第二章 电抽搐治疗的原理和作用机制

第一节 电抽搐治疗的原理

一、波形、波宽、频率与电流

（一）波形

目前国内外使用的ECT治疗仪品种繁多，实际上不外乎两大类：一是传统的ECT治疗仪，提供的是正弦波电刺激；二是现代脉冲式ECT治疗仪，提供的是脉冲矩形波电刺激。

正弦波电刺激是一种持续增强与减弱的电流，每秒改变120次方向。每个周期由一个正向波和一个负向波组成，其频率为每秒60次，相应的波宽是8.3ms。由于这种电压恒定的交流电在商业电线上即可获得，因此被首先用于ECT上。短暂脉冲式的矩形波电刺激则完全不同，它陡然上升，陡然下降，并在1ms内释放能量。由于电流在电刺激的最高点消失，短暂脉冲式的矩形波电刺激与正弦波电刺激比较，电荷仅为小部分，并具有相同的治疗效果。在单位电荷或能量下，一个简短的脉冲刺激比一个正弦波刺激更易诱导发作。这点区别可能是正常状态时的3倍。

正弦波电流是以逐渐上升和下降到顶点的方式提供电量，其中大部分电量低于神经元去极化所需的最小电量。而短暂脉冲式的矩形波电刺激则以突然上升和下降的方式提供刺激电量，其电量均大于神经元去极化所需的最小电量，比正弦波电刺激更为有效。正弦波电刺激多余的电量不但不能增加疗效，反而对患者的认知功能和脑电图产生不良影响。与短暂脉冲式ECT相比，正弦波ECT使定向力恢复更慢，并引起更严重的记忆缺损。相反，使用短暂脉冲式电刺激治疗时，认知缺损的副作用较小。正弦波电刺激引起的脑电图异常发生率高于短暂脉冲式电刺激（见下图）。

正弦波电刺激与短暂脉冲式电刺激

（二）波宽

正弦波与短暂脉冲式电刺激之间最重要的区别可能是波宽，60Hz的正弦波波宽是8.3ms，大约为0.5～1.0ms的10倍，波宽大于1.0ms的治疗效果更差，且增加患者认知的副作用和风险与效益比。因此，为了治疗的有效性，尤其对于老年患者，有必要在生理范围内的波宽下提供最大刺激，以减少ECT带来的风险。

（三）频率

由于神经元的去极化和复极需要6ms左右，所以脉冲波间隔时间是ECT有效性的一个重要指标。频率在83.3Hz的电刺激则与神经元去极化和复极所需时间（6ms）相冲撞，它提供的电刺激有一半落在神经元的不应期。因此，波宽为0.5～1.0ms时所提供的效能最大，即治疗仪设计的脉冲波频率应在83.3Hz以下效能最佳。频率在90Hz以上诱导发作的成功率最低。

（四）恒压和恒流

正弦波对患者的另一个不利之处是其电压恒定，使刺激电量随电阻的变化而变化，当患者阻值过低（如两个电极过于接近或皮肤潮湿）时，电流相对过大，容易灼伤皮肤。当患者（如老年人）电阻过高时，可降低刺激能量与电量，使刺激电量难以控制，从而使不发作或发作不良的机会增加。

二、刺激强度

（一）刺激阈值

确定ECT治疗刺激的电量时要考虑几方面的因素，因为诱导每个病人发作的刺激阈值明显不同。抽搐阈值的确定是一个较复杂的问题，抽搐阈值会随着年龄的增加而增加；而随着一个疗程中治疗次数的增加，阈值也要逐渐增加；另外，男性的抽搐阈值较女性要高些，双侧式电抽搐治疗较单侧式要高些。还有一些因素会影响患者的抽搐阈值，比如夜间运用了长效性苯二氮类药物以求镇静催眠的患者，第二天进行电抽搐治疗时抽搐阈值也要高些。而运用了戊四氮、咖啡因以及茶碱的患者抽搐阈值要适当降低些。因此，如果对所有的病人都使用相同的电流强度来诱导发作，那么会让发作阈值高的患者接受到的刺激强度不够；对于发作阈值低的病人，如此高的强度可能是他们产生足够的发作时所需要的强度的好几倍，可能会给病人带来不必要的认知功能障碍。对儿童和青少年尤其要注意，通常他们诱导发作的阈值非常低。抽搐过程（时间长短）与抽搐阈值之间呈高度相关关系。年龄越大，疗程中治疗次数越多，则抽搐过程（时间）越短。过度充氧与主动给氧或予以30%浓度给氧相比较，前者将延长抽搐过程（时间）约20%～30%，但对心脏并无不良影响。

