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作者:北京大学第一医院神经内科 王薇薇 吴逊
药物难治性癫痫中30%至少用2~3种抗癫痫发作药物(Antiseizure medications,ASMs)仍有发作,其中约30%磁共振成像(Megnetic resonens imaging,MRI)无异常或为无意义异常,这些病例常需癫痫外科术前讨论。确定癫痫源区(Epiletogensis zone,EZ)和发作起始区(Seizure onset zone,SOZ)为定位至关重要的目的。颅内电极记录[主要是立体脑电图(Stereoencephalography,SEEG)]为定位的“金标准”,缺点是有创性及空间分辨力低,因电极数少且覆盖区有限。脑电图(Electroencephalography,EEG)受到颅骨、头皮的影响使电位衰减及分布范围变形。影像学如MRI、正电子断层扫描(Single-photon emission computed tomography,SPECT),脑电图-功能磁共振成像(EEG-fMRI)记录时间短,无法区分发作起始与扩展,难以确定EZ。脑磁图(Magnetoencephalography,MEG)有较高的时间和空间分辨力,脑磁信号不受头皮和颅骨的影响,可用于确定EZ和SOZ的部位。并可指导精准的放置颅内电极。
MEG诞生于70年代,1982年开始用于癫痫病,早期为1通道,80年中期扩展为多通道,目前已达200~300通道。MEG用于临床后很快与MRI融合为磁源成像(Magnetic source imaging,MSI)成为癫痫外科术前定位的重要方法。2005年以后欧洲已广泛用于癫痫术前定位及确定脑功能分布范围。美国临床脑磁图学会(American Society of clinical magnetoencephalography,ACMEGS)2011年发布临床应用指南。对MEG室的设备、装置以及滤波参数,患者状态,监测时间及判断方法均有详细说明。但MEG记录时间较短,不如颅内电极可长时间记录,且价格昂贵,尚难普及。
01
脑磁图
1.1 基本原理
在头颅外可测到的磁场及电位差,均为突触后电位,而非动作电位。在接近皮质表面的柱状树突产生叠加信号。根据Biot-Bavat法则磁场强度与电源的距离成反比。
测量头颅外磁场可以推断神经活动的基本信息,包括信息来源的部位。因纯辐射位电源信号不产生可检测的磁场,所以MEG仅能发现与颅骨表面呈切线位的磁场。
David Cohen 1968年首先描述头皮外磁场。1个锥体细胞到达脑磁仪传感器的距离为4 cm,磁场强度为0.002fT,强度过低不能检测到。多个电流源非常靠近在mm3级内且方向一致时可产生一个等值的电流偶极子,多于5万个神经元同时活动产生约100fT磁场才可在头皮检测到。
1.2 记录方法
在磁屏蔽室内,感应线圈浸入于接近绝对零度的液氦中。可以检测到非常小的(10-12T)磁场。在全头分布200~300个感应线圈。
MEG和EEG从不同角度记录大脑活动。MEG记录的棘波更尖,但无EEG棘波尖波的不对称现象,即上升支斜率小于下降枝斜率。MEG棘波的波峰与EEG棘波的上升支对应。MEG的时间分辨力为ms级,空间分辨为mm级,并可提供全脑的信息。
1.3 分析方法
1.3.1 偶极子
由等量但分离的电荷组成,其周围有很多不同的等电位线/等电磁线构成的电(磁)场。常用等质球体模型反演算法说明偶极子(Dipole)定位的准确性。3-4层的球体模型代表脑、脑脊液、颅骨和头皮,最理想的是用MRI构筑的真实人的三维模型,从模型表面检测到的信号计算偶极子在模型中的位置。MEG应用等电流偶极子(Eguivalent curent dipole,ECD),估计颅外电场在颅内的起源,电流源的部位及方向。一个ECD在理论上是一个皮质区产生的单一电场。MEG发现ECD的概率为70%。
1.3.2 偶极子簇
多个偶极子紧密地在一起且方向一致叫偶极子簇(Cluster of dipole)。簇内偶极子数尚无统一标准,至少在5个以上,Anand认为应在14个或以上,或者17个。在棘波上升支及多个时间点观察发作间期癫痫性发放(Interictal epileptic discharge,IED)的扩展,产生一个偶极子簇,应观察偶极子簇的部位及方向。簇内≥6个偶极子,相互距离≤1 cm外科切除预后好,<6个散在或相距>1 cm预后差。
