目的。随着相关知识的不断积累和科学技术的进步，以脑电作为手段的研究领域越来越多。本世纪40年代，脑电图已经成为一门独立的学科；到80年代脑诱发电位学确立；90年代初，脑电研究出现了一个新的分支脑电地形图学。可见，人们将脑电应用于精神病诊断的研究和探索也从未停止过。
, http://www.100md.com
1 精神病诊断的现状[1]
精神病的诊断目前采用的主要有临床辅助检查和神经心理检查，神经心理检查又称神经心理测试。常用的有标准化诊断性精神检查工具如CCDI-C；精神症状评定量表，如BPRS、抑郁诊断量表、躁狂评定量表及人格测量等，这些测试内容多用于诊断功能性精神疾病，如精神分裂症、情感性精神障碍、神经症及人格障碍等。心理测试用于诊断功能性精神疾病时确有良好的信度和效度。但该测试因有一定的间接性(即病人的病情有时由陪侍人代诉、医生掌握的多是间接情况)和相对性，因而影响了对病情的全面、准确掌握和治疗。故有待进一步完善。
临床辅助检查因病而异，所用的方法各有优势。如脑电图对占位性病变、癫痫、阿尔采默病、血管性痴呆，脑电图也有异常改变。因此，脑电图在诊断器质性精神障碍方面有重大意义。
此外，定量药物脑电图用于精神疾病药物的分类，寻找新的精神药物，以及观察药物作用于中枢神经系统的高峰和预测精神药物的临床疗效方面，也有独到之处。
, 百拇医药
又如脑诱发电位，在诊断精神分裂症、情感性精神障碍、神经症及精神发育不全疾病等时，有较大的特异性，某些指标还可以区别精神病的类型。这些都是脑诱发电位的优势。但由于临床类型、诊断标准化及实验条件的不同，就是同一种病，其诊断结果也往往不一样，需要重复大量样本去实验。使其应用受到限制。
另外，影像学检查如CT、MRI、PET等也常用在精神疾病的诊断中。对痴呆、早期脑病等器质性病变有诊断及鉴别诊断的意义。对功能性精神障碍如精神分裂症、情感性精神障碍，能提示部分器质性改变的可能，而对强迫性神经症无一致的依据证明器质性改变。
在精神疾病的诊断中，临床辅助检查和神经心理测试，构成完整的精神疾病检查系统。在脑功能性疾病诊断方面，脑诱发电位、脑电地形图等客观检查手段，正在进行深入的探索、实验。
2 脑电在精神病诊断中的应用
脑电波节律的种类很多，而且变化多端。各种不同的情绪，心态都会影响脑电波的变化。这种特征一方面使我们相信在那形态各异、看似混乱无序如噪声一样的信号里必然蕴含着大量的对我们有用的信息；另一方面由于它的过于复杂多变而给我们的研究带来了重重困难，这也是为什么脑电发现半个多世纪以来进展明显不如心电的一个重要原因。尤其在精神病的诊断方面更是如此。
, http://www.100md.com
精神病是精神病学的研究对象，通常指精神病性的精神障碍[2]。它分为器质性精神病和功能性精神病，包括精神分裂症、躯体疾病伴发的精神障碍、偏执性精神病、分裂情感性精神病等，还包括神经症、老年性痴呆和人格障碍等。而目前对于精神疾病的诊断和鉴别诊断，则局限于对临床症状的描述和对病理的观察。脑电图常常只是作为实验室检查的一个部分，通过观察不同疾病的脑电图的异常发生率和它对应的脑波中具有的独特的电活动形式来作为临床诊断的依据之一。而能否建立客观的诊断手段或诊断指标，是生物精神医学工作者所面临的最赋挑战的任务。以下从脑电的三个相对独立的学科出发，探讨有关精神脑电的研究情况与个人在这方面的一点看法。
2.1 自发脑电(EEG)的研究与精神病的诊断
最早的精神疾病脑电图研究是Berger博士1926年获得的。由于当时的技术限制，早期的脑电研究都是进行目视分析，这种简单的定性分析很难在复杂多变的脑电波中直接发现具有诊断意义的信息。直到二十世纪60、70年代，随着计算机技术的迅猛发展脑电的分析进入了计算机分析的阶段。使得脑电波的定量分析有据可依。
, 百拇医药
1972年Itil等做的一次较大样本量的精神分裂症病人脑电的研究，意义重大[3]。他们考虑到了以往研究中的各种缺点，如精神分裂症诊断标准不一致、病人治疗用药干扰问题、缺乏相匹配的对照组、对脑电图评价的标准不一致以及缺乏对脑电图的定量分析等。后来他们将结果进行了定性和定量的分析，得出了一些很有价值的结论。80年代后期，非线性动力学的迅速崛起将自发脑电的研究带入了新的纪元，人们开始关注脑电是否是大脑中确定性混沌行为的结果等问题，突破了以往囿于随机模式的研究，脑电的定量分析达到了一个新高度。对精神病脑电的分析也随之进入了新的阶段。
