Name: 电磁源显像在儿童耐药性癫痫术前评估中的应用 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-09-20T12:50:00.000+00:00
Duration: 9 min 57 s
Description: 了解电磁源显像技术如何结合同步脑磁图和高密度脑电图，用于儿童耐药性癫痫的术前评估。该方法通过非侵入性方式精确定位致痫脑区，提高手术规划准确性。

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本工作由国家神经疾病与中风研究所（R01NS104116；R01NS134944；主要研究者：Christos Papadelis）资助。

Integrating MEG and HD-EEG in Pediatric Epilepsy Localization

作者声明无利益冲突。

本研究展示了在儿童癫痫持续状态（DRE）患者静息/睡眠、执行任务或接受刺激时，同步记录脑磁图（MEG）和高密度脑电图（HD-EEG）的实验设置，并提出了一种利用联合源成像（EMSI）以及个体化的MEG源成像（MSI）和EEG源成像（ESI）来定位激惹区、癫痫发作起始区（SOZ）和功能重要脑区的方法学框架。我们进一步提供了技术建议，用于整合来自不同商用设备的MEG与HD-EEG数据，这些设备各自具有独特的特性。我们展示了三个病例的数据，以增强EMSI在定位致痫区和功能重要脑区方面的临床实用性。研究结果表明，EMSI的效果优于单独使用任一模态的结果，这很可能归因于MEG与EEG信号在联合分析中互补特性的叠加效应，也可能得益于用于数据记录的传感器数量增加（&#62;550个传感器）。特别是，EMSI以非侵入方式定位了激惹区和SOZ，其结果与颅内脑电图（iEEG）金标准下的ESI结果一致，证实了临床观察结果。
本研究所提出的方法包括以下关键步骤：（i）对药物难治性癫痫患儿，采集高质量的同步脑磁图（MEG）与高密度脑电图（HD-EEG）数据（即高信噪比），传感器空间采样密度高（&#62;550个传感器），覆盖全脑，记录包括发作间期和发作期活动，以及视觉、运动、听觉和体感诱发电场与电位的数据（步骤3.1–3.2）；（ii）对使用不同采集系统记录的MEG与HD-EEG信号进行时间同步与空间共配准（步骤3.12）；（iii）仔细进行数据预处理，并分别选取包含发作间期活动（步骤4.1.1–4.1.7）、发作起始活动（步骤4.2.1–4.2.7）以及事件相关反应（步骤4.3.1–4.3.6）的数据片段；（iv）采用可靠的源定位方法（例如结合聚类分析的等效偶极子模型ECDs和dSPM），精确进行致痫区、发作起始区（SOZ）以及感兴趣功能脑区的源定位（分别对应步骤4.1.8–4.1.9、4.2.8–4.2.9以及4.3.7–4.3.9）。
进行同步 MEG 和高密度 EEG 记录时最关键的步骤是实现两种采集系统所记录数据的空间同步（坐标系之间的对齐）和时间同步（线性时钟漂移的校正）。这种同步对于准确识别在 MEG 和高密度 EEG 信号中同时发生的间歇期、发作期以及视觉/运动/听觉/触觉事件至关重要。这些事件的时间点选择错误可能会影响源定位结果，并识别出并不一定参与这些事件产生的脑区。
MEG 系统通常提供兼容的 32、64 和 128 导 EEG 系统，集成于产品中，用于同步进行 MEG 和 EEG 测量。在这种情况下，无需通过发送公共触发信号来实现数据的时间同步。同样，目前大多数 EEG 系统均可与所有 MEG 系统兼容。尽管硬件技术已有上述进展，但仅有少数癫痫中心在术前评估中常规开展同步 MEG 与高密度 EEG（HD-EEG）记录。本文充分利用了这种集成能力，结合了 306 导 MEG 与 256 导 EEG 系统，使用覆盖受试者头部的 &#62;550 个传感器同步记录脑活动。迄今为止，可用于 MEG、HD-EEG 和颅内 EEG（iEEG）数据高级分析的软件仍较少（例如 Brainstorm、CURRY、EEGLab、FieldTrip、MNE 或 NUTMEG）。因此，未来研究有必要利用新的神经影像分析软件对所提出的方法学进行验证。最后，将磁源成像（MSI）与电源成像（ESI）整合为统一解决方案（EMSI），增加了数据分析的计算复杂性。
