Lancet Neurology：腦成像在評估癲癇手術中的作用

腦成像在癲癇患者術前評估中起著至關重要的作用。結構成像顯示了大多數(shù)局灶性癲癇的病變部位。隨著磁共振成像技術的發(fā)展，包括彌散加權成像、成像后處理技術以及成像數(shù)據(jù)的定量化，提高了病變檢測的準確性。功能磁共振可以用來識別對語言、運動功能和記憶至關重要的皮層區(qū)域，而纖維束追蹤術可以揭示與這些功能至關重要的白質(zhì)束，從而降低癲癇手術引起新疾病的風險。PET、SPECT、同步腦電圖和功能MRI，以及電磁源成像可以用來推斷致癇灶的位置，并幫助設計顱內(nèi)腦電圖記錄策略。將成像數(shù)據(jù)配準到標準空間的半自動化方法的進展使創(chuàng)建多模態(tài)三維患者數(shù)據(jù)集成為可能。這些技術有望證明正常和異?；颊呓Y構與功能數(shù)據(jù)之間的復雜關系，并用于指導個性化的顱內(nèi)導航和手術。本文由UCL的學者發(fā)表在Lancet Neurology雜志。

簡介

據(jù)統(tǒng)計，每年大約每10萬人中就有50人患有癲癇，其中抗癲癇藥物不能控制癲癇發(fā)作的患者大約有三分之一。大約一半的局灶性癲癇患者擁有單一的局灶性網(wǎng)絡，此類患者可以進行神經(jīng)外科手術治療，當機體能夠承受神經(jīng)外科手術，且沒有嚴重的并發(fā)癥，如癌癥，晚期血管疾病或癡呆。

腦成像對癲癇的診斷和治療具有重要意義，尤其在考慮神經(jīng)外科治療時。在過去的20年里，磁共振掃描技術、采集方式、圖像處理方法以及核醫(yī)學的進步，使腦成像在癲癇的應用方面取得了巨大的進展。在這篇文章中，作者主要關注自2005年以來取得的進展，這些進展對神經(jīng)科醫(yī)師具有重要的臨床應用價值。

（1）首先回顧了腦結構成像和采集后處理方法的發(fā)展，以確診可能導致癲癇的大腦異常，以及其在手術中的價值。

（2）然后描述了對語言、運動和記憶功能至關重要的大腦皮層區(qū)域（Eloquent cortex）的映射，以及大腦中關鍵的白質(zhì)通路。

（3）作者回顧了PET和其他成像方法，以推斷在沒有結論或與臨床和EEG數(shù)據(jù)不一致的MRI檢查背景下，可能導致癲癇發(fā)作的腦網(wǎng)絡的定位。

（4）最后回顧了多模態(tài)三維成像的患者數(shù)據(jù)集，以及這些方法如何在個體患者設計治療策略中發(fā)揮作用和未來的進展情況。

Eloquent cortex：重要功能區(qū)是神經(jīng)病學家用來描述大腦皮層某些區(qū)域的名稱，這些區(qū)域如果被切除，將導致感覺處理能力或語言能力喪失，輕度癱瘓或癱瘓。重要功能區(qū)最常見的區(qū)域是左側顳葉和額葉負責語音和語言；雙側枕葉負責視覺；雙側頂葉負責感覺；雙側運動皮層負責運動。

對影像學研究的解釋中，一個重要的因素是認識到小組研究與臨床研究之間的差異，神經(jīng)科學研究中用來推斷大腦的功能解剖及其異常，其結果直接影響到患者個體的診治。后者主要針對有難治性局灶性癲癇的個體及其手術治療，局灶性異常的發(fā)現(xiàn)有利于手術治療，而關鍵結構的識別困難可能限制手術入路。

術前影像學檢查順序

癲癇患者術前評估的影像學研究采用高質(zhì)量結構磁共振成像，結合臨床和腦電圖數(shù)據(jù)進行解釋，并量化海馬體積和T2信號，以確定致癇性病灶。如果有與EEG結果一致的相關結構病變，且不接近重要功能皮質(zhì)，可推薦患者手術，此時應用功能磁共振成像（fMRI）評估語言側化。如果計劃切除靠近視神經(jīng)纖維束或皮質(zhì)脊髓束，則建議采用擴散成像和纖維束成像，以優(yōu)化手術入路并將手術風險降至最低。圖1顯示了影像學研究在術前途徑中的位置。

如果患者的核磁共振結果沒有明確病灶，使用最新的核磁共振機器和技術以及采集后處理方法行進一步檢測可能會顯示出細微的異常，但由于可能會出現(xiàn)假陽性，應謹慎解釋結果。接下來，¹⁸F-氟脫氧葡萄糖（¹⁸F-FDG）PET為值得推薦的檢查手段，因為它可識別能直接切除的低代謝區(qū)域，例如，如果非語言優(yōu)勢半球的前顳葉攝取減少，在常規(guī)情況下，可預示顱內(nèi)腦電圖結果。如果在¹⁸F-FDG PET顯像上未發(fā)現(xiàn)異常，則隨后的研究將致力于發(fā)現(xiàn)一個關于癲癇發(fā)生區(qū)位置的假說，該假說可通過顱內(nèi)腦電圖。進行驗證這些研究包括發(fā)作期SPECT和發(fā)作間期的可視化顯像，包括電源成像（ESI），磁源成像（MSI）和同時進行的EEG和fMRI（EEG-fMRI）。實際上，這些調(diào)查的層次關系將取決于各個中心是否有這種調(diào)查。三維多模態(tài)成像在整合結構和功能數(shù)據(jù)以規(guī)劃有創(chuàng)性腦電研究和切除致癇灶方面具有越來越重要的作用。