1.3.3 磁源成像
临床广泛应用的为单个ECD或偶极子簇融合于MRI制成三维分布图称为MSI有助于癫痫灶的定位。电磁源成像(Electromagnetic source imaging,EMSI)亦可用于定位。
1.3.4 大脑皮质功能定位
MEG带通宽空间分辨力高,可以做皮质功能定位。如躯体感觉诱发电位的磁场定位躯体感觉皮质,运动诱发电位的磁场定位运动皮质,视、听诱发电位的磁场确定视、听皮质以及不同语言刺激的语言皮质定位。
1.3.5 脑磁图的敏感性
MEG的敏感性与去极化皮质的范围、皮质与皮质之间的扩布、偶极子的深度及方向有关,不受颅骨等介质的影响。在与颅内电极同时记录时,大脑凸面激活区3~4 cm2,前颞叶6~8 cm2MEG即可记录到棘波。而EEG分别需10 cm2及20~30 cm2。表明MEG的敏感性优于EEG。但MEG不能发现纯粹的辐射位电源。MEG发现棘波及有意义的ECD的敏感性为70%~80%。MEG将小尖棘波(Small sharp spike,SSS)、门状棘波(wicket spike),轻睡中6Hz和14Hz正相棘波、节律性中颞6Hz幻影棘慢复合波均显示为“棘波偶极子”,在这方面不如EEG,需要结合同步脑电图信息判断。同时记录EEG及MEG两者棘波的形态不同,表现在持续时间及尖样化(spiking)方面,反映容积电流通过不同传导性组织产生不同的变化。在MEG的基础上重新阅读MRI可以发现以前未发现的MRI异常,可达首次阅读无异常的50%。
1.3.6 脑磁图的精准性
①不因大脑皮质和传感器之间的介质传导性不同而衰减或分布变形;②易于密度采样,利用ECD或多偶极子时空模型对复杂癫痫灶进行定位。如以切除后无发作为标准,MEG溯源定位可精准到12 mm范围,与颅内电极同时记录可以证明MEG的精准性。
1.4 脑磁图的新分析方法
近20年来为了提高MEG的敏感性和临床价值,发展了很多新算法。
1.4.1 量子传感器或光学泵磁力计
量子传感器(Guantum sensors)或光学泵磁力计(Optical pumped magnetometers)不需超导技术,通过偏振铷(Rubidium)原子蒸汽传送激光。可直接戴在头上(距头皮6cm),患者可以在磁屏障室内自由活动。磁场强度比现有MEG大4倍。
1.4.2 波束成形
波束成形(Beam former)用空间滤波器(Spatial filter)扫描整个大脑,可确认被其他脑区抑制的具有最大信号的脑区,有效的评价一个电流源的时间序列及能量分布。可以发现癫痫性活动并提高精确性。最常用的非线性程序为合成孔径磁场定位法(Synthetic aperture magnetometry,SAM)和脑磁图峰度波束成形[Kurtosis deamforming of MEG,SAM(gz)]。可以发现不常见的事件如棘波,忽略频繁出现的事件,也可发现SEEG和MEG难以发现的IED。国际上已用于大多数ECD溯源定位中。
1.4.3 多信号分类
多信号分类(Multiple signal classification,MUSIC)分析起源复杂的多个偶极子。
1.4.4 最小正常化估计
偏向于分析非常靠近传感器的表面电流。对最小正常化估计(Minimum norm estimate,MNE)的后处理为标准化低分辨脑电磁图(Standardized low resolution brain electromagnetic tomography,SLORETA),可以纠正偏差,并将MEG资料转变为功能影像图,计算电流密度向量场,减少错误。
Tenney等研究32例儿童癫痫,用ICEEG确定SOZ,切除后发作消失。比较不同算法的精准性:ECD73.5%、MUSIC73.7%、MNE75%、SLORETA83%。
1.4.5 其他