Jan Pieter Pjin[4]等对癫痫病人发作时的脑电进行了混沌分析，发现脑电信号在不同时间和不同的脑部区域表现出的特性不尽相同。他们对EEG的相关维数进行了计算和分析，并得出了以下的结论：相关维数的计算可以用来显露当癫痫发作行为发生时，神经网络的各种状态间的区别。他们发现癫痫发作时的脑电信号呈现出明显低于清醒状态下的相关维数，并进一步指出发作时不同脑区内脑电信号以不同的方式显示出D\-2的减小。
, 百拇医药
Stam[5]等人从判断非线性的角度对痴呆和帕金森病人的脑电信号进行了分析。他们采用多通道的脑电数据吸引子空间重构的方法，对正常人、痴呆症患者和帕金森病人进行了相应的动力学指数分析，结果发现：痴呆症患者具有明显低于正常人的相关维数和Lyapunov指数，而帕金森病人的Lyapunov指数较痴呆症患者低。
国内则有上海生化所的徐京华[6]教授以脑电为测试手段，利用复杂性测度，比较了正常人和精神分裂症患者的大脑皮层的信息传输。并发现了一些特殊的现象，正常人在睁眼时大脑皮层信息传输比较活跃，当闭眼时信息传输相对减少；而精神分裂患者却恰恰相反。当然是否能以此作为诊断精分的客观依据还有待进一步的研究。
这方面的工作还有很多[7～11]，无论是计算机分析的初期，还是非线性动力学鼎盛的今天，人们对于EEG的定量研究工作多着眼于从脑电波中提取出一些指标或参数；而定性研究由于脑电波对外界环境的过于敏感而很难找出共性的具有诊断意义的标准。虽然，由于精神疾病的诊断的标准化的提高、科研设计的严格、计算机技术的发展，数理分析方法理论的发展，为精神疾病脑电图的研究与临床创造了有利的条件。但是，如今的EEG研究尚不能为各种精神病的诊断提供客观准确的依据，它还只能是作为部分精神病诊断的实验室辅助手段。
, http://www.100md.com
2.2 脑诱发电位的研究和精神病的诊断
脑诱发电位(evoked potentials,EP)被认为是继脑电图和肌电图之后的临床神经生理的第三大进展，有“窥探精神之窗”之称。它是相对于自发脑电而言的，是中枢神经系统在感受外界或内在刺激过程中产生的生物电活动。脑诱发电位是一种大脑生理和心理活动的精神电生理学指标[12]。
对脑诱发的研究进行了几十年，尤其在精神病和神经病的诊断方面有了长足的进步。Shagass等人于80年代中期开始了对大量数据应用计算机进行统计学处理的探索。85年Shagass[13]以99例正常被试者为对照组，对253例精神疾病患者的脑诱发电位资料进行了系统统计处理，以寻找有关有助于精神疾病诊断的脑诱发电位指标。他采用了如下8个步骤对受试者的资料进行了分析：①计算每个波幅观测指标平均值；②因子分析；③计算因子分；④在每两个研究组之间进行因子分的多元比较；⑤选择判别分析的因子；⑥两组间的判别分析：计算判别分；⑦对判别分按十分位数制图；⑧可重复性评估。结果，精神分裂症、躁狂抑郁症与对照组之间的判别分析很有效，阳性预测率高达84.8%～89.0%。交叉判别的效果不如总体判别分析。这里他们只是综合考虑了4种BEP的波幅指标。
, http://www.100md.com
上海市精神卫生所也做了类似的研究，结果表明[14]：多项BEP检测的敏感性、特异性均高于单项BEP检测。如结合AEP(auditory EP)、VEP(visual EP)、SEP(somatosensory EP)、P300、CNV(contingent negative variation)等，精神分裂症的异常阳性率可达74.2%，CNV的波幅值有辅助诊断的价值。
对于脑诱发电位的研究是否可以建立各种精神疾病的诊断和鉴别指标，仍需探索。
2.3 脑电图形学的研究和精神病的诊断
大脑作为典型的时空复杂系统，对它的研究必然离不开时间和空间两个方面的分析技术。前面所述的无论是自发脑电，还是诱发脑电都属于时间分析方法。本世纪60年代中期，在脑电研究中引进了电子计算机，从而奠定了脑电空间分析的现代技术基础。
, http://www.100md.com
脑电地形图(brain electrical activity mapping,BEAM)就是一种空间分析技术。它是在脑电图和脑诱发电位的基础上，运用计算机技术发展起来的一种反映脑波空间特性的技术，它以二维空间显示自发脑电和诱发脑电的信息。1981年亚利桑那大学的Bartels和哈佛医学院的Duffy一起在脑电地形图的基础上又发展了显著性概率地形图(significance probability mapping,SPM)技术，即将两组脑电波参数的显著性差异程度以脑电地形图的形式呈现出来。这是脑电地形图分析的新方法、新工具。