所述方法存在一些局限性，需在今后的研究中加以解决。我们手动选取了两名代表性患者在MEG和高密度EEG数据中同时出现的痫样放电事件（IEDs），而忽略了仅在其中一种信号（MEG或EEG）中出现的间歇期痫样放电。手动选取放电事件可能耗时较长且具有主观性，而过去几十年开发的用于检测IEDs的自动化方法可简化这一过程。57,58,59然而，仍建议通过视觉检查对每个痫样放电（IED）进行仔细分析和精确识别。此外，我们采用痫样放电区（SOZ）作为癫痫发生区（EZ）的近似指标。但SOZ并不总能预测手术预后效果。60,61,62,63因此，未来的研究可将手术结果作为确定癫痫灶（EZ）更精确边界的标准依据13,14,15,16,17,19,20尽管可以通过同步使用 MEG 和 EEG 成功捕获癫痫发作，并利用适当的源定位技术进行定位44,64在临床实践中，记录此类发作事件相对罕见，尤其是正在服用抗癫痫药物（ASMs）的门诊患者。这主要是由于脑磁图（MEG）记录时间有限，以及发作期间常出现大幅度的身体运动（例如患者头部滑出杜瓦瓶），这些运动可能产生生物伪迹，严重影响源定位结果。在最近的一篇综述中，Stefan 等人. 报道了在不同研究中，7%至24%的患者在进行MEG记录期间出现癫痫发作，记录时间从平均30分钟至最长5.7小时不等65.&#160;在CCMC，过去约两年内接受同步MEG和HD-EEG记录的89例患者中，有18例（20.2%）捕捉到发作期事件。然而，这18例患者中仅有8例（44.4%）成功完成分析。当发作间期MEG记录显示正常或结果不明确时，发作期MEG或HD-EEG可用于高精度定位癫痫灶（EZ）。但此类记录的技术和操作要求需予以充分考虑。此外，通过EMSI对功能区皮层进行定位的代表性数据尚未与任何功能脑区定位的金标准（如无创性fMRI或术中皮层电刺激）进行比较。因此，未来的研究可将EMSI与fMRI相结合，开发一种多模态无创成像工具，以提高对药物难治性癫痫（DRE）患儿功能区脑区的定位准确性。该方法还可进一步拓展至其他功能脑区的定位，例如语言功能区。在DRE患者的术前评估中，语言功能的定位至关重要，有助于判断患者是否适合手术、规划手术切除范围，并预防术后永久性功能缺损。66多项非侵入性研究显示，使用MEG进行语言定位所获得的结果与有创的Wada试验具有较高的一致性，而Wada试验通常被视为识别优势语言半球的金标准。67,68,69,70最近一项研究提出了一种多模态方法，该方法结合多种技术（即皮层电刺激定位、高伽马波段皮层脑电图、功能性磁共振成像和经颅磁刺激），可为术前语言功能区定位提供相互验证和互补的信息71尽管具有这些优势，由于年龄相关的认知、智力和语言障碍，儿童患者中的语言区定位仍然具有挑战性。因此，在不久的将来应开发更多适合不同年龄段且对儿童友好的任务范式和实验设置。本研究中，我们使用的软件尚未获得用于临床目的的认证，尽管这些工具已被证明具有重要价值和有效性，但在报告用于临床手术前评估的结果时，仍需考虑其潜在的责任问题。本文描述了仅使用基于海绵电极的高密度脑电图（HD-EEG）系统进行记录的操作流程。在临床和科研实践中，基于导电胶的脑电电极系统也被广泛使用。虽然这类系统可提供信噪比更高的脑电记录，但其准备时间较长（约40–60分钟），因此在儿科应用中适用性较低。此外，一些实验室在进行脑磁图（MEG）记录时采用低密度导电胶脑电系统，这类系统在准备时间方面优于高密度脑电系统，但由于覆盖全头皮的电极数量较少，其空间分辨率显著降低12,16,72,73.