①电流密度模型(Current density model)计算皮质内大量小电流偶极子的位置,其强度为时间的函数;②分布式源成像(Distributed source model)将大脑分为若干小区,计算每一小区内电荷数,可更好地测定磁场并改善溯源模型的精确性;③线性约束最小方差(Linearly constrained minimum variace,LCMV)波束成形,类似于单偶极子分析;④磁力计收集线圈(Magnetometer pick-up coils)对深部源敏感;⑤独立成分分析(Independent component analysis,ICA)可区分不同网络不同脑区的信号,可以发现海马、杏仁核信号以及丘脑信号,并分析其时间顺序。
1.4.6 MEG/MSI与其他影像学形成多模式神经导航分布图
可直接用于立体定向神经导航。
02
脑磁图与脑电图
MEG和EEG信号均来自突触后电位引起的静息膜电位波动。对于头皮脑电图,为突触后电位波动导致电流在细胞内外流动,扩布到头皮,颅骨的传导性比其他组织小80倍,可使电位衰减和分布扭曲。而MEG将磁力计垂直置于头皮外3~4 cm处,测定源于细胞内外电流的磁场,不受颅骨的影响。MEG对切线方向电流敏感,约4 cm2皮质的同步化活动即可被MEG发现。EEG需≥10 cm2,且受颅骨的影响。MEG和EEG均可记录棘波,但两者的溯源模型在方向、部位、时间过程及可信容积(Confidence volume)均不相同。两者在部位上相差数mm甚至数cm,多个棘波在MEG可成簇,其可信容积小于EEG。MEG与EEG均记录到棘波可以增加溯源定位的精确性,MEG棘波源在EEG之前表明EEG为扩散的结果,反之亦然。MEG比EEG空间分辨力高数毫米,时间分辨力高,可小于毫秒级。
2.1 脑磁图和脑电图
Pataraia等通过对82例药物难治性癫痫患者进行研究发现,MEG可正确定位EZ并与切除部位重叠为47例(57.3%),部分重叠12例(14.6%),无意义6例(7.3%)。头皮VEEG分别为28例(34.1%),30例(36.6%)及24例(29.3%)。MEG正确定位率为72.3%,头皮VEEG为40%。在VEEG不能定位中58.8%MEG可正确定位。两者一致率为32.3%。
Iwasaki等在43例局限性癫痫患者中发现,30例MEG及EEG均有棘波,分为两组:EEG多于(>70%)MEG及MEG多于(>70%)EEG。仅EEG有棘波为16.0%,仅MEG有棘波为34.5%(P=0.062)。两者定位相似,术后无发作比例亦无差异。Colon等发现37例癫痫32%MEG有发作间期癫痫性发放(IEDs)敏感性71%,剥夺睡眠EEG为26%(敏感性62%)。
Duez等研究22例癫痫患者发现,MEG结合EEG9例有IEDs及慢波。随访1年,3例MEG和EEG均异常,仅EEG异常1例,仅MEG异常5例。MEG可增加18%的敏感性。Sagawa等(2021)[28]28例儿童难治性癫痫68%MEG与发作时EEG一致。
MEG与EEG在定位方面相似,为有用的附加检测技术。
Plumer等对13例癫痫患者采用高密度EEG(HDEEG)及MEG做术前定位。术前记录到1474个IEDs:626个(42%)仅见于HDEEG,230个(16%)仅见于MEG,616个(42%)可见于两者。在616次中HDEEG早于MEG者116次(19%)(中位值11~28 ms),339次(55%)MEG早于HDEEG(中位值15~44 ms),169次(28%)两者同时出现。切除手术后发作频率均有下降:发作减少98%~100%者9例,减少88%~99%者2例,减少69%~60%者2例。
2.2 脑磁图与颅内电极
SEEG直接从脑实质记录大脑电活动,但电极不能覆盖全脑,MEG可在全头采样,两者可相互补充。MSI在MRI阴性的新皮质癫痫为重要诊断工具,并可指导ICEEG电极的放置,如MSI定位与ICEEG一致术后无发作的可能性大,但MEG不能代替ICEEG。
2.2.1 脑磁图与硬膜下电极
Knowlton等报道,61例部分性癫痫,其中49例比较MSI与ECoG的定位价值:32例MSI可以定位,ECoG为34例。不能定位分别为MSI7例,ECoG10例。10例MSI无异常,ECoG为5例。7例术后无发作,其中ECoG定位有误:4例定位错误,3例不能定位,而MSI4例定位正确,2例定位错误,1例为多灶。Rampp等报道6例ECoG记录到高频震荡(High frequency oscillation,HFO),MEG可记录到与棘波同时或独立于棘波的HFO。