另外，刺激的强度会影响疗效和认知功能障碍。不管电极如何安放，刚好阈上的刺激比高强度刺激的临床反应要慢。在右侧ECT中，刚好超过阈值的刺激疗效比较差。然而，高强度的刺激可能会引起更严重的短期认知功能障碍。

一般来说，使用双侧ECT的病人应该接受适量超阈值的刺激，大约超过发作阈值的50%～150%（阈值的0.5～2.5倍）。单侧ECT的功效所要求的超阈值量远远大于双侧ECT的超阈值量。使用右侧ECT治疗的患者应该接受中量到大量的超阈值刺激量，即超过发作阈值的150%～500%（阈值的2.5～6倍）。

（二）刺激强度的选择

有三种方法可以用来确定刺激的强度。

第一种方法是滴定法。许多操作者使用实验滴定法，因为这种方法可检测出刺激剂量超过发作阈值的程度。由于根据病人或治疗因素的基础来预测个体阈值发作范围的正确率是有限的，因此实验滴定法是确定发作阈值最精确的方法。通常在第一次治疗时进行滴定测试。初始剂量的选择是仅仅少数患者可以引起充分发作的刺激量。一旦输送的刺激只能使病人处于亚惊厥状态，不能维持肌肉运动或脑电图没有显示发作时，只有重新给予病人刺激并且增大刺激的强度。对于延迟性发作，重复刺激的间隔时间大概需要20s，用刚好阈上的刺激就可以产生发作，并且可以纠正前面亚惊厥状态引起的副反应。发作阈值的分布就是大多数病人通过第二次或第三次刺激就能产生充分的发作。每个研究室都应该制定标准，规定在一次治疗中所允许重复刺激的最多次数；普遍禁止第四次或第五次的重复刺激。

滴定法的最后一步是大量增加刺激的强度。诱导发作失败可能会导致混淆状态延长，没有治疗效果。亚惊厥状态或者诱导发作失败后重复刺激的详细描述见第七章第二节。每次治疗中刺激的参数和刺激的量都应该记录并存入档案。

实验滴定法过程中需要额外使用麻醉剂的情况很少见。尽管亚惊厥刺激会延长患者的无意识状态，但是如果观察病人的行为发现肌肉松弛剂的药效减弱（如本能的运动和呼吸），还是应该再给病人半剂量的肌肉松弛剂。一些麻醉师认为，如果再给病人第二个剂量的肌肉松弛剂，应该提前给病人一些抗胆碱能类药物，因为亚惊厥刺激会刺激迷走神经，引起副交感神经兴奋，导致心搏徐缓，一些操作人员也会在实验滴定法前给病人服用抗胆碱能类药物。如果病人治疗前用过β-阻滞剂，那么使用抗胆碱能类药物就尤其重要。有限的证据表明，亚惊厥刺激后增加剂量并继续刺激，与一开始就达到发作剂量的刺激相比，所导致的认知功能障碍的程度差不多。

第二种方法是公式法。部分操作者用公式来确定刺激的剂量，因为有一种或多种因素可以用来预测发作阈值。如电极放置的位置、性别、年龄、麻醉剂量以及使用药物情况等有一些预测值可以用来计算出发作阈值。最简单的推测刺激度的公式是使用病人的年龄，在电抽搐治疗领域中的大多数研究结果还是一致的，都认为抽搐阈值与患者年龄呈显著的正相关。事实上，到目前为止的每一项研究中都发现抽搐阈值的确定因素之一实际上就是患者的年龄。大多数的研究表明抽搐阈值与年龄之间呈中度相关，波动范围在0.33～0.43；部分研究表明两者的关系十分紧密，范围在0.52～0.77。Coffey等（1995）研究发现，在一个电抽搐治疗的疗程中，随着年龄的增加，患者的抽搐阈值也随着提高，但与性别无关，与治疗电极置式无关，与初始抽搐阈值的大小无关。研究人员统计模式中所确定的抽搐阈值是在106名施行单侧式电抽搐治疗的患者中进行的，Colenda和McCall发现年龄统计中最大方差是相等的。