目前，癫痫患者致痫区的定位仍主要依赖于颅内脑电图（iEEG）监测。此外，对于重要功能脑区的精确定位方法尚不明确，且现有的脑磁图（MEG）实验室所采用的实验装置并不适合儿科患者，而高密度脑电图（HD-EEG）在该领域的应用也非常有限。准确识别这些脑区有助于术前评估，并优化针对病灶切除或iEEG电极植入的手术规划。迄今为止，已有若干研究探讨了脑电源成像（ESI）或脑磁源成像（MSI）在药物难治性癫痫（DRE）及局灶性癫痫患者术前评估中的作用，用于定位癫痫区（EZ）12,13,14,15,16,17,18,19&#160;以及体感皮层等重要功能区41。少数研究表明，相较于单独使用MSI或ESI，联合脑磁-电源成像（EMSI）在源定位精度和预后预测性能方面表现更优13,31,42。尽管有上述研究进展，MEG与EEG同步记录仍极少开展，且MSI和ESI技术仅在全球少数癫痫中心得以应用。据我们所知，本研究是首个为儿童癫痫患者提供同步采集与分析MEG和HD-EEG数据的方法指导，并开展EMSI以无创识别激惹区、发作起始区（SOZ）以及重要功能脑区（包括初级视觉、运动、听觉和体感皮层）的研究。
在此，我们对两名药物难治性癫痫（DRE）患者（病例1和病例2）同步采集的非侵入性数据中检测到的发作间期棘波和发作期事件进行了EMSI分析，得到的源定位误差分别约为9 mm和12 mm（相对于癫痫发作起始区SOZ），与既往研究结果一致。42令人印象深刻的是，该方法实现的定位精度可与颅内记录结果（即基于颅内脑电图数据的癫痫源成像）相媲美，所定位的偶极子簇集区域与临床观察所确定的致痫脑区高度一致。图3C 和 图4B）。利用来自第三位具有DRE的代表性患者（病例3）的非侵入性数据，我们还对视觉、运动、听觉和体感诱发活动进行了EMSI分析，发现相应功能脑区（即视觉、运动、听觉和体感皮层）存在显著的源激活模式（图5C, 图6C, 图7C, 和 图8C).
我们的结果源于脑磁图（MEG）和脑电图（EEG）两种模态所获取的互补信息的融合，这种融合可能提高定位的准确性。众所周知，EEG能够反映所有颅内电流，而MEG主要对切向源敏感，对深部脑区源不敏感29,74。本研究结果表明，结合MEG和EEG因此可以克服各自模态的局限性，提供更优的定位结果，并识别出单独使用EEG源成像（ESI）或MEG源成像（MSI）时可能遗漏的致痫区和功能重要脑区。此外，我们提出了一种替代性的无创方法，即在术前评估期间未接受功能磁共振成像（fMRI）检查的患者中，利用EMSI来定位功能重要脑区。
使用无创技术（如同步进行的脑磁图MEG和脑电图EEG）对致痫区及功能重要脑区进行定位，是药物难治性癫痫（DRE）患儿术前评估中的关键步骤，旨在完全切除或断开癫痫灶（EZ）的同时保护功能皮层区域。本研究所提出的方法学详细描述了同步MEG与EEG数据的采集与分析流程，不仅支持其在癫痫术前评估中的应用，还可用于认知神经科学领域，以探究正常发育儿童及健康成人健康大脑的生理功能，以及与癫痫或其他神经系统疾病相关的脑形态与功能改变。未来针对致痫脑网络的研究还可进一步评估：利用同步MEG与高密度EEG（HD-EEG）数据通过EMSI无创估算的网络枢纽（即高度连接的脑区），是否比仅使用MSI和/或ESI方法估算的结果能更准确地定位DRE患儿的EZ75,76,77。此外，通过EMSI估算的癫痫样放电及涟波（即高频振荡，&#62;80 Hz）的时空传播模式的无创映射，有助于更深入理解癫痫样活动传播的病理生理机制，并可无创评估此类传播的起始发生器——这是EZ的一个精确生物标志物78,79。本方案还可通过分析MEG与EEG传感器阵列对不同方向源信号的敏感性，进一步研究MEG与EEG系统之间的互补性。此类分析可为同步进行MEG与HD-EEG时脑电生理特性的研究提供新的见解。