Schneider等报道18例无病变新皮质癫痫,8例(44.4%)在脑叶内小范围定位ECoG和MSI完全一致,全部切除后7例(87.5%)发作消失,6例不完全一致,4例不一致,此10例切除后仅3例(30%)发作消失(P=0.013)。Kharker等报道173例各类型癫痫,83例(54%)ECoG和MEG均有棘波,12例(7%)仅见于ECoG,32例(18%)仅见于MEG,36例(21%)两者均无。总计32例(32/68,47%)MEG有棘波而ECoG无。
MEG与ECoG有很好的一致性,但不如ECoG真实和敏感,术前定位颅内电极仍为金标准,MEG有助于完善颅内电极放置计划及外科计划。
2.2.2 脑磁图与SEEG
Wheless等报道58例癫痫患者中53例(91%)MEG有发作间棘波,SEEG发作时为70%。颞叶癫痫(Temporal lobe epilepsy,TLE)分别为57%及62%,颞外癫痫(ETLE)分别为75%及81%。MEG定位与切除部位符合者23例(52%);VEEG发作间定位符合者为14例(32%),发作时19例(44%);SEEG分别为31例(69%)及21例(98%)。
Juárez-Martinez等报道9例难治性癫痫患者采用波束成形重建MEG活动与SEEG比较定位均相符。Liu等报道47例MRI无异常的癫痫,37例(79%)MEG偶极子簇与SEEG定位一致,术后19例发作消失。10例不一致仅3例发作消失(P=0.026)。Gao等报道19例MRI无异常的癫痫患者中10例有MEG偶极子簇,SEEG触点在簇内热凝毁损后60.0%有效。无偶极子簇9例为44.4%。Zhang等报道42例癫痫患者根据偶极子簇放置电极,18例(42%)两者定位一致,15例(83%)术后发作消失;22例部分一致11例(50%)发作消失;2例完全不一致均无效。两者完全一致预后好(P=0.046)。42例中2例在不同脑区有两个偶极子簇,SEEG证明一为SOZ,一为扩布区,切除前者发作消失。
MEG为非常有用的检测方法,可与SEEG互补。在有些病例可以缩短头皮VEEG监测时间,并可减少颅内电极的应用。
2.2.3 脑磁图与颅内电极同时记录
仅有少数相关研究报道。技术上有一定困难,如SEEG电极固定螺栓增加头颅体积,不易进入MEG感应器,EEG伪迹影响MEG溯源分析。应该用无磁性或磁性最小的导线。首先目测发现伪迹,其次估计全部数据的质量和完整性,第三应明确背景情况。此后才能进一步解释。多用于癫痫性棘波及癫痫性活动的定位,如发作开始为低波幅快活动MEG很难做溯源定位。
Martine等报道1例后头部癫痫同时记录头皮EEG、MEG和SEEG。SEEG有117次棘波,将三者棘波峰锁时叠加,MEG时间窗为100 ms(在棘波峰前后各50 ms),基于偶子极重建定位于顶枕颞交界。精准切除后发作消失。
Vivekanand等报道24例癫痫同时记录MEG和SEEG。14例有发作时活动,其中7例位于皮质表面,7例位于深部。表面的发作间活动MEG与SEEG无区别(P=0.135),深部活动SEEG明显优于MEG(P=0.002)。SEEG记录到平均最高波幅棘波的电极与MEG偶极子相距20.7±4.4 mm。1例皮质表面EZ两者的定位及切除部位完全一致。7例切除皮质表面偶极子6例发作消失。切除深部偶极子者6例,5例发作消失。
03
癫痫发作时脑磁图
因记录时间较短,MEG检测中较少记录到发作。但仍有约10%的MEG可以记录到发作。发作起始时MEG检测对发现及确定SOZ范围非常重要,但有时伪迹可掩盖脑磁图。
Eliashiv等记录到7例复杂部分性发作(Complex pertial seizure)时的脑磁图。4例发作起始区(SOZ)范围小于发作间棘波的激惹区(irritative zone),2例两者一致,1例不能定位。5例MEG的SOZ由颅内电极EEG证实,1例ECoG不能定位,6例发作时MEG棘波溯源定位于局灶性皮质发育不良(FCD)。4例切除MEG及ECoG两者确定的部位,发作消失或显著减少。1例仅切除MEG定位的SOZ前部,无改善。1例ECoG不能定位,切除MEG的SOZ发作消失。MEG在发作前即可记录到变化。发作时MEG对定位的贡献超过发作间期MEG。