北京医科大学精神卫生研究所1984年对29例精神分裂症及30例正常成人的脑电进行了功率谱分析和比较。结果发现：精神分裂症病人C\-3区和C\-4区脑电功率谱未见明显差异，其平均频率及变异系数较常人无明显变化。但δ频段功率增加，α频段功率降低，提示该病脑电活动某些特征性变化。1993年[15]侯沂等人利用脑功能检测仪(美国HZI研究中心)和7T08信号处理机，对18例阿尔采默型和4例多发脑梗塞性痴呆的病人和9例平均年龄61.5左右的正常老人进行了脑电地形图的定量分析。发现大部分痴呆组各脑区脑电δ及θ功率的百分比高于正常对照组，而α功率及β功率的百分比普遍低于正常组。t检验结果表明痴呆组δ、θ绝对功率值均显著高于正常组，α绝对功率除枕区无差别外，其他脑区均明显低于正常组，而β绝对功率在两组间无明显差别。
, http://www.100md.com
上海市精神卫生研究所陈兴时等[16]对32例精神分裂症患者作了BEAM-EEG检查。与40例正常对照组比较，精神分裂症患者的功率百分比含量分布异常，主要表现在脑中央颞、顶及枕区，表现为θ和δ频域功率百分比含量分布增加，α和β频域百分比含量分布降低的特点。几年后，他们又对脑电地形图的多指标辅助诊断价值进行了研究[17]。指出单一指标不具有代表性(至今也未发现具有较好诊断效度的BEAM指标)，综合所有BEAM测定指标可以更好地探讨BEAM的诊断价值。并采用逐步判别分析的方法，结果BEAM多指标判别被试是否为正常对照的效度很高，假判别阳性率很低。
此外，还有人进行了三维脑电地形图的研究[18]，指出与传统的二维脑电地形图相比，对于脑部损伤的精确定位上，三维图有明显的优势。但是在临床上的应用如何，未见有进一步的报道。
2.4 其他
, http://www.100md.com
除了以上三种脑电生理技术，还有很多相关的技术被临床和研究广泛使用着。药物脑电图(pharmaco electroencephalography,PEEG)目前主要用于对精神药物的评价，包括新药的寻找、药物的效力、药物的生物变异性等。多导睡眠图(polysomnogram,PSG)是Dement和Kleitman 1957年创建的，自出现以来有关精神病的PSG研究就从未间断过。其中对于抑郁症有临床价值，其他典型精神病的PSG尚在争鸣中。此外，脑磁图(MEG)研究的兴起在某种意义上是对脑电图(EEG)的一种补充。
3 展 望
纵观各种脑电分析研究和技术在精神疾病领域中的应用历史及现状，笔者以为仍然存在以下的问题：
(1)对精神疾病的脑电分析近20年来有了很大的进展，但是不同的研究者对同一问题得出的结果却相差很大，使得其临床意义始终不尽人意。这一方面是由于受试者的个体差异性大，实验条件的不同所造成的；另一方面也说明研究结果缺乏普适性，研究分析的方法存在着问题。从系统的观点看，研究脑电这样的复杂系统，必须采用定性定量相结合的方法，几十年来人们在脑电研究工作中的不断探索和深入也说明了这一点。
, 百拇医药
(2)20世纪的重大科学成就的非线性科学的兴起，为脑电研究揭开了崭新的一页。脑电波被认为是大脑这个典型的非线性系统的输出，非线性研究的注入必然带来脑电分析的革命，也将是21世纪精神病脑电分析的方向。如今的研究工作已经做了很多，但是尚未形成规模，多数研究工作仍停留在对新理论的直接应用中，这可能也是形成对同样的问题研究结果却出现极大的差异的一个重要原因。应该注意理论的使用范围，有的放矢，避免盲目套用而得出错误的结论，也使得研究工作少走弯路。
(3)各种相关技术相结合也是人们广泛使用的方法。如脑扫描技术和功能影像技术，包括CT、NMR、PET、SPECT、ET等已经在精神病学的临床和科研中发挥着重要的作用。不同的技术有不同的优势，将以上讨论的脑电分析技术与这些技术广泛结合使用，可以为精神病的诊断及研究工作提供更有力的判据和支持。应该解决的是如何更有效地搭配这些技术，使产生最优或尽可能优化的结果。
总之，非线性是自然界的普遍特性，更是人类大脑的典型特质。脑电的非线性研究是近20年的事情，但它注定是21世纪最吸引人的领域之一。精神疾病是社会高度文明的必然产物，人们呼唤着对它的诊断的客观准确，治疗的及时有效，将脑电的分析研究应用于精神病的不同时期的诊断，始终是脑电研究者和精神病临床医师们的共同心愿。
, 百拇医药
作者简介：李颖洁(1972—)，女，上海交通大学生物医学工程专业98级博士研究生。