癲癇手術的評估路徑。EEG=腦電圖， MEG=腦磁圖。

腦結構異常的鑒別

結構磁共振成像是鑒別致癇性病變的主要神經(jīng)影像學技術。定位和描繪潛在病變的范圍及其與重要功能區(qū)的關系是評估外科手術的關鍵部分。病灶的正確識別大幾率可以減小手術后癲癇發(fā)作的機會。然而，15-30%的難治性局灶性癲癇患者在MRI上沒有明顯的病變（即MRI陰性）。通過人類或計算分析的潛在病理異常、采集方案和結果解讀，是識別結構異常的關鍵決定因素。

采集方案

使用優(yōu)化的癲癇協(xié)議獲取圖像，最大化了識別結構異常的潛力。國際癲癇聯(lián)盟制定的基本方案包括全腦T1加權成像和T2加權成像，在兩個正交平面上以盡可能小的切片厚度獲取，以及用于三維重建的容積T1加權成像（圖2）。本指南已有18年的歷史，考慮到腦成像的最新進展，更新后的指南更合適。

隨著硬件設施的提升，一些序列，特別是液體衰減反轉恢復（FLAIR）序列得到了廣泛應用（圖2）。對德國波恩2740例外科病人致癇性病變的MRI資料進行分析，提出了一種特殊的MRI方案（Panel 2），該方案綜合考慮了敏感性和經(jīng)濟性兩方面，目前已被廣泛接受。

圖2：癲癇患者大腦異常結構的MRI采集方案

局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良伴皮質(zhì)增厚和模糊的灰質(zhì)-白質(zhì)交界， T1加權成像（A）上（圓圈），在T2FLAIR（B）上呈高信號。右海馬硬化伴體積損失在T1加權成像（C）（圓圈），在T2加權（D）上高信號強度，和T2加權成像（E）上內(nèi)部結構的損失。T2*加權圖像（F）上，左側顳下回海綿狀瘤（圓圈狀）可以被視為信號丟失區(qū)。（G）將基于體素的圖像后處理方法應用于一名38歲婦女的T1等體素序列MRI數(shù)據(jù)，能清楚顯示交界圖像（模糊的灰質(zhì)-白質(zhì)交界）和延伸圖像（灰質(zhì)異常延伸至白質(zhì)）上的局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良。相應的切片顯示在原始T1加權圖像上。（A—F）在3T掃描儀上獲得（A,C）三維快速損毀梯度回波T1加權序列（體素0.9375×0.9375×1.1mm），（B）軸向和（D）斜冠狀T2FLAIR序列（體素：0.9375×0.9375×5mm），（E）使用螺旋槳技術的斜冠狀位T2加權序列（層面分辨率為0.43×0.43mm，層厚為2mm）和（F）冠狀快速梯度回波T2加權序列（層面分辨率為0.9375×0.9375mm，層厚為5mm）。對于所有圖像，圖像的左側=大腦的右側。

癲癇患者結構異常的MRI采集方案

三維容積T1加權成像（體素：1毫米各向同性）

該方法提供了極好的灰白質(zhì)對比度，并允許評估皮質(zhì)厚度和檢測皮質(zhì)發(fā)育畸形。圖像可以重建為任何平面，后處理技術提高異常灶的檢出率。

T2加權成像（軸向和冠狀）

這種成像方法允許評估海馬結構和其他病變的囊性組織成分。這兩個正交平面可以將小病灶與局部體積效應區(qū)別開來，通過獲取與海馬的長軸正交的圖像來最小化小病灶。

流體衰減反轉恢復成像（軸向和冠狀）

這種成像方法對海馬硬化，局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良，腫瘤，灌注，和疤痕敏感。

T2*梯度回波或磁化率加權成像（軸向）

該方法對鈣化和血管病變敏感，如海綿狀血管瘤和動靜脈畸形。

硬件設施

成像設施得到了改進，場強度提高和線圈以及梯度也得到改善。提高的場強度可提高信噪比并提高空間分辨率。23例患者中有15例在1.5 T掃描儀上MRI結果陰性，使用3T掃描儀的相控陣線圈重新掃描，可識別病變?；仡櫺苑治?04例1.5T及3T掃描時未入選患者，37例（5%）有相關的新診斷，特別是海馬硬化、局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良和胚胎發(fā)育不良的神經(jīng)上皮瘤。7T成像有望揭示更多的解剖學細節(jié)，包括海馬亞區(qū)的描繪，以及常規(guī)臨床MRI上不明顯的異常的識別。然而，更高的場強帶來了挑戰(zhàn)，比如圖像失真和偽影，以及患者耐受性的問題。

掃描結果的解讀

即使獲得了最佳的掃描結果，結果的解讀也依賴于放射科醫(yī)生的專業(yè)知識。在接受手術的患者中，非專家報告的非優(yōu)化成像結果診斷局灶性致癇灶的敏感性為39%，專家報告的敏感性為50%，而專家報告的優(yōu)化成像結果的敏感性為91%。T1加權容積圖像的曲線重組改善了腦回結構的顯示，有助于識別平面上未發(fā)現(xiàn)的細微異常。因此，無論是按照癲癇協(xié)議來采集圖像，還是由熟練的神經(jīng)放射科醫(yī)生報告結果，都大大增加了對致癇灶的識別幾率。

