多模态影像融合联合立体脑电图对多病灶难治性癫痫的术前定位及疗效

卢 军 王中鸣 王 琴 彭 琼 曾其昌 陈 攀 黄亚辉 李振光

1）湖南省脑科医院（湖南省第二人民医院），湖南 长沙 410007 2）湖南省中医药大学临床医学院，湖南 长沙 410007

癫痫作为临床治疗常见的神经系统疾病之一，其特征为脑神经元异常放电，已成为困扰医学界的难治病之一［1］。外科手术治疗是难治性癫痫的有效治疗方法，术前通过非侵入、侵入性检查定位和界定“致痫区”，是保证手术治疗最关键的流程［2-3］。近年来，神经成像技术得到广泛而长足的发展，多模态神经成像技术对确定结构影像特征、探索癫痫的发病与网络传播的脑机制具有重要作用［4-6］。立体定向脑电图技术（stereotactic electroencephalography，SEEG）是一种探索癫痫的有创性方法，具有三维和时间精确研究癫痫放电的优点，随着多模态影像技术的发展，SEEG 可应用于难治性癫痫术前评估与手术中的参考［7-8］。本研究旨在利用SINOPLAN 软件进行磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）- 正 电 子 发 射 扫 描（positron emission tomography，PET）影像融合和三维重建并规划SEEG电极植入方案，探讨多模态影像融合联合立体脑电图应用于多病灶难治性癫痫术前定位及手术效果的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料回顾性分析2021-01—2022-06 在湖南省脑科医院行手术治疗40 例难治性癫痫患者。患者均口服药物效果较差，经磁共振检查确诊为阴性，基于不同的神经成像技术分为对照组与观察组各20例。对照组男13例，女7例，年龄12～43（31.6±9.8）岁。观察组男11例，女9例，年龄11～45（30.5±8.4）岁。2组性别、年龄比较差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 纳入和排除标准纳入标准：（1）确诊为癫痫［9］；（2）服用癫痫药物2 a以上控制效果不佳；（3）手术病理明确癫痫灶。排除标准：（1）合并其他神经系统疾病；（2）存在MRI 检查禁忌证；（3）怀孕的妇女、哺乳期妇女。

1.3 实施方法对照组行多模态影像融合，采用轴位T1加权成像（T1-weighted imaging，T1WI）增强前后薄层扫描，利用图像处理软件进行数据减影提取血管信息。压脂冠状位薄层扫描，采用软件自动提取大脑皮质影像学数据，多模态影像融合在软件系统完成。实现T1WI 和PET 的融合，可有效确定出致痫区。血管图像减影后与大脑皮质影像融合，可构建出针对大脑皮质三维模型。观察组多模态影像融合联合立体脑电图，立体脑电图采用以下方法。

Ⅰ期术前评估：颅脑磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、长程视频脑电图监测及PET检查，行脑磁图检查与Wada试验。完成Ⅰ期术前评估，提出致痫灶可能的假设，确定颅内电极覆盖范围。术前将计算机断层扫描（computed tomography，CT）、MRI 及增强图像传入机定位辅助系统，设计SEEG 电极置入路径。在机器人立体定向辅助系统引导下，将SEEG 电极置入到计划区域，确认电极位置是否准确。回病房颅内脑电图长程监测。

Ⅱ期术前评估：依据发作起始区和发作原始受累结构，兼顾易激惹区、PET 异常区域、结构性病灶范围，结合电刺激结果确认功能保护区域，设计切除计划并输入至导航系统，在导航引导下实施手术切除。

1.4 评价指标（1）定位效果：对比两种方法的阳性检出率与定位准确率。（2）手术效果：对比2组患者术中骨窗大小、手术持续时间、术后感染发生率，基于癫痫发作频率对手术效果加以评估。国际抗癫痫联盟癫痫术后效果分类：（1）癫痫症状完全消失、没有先兆；（2）仅存在先兆，癫痫无发作；（3）每年癫痫发作1～3次，先兆有或无；（4）每年癫痫次数≥4，发作日较基线减少数量≥50%，先兆有或无；（5）发作日较基线<50%，或增加数量<100%，先兆发作伴有或不伴有；（6）发作日与基线相比增加>100%，先兆有或无。符合1～3项视为有效缓解症状。