Alkawadri等报道了44例癫痫患者,其中25例患者(57%)在MEG检测中有1次发作,6例(14%)发作了2次,7例(16%)发作了3~20次,5例(11%)>2次,1例出现局灶性癫痫持续状态。与头皮EEG比16例(36%)MEG为限局性异常,EEG为广泛异常,6例(14%)EEG不能定位,MEG可以定位。4例(9%)与EEG定位不一致。3例(7%)先兆时MEG已有异常,EEG无改变。6例(14%)发作起始时MEG为阵发性快活动而EEG为不能定位的慢波节律。4例(9%)MEG的发作起始早于EEG,1例(2%)EEG早于MEG。发作时MEG80%偶极子溯源定位与发作间期一致,77%与其他方法定位一致。
Velmurugen等报道20例患者20次发作时MEG,3次无异常,17次发作前及发作中有与棘波共同出现的高频震荡(HFO),最大峰值在−2.27pT(负相)至+1.93pT(正相)(pT即Pico Tasta,1pT=10-12T)。各组间HFOs的频率无显著差异(P>0.05)。20例中19例(95%)成功溯源定位。Edmonds等报道28例儿童难治性癫痫,发作时MEG与EEG68%一致。
发作时记录MEG在技术上虽有一定困难,但在确定SOZ方面优于发作间MEG和头皮EEG。
04
脑磁图与影像学定位
Wheless等报道了58例MEG患者,MEG定位与成功切除的部位一致为23例(39.6%),与MRI一致为21例(36.2%)。Nair等报道22例儿童难治性癫痫,14例MRI无异常,8例异常不明显。18例偶极子簇在一侧,3例双侧。1例散在。在颅内电极定位后,17例切除偶极子簇所在部位预后好,其中8例发作消失。双侧偶极子簇及散在偶极子者术后仍有发作。完全切除偶极子簇者62.5%(5/8)发作消失,不完全切除者21.4%(3/11)。EITahy等报道46例手术失败再手术患者,MEG定位成功为27例(58%),发作时SPECT为31例(67%)。再手术切除后发作消失与MEG的定位相关(P=0.002),与SPECT在发作前<20秒注射相关(P=0.03),与全部SPECT(包括注射在发作前>20秒者)无关(P=0.46)。Edmonds报道28例儿童癫痫,11例(46%)MEG定位与发作时SPECT一致。Guo等73例患者的术前定位,MEG定位与切除部位一致为71.2%,PET与MRI融合为82.2%。两者共计为94.5%。
MEG定位与PET和MRI融合可相差4~7 mm。MSI有助于发现不明显的影像学异常。
05
脑磁图的定位价值
临床广泛应用的溯源定位方法是单个等电流偶极子(Single equivelant curnent dipole,ECD)融合于MRI形成三维分布图,并可指导颅内电极的安置,及明确EZ和MRI可见病灶之间的精确关系。MEG常用于确定激惹区(Irritation zone,IZ),ECD加颅内电极可确切定位SOZ。在一个偶极子簇中每增加5个偶极子可使发现发作活动的能力增加9%。MEG发现棘波及有意义的ECD的敏感性为70%~80%,在头皮VEEG不能得出结论时MEG可增加定位价值30%~40%。2/3MSI可正确指出癫痫样活动的中心,有很好的定位能力。当MRI无意义时,完善MEG可以增加发现SOZ的可能及预估手术的预后。
5.1 脑磁图偶极子及棘波定位
Stefen等报道的455例癫痫患者的MEG,其中320例(70.3%)有癫痫样波。颞叶癫痫的敏感性为72%,额叶癫痫为70%,其他脑叶57%。其中接受了外科治疗的131例患者中,MSI 89%的定位与切除部位一致。Nair等报道了22例MRI阴性或无法定位的儿童癫痫患者。18例偶极子簇在一侧,3例双侧,1例为散在的偶极子。完全切除偶极子簇者62.5%(5/8)癫痫无发作,不完全切除者21.4%(3/14)癫痫无发作(P=0.06)。
Vadera等发现65例做了切除手术的癫痫患者,平均每例MEG有1.22个簇(中位值1,范围1~2)。30例(46%)完全切除偶极子簇,7例(11%)部分切除,28例(43%)完全在切除范围之外。术后12个月74%癫痫无发作,与是否切除偶极子簇相关(P=0.04)。