癫痫是最常见且致残性最强的神经系统疾病之一，其特征是反复发作且无诱因的癫痫发作，发作类型可为局灶性或全面性。尽管已有多种有效的药物治疗方案（例如抗癫痫药物 [ASMs]），但约有 20–30% 的患者无法控制癫痫发作，属于药物难治性癫痫（DRE）1。对于这些患者，癫痫手术是消除癫痫发作最有效的治疗方法；若能完全切除（或损毁/断开）致痫区（EZ）——即产生癫痫发作所必不可少的最小脑区——则可实现手术成功2。在保留功能区皮层的前提下，准确界定并切除（或损毁/断开）致痫区，是确保术后无癫痫发作的关键因素。为了确定是否适合手术，多学科团队会使用多种无创诊断工具来界定不同的皮层区域（即：激惹区、癫痫发作起始区 [SOZ]、功能缺损区和致痫病变区），这些区域可作为致痫区的间接近似指标3。当上述方法均无法明确识别致痫区时，则需进行颅内脑电图（iEEG）的术外监测。iEEG 的作用在于精确定位癫痫发作起始区（即临床癫痫发作产生的脑区），并绘制功能区脑图谱。然而，由于该技术具有侵入性4,5,6、空间覆盖范围有限，且需要明确的术前定位假设7，因而存在严重局限性。因此，实际的癫痫发作起始区焦点及其范围可能被遗漏，导致手术失败。此外，iEEG 的解读需要在住院期间记录多次典型的临床癫痫发作，这增加了并发症的风险（如感染和/或出血）5。因此，亟需开发可靠且无创的定位方法，以提供具有临床价值的信息，整体改善儿童药物难治性癫痫的术前评估。
近几十年来，电和磁源成像（ESI 和 MSI）在药物难治性癫痫（DRE）患者术前评估中的应用日益广泛，用于界定致痫区以及功能性脑区。特别是，ESI 和 MSI 可通过无创记录手段（如高密度脑电图（HD-EEG）和脑磁图（MEG））重建神经源活动，从而辅助外科手术规划或颅内脑电图（iEEG）电极的放置。ESI 和 MSI 可用于定位发作间期癫痫样放电（IEDs）（如棘波和尖波）或发作期（癫痫发作）活动。此外，还可用于定位参与感觉、运动、听觉和认知功能的不同功能性脑区。通过对电生理事件（如 IEDs 和癫痫发作）进行重建，可分别识别激惹区（即 IEDs 起源的脑区）和癫痫发作起始区（SOZ），这两者被认为是定位致痫区（EZ）的有效替代指标。对功能关键皮层（即对特定皮层功能不可或缺的脑区）3的定位则有助于绘制功能关键区相对于计划切除范围的位置和范围，从而预先降低癫痫手术可能带来的功能缺损风险8,9,10,11。多项研究探讨了 ESI 和/或 MSI 在癫痫术前评估中的临床效用，结果表明这些技术在致痫区定位方面具有良好的应用前景12,13,14,15,16,17,18,19。例如，Mouthaan 等人14基于 11 项前瞻性与回顾性癫痫研究的无创数据进行了广泛的荟萃分析，报告称这些源定位技术总体上可高灵敏度（82%）但低特异性（53%）地识别致痫区。其他研究也表明，在磁共振成像（MRI）结果正常的癫痫患者中，MSI 和 ESI 能够准确地将癫痫灶定位在切除区域内19,20,21。这些定位结果对于因临床或影像学检查结果不明确而无法接受癫痫手术的患者尤为重要。综上所述，ESI 和 MSI 在 DRE 患者致痫区及功能性脑区的术前定位中具有重要价值。
尽管这些发现令人鼓舞，但目前仅有少数三级癫痫中心能够常规开展此类技术，且在儿科人群中的应用往往不足。此外，高密度脑电图（HD-EEG）与脑磁图（MEG）很少被同步记录，而两者实际上可提供相互验证且互补的信息。MEG 对位于脑回表面、具有切向方向的浅表源敏感，但对径向定位的源或位于脑深部区域的源则不敏感。22,23,24,25,26此外，与脑电图（EEG）相比，MEG 具有更高的空间分辨率（毫米级）16,22,25与脑电图信号不同，脑磁图信号无需参考电极，且基本不受脑组织不同电导率（即脑膜、脑脊液、颅骨和头皮）的影响。25,27 提供由大脑产生的磁场的无失真测量。另一方面，EEG能够检测所有方向的源，但其空间分辨率低于MEG，且更容易受到伪迹干扰26,28由于对源定位和深度的敏感性互补，约30%的癫痫样放电活动（如痫样放电，IEDs）只能在脑磁图（MEG）中记录到，而无法在脑电图（EEG）中检测到，且 反之亦然26,29,30,31,32与允许长时间记录的脑电图（EEG）不同，脑磁图（MEG）在捕捉临床发作方面具有挑战性，因为其记录时间受限，通常不足以记录大多数患者的发作期事件。此外，与发作相关头部运动引起的伪迹常常会干扰MEG记录的质量。29,33,34,35另一方面，与脑电图（EEG）相比，脑磁图（MEG）记录速度更快、操作更简便，尤其适用于儿童，因为无需在儿童头部安放传感器。35.