Assessment of structural data結構數(shù)據(jù)的評估

在過去的十年中，結構數(shù)據(jù)的自動定量評估不斷發(fā)展，可以應用于個人數(shù)據(jù)集。MRI陰性患者最常見的漏診是海馬硬化和局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良。

海馬硬化海馬硬化是外科手術治療顳葉癲癇的最常見原因，可以通過體積和T2弛豫率進行評估。量化海馬變化特別重要，建議在考慮進行癲癇手術前，檢測無法通過視覺識別的細微萎縮和信號變化，且確定對側海馬結構是否正常。雙側海馬異常引起了人們對前顳葉切除后癲癇自由發(fā)作和記憶障礙風險增加的擔憂。自動分割可替代耗時的手動體積測定，即使是核磁共振陰性的病人也可能被檢測到局部形狀改變。基于體素的T2弛豫測量方法可能比基于感興趣區(qū)分析的傳統(tǒng)方法更敏感。計算機分析海馬FLAIR信號已被用于海馬硬化癥的鑒別，其敏感性為97%，特異性為95%。海馬體積測定和FLAIR信號測量相結合已被用于中重度海馬硬化癥的鑒別。然而，將自動FLAIR信號分析和海馬T2弛豫測定相比較發(fā)現(xiàn)，T2弛豫測定更為敏感。

除了手動海馬體積測定方法外，這些技術的使用在很大程度上仍然局限于開發(fā)它們的中心和一些合作中心。為了更廣泛的傳播，方法要隨時可用，使用時迅速和直觀，并有技術支持。

局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良

皮質(zhì)異常，特別是局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良，是許多兒科疾病的基礎，約占成人MRI陰性頑固性癲癇病患者的四分之一。異常影像學表現(xiàn)包括局灶性皮質(zhì)增厚，灰白質(zhì)交界處模糊， T2加權或FLAIR圖像上高信號。然而，MRI結構通常正常，尤其是I型局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良。當位于腦溝深處時，80%以上的局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良病灶不能被視覺檢測到。成像采集技術的進步使我們能夠檢測到先前未確認的結構異常，如局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良。例如，雙反轉恢復能抑制腦脊液和白質(zhì)的信號，從而改善大腦皮層的對比度。動脈自旋標記可顯示組織灌注，血流減少可能與局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良有關。擴散成像方法的發(fā)展，如軸突定向彌散和密度成像或擴散峰度成像，提供了組織微結構的更多細節(jié)，提高了檢測局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良的敏感性（圖3）。

圖3：用于檢測局灶性皮層發(fā)育不良的神經(jīng)突定向彌散和密度成像（NODDI）

一名27歲男性，左側顳下回局灶性皮質(zhì)發(fā)育異常。在3D-T1WI（A）和T2WI（B）圖以及分數(shù)各向異性圖（C）和平均擴散率圖（D）的標準擴散圖像上，該區(qū)域（帶圓圈）的顯示不清楚。局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良在神經(jīng)突定向彌散和密度成像上很容易看到細胞內(nèi)體積分數(shù)的降低，這是一種先進的MRI序列(E)

基于體素的形態(tài)學分析（VBM）最初應用于T1加權圖像，用于組間灰白質(zhì)的定量分析，隨后用于個體與對照組的比較。初步研究結果表明，27例局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良患者中有21例被正確識別?；隗w素的分析已經(jīng)被應用于T2弛豫圖和FLAIR圖像，以提高對局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良和MRI陰性者異常的檢測靈敏度。通過基于VBM的形態(tài)測量分析程序產(chǎn)生一個交界圖以突出灰白色物質(zhì)邊界的模糊和一個延伸圖以描繪異常深的腦溝（圖2G），提高了對局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良的檢測率。在一項研究中，形態(tài)計量學分析MRI掃描結果進行了補充，與許多其他圖像分析儀器一樣，這些方法還沒有被廣泛采用，專家單位以外的臨床醫(yī)生通常認為這些方法復雜且不直觀。

局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良可能與VBM未檢測到的異常回溝模式有關。基于表面的形態(tài)測量技術生成皮質(zhì)表面的幾何模型，從而測量皮質(zhì)厚度等特征。這項技術可以擴展到分析許多形態(tài)學（皮質(zhì)厚度，曲率，以及深度）和紋理（灰白質(zhì)交界和T1高信號）特征，以檢測局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良。通過將許多參數(shù)與機器學習技術相結合，對損傷頂點和非損傷頂點進行分類，24例患者中有14例發(fā)現(xiàn)局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良。基于表面形態(tài)和信號高低自動分類對檢測II型局灶性皮層發(fā)育不良的敏感性為60%(其中3/7為IIA型，6/8為IIB型)，通過肉眼很難發(fā)現(xiàn)，沒有假陽性結果。自動檢測方法在增強視覺評估方面有著很好的應用前景，特別是在IIB型局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良中。