Murakami等在50例癫痫MRI阴性或不能定位的患者中发现,9例完全切除偶极子簇8例(89%)癫痫无发作,16例部分切除患者4例(25%)癫痫无发作(P=0.007)。25例未切除偶极子簇10例(40%)癫痫无发作。Rampp等总结了1000例难治性癫痫,1231次MEG记录中883次(72%)有IEDs:额叶379次,颞叶480次,顶叶189次,枕叶50次,岛叶8次。在678例中:单一局灶性棘波619次(70.7%),多灶性棘波185次(21%),弥散性棘波74次(8.4%)。完全切除MEG棘波灶后达Engel Ⅰ的敏感性66%,特异性83%,阳性预测值(Positive predictive value,PPV)83%,阴性预测值(Nagtive predictive value,NPV)65%。颞外癫痫优于颞叶癫痫,敏感性分别为84%及56%,特异性89%及77%,PPV87%及82%,NPV87%及50%。
Mohamed等在对无病变的局限性癫痫患者中进行的研究显示,47例记录到棘波。27例MSI有定位价值:22例有1个偶极子簇,5例有偶极子簇以及分散偶极子。因MSI改变外科计划32例,其中26例做切除手术21例预后好。6例MSI提供更佳的定位,9例减少颅内电极数,12例为外科手术设计作贡献(有助于发现不明显畸形或发现颅内电极未覆盖区如岛叶、眶额区、楔叶有异常)。
Anand等报道40例药物难治性癫痫,49%偶极子簇为发作时活动。偶极子数:术后无发作者为平均37.61个,仍有发作者为平均14,03个(P=0.004)。所有偶极子簇均为放置SEEG电极的根据。19例完全切除与偶极子簇一致的SEEG异常区,10例达Engel I,6例部分切除为Engel Ⅱ、Ⅲ,3例切除不包括两者一致的偶极子簇:1例为Engel Ic,2例为Engel Ⅳ。Zhang等报道42例药物难治性癫痫,24例有单一偶极子簇,切除后21例达Engel Ⅰ,18例有多个簇仅6例达Engel Ⅰ(P=0.0014);17例为紧密簇,15例(88.25%)达Engel Ⅰ,25例有多个松散簇11例(44%)Engel Ⅰ(P=0.008);24例偶极子为固定同一方向19例(79.17%)Engel Ⅰ,11例为多方向3例(27.27%)Engel Ⅰ(P=0.0069)。
MEG为单一偶极子簇且方向一致者手术预后好。MRI无异常者棘波溯源定位有两类:①≥6个棘波紧密相邻,互相距离≤1 cm,外科(切除或热凝毁损)预后好;②<6个棘波不紧密,或不计数目互相间>1 cm外科预后不好。
5.2 手术治疗无效后再手术的MEG定位意义
再次手术前定位困难,因颅骨缺损,硬膜瘢痕,手术腔内充满脑脊液,脑组织变形,对EEG记录有很大影响,由于粘连放置硬膜下电极有一定困难。上述变化使电场扭曲,出现缺口节律,有时似癫痫样发放,使EEG失真而MEG不受影响。MSI可提供EZ的信息。此时MEG棘波溯源有三型:①MEG偶极子簇位于切除边缘邻近2个脑回;②EZ在切除范围外3 cm以内;③EZ在3 cm以外。MEG监测可有助于成功的再手术。
Lee等报道20例手术后12例复发。MEG及EEG有以下表现:①缺口节律为一过性正相尖波,而癫痫样发放为负相;②有扩布电场的尖波不是缺口节律,后者不会超过两个相邻脑回;③清醒时出现δ活动及棘波是IED,可见于MEG和EEG。Kirchberger等报道10例术后复发患者,MSI确定EZ在原手术边缘3cm以内,5例再手术发作消失。Mohamed等报道17例儿童癫痫手术后10例MEG簇性棘波源位于原手术边缘附近2个脑回内,3例空间范围距切除边缘≤3 cm,6例>3 cm(2例两者均有)。7例未做颅内电极,13例再手术,术后11例EngleⅠ、Ⅱ(8例无发作)。
5.3 癫痫综合征的脑磁图
5.3.1 颞叶癫痫
海马在解剖上呈螺旋状,产生的发放磁场相互抵消,因此MEG难以检测到。颞叶外侧MEG比EEG敏感,可以发现3~4 cm2的同步性癫痫活动,而EEG为6~10 cm2。MEG可以发现ECoG棘波的50%~90%。颞叶上部平面包括颞横回MEG可以发现68%~100%的棘波。MEG对颞叶内侧深部的定位仍有困难。Guo等报道73例TLE,MEG48例(65.7%)棘波溯源在切除侧颞叶,4例(5.5%)扩布至邻近脑叶,12例(16.4%)在双颞,5例(6.8%)在颞叶以外,1例(1.4%)不能定位,3例(4.1%)无异常。切除部位与MEG溯源定位一致者94.2%(49/52)预后好;不一致者71.4%(15/21)预后好。在EngelⅠ的64例中两者一致49例,不一致15例(P=0.022)。