腦電圖和功能磁共振成像同步聯(lián)合在顳葉癲癇致癇灶時間和空間定位的應用

田緒平，束漢生，張秋建，巢　青

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腦電圖和功能磁共振成像同步聯(lián)合在顳葉癲癇致癇灶時間和空間定位的應用

田緒平，束漢生，張秋建，巢青

［摘要］目的:探討腦電圖和功能磁共振成像(EEG-fMRI)同步聯(lián)合技術在顳葉癲癇致癇灶時間和空間定位中的應用價值。方法:17例有病灶性的顳葉癲癇患者，手術前均接受EEG-fMRI檢查，手術中采用皮層電極和深部電極描記，確定致癇灶的真實位置和范圍，并與EEG-fMRI方法所確定的致癇灶位置和范圍進行比較。結(jié)果:7例二者所確定的致癇灶位置和范圍完全相同，10例所確定的致癇灶中心位置相同，但其中9例同步EEG-fMRI范圍較大，1例皮層電極和深層電極范圍較大。結(jié)論: EEG-fMRI是一種無創(chuàng)的結(jié)合時間和空間信息的定位方法，可以在fMRI影像上直觀了解致癇灶的位置和范圍。

［關鍵詞］癲癇;顳葉;腦電圖;磁共振成像

［作者單位］蚌埠醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，安徽蚌埠233040

外科手術是治療難治性顳葉癲癇的有效方法，手術方式及致癇灶切除范圍取決于術前對致癇灶的精確定位。腦電圖(EEG)具有時間分辨率高的優(yōu)點，可以對放電起源進行功能定位，但空間分辨率低; MRI具有空間分辨率高的優(yōu)點，對引起癲癇的結(jié)構(gòu)性病變可以進行解剖定位，但時間分辨率低。EEG和功能磁共振成像(EEG-fMRI)同步聯(lián)合技術是最近發(fā)展起來的一種將時間和空間定位相結(jié)合的無創(chuàng)檢查方法。2009年1月至2012年6月，我院對17例有病灶性的顳葉癲癇患者進行術前致癇灶時間和空間定位的同步EEG-fMRI，并與術中皮層電極和深部電極確定的患者致癇灶位置及范圍進行對比，現(xiàn)作報道。

1　資料與方法

1．1一般資料17例中，男13例，女4例;年齡12～54歲。術前頭皮腦電監(jiān)測示17例均有棘波及尖棘波發(fā)放，其中左側(cè)顳葉7例，右顳葉10例。病變性質(zhì):皮層發(fā)育不全2例，蛛網(wǎng)膜囊腫2例，海馬硬化3例，血管異常5例，膠質(zhì)瘤2例，軟化灶、血吸蟲肉芽腫、灰質(zhì)異位癥各1例。四肢強直伴抖動5例，僅四肢強直9例，口角歪斜7例，雙眼斜視3例，口吐白沫2例，癲癇發(fā)作前有軀體感覺異?；蚧靡?例，既往有高熱病史1例。本組病例的選擇主要根據(jù)以下原則:經(jīng)正規(guī)的藥物抗癲癇治療2～4年無效;每月發(fā)作2～4次，影響生活和智力;癲癇灶位明確;無MRI掃描禁忌證。

1．2 EEG數(shù)據(jù)采集采用10×20電極系統(tǒng)，便攜式數(shù)字腦電圖儀，非磁性材料制作的彈力電極帽(Ag為制作材料)。記錄軟件: Galileo NT、磁共振在線濾波軟件，為了便于在磁共振室內(nèi)操作，EEG放大器安放在一個屏蔽盒中記錄腦電信號和完成模擬及數(shù)字轉(zhuǎn)換。先使用皮膚清潔劑處理頭皮，電極加用導電膏使頭皮電阻降低后記錄頭皮EEG。特殊的導線裝置、彈力電極帽及MRI腦電濾波軟件以滿足在線濾波要求。

1．3 MRI數(shù)據(jù)采集使用3．0T MRI (Siemens Germany)機器掃描。采用快速梯度回波序列，頭部固定避免兩側(cè)移動。工作程序如下:同步EEG和fMRI數(shù)據(jù)在3T磁共振機器下采集，功能像采集參數(shù):重復時間= 2 500 ms，回波時間= 110 ms，翻轉(zhuǎn)角=10°，矩陣= 512×512，156層。功能像采集連續(xù)掃描，同時進行腦電監(jiān)測，根據(jù)癲癇波的發(fā)放情況選用多時段的掃描。

1．4數(shù)據(jù)分析所有影像數(shù)據(jù)的預處理和基于體素的統(tǒng)計分析均使用SPM2軟件包。頭部三維平移不超過1．5 mm，三維旋轉(zhuǎn)不超過2°。影像的時間校準參照中間層面，圖像的空間對齊參照掃描序列的第一個全腦，然后按照SPM軟件所提供的MRI模板進行空間的標準化。最后圖像采用高斯核進行空間上的平滑。去除偽跡的EEG，在離線后由2位EEG專家進行閱讀，確定與fMRI相對應的癲癇波出現(xiàn)的時間點，然后把該時間點作為事件相關的時間點輸入SPM2的設計矩陣中。