Data interpretation for advanced imaging methods對先進成像方法數(shù)據(jù)的解讀

盡管場強、梯度、采集方法、后處理技術和量化分析方面的進展都有助于對癲癇潛在的細微異常的識別，但對常規(guī)MRI結果無明顯異常的個體，也不能達到20-30%以上的檢出率。一些局灶性癲癇患者（如神經(jīng)化學紊亂類患者）沒有局灶性腦結構異常。在這些患者中，功能成像，包括灌注和核醫(yī)學，可用于推斷致癇網(wǎng)絡的位置（見下文）。但更敏感的檢查方法不可避免地會產(chǎn)生一些虛假結果，其中可能包括假陽性偽影和真實顯像，如側腦室周圍T2信號增加，這些與癲癇無關。因此，由持懷疑態(tài)度的專家用模糊邏輯來評估所有的成像數(shù)據(jù)，并在臨床和腦電圖信息的背景下解釋這些發(fā)現(xiàn)是很重要的。Mappingeloquent brain functions繪制重要功能區(qū)

當計劃手術切除與這些功能相關的大腦區(qū)域時，確定語言的大腦側化和定位重要功能區(qū)是至關重要的，由此做出的手術決策可考慮到并發(fā)癥的發(fā)生并且可以選擇最優(yōu)手術通路最低化手術風險。

Language語言

功能磁共振成像可用于繪制癲癇患者的語言網(wǎng)絡，激活語言前區(qū)(即Broca區(qū))和后區(qū)(即Wernicke區(qū))的任務被用來確立典型和非典型語言側化模式。語言表達、動詞生成和詞義判斷任務通常為評估臨床環(huán)境中的語言提供補充信息。除了通過視覺讀取激活的體素外，預先選定的額葉和顳葉區(qū)域的激活的側化指數(shù)還提供了一個定量的左、雙、右優(yōu)勢度的測量，從而為癲癇手術的決策提供了客觀依據(jù)，并對研究非常有用。使用了常規(guī)閾值和自適應閾值以及bootstrap（重采樣）技術，后者更具有針對性并能夠識別異常值。

與右半腦癲癇患者相比，左半球癲癇患者更容易出現(xiàn)非典型性語言側化。在左側顳葉癲癇和左側語言優(yōu)勢的患者中，其右半球的同源區(qū)域參與了語言處理，這說明了語言的廣泛參與性。顳葉癲癇患者在Wernicke區(qū)更容易出現(xiàn)非典型語言側化，而額葉癲癇患者更容易出現(xiàn)前語言區(qū)的側化。影響語言偏側性的因素很多。左利手與顳葉癲癇患者語言向右半球轉移的可能性增加有關，因為左側病灶、12-20歲時癲癇發(fā)作以及左利手缺乏遺傳傾向。癲癇病灶對側大腦半球語言網(wǎng)絡中灰質(zhì)體積的增加提示其存在固有的重組代償機制。

在對三種語言任務進行聯(lián)合分析時，從功能性磁共振成像檢測推斷出的語言偏側性與從頸總動脈竇內(nèi)異戊巴比妥測試(也稱為Wada測試)推斷出的結果一致，該測試對80-90%的患者有效。對于右顳葉癲癇伴左語言占主導地位的患者，fMRI與頸總動脈竇內(nèi)異戊巴比妥測試結果之間的一致性最大，而對于左顳葉占主導地位的左顳葉癲癇患者而言，fMRI與頸總動脈竇內(nèi)異戊巴比妥測試結果的一致性最低。大多數(shù)癲癇手術中心的共識是，fMRI檢測出語言側化結果可以取代大多數(shù)患者頸總動脈竇內(nèi)異戊巴比妥測試，以建立大腦半球優(yōu)勢。然而，當病人不能執(zhí)行功能磁共振成像任務時，或者fMRI上驗證為非典型的、不確定的語言激活，則可能需要后者。

術前激活額葉中、下回的功能磁共振成像（fMRI）可預測左顳葉切除術后語言命名功能明顯下降，其敏感性好，特異性差。一個主要激活顳葉手術切除部分的語言激活任務比一個主要激活鄰近額葉的任務更能預測顳葉切除術后的單詞識別困難。聽覺和視覺命名任務在這方面很有希望，并且可以更具體地預測前顳葉切除術后命名困難情況。當需要在重要功能語言皮層區(qū)附近進行皮質(zhì)切除時，從語言功能磁共振成像推斷的定位不足以指導切除，因為根據(jù)不被激活的區(qū)域顯示的數(shù)據(jù)閾值表明這些區(qū)域可能是必要的語言功能區(qū),而顯示激活的區(qū)域可能并不是至關重要的區(qū)域。因此，在這種情況下，有必要進行皮層電刺激或清醒切除，或兩者同時進行。大腦皮層語言功能也可以通過導航的經(jīng)顱磁刺激定位，并將結果映射到個人的MRI掃描上。

發(fā)作性記憶障礙Episodicmemory

顳葉癲癇通常伴隨著記憶障礙，臨床關注的是顳葉手術導致記憶惡化的風險。語言記憶編碼激活包括顳葉、頂葉和額葉的雙邊網(wǎng)絡。在左顳葉癲癇患者中，較大的左海馬區(qū)激活與較好的語言記憶相關。視覺記憶編碼使雙側皮層網(wǎng)絡更加廣泛，并且對于右側顳葉癲癇患者，面部表情的更多右海馬激活與更好的視覺記憶相關。語言和視覺特定記憶的編碼涉及顳葉外和顳葉結構的神經(jīng)網(wǎng)絡的功能重組提示代償機制減輕硬化性海馬功能手術的損害。