Wheless等报道28例TLE,MEG定位与切除部位一致16例(57%),部分一致6例(36%),不一致4例(21%),失败2例(18%)。颅内电极发作时18例(62%)定位与切除部位一致,高于MEG。16例(57%)与MRI定位一致,与MEG相似。头皮EEG发作间14例(50%)、发作时11例(39%)、颅内电极发作间9例(32%)与切除部位一致,均低于MEG。术后MEGγ(65-90Hz)震荡为TLE术后复发的有价值的指标,优于EEG。在静息状态下用加权位相延迟指数(Weighted phase lag index)推算神经震荡的多维度联系可以区别TLE和颞叶附加癫痫(Temporal plus epilepsy)。Agani等报道83例TLE,15例(18.1%)有SSS(小尖棘波),49例颞外癫痫仅2例(4.1%)有SSS。15例TLE的MEG中5例棘波合并SSS,而颞外癫痫无。SSS在TLE为低波幅癫痫样发放。
5.3.2 额叶癫痫
定位困难。MEG为额叶癫痫(Frontal lobe epilepsy,FLE)定位及指导颅内电极安置的有效方法。Pellegrino等报道17例难治性FLE,颅内电极结合dMSI(分布式磁源成像)定位与记录到最高波幅发放电极的距离中位值小于cm级。
5.3.3 后头部癫痫
源于枕顶叶及颞叶后部或三者结合部癫痫临床及头皮EEG诊断困难。MRI有很好的空间定位。但对内侧深部如扣带回的定位敏感性差。MSI定位PPV为82%-90%,甚至可以代替颅内电极。
Wilenius等报道17例顶叶癫痫(Parietal lobe epilepsy,PLE),14例MEG有棘波(2~34个)。10例局限性,4例为双侧。SAMepi 11例有癫痫样活动,4例双侧棘波中2例为一侧局限性,2例仍为双侧。SAMepi定位与ECD定位间距离中位值20mm(范围6.8~90 mm)。SAMepi 7例单一限局区距切除区边缘中位值0(0~3.7 cm),ECD定位中位值为1.0 cm(范围0~5.8 cm),BEM中位值0.5 cm(范围0.5~5.8)。手术后ECD单一局限性的10例中5例(50%)、SAMepi 9例中5例(56%)发作消失。
5.3.4 岛叶及岛盖癫痫
岛叶联系广泛,症状及头皮EEG诊断困难。岛叶距MEG传感器远且有大量辐射位电流,所以MEG定位敏感性差,但仍优于头皮EEG。ECD定位精确性差,用分布式溯源成像(Distributed source modeling)可评价岛叶内网络分为:前岛叶网络(岛叶前部及额盖);后岛叶网络(岛叶后部及顶、颞盖)。MRI无病变的岛叶癫痫,MEG可以发现SEEG发现的棘波。
Yin等报道22例岛叶癫痫,18例手术其中15例棘波偶极子簇证实EZ在岛叶,14例HFO出现在岛叶。完全切除EZ80%无发作,完全切除HFO为87%。Chourasia等报道24例岛叶癫痫,11例(46%)称之为原发性岛叶偶极子簇(≥5个棘波,相距≤1 cm);13例(54%)为继发偶极子簇(棘波相距>1 cm)。两者手术预后无差别,分别为80%及87%无发作。Ahmed等(2018)6例儿童岛叶癫痫,仅MEG发现岛叶岛盖有偶极子簇。术后4例Engel Ⅰ,1例Ⅱ,1例无改善。
Mohamed等报道14例岛叶岛盖癫痫。MEG棘波溯源分三型:①前岛盖紧密偶极子簇8例;②后岛叶岛盖偶极子簇2例;③散在偶极子(岛叶、颞上回、颞、顶)4例。Kakisaka等报道4例额顶盖癫痫,偶极子均在顶盖。3例做颅内电极与之一致,手术后2例发作消失。1例因近语言区未手术。
5.3.5 局灶性皮质发育不良
1/2 FCD的MEG棘波范围大于MRI异常区,分散的(相互>1 cm)偶极子区为激惹区,紧密的(相互<1 cm)为发作起始区。沟底发育不良MEG很难发现其癫痫性活动,用梯度磁场分布图(Gradient magnetic field topography)可以发现很小的棘波起始区。用现代动态统计参数分布(Advanced dynamic statistical parameter mapping)估计异常活动源优于ECD,80%与颅内电极一致,ECD仅为40%。
5.3.6 结节性硬化