1．5手術治療根據(jù)術前腦MRI和EEG的定位結(jié)果設計皮瓣，通常比病灶切除范圍要大，能夠包含致癇灶周圍的一定范圍，以便能夠在術中安置皮層EEG的電極片，通過術中腦電定位找到致癇灶。常規(guī)開顱，充分顯露病變所在位置，根據(jù)手術區(qū)域的大小選擇合適的皮層EEG的電極片，棉片覆蓋電極片使之嚴密接觸，描記EEG，發(fā)現(xiàn)異常腦電波并標記，確定好擬切除范圍。非功能區(qū)的異常放電區(qū)域?qū)嵤┢忧谐?，切除深? cm達白質(zhì)，功能區(qū)有異常放電部位給予皮層電灼術或多處軟膜下橫切。當切除致癇灶后，要進行反復細致的皮層腦電檢測，確認無明顯的癲癇波存在后，再仔細進行手術區(qū)止血，注意盡可能使術區(qū)不要殘留血液，并嚴密縫合硬腦膜，防止術后粘連，形成新的癲癇病灶。

2　結(jié)果

17例手術后11例未再出現(xiàn)癲癇發(fā)作; 3例手術后2周內(nèi)出現(xiàn)癲癇發(fā)作1～3次，經(jīng)過正規(guī)抗癲癇藥物治療后未再出現(xiàn)發(fā)作;另有3例仍有癲癇發(fā)作，但發(fā)作頻率明顯較少。EEG-fMRI定位與皮層電極和深部電極比較，致癇灶位置完全一致7例，其余10例所確定的致病灶中心位置相同，但EEG-fMRI定位范圍較大9例，另1例皮層電極和深部電極范圍較大(見圖1、2)。

3　討論

EEG-fMRI是通過癲癇事件相關的血流動力學變化間接反映神經(jīng)元活動與神經(jīng)電生理活動，具有EEG高時間分辨力和fMRI高空間分辨力的優(yōu)點，是研究致癇灶定位和癲癇網(wǎng)絡一種非侵入性方法。同步EEG-fMRI在癲癇及其網(wǎng)絡研究中具有優(yōu)勢，然而它在臨床上的應用仍需進一步研究。

同步EEG-fMRI是兩種檢測方法的結(jié)合，并在功能上相互補充。EEG信號產(chǎn)生通過放置在神經(jīng)元外部電極進行測量細胞外空間的膜電流，神經(jīng)細胞產(chǎn)生興奮或抑制后出現(xiàn)動作電位，在局部產(chǎn)生細胞膜去極化而形成電流即電穴，同時在細胞遠端存在一個被動性電源，使電流從細胞內(nèi)流出，從而形成一個閉合的回路。根據(jù)記錄電極位置，同一個突觸事件可以出現(xiàn)極性相反的電位。這種正負電荷的并存及其產(chǎn)生電流類似一個偶極子。大腦錐細胞類似一群垂直方向排列的偶極子。所以頭皮或深部EEG僅僅是對腦活動的一種大體描述，而不是對特異性功能和解剖事件的一種預測的描述。頭皮電極檢測到的異常腦電信號至少6 cm2范圍的皮質(zhì)同步性電活動，而不能顯示所有的異常神經(jīng)元活動。fMRI研究腦神經(jīng)元活動增加時，腦組織代謝增高，引起局部氧消耗和腦血流灌注量明顯增加，導致靜脈血中脫氧血紅蛋白濃度減低，由于含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白之間存在磁敏感性差異，fMRI通過血氧水平依賴(BOLD)效應把興奮腦組織顯示為BOLD信號升高(正性激活)。fMRI檢測是腦功能性和解剖結(jié)構(gòu)一種反映，從而彌補頭皮EEG的不足。

同步EEG-fMRI是以EEG為標準探討癲癇患者的血流動力學變化特點，從而提高對癲癇發(fā)作起源定位和癲癇網(wǎng)絡的理解，以及對治療計劃的影響。在本研究中，fMRI在致癇灶信號變化具有時間相關性，致癇灶出現(xiàn)正性激活較EEG記錄的異常波早，并且致癇灶正性激活逐漸增強，并出現(xiàn)致癇灶以外區(qū)域激活。有學者等［1－2］先后通過動物實驗證實血液動力學改變早于癲癇癥狀，且人類fMRI掃描也存在此種現(xiàn)象。AUER等［3］采用EEG-fMRI對癲癇發(fā)作全過程進行研究，發(fā)現(xiàn)致癇灶正性激活出現(xiàn)在臨床癥狀之前，并逐漸向致癇灶外區(qū)域傳遞，最終呈現(xiàn)整個癲癇網(wǎng)絡的激活，這種信號變化與時間相關;并且發(fā)現(xiàn)致癇灶正性激活穩(wěn)定、持久，這種特點能夠準確識別致癇灶。DONAIRE等［4］通過EEG-fMRI研究癲癇網(wǎng)絡演變時，也發(fā)現(xiàn)致癇灶血液動力學變化早于臨床癥狀之前數(shù)秒。提示致癇灶信號變化與時間相關;致癇灶BOLD信號持久穩(wěn)定升高;致癇灶與EEG記錄腦異?；顒游恢靡恢隆１疚耐ㄟ^對17例患者進行同步EEG-fMRI研究也發(fā)現(xiàn)致癇灶BOLD信號穩(wěn)定變化與時間相關。