三分之一接受左顳葉切除術的患者語言記憶下降，三分之一接受右顳葉切除術的患者視覺記憶下降。預測這些能力的下降對告知患者手術的風險很重要。術前記憶能力、癲癇發(fā)作年齡、語言側化、fMRI對語言和視覺記憶的激活不對稱可以預測左前顳葉切除術后的語言記憶下降，但對右前顳葉切除術后的視覺記憶下降的預測不準確。在對七種功能磁共振成像方案的比較中，言語記憶任務表現(xiàn)出最一致的激活，最能區(qū)分左右顳葉癲癇患者，表明對言語記憶功能磁共振成像的評估有助于識別顳葉功能異常。

在左側顳葉癲癇患者中，左側前海馬對單詞編碼任務的反應與左側前顳葉切除術后語言記憶的下降有關。相反，左側海馬后部的激活與術后較好的語言記憶相關。在右顳葉癲癇患者的面部表情反應中，前優(yōu)勢的右前海馬激活與右前顳葉切除后的視覺記憶下降有關，術后右側海馬后區(qū)的激活主要與視覺記憶有關。術前記憶激活模式是前顳葉切除術后語言和視覺記憶喪失的最強預測因子，而同側后海馬的功能保留似乎有助于前顳葉切除術后記憶編碼的維持。在另一項研究中，與語言功能磁共振成像和臨床參數(shù)相比，用于評估內(nèi)側顳葉和額葉記憶指數(shù)和相關語言功能的臨床實用的功能磁共振語言記憶任務是顳葉切除術后語言記憶下降的最佳預測指標（圖4）。

左前顳葉切除術后4個月BRITT記憶和信息處理量表學習測驗言語記憶評分的變化

圖4：預測顳葉手術后言語記憶變化的功能性磁共振成像

（A）左顳葉癲癇患者（n=23）和右顳葉癲癇患者（n=27）對記憶單詞的功能磁共振激活與術后語言記憶下降的關系。在左顳葉癲癇和右顳葉癲癇患者中，全腦表面成像（見上）顯示，左額葉激活與術后語言記憶下降顯著相關。左、右顳葉癲癇患者的右半球無相關性。切片圖像顯示，左顳葉內(nèi)側葉的主要激活與左顳葉癲癇患者術后語言記憶下降程度顯著相關。右顳葉癲癇患者沒有發(fā)現(xiàn)類似的相關性。

（B）左顳葉切除術后4個月，左顳葉癲癇患者（n=23）額顳區(qū)記憶單詞的個體側化指數(shù)與列表學習變化的相關性（R²=0.43）。每個圓圈代表一個病人。垂直紅線表示使用控制數(shù)據(jù)由可靠變化指數(shù)計算得出的顯著下降水平。水平虛線表示側向化指數(shù)為0.5（左>右），得分≥0.5表示強的左側向化。8例患者中有7例出現(xiàn)明顯的語言記憶下降，其側化指數(shù)至少為0.5，這是術后語言記憶下降的最強預測因子。

運動功能 Motor function

功能磁共振成像（fMRI）結合手指和足部叩擊任務可用于原發(fā)性運動皮層的識別，這對腦電植入和切除術的規(guī)劃有一定的幫助。功能磁共振成像通常給出的結果與皮質(zhì)刺激和高伽馬皮質(zhì)電圖的結果一致。在額葉癲癇患者中，癲癇發(fā)作后病灶一側的激活減弱。這一發(fā)現(xiàn)意味著癲癇發(fā)作影響了運動回路，但并不意味著初級激活區(qū)的位置受到影響。經(jīng)顱磁刺激導航已被用于繪制激活圖，其與侵入性皮層刺激直接部位的平均歐氏距離為手11 mm（標準差4mm），手臂肌肉代表區(qū)域為16 mm（標準差7mm），在相同的腦回，因此提供了適合癲癇的準確性手術評估。接近運動皮層的切除術仍然需要直接的皮層電刺激定位，或者在患者清醒時進行切除，或者兩者同時進行，以最大限度地降低導致持續(xù)性的風險。

靜息態(tài)磁共振成像與功能連接Resting state and connectivity

腦功能受損不僅發(fā)生在重要功能區(qū)受損的情況下，而且發(fā)生在重要功能區(qū)內(nèi)部和與重要功能區(qū)之間的功能連接受到影響的情況下。據(jù)報道，額葉癲癇兒童的認知障礙與額葉功能性連接性下降有關，盡管在工作記憶任務中有完整的功能磁共振成像激活，這強調(diào)了受損的功能網(wǎng)絡對認知的影響。在成人顳葉癲癇患者中，靜息狀態(tài)的丘腦-顳葉功能連接與長期記憶能力相關，丘腦前額葉功能連接性與短時記憶能力有關。基于機器學習的靜息狀態(tài)功能連接性分析是檢測顳葉癲癇癲癇發(fā)作灶側化的一種方法。顳葉癲癇中，累及丘腦前核和枕葉的神經(jīng)網(wǎng)絡的連接受損已被證實。盡管功能連接的功能磁共振成像可用于研究癲癇神經(jīng)網(wǎng)絡的病理生理學，并有望協(xié)助預測癲癇手術結果，但對個別病人臨床研究的益處尚未確定。