参考文献
[1] 沈渔村.精神病学.第三版.北京：人民卫生出版社，1995，269～310
[2] 王哓慧.精神疾病500问.第一版.北京：人民军医出版社，1998，3～50
[3] 陈国田.简明神经电生理诊断学.第一版.北京：科学技术文献出版社，1998，161～175
[4] Jan Pieter Pijin,Jan Van Neerven Andre Noest, et al.Chaos or noise in EEG signals;dependence on state and brain site. Electroenceph Clin Neurophysiol,1991,79:371
, http://www.100md.com
[5] Stam C J,Jelles B,Achtereekte HAM,et al.Investigation of EEG non-linearity in dementia and Parkinson's disease.Electroenceph Clin Neurophysiol,Neur,1995,95:309
[6] 徐京华，童勤业，刘仁.大脑皮层信息传输和精神分裂症.生物物理学报，1996，12(1)：103
[7] 张心保，侯钢，耿直等.抑郁症及其亚型的睡眠脑电图研究.中华精神科杂志，1999，32(1)：30
[8] Blanco S,Kochen S,Rosso OA,et al.Applying time-frequency analysis to seizure EEG activity.IEEE Engineering in Medicine and Biology, 1997,January/February:64
, 百拇医药
[9] Roschke J,Aldenhoff J. The dimensionality of human's electroencephalogram during sleep.Biol Cybern,1991,64:307
[10] 李岳峙，王明时.脑电在老年性痴呆诊断中的应用.国外医学生物医学工程分册，1998，21(1)：8
[11] Mikhailova ES.EEG mapping of three alpha-subbands in healthy and depressive subjects under music test.In:Proceedings of the 13th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.IEEE Piscataway NJ.USA,1991Oct 31-Nov 3.1991 v13:1201
, 百拇医药
[12] 陈兴时，张明岛.精神电生理学的若干前沿问题.国外医学精神医学分册，1997，24(4)：219
[13] Shagass C.Combinations of evoked potential amplitude measurements in relations to psychiatric diagnosis.Biol Psychiatry,1985,20:701
[14] 张明岛，陈兴时.脑诱发电位学.第一版.上海：上海科学教育出版社，1995，394～402
[15] 侯沂，何渝，张小雷.阿尔采默型及多发脑梗塞性痴呆的脑电地形图及脑诱发电位的研究.北京医科大学学报，1993，25(1)：27
[16] 陈兴时，张明岛.精神分裂症患者脑电地形图分析.自然杂志，1991，14(1)：80
, 百拇医药
[17] 张明岛，陈兴时.脑电地形图辅助诊断Alzheimer 病和精神分裂症研究.临床精神医学杂志，1998，8(5)：257
[18] Josefina,Gutierrez,et al.Advantages of 3D over 2D brain mapping in the detection of central nervous system tumors.In:1995 IEEE Engineering in Medicine and Biology 17th Annual Conference and 21st Canadiam Medical and Biological Engineering Conference Sep 20～23 1995 v 17 n1:447
(1999-09-27收稿), 百拇医药