1.5 统计学处理相关数据分析基于统计学软件SPSS 20.0，计量资料以均数±标准差（±s）表示，行t检验。计数资料以率（%）表示，行χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 定位结果对比对照组和观察组阳性检出率分别为95.00%和100.0%，差异无统计学意义（P>0.05），见表1。对照组定位准确率为75.00%，观察组为90.00%，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

表1 两种检查方法阳性检出率对比 ［n（%）］Table 1 Comparison of positive detection rates between the two methods ［n（%）］

表2 两种检查方法定位准确率对比 ［n（%）］Table 2 Comparison of positioning accuracy rate of the two methods ［n（%）］

2.2 手术效果观察组骨窗小于对照组（P<0.05），手术时间显著少于对照组（P<0.05），见表3；2组患者癫痫灶切除后感染率比较差异有统计学意义（P<0.05），见表4。观察组术后癫痫缓解情况优于对照组（P<0.05），见表5。治疗前后多模态影像融合及立体脑电图见图1～4。

图1 癫痫治疗前后的MRI液体衰减反转恢复序列Figure 1 MRI fluid attenuated inversion recovery sequence before and after epilepsy treatment

表3 2组患者手术情况比较 （±s）Table 3 Comparison of operation conditions between the two groups （±s）

表3 2组患者手术情况比较 （±s）Table 3 Comparison of operation conditions between the two groups （±s）

组别对照组观察组Z值P值骨窗/cm2手术持续时间/h颞叶17.47±2.75 14.82±2.55 2.943 0.029额叶16.23±2.22 14.13±1.34 2.477 0.012顶叶15.43±3.43 13.48±3.68 0.967 0.316颞叶4.52±1.71 3.81±0.91 2.915 0.029额叶4.22±1.15 3.53±0.64 2.387 0.016顶叶4.12±1.33 3.65±0.82 2.457 0.015

表4 2组患者术后感染率比较 ［n（%）］Table 4 Comparison of postoperative infection rates between the two groups ［n（%）］

表5 2组患者术后症状缓解情况对比 ［n（%）］Table 5 Comparison of postoperative symptom remission between the two groups ［n（%）］

3 讨论

癫痫是一种慢性神经系统疾病，是临床治疗疑难神经疾病之一［10-11］。流行病学调查表明，全球约有7 000万人患有癫痫，中国约有900万癫痫患者，每年新发患病人数65 万～70 万。而其中药物难治性癫痫约为30%。癫痫患者典型特点为社会功能与生活质量明显受损，难治性癫痫患者表现更严重［12］。此疾病的特点是可发病于任何年龄段、治疗难度大，被世界卫生组织列为全球重点防治的五大神经精神疾病之一。

图2 右岛后叶皮层发育不良的多模态融合成像Figure 2 Multimodal fusion imaging of right posterior insular cortical dysplasia

图3 MRI三维重建图像Figure 3 3D reconstruction image of MRI

图4 颅内电极立体脑电图Figure 4 Stereoscopic electroencephalogram with intracranial electrodes

癫痫手术的成功最终取决于准确界定和彻底清除“致痫灶”，术前评估是确定放电异常的皮层区域，并论证是否可以切除，术后是否存在功能障碍，多模态影像融合技术为准确界定提供了技术保障［13-14］。大量研究显示外科手术治疗在控制癫痫发作、改善认知功能、提高生活质量等方面起到了里程碑的作用，其中难治性癫痫患者至少50%左右可通过手术治疗获益，但手术治疗的疗效取决于术前定位的精准性，而其安全性取决于术前确定致痫灶与重要脑功能区的关系以及致痫灶与脑血管的关系［15-17］。许多研究从三维可视再现患者真实皮层及血管，并结合立体定向脑电图所确定的致痫灶部位与范围，从而直观了解两者关系，为手术最大程度切除致痫灶、避免损伤重要功能区及血管提供重要保障，而手术安全性及疗效的大大提高给无数因长期服用大量抗癫痫药物的难治性癫痫患者带来认知改善、癫痫控制、药物减量、生活质量的提高等经济效益及社会效益［18-19］。