大腦白質(zhì)連接圖Mapping cerebral white matter connections

功能磁共振成像可以用來識別重要功能區(qū)區(qū)域，但也必須避免手術損傷白質(zhì)通路，以防止術后神經(jīng)功能的缺損。源自彌散加權MRI的纖維束數(shù)據(jù)（通常為彌散張量成像）可實現(xiàn)白質(zhì)束的非侵入性追蹤。

大多數(shù)對癲癇患者白質(zhì)束的臨床研究都集中在視覺輻射（一個解剖區(qū)域）上，因為在前顳葉切除術中，Meyer’s環(huán)的損傷會導致視野缺損，從而妨礙駕駛。術前的纖維束追蹤顯示的切除范圍和Meyer環(huán)到顳極的距離可預測視野缺損的風險，因此纖維束追蹤可用于輔助手術計劃和風險分級。術中使用MRI纖維追蹤術數(shù)據(jù)并糾正腦移位可降低視野缺損的風險(圖5)。

圖5：用于外科指導的視覺束纖維追蹤術

（A）視覺束纖維追蹤數(shù)據(jù)可疊加在冠狀液體衰減反轉恢復序列上，顯示與海綿狀瘤的關系，幫助外科規(guī)劃；

（B）三維顯示。

接受額葉手術的病人中，皮質(zhì)脊髓束的描繪是有益的。纖維追蹤術推斷的定位結果與有創(chuàng)性電刺激成像結果相似，可用于預測術后運動功能障礙的風險。對膠質(zhì)瘤患者的皮質(zhì)脊髓束的研究已經(jīng)比較成熟，這些經(jīng)驗值得在癲癇患者中應用。

對弓狀束的研究有限，這可能是由于多種語言途徑導致的損傷和術后結局之間聯(lián)系較弱所致。然而，纖維束追蹤對評估兒科患者的癲癇手術是很有作用的。此外，經(jīng)術中核磁共振成像的纖維束追蹤對降低成人神經(jīng)膠質(zhì)瘤手術后的風險是有益的。

然而，纖維束追蹤術也是有局限性的。獲得的纖維束是對解剖學的反映，但空間分辨率和建模的局限性導致了不精確性。不同的算法得到的結果各不相同。與其他掃描相比，彌散加權成像得到的數(shù)據(jù)是失真的，在手術中使用這些數(shù)據(jù)涉及到術中磁共振腦移位的校正。雖然術中磁共振成像是有幫助的，但成本和限制了其發(fā)展。未來的發(fā)展包括更好的擴散模型，纖維追蹤的自動化，與標準的神經(jīng)導航系統(tǒng)的結合，以及使用替代技術如超聲波來校正腦移位。

癲癇活動的定位Localisation of epilepticactivity

如果MRI沒有顯示與臨床和腦電圖數(shù)據(jù)一致的結構病變，則需要進一步調(diào)查以推斷癲癇網(wǎng)絡的定位（圖1）

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PET imaging正電子發(fā)射斷層成像術

當MRI結果為陰性的局灶性癲癇，或有多個異常，以及MRI和實時腦電圖結果不一致時，PET成像是非侵入性定位致癇腦區(qū)的重要研究手段。

自MRI出現(xiàn)以前，¹⁸F-FDG PET一直用于癲癇手術評估。由于該方法在腫瘤中心的廣泛應用及其在發(fā)作間期研究的使用，導致在癲癇外科手術路徑中通常優(yōu)先使用¹⁸F-FDG PET而不是發(fā)作期 SPECT。

用¹⁸F-FDG PET鑒定的腦區(qū)域性低代謝區(qū)通常比癲癇灶分布更廣，它代表癲癇活動的病灶和投射區(qū)（圖6）。這種缺乏特殊性的結果決定了手術切除的困難程度。然而，在一項關于術后結局的研究中，相較于持續(xù)癲癇發(fā)作的患者，術后無癲癇發(fā)作的患者被切除了更多的低代謝區(qū)。

圖6：MRI陰性局灶性癲癇，¹⁸F-氟脫氧葡萄糖PET成像顯示癲癇腦區(qū)定位結果一例32歲男性正常MRI和左側顳葉癲癇（A，軸位，B，冠狀位）。（C）與一組對照數(shù)據(jù)（使用Neurostat-3D SSP軟件）比較患者表面呈現(xiàn)葡萄糖攝取的統(tǒng)計體素結果。在左顳葉（右邊）有明顯的低代謝區(qū)（綠色）。左顳葉切除術后患者癲癇發(fā)作消失。

臨床PET成像的主要優(yōu)點為用途多，不僅可以繪制灌注和代謝等活體過程，而且還可以量化放射性標記物在摩爾范圍內(nèi)的濃度分布。這種多功能性取決于回旋加速器和放射化學實驗室的可用性。對于半衰期為20分鐘的標有¹¹C的示蹤劑，回旋加速器和放射藥房實驗室必須與掃描儀位于同一位置，這大大降低了在幾個中心之外的適用性。¹⁸F的半衰期為2小時，因此可以在遠處的工廠進行生產(chǎn)，并將跟蹤器運送到掃描儀。