MEG偶极子簇确定的活动性病变优于发作时头皮EEG。MEG发现EZ的敏感性100%,特异性94%,精确性95%,头皮VEEG为56%,80%及77%。MEG的棘波源比VEEG更靠近结节。
5.3.7 伴中央颞区棘波的儿童良性癫痫
Kakisaka等(2011)12例临床诊断的伴中央颞区棘波的儿童良性癫痫(Benign epilepsy with centro-temporal spikes,BECT)。6例ECD位于围绕中央沟下方,方向向前,约在舌运动区。预后好。6例ECD位于中央沟后壁,唇面手足感觉区,方向向后。起源于顶,并非真BECT。预后差。
5.3.8 脑软化
He等报道121例脑软化合并难治性癫痫。73例(60.33%)MEG溯源与EZ一致,48例(39.67%)不一致。术后随访2~10年。一致者79.45%(58/73)发作消失;不一致者62.5%(30/48)发作消失。
06
脑磁图与癫痫脑网络
6.1 脑网络
癫痫为脑网络疾病。大脑各区并非独立活动,生理功能的脑区在空间上可能有距离,在时间上是相关的,即功能联系。溯源分析方法的发展可洞察大脑神经磁信号的时间序列。图论(Graphtheory)的参数如强度、重要脑区的联系或中央部位,即网络的重要结点(node),MEG在时间和空间的高分辨力可以了解大尺度的网络。结点在网络中起中心作用的区域,对信号传递起至关重要的作用。
MEG可以了解各脑区在致痫性方面起不同的作用,在棘波前瞬间分析全脑的网络活动可显示棘波对网络的调控。癫痫网络的重要节点必须切除,否则很难达到发作消失。局限性癫痫影响整个脑网络,而且目前的外科靶点仅为网络的某一局部称之为EZ。在术前做静息状态脑区间联系日益受到重视。MEG网络分析可重建神经激活的时间顺序。EZ和重要节点可能在同一部位,也可相隔一段距离。局部图测定(Local graphy measures)可以确定个别结点的性质及对网络的影响,改善外科预后。
6.2 癫痫网络的临床应用
MEG网络分析对确定颅内电极位置有帮助,定侧的准确性为78%。术后网络整合性增加预后好,并可预测VNS的预后。多个偶极子簇表明癫痫网络广泛或有多个网络。
van Dellen等报道20例有病变的癫痫,以术前静息态MEG为基础(T0)评价切除后3~7个月(T1)和9~15个月(T2)做网络分析,评价不同频率的功能联系。T0:低α带在发作间联系增加,尤其在病变区。网络呈碎片化(leaf fraction)在T0及T2最明显,仅见于发作消失者。发作频率与切除联系呈正相关。Nissen等报道22例难治性癫痫,用波束成形的时间顺序重建90个解剖标记(皮质和皮质下)计算结点状态。14例结点在切除范围内均无发作(敏感性57%、特异性100%、精确性73%)。Ramaraju等报道31例难治癫痫,在静息状态下对114个脑区用MEG分析其相互关系,分为高和低强度结点。切除高强度结点术后无发作(P=0.01)。Aydin等分析术后Engel Ⅱa(7例)及Engel Ⅲ、Ⅳ(5例)病例。用子波最大熵值分析θβα频带的波幅包络相关性(Amplitude evelope correlation),估计其联系性。发作消失患者脑区间联系弱,有单独的区域网络。Pourmatabbed等在静息状态下用MEG的波束成形重建功能联系,比较健康人(22例)、左侧TLE(25例)及右侧TLE(16例)的半球间联系。三组均有不同的网络性质。这些研究表明仍有发作时脑网络联系增强,术后无发作者联系减弱。切除关键网络结点可以提高手术成功率。
07
小结与展望
MEG应用于临床始于20世纪80年代。近20年来在癫痫外科术前定位中MEG的作用日益受到重视。因MEG为无创性颅外记录,传感器可多达200~300个,MEG磁场信号不受颅骨等的干扰。所以其定位价值优于头皮VEEG。但不如颅内电极。可以指导颅内电极的放置。如MEG定位与VEEG及MRI一致,甚至可以减少有创性颅内电极的应用。MEG的缺点是价格昂贵,对辐射位电流源不敏感,对深部起源的癫痫定位困难,但近来有很多新的后处理算法克服了一些缺点。我国MEG起步稍晚,随着我国脑磁图机器的逐渐安置与投入使用,今后有待更多国内的MEG研究,引进新科技成果更好地发挥MEG的临床应用效果。
来源:癫痫杂志 2023年9月第9卷第5期
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