根据年龄来确定刺激电量要使用一个公式，该公式提供一个刺激电量的平均值，大约是抽搐阈值的2.5倍，公式为：

刺激电量值（治疗时电量值）=年龄×5（mC，毫库）

比如说，对于一位50岁的患者来说，初始刺激电量就应当是250mC，这只是一个近似值，可以通过抽搐仪上的患者岁数刻度表来调整刺激电量。

这个定量公式所引出的定量值大约是抽搐阈值的2.5倍。有两篇研究文章予以了证实，其结果是比较准确的。Abrams和Swartz（1985）是以年龄为基础，通过逐渐改变刺激电量值而得到抽搐阈值。Beale等（1994）也是通过逐渐调整刺激电量值的方法确定抽搐阈值的，在所研究的患者中，接受双侧式电抽搐治疗得出的平均抽搐阈值是134.4mC。在一研究组的患者中，这些研究得出的以年龄为基础的平均治疗量值是337.4mC，这一数值就是所确定的抽搐阈值的2.5倍。根据同样的设计研究，Enns和Karvelas（1995）在一组接受双侧式或单侧式电抽搐治疗的患者中，通过逐渐调整刺激电量值的办法得出了一个平均抽搐阈值110.5mC。通过比较，计算出平均治疗刺激电量值是299.8mC，大约是开始测出的抽搐阈值的2.7倍。总的来说，最复杂的公式推测的初始发作阈值的可变性仅仅在40%或更低。如果公式推算有误，可能会导致输送刚好阈上的刺激使右侧ECT治疗无效；或者是刺激显著超阈值，不管是右侧ECT还是双侧ECT都会增大短期内认知功能障碍。此外，当根据公式得到的值比发作阈值低很多时，这个刺激只能引起亚惊厥状态，操作人员应该用实验滴定法重新计算。但是，由于病人和（或）治疗因素的个体差异，通过公式推算出的刺激剂量需要被证明是合理的。

第三种方法是固定式、高电量刺激法。一些操作者比较喜欢使用这种治疗方法，不需要考虑病人或治疗因素。所用电量范围在375～500mC，这样可以确保患者能获得一个快速、最好的治疗效果，而不需要经过复杂的亚抽搐刺激过程。使用高的固定剂量的刺激能否在右侧ECT中出现最大疗效一直是一个有争论的问题。公式算出的剂量比固定的高剂量在实际应用中困难得多。由于发作阈值有明显的个体差异，用固定的高剂量，部分病人接受到的刺激强度可能会超过阈值的10或20倍。这样大的剂量与中等剂量相比，没有任何疗效的增加却可能加重认知功能障碍。相反，极少数初始发作阈值很高的病人，使用的固定高剂量可能才刚好在他们的阈值上。对于有严重并发症的病人要谨慎使用高剂量的固定刺激，避免出现亚惊厥状态。

刺激剂量的确定还应该考虑到在治疗过程中发作阈值会改变，许多病人都会出现大幅度的增长，例如25%～200%。由于这个原因，为了维持一个持续的阈上水平的刺激，需要增加刺激量。对于一些临床反应缓慢或不够，以及认知副反应不超过中度的病人，在进一步增加剂量时要多加考虑。对于刺激剂量已能引起足够发作和严重副反应的病人，要减少刺激强度，并考虑将电极切换到右侧安放或延长治疗间隔的时间。使用这种滑奏技术，即从亚惊厥到惊厥状态的过程中逐渐增加刺激的强度，还没有被证明是正确有效的。这种滑奏技术还可以用于ECT中的麻醉过程，让病人进入无意识状态的同时防止造成肌肉骨骼的损伤。但是在麻醉中使用这项技术，目前还只处于尝试阶段。

当然，根据最能符合神经元放电和复极化的生理学特点来确定刺激参数，是最近一直在企图寻找理想的治疗方法时所做的努力，但是，就上面所提到的确定刺激电量大小的几个方案中还没有一个能全面地、理想地反映这种状况的方案。

三、结果评价

过去，医生主要通过抽搐发作时间来估计抽搐质量，但总的抽搐发作时间与治疗效果没有关系。最近的研究表明，抽搐能量指数、抽搐一致性指数和抽搐发作后抑制指数与抽搐质量有关。

抽搐能量指数：总的平均波幅×抽搐时间。低于550的抽搐能量指数提示需要用较高的电量重新刺激。

抽搐一致性指数：100-（EEG与EMG）抽搐时间差/（EEG与EMG）抽搐时间和。低于51%的一致性指数提示需要用较高的电量重新刺激。

抽搐发作后抑制指数：反映抽搐末EEG波幅下降至平台状的速度和程度，抽搐结束0.5s后开始计算3s内的平均波幅/抽搐过程中平均3s峰波幅，低于80%的抑制指数提示需要用较高的电量重新刺激。