PET受體配體已被用來評估與癲癇病理生理有關的神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)。11C-flumazenil PET成像可用于檢測GABAA受體結合的減少，但在MRI正常的患者中，癲癇灶的定位成功率有限。在一組難治性局灶性癲癇患者中，顳梨狀皮層中發(fā)現(xiàn)11C-flumazenil結合減少，這與癲癇發(fā)作頻率增加有關。這一發(fā)現(xiàn)增加了存在共同網(wǎng)絡的可能性，顳葉梨狀皮層的去除可能與術后癲癇發(fā)作的自由度有關。在一些中心，¹⁸F-flumazenil比¹¹C-flumazenil更普及，因此可能對理解苯二氮受體顯像的臨床益處更為有用。

α-¹¹C-甲基-L-色氨酸最初被認為是5-羥色胺合成的標志物，但現(xiàn)在認為在PET成像中攝取該示蹤劑是興奮性氨基酸濃度和炎性途徑改變的指標。當存在結節(jié)性硬化癥時，增加的攝入量能可靠地鑒定患有結節(jié)性硬化癥患者的致癇性結節(jié)。

SPECT imaging單光子發(fā)射計算機斷層成像術SPECT顯像能提供癲癇發(fā)作前、發(fā)作中、發(fā)作后腦灌注的動態(tài)變化信息。注射時間和癲癇發(fā)作持續(xù)時間對于正確解釋SPECT圖像非常重要，因為隨著癲癇發(fā)作的發(fā)展和傳播，延遲注射可導致血流變化的模式發(fā)生變化。真正的發(fā)作性SPECT顯示癲癇發(fā)生區(qū)有一個高灌注區(qū)，周圍有一個低灌注區(qū)，可能是由于血流轉移到癲癇灶引起的，也可能是一個限制癲癇擴散的抑制區(qū)。發(fā)作期SPECT的局限性包括復雜的準備工作、僅獲得一個代表腦血流的數(shù)據(jù)集以及時間問題。靜脈注射后，示蹤劑至少需要40秒到達大腦，穿過血腦屏障，然后固定。因此，短發(fā)作小于30秒時，腦血流圖像代表的是發(fā)作后而不是發(fā)作期，即使長發(fā)作，也將顯示傳播區(qū)域而不是發(fā)作區(qū)域。術前評估途徑中的發(fā)作期SPECT對MRI正常的難治性局灶性癲癇患者或與MRI結果與臨床和EEG數(shù)據(jù)不一致的類型最為有用，并有助于制定通過顱內(nèi)EEG進行測試的癲癇發(fā)作定位的假說。發(fā)作期SPECT成像通常不直接用于術中切除。

EEG-fMRI,ESI, and MSI

同步頭皮腦電圖-功能磁共振成像(fMRI)記錄可用于繪制與癲癇發(fā)作間期放電相關的血流動力學變化，其敏感性為30-40%，對計劃顱內(nèi)植入可能有用，因為廣泛的異常被認為是切除后不良預后的警告信號。如果一個人有頻繁的癲癇發(fā)作，可以獲得發(fā)作性腦電-fMRI記錄。頭皮腦電圖記錄的癲癇發(fā)作前常出現(xiàn)局部或廣泛的血流動力學改變，提示在頭皮腦電圖發(fā)作前可能涉及額外的腦網(wǎng)絡，但頭皮腦電圖敏感性較低。在一般癲癇中，EEG-fMRI顯示在廣泛的尖峰波放電過程中皮質(zhì)下神經(jīng)網(wǎng)絡的參與。頭皮EEG-fMRI的臨床作用是，在術前評估發(fā)作和發(fā)作間期的腦網(wǎng)絡進行定位，從而有助于設計顱內(nèi)EEG采樣策略，并提示手術風險。

同時記錄顱內(nèi)EEG和fMRI，可以檢測到EEG改變之前的血流動力學改變，這表明存在一個分散網(wǎng)絡，并且植入的電極與癲癇活動的部位相距一定距離。

ESI(electrical source imaging)基于高密度頭皮EEG電活動的重建，可以產(chǎn)生比EEG-fMRI或MEG更長的記錄，并可用于識別刺激區(qū)，從而記錄發(fā)作間期的癲癇活動。高質(zhì)量的ESI需要大量的通道（如128），結果需要用個人的核磁共振數(shù)據(jù)來計算。電磁場傳播的不精確建模會導致誤差。與隨后的顱內(nèi)EEGs的比較顯示，ESI與顱內(nèi)接觸之間的中位間隔為13-16 mm時，顯示最大放電量。發(fā)作間期ESI最大切除率與手術結果相關，ESI病灶與MRI病灶一致與切除后92%的良好結果相關。如果被復制，這些發(fā)現(xiàn)表明ESI在癲癇手術途徑的早期發(fā)揮了作用，其他研究也可能變得多余。

MSI是基于腦磁圖（MEG）和磁共振成像（MRI）相結合的數(shù)據(jù)，當用于繪制癲癇發(fā)作間期活動圖時，在回顧性研究中十分有用。計算出的偶極子與其他數(shù)據(jù)一致，而不是偶極子不一致或不特定，則癲癇自由發(fā)作率更高。電磁源定位是互補的，它們的結合提高了源定位和傳播活動識別的準確性。

