寻找早老性痴呆诊断新方法

　　美国前总统里根的大女儿、曾任全美老年痴呆症协会理事的莫琳·里根，看到晚年饱受老年痴呆病痛折磨的父亲，发誓要找到治疗这种疾病的有效方法。莫琳说，老年痴呆症的确是一种可怕的疾病，及早发现是治疗老年痴呆症的关键。



　　然而至今，人们尚未找到行之有效的办法来对付老年痴呆症。为寻求反映早老性痴呆(Alzheimer's  Disease，AD)病情变化的脑电图(EEG)特征参数，探索早老性痴呆诊断新方法，在国家自然科学基金和天津市自然科学基金的支持下，天津大学生物医学工程与科学仪器系教授万柏坤研究小组尝试采用移动电流多极子模型及其适合度（GOF）、比适度(DD)等评价参数对早老性痴呆患者脑电源活动和脑电图样本进行了模拟计算与参数分析，仿真与分析结果表明：多极子模型较偶极子模型能够更好地拟合早老性痴呆患者因脑沟回裂扩大引起的皮层神经电源活动病变。



　　“及早发现老年性痴呆或发现相关征兆，将对治疗非常有利。但这项研究的难点在于要预先判断一位记忆衰退、行动迟缓或有其他老年痴呆征兆的人是否会真正成为老年性痴呆患者，临床病例很难找。因为种种原因，没有一个正常人愿意被认为是准老年性痴呆症患者。”万柏坤对《科学时报》记者说。



　　我国是人口大国，老年人群体十分庞大。近几年，老年性痴呆问题日渐突出。老年性痴呆严重影响患者的生活和工作能力，增加患者家属与社会负担，已成为当前迫切需要研究的重要课题。但老年性痴呆是由于脑功能障碍而产生的获得性智能损害综合征，其病情复杂、病因不明，不仅难以预防和有效治疗，而且临床尚缺乏客观的科学诊断方法。



　　万柏坤介绍说，老年痴呆病变大多发生在大脑皮层神经元，临床表现为大脑功能退化、皮层信息传输性能衰退，而脑电信号是脑内神经电活动在头皮感应电位的反应，与大脑皮层信息传输和各种神经功能密切有关。临床上常采用简易智能表等心理学问卷，结合实验室化验和功能磁共振成像（fMRI）及计算机断层成像(CT)等脑部成像方法进行老年痴呆症的诊断。采用心理学量表进行诊断对医生的经验要求较高，主观性太强，可重复性差；而采用脑部成像，检测成本较为昂贵，一般的CT和fMRI技术也难于检测早期的早老性痴呆。相对而言，脑电图测量简便易行，可为脑神经功能提供客观、科学的诊断依据。“因此，研究脑电图对早老性痴呆诊断方法具有重要的意义。”



　　“我们采用脑电的移动电流多极子模型对早老性痴呆病人的脑电图信号进行了分析，经脑电图逆问题求解来拟合脑电活动情况，并引入适合度和比适度等评价参数，以探索其在早老性痴呆诊断和病程演化中具有指示作用的特征参数，寻求早老性痴呆的客观诊断方法。”万柏坤说。



　　据介绍，脑电图是数以亿计的大脑皮层神经元群体电活动在头皮上感应的电位分布。由于皮层神经元群的电活动具有局域性和同步性，所以有可能采用某些参数模型来描述脑电源特性，以便分析产生脑电图的皮层神经电的活动机制。“一般情况下，可以采用分布的神经元电流偶极子模型来近似拟合大脑皮层的神经电生理活动，这一方法已被证明是有效的。”万柏坤说：“由此启发我们是否应该考虑采用多极子模型用于痴呆病人的脑电分析。”



　　万柏坤说：“我们建立这一模型的依据是：在早老性痴呆发病过程中，由于神经元细胞凋亡，大脑会发生萎缩，大脑皮层表面的沟回裂因此明显扩大。正常情况下大脑皮层褶皱较深、结构紧密，因而沟回裂中两侧的神经元活动会相互抵消；但痴呆病变后产生广泛脑萎缩，褶皱变浅、沟回裂扩大，导致沟回裂两侧的神经元活动不能完全抵消。因而其中未抵消的脑电源将随机扩散到沟外，产生前述多极子模型仿真的头皮电位分布。”



　　研究人员将移动电流偶极子模型扩展为移动电流多极子模型，采用三层介质头球的多极子模型分别对单、双电流偶极子源情况进行了仿真计算，并引入适合度、不适度和比适度等新的评价参数。仿真结果表明：与偶极子模型相比，移动多极子模型能够更好地拟合分布脑电源和反映真实头皮电位分布，具有较高的适合度数值。而由多极子模型运算得出的比适度参数与适合度相比，具有更高的空间分辨率，同时能更好地表征神经元的电活动分布。日前，万柏坤及合作者以《脑电多极子模型在老年性痴呆诊断中的应用》为题，将这一研究成果发表在《自然科学进展》上。



　　“我们相当于建立了一个诊断早老性痴呆的理论模型，由于缺少更多的临床病例，日前这一理论模型还没有得到临床的验证。从基础理论的研究来看，多极子模型比适度参数均值和标准方差的乘积与目前临床使用的痴呆简易量表诊断值有明显的线性关系。追踪早老性痴呆患者的多极子模型参数，并对照其fMRI脑血流图像随痴呆进程变化的观察结果，也提示比适度有关参数有可能作为新的诊断指标用于痴呆病情监测。”万柏坤说。（