同步EEG-fMRI指導癲癇臨床治療具有重要意義。本文對患者采用同步EEG-fMRI進行定位并與術中皮層電極和深部電極描記比較，二者所確定的致癇灶位置和范圍完全相同7例，其余10例所確定的致癇灶中心位置相同，但9例同步EEG-fMRI定位范圍較大，1例皮層電極和深層電極定位范圍較大。其中2例皮質(zhì)發(fā)育不全患者，同步EEG-fMRI定位與術中皮層電極描記范圍完全一致。對于一些致癇灶不明確或多個致癇灶的患者，同步EEG-fMRI的檢測意義更顯著。MOELLER等［5］采用同步EEG-fMRI對8例致癇灶不明確的患者進行定位，同時與正電子發(fā)射計算機斷層顯像、單光子發(fā)射體層攝影術進行對比發(fā)現(xiàn)EEG-fMRI較后二者定位更準確，其中2例手術患者術后病理均顯示同步EEG-fMRI定位的致癇灶存在皮質(zhì)發(fā)育不良。有學者等［6］對一組由于致癇灶不明確而被拒絕實施外科治療的患者進行了EEG-fMRI研究，發(fā)現(xiàn)能夠?qū)χ掳B灶的起源深度不明確的病例進行定位。同步EEG-fMRI可以指導顱內(nèi)植入電極放置，但同時也可能是證實多個致癇灶存在的一種潛在技術。部分癲癇患者同步EEG-fMRI檢測致癇灶呈負性激活(fMRI圖像呈現(xiàn)藍色區(qū)域)。這種負性激活也是出現(xiàn)在臨床癥狀前數(shù)秒。fMRI負性激活形成原因尚不清楚，目前存在以下假說:正性激活區(qū)血流增加導致鄰近區(qū)域血流相對減少并呈現(xiàn)負性激活;神經(jīng)傳遞功能減弱引起局部電生理活動減少;神經(jīng)血管偶聯(lián)存在異常;γ-氨基丁酸抑制神經(jīng)元活動。這種負性激活現(xiàn)象最常見于小兒癲癇，JACOBS等［7］對11例小兒癥狀性癲癇進行研究，同步EEG-fMRI提示致癇灶的負性激活達27．2%;另一組同樣研究［8］發(fā)現(xiàn)36%小兒癲癇的同步EEG-fMRI呈現(xiàn)致癇灶負性激活。學者們［9］對82例癲癇進行回顧性分析發(fā)現(xiàn)，8例同步EEG-fMRI示致癇灶負性激活，并通過8例患者分析，認為致癇灶正性激活后迅速消失，隨后出現(xiàn)較長時間負性激活時致癇灶的癲癇殘留，目前這種說法仍未被廣泛證實。本研究可能病例數(shù)量較少，至目前為止仍未發(fā)現(xiàn)致癇灶負性激活，致癇灶負性激活的病例仍需進一步探索。

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(本文編輯姚仁斌)

·臨床醫(yī)學·

The application of the synchronization imaging of electroencephalogram-functional MRI in the locating the epilepsy lesion of temporal lobe

TIAN Xu-ping，SHU Han-sheng，ZHANG Qiu-jian，CHAO Qing
(Department of Neurosurgery，The Second Affiliated Hospital of Bengbu Medical College，Bengbu Anhui 233040，China)

［Abstract］Objective: To investigate the application of the synchronization imaging of electroencephalogram-functional MRI(EEG-fMRI) in the locating the epilepsy lesion of temporal lobe．Methods: Seventeen patients with temporal lobe epilepsy were detected using EEG-fMRI．The true location of epileptogenic focus and scope was identified by cortical electrode and deep electrode，which was compared with the results of EEG-fMRI．Results: The location and scope of disease detected by two methods were exactly same in 7 cases．The centre of lesions in 10 cases were unanimous，but the concordant scope was big．Conclusions: EEG-fMRI is a noninvasive method to locate the time and space，which can intuitively know the location of epileptogenic focus and scope in fMRI imaging．

［Key words］epilepsy; temporal lobe; electroencephalography; magnetic resonance imaging

［通信作者］束漢生，副主任醫(yī)師．E-mail: loojizhang@ yeah．net

［作者簡介］田緒平(1969－)，男，副主任醫(yī)師．

［收稿日期］2014-01-22

［文章編號］1000-2200(2016) 01-0049-04

［中圖法分類號］R 742．1

［文獻標志碼］A

DOI:10．13898/j．cnki．issn．1000-2200．2016．01．014