在實際應用中，EEG-fMRI、ESI和MSI被用來繪制癲癇發(fā)作間期的活動圖，包括發(fā)作期活動的可能性很小，但ESI有可能做到，因為它可以有更長的記錄。這些技術在術前評估中的作用尚未確定。對于磁共振成像和發(fā)作期和發(fā)作間期視頻腦電圖顯示一致的個體，進一步的數(shù)據(jù)是多余的。受益的患者是那些沒有明確手術方法并且需要顱內(nèi)腦電圖確定癲癇發(fā)生區(qū)的患者。來自其他技術的數(shù)據(jù)可以幫助生成一個可以用顱內(nèi)腦電圖進行測試的假設，并確定哪些患者存在廣泛的異常，哪些患者不應進行侵入性研究。評估這些技術在術前算法中的作用的前瞻性研究將具有挑戰(zhàn)性，因為這三種技術不太可能在任何一個中心發(fā)展到類似的水平，并且需要一項至少有12個月術后隨訪的多中心研究。每種方法都有用，在某些病例中，這三種方法都有助于癲癇源的定位，而任一技術都對一部分患者的幫助具有不可替代的作用。

多模三維成像在癲癇手術路徑中的作用

約20–30％的等待癲癇手術的患者，需要顱內(nèi)EEG定義致癇區(qū)。越來越多的立體定位是通過幾個（即12–20）深度電極的立體定位（立體腦電圖；SEEG）來實現(xiàn)的。SEEG電極可用于記錄從大腦進入點周圍的1厘米核心到遠端（即目標）的位置，該電極可以放置在海馬、杏仁核、中線或下皮層中。電極植入有出血，神經(jīng)功能缺損和感染的風險。術前利用多模成像技術對電極軌跡進行規(guī)劃，去除深部和淺部靶點和顱骨入口點，確保電極避開關鍵結構，特別是動脈和靜脈，并與其他電極接觸，從而最大限度地降低植入風險。精確的計劃也可以通過確保電極接觸到的是灰質(zhì)而不是白質(zhì)來提高記錄的效率。目前，規(guī)劃電極路線的標準臨床實踐涉及對單個路線進行串聯(lián)的手動評估，這是一項耗時且復雜的任務，需要集成多種成像方法的信息（圖7）。為了達到目標，優(yōu)化每個路線的若干參數(shù)是必要的，避開關鍵結構，并通過顱骨獲得合適的入射角，并且需要調(diào)整不同的軌跡以最大化灰質(zhì)采樣并避免電極之間的混淆。放置新電極時，可能需要調(diào)整先前計劃的軌跡，這使計劃過程更加耗時。

圖7：在癲癇手術路徑中整合多模式三維成像立體腦電圖植入計劃。每個電極以單獨的顏色表示。所有圖像均從左后外側方向拍攝。

（A）從釓增強T1加權MRI提取靜脈（藍色）和從CT血管造影提取的動脈（紅色）。

（B）從T2加權FLAIR MRI（紫色）和運動（綠色）和語言（橙色）區(qū)域（從功能MRI鑒定）識別出的病變。

（C）中的病變，運動和語言區(qū)域顯示在T1加權MRI上。

最近，半自動計算機輔助計劃軟件的開發(fā)取得了實質(zhì)性進展，該軟件通過計算軌跡適用性的定量度量來顯著減少計劃時間。這些度量可用于選擇最佳軌跡或告知手動軌跡選擇。這項計劃需要整合多模態(tài)成像數(shù)據(jù)，每一種方法結合在一起，形成一個特定的大腦三維地圖。CT顯示顱骨，T1加權MRI顯示灰質(zhì)，磁共振血管造影，CT血管造影，或增強T1加權MRI顯示動脈和靜脈。fMRI、PET或SPECT成像顯示的不同感興趣區(qū)域也可以添加到三維地圖中，并包含在不同軌跡的規(guī)劃中。最近對自動解決方案進行了評估，顯示了這些方法在臨床環(huán)境中的潛力。

放置顱內(nèi)電極后，可通過對患者進行同步錄像和顱內(nèi)電極的腦電圖記錄來記錄癲癇發(fā)作。分析記錄最早癲癇發(fā)作活動的電極接觸信號，以及隨后的活動擴散。在確定致癇區(qū)后，考慮以下因素確定切除區(qū)域：可能的結構損傷、根據(jù)fMRI推斷的重要功能區(qū)的位置、通過電刺激研究精確定位、重要的白質(zhì)束、主要的動脈和靜脈以及以前開顱和鉆孔的位置。如果致癇區(qū)不位于大腦半球的凸面上，或者沒有明顯的損傷，那規(guī)劃手術入路和切除范圍就特別具有挑戰(zhàn)性。使用多模態(tài)三維成像來輔助這一規(guī)劃有很大的前景，但所有的成像和配準都可能出錯。

結語

在接下來的十年里，隨著7T臨床磁共振掃描儀的應用，將有助于提高對難治性局灶性癲癇下的細微病變的檢測，并可能適用于外科治療。隨著采集和后處理技術的規(guī)范，和計算機化的自動分析，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)簡化和對可疑的局灶性異常區(qū)域的檢測，供臨床醫(yī)生審查。但更高的敏感性將伴隨特異性的降低，因此徹底評估可能的異常結構之間的相關性將至關重要?；铙w腦切除標本的高場MRI將提供詳細的MRI組織信息，并為識別和預測異常的MRI序列的優(yōu)化提供信息。多個結構和功能成像數(shù)據(jù)集的整合將成為常規(guī)，并將為術前途徑的臨床決策提供信息，從而可以量化和優(yōu)化個體患者的風險收益比。

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