近年来，医学界的神经成像技术不断发展，主要技术包括MRI［20］、PET［21］、单光子发射断层成像［22］、脑电图成像［23］、脑磁图成像［24］、弥散张量成像［25］等。这些技术已成熟，可应用于临床诊断、疗效评价和基础研究。在脑科学领域，新兴技术的应用为确定神经精神疾病提供了新的方法。传统的单模态影像技术仅可表明大脑活动单一的特征，而神经成像技术整合多模态可刻画癫痫的功能、提取结构影像特征，有利于探索癫痫活动，对研究网络传播的脑机制具有重要作用［26-27］。当前多模态技术的融合成为发展趋势。综合应用多模态的神经成像技术，为研究癫痫放电、播散机制、定位癫痫病灶创造了条件，有利于癫痫治疗的术前评估、指导治疗及评估预后等。基于临床症状-脑电生理-脑解剖理念的SEEG 技术由法国上世纪50 年代发展而来。SEEG 是探索局灶性癫痫的有创方法，具有三维优势，可以精确分析癫痫放电［28-29］。其实施原理是通过解剖-电-临床三者的关系，通过立体定向装置从三维空间分析癫痫的起始发生和持续过程，形成致痫区依据。SEEG电极每根有8～16 个触点，触点间距为1.5 mm，能记录脑组织内癫痫样放电情况，记录时间-空间演变过程。颅内电极的置入方案结合临床资料、影像学、视频脑电图资料可准确实施。伴随多模态影像技术的进步，SEEG可应用于难治性癫痫的术前评估及手术，诸多发达国家的癫痫中心都得以应用［30］。中国在2012年引进此技术，目前已有20 多家癫痫治疗中心应用此技术治疗癫痫。

本研究旨在探讨基于多模态影像融合的SEEG在多病灶难治性癫痫的术前评估及治疗中的应用价值，利用SINOPLAN 软件进行MRI-PET 影像融合和三维重建并规划SEEG电极植入方案，结合患者发作期的临床症状，分析发作期患者解剖-电关系，定位与界定致痫区，另外对置入电极触点实施电刺激，可以辅助定位功能区及进一步证实致痫灶，最终明确手术需要切除的致痫灶范围。结果表明，对照组和观察组阳性检出率分别为95.00%和100.0%，2 组比较差异无统计学意义（P>0.05）；对照组定位准确率为77.50%，观察组准确定率为90.00%，2组比较有统计学差异（P<0.05）；观察组骨窗小于对照组（P<0.05），手术时间显著少于对照组（P<0.05）；2 组患者癫痫灶切除后均有感染病例，有统计学差异（P<0.05）；观察组术后癫痫缓解情况优于对照组（P<0.05）。可能原因为借助SINOPLAN软件完成影像融合，通过三维可视化可以显示大脑皮质，确定颅内电极的植入方式，为确定手术切除范围提供了证据，并确保电极植入的准确性。对患者的病史、临床症状、影像学表现和发作间期脑电图综合分析，设计基于Leksell 框架的颅内电极植入计划。多模态的三维影像融合技术将颅内血管可视化，为规避立体定向颅内电极植入时避免损伤血管，从而确保电极植入的安全性。立体定向颅内电极植入后行电刺激即Mapping技术，明确电极植入点脑组织与脑功能区及致痫区关系，从而进一步确定致痫区部位及其与脑功能区关系，为确定手术计划提供可靠依据。SEEG电极植入后对散发于脑深部小致痫灶，可直接通过电极触点连接射频仪行局部致痫灶射频热凝毁损治疗。

针对多病灶难治性癫痫手术患者，采用多模态影像融合联合立体脑电图可以提升术前定位的准确性，保证手术疗效。