硬件技术的进步使得能够同时记录覆盖整个头部的高密度脑磁图（MEG）和高密度脑电图（HD-EEG）数据，传感器数量超过550个。此外，现代脑电图技术的发展已将高密度脑电图的准备时间缩短至不到15分钟36。这对于行为配合困难、无法长时间保持静止的儿科人群尤为重要。同时，软件技术的进步使得脑电图源成像（ESI）与脑磁图源成像（MSI）能够整合为一种联合解决方案，即电磁源成像（EMSI），该方法基于同步采集的高密度脑电图与脑磁图数据进行分析。多项理论与实证研究报道，EMSI在源定位准确性方面优于单独使用任一模态13,30,31,37,38,39,40,41。Sharon 等人.37采用不同的源定位方法重建对感觉刺激的脑活动，发现与单独使用ESI或MSI相比，EMSI的定位结果始终更接近功能性磁共振成像&#160;(fMRI)——后者作为无创性精确定位准确性的参考标准。作者认为，这种改进的定位能力源于用于求解逆问题的传感器数量增加，以及两种成像模态不同的敏感性模式37。类似地，Yoshinaga 等人.31对局灶性难治性癫痫患者同步采集的脑电图和脑磁图数据进行偶极子分析，结果显示EMSI提供了单独使用任一模态无法获得的信息，并成功指导了一例患者的癫痫手术定位。在一项前瞻性盲法研究中，Duez 等人.13发现，与单独使用ESI或MSI相比，EMSI显著提高了无发作概率（即更高的优势比），定位准确性达到或超过52%，与激惹区和癫痫发作起始区（SOZ）的一致性分别达到或超过53%和36%。我们团队最近的一项研究42表明，EMSI在定位估计精度和手术预后预测性能方面均优于单独使用ESI或MSI，其相对于切除区域和癫痫发作起始区的定位误差分别约为8 mm和15 mm。尽管这些结果令人鼓舞，但目前仍缺乏针对药物难治性癫痫（DRE）儿童人群的EMSI方法学研究框架。
本研究展示了同步进行脑磁图（MEG）和高密度脑电图（HD-EEG）记录的实验装置，以及用于分析这些数据的方法学框架，旨在定位药物难治性癫痫（DRE）儿童的痫样放电区、癫痫发作起始区（SOZ）和功能重要脑区。具体而言，本文介绍了以下实验设置：（i）在睡眠期间记录并定位发作间期和发作期痫样放电活动；（ii）在视觉运动任务中记录视觉、运动、听觉和体感诱发电位，并绘制相应的功能重要脑区（即视觉、运动、听觉和体感皮层），以及进行听觉和体感刺激。此外，还详细介绍了数据处理流程，包括采用等效电流偶极子（ECD）和动态统计参数映射（dSPM）方法进行电磁源成像（EMSI）、个体化电生理源成像（ESI）和脑磁图源成像（MSI）的具体步骤。

<table><tbody><tr><td>AIRSTIM 设备</td><td>SD Instruments</td><td>N/A</td><td>SDI AIRSTIM 系统是一种替代电击的非条件刺激手段</td></tr><tr><td>婴儿洗发水&amp;nbsp;</td><td>Johnson's</td><td>N/A</td><td>婴儿洗发水对眼睛的温和程度堪比纯净水，专为轻柔清洁婴儿&amp;rsquo;娇嫩的头发和头皮而设计。&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Control III 消毒清洁液</td><td>Maril Products, Inc.</td><td>http://www.controlthree.com/</td><td>专为医院配制的消毒剂和杀菌溶液</td></tr><tr><td>Elekta Neuromag</td><td>TRIUX</td><td>NM24132A</td><td>一种综合性生物电磁测量系统，配备306通道神经磁强计，用于功能性脑研究</td></tr><tr><td>FASTRAK</td><td>Polhemus 技术</td><td>NS-7806</td><td>FASTRAK 采用交变电磁技术，可提供精确的位置和方向数据，几乎无延迟。通过单一磁源，FASTRAK 可同时为最多四个传感器提供数据。磁源发射电磁场，处于有效范围内的传感器可被完整追踪其六自由度（6DOF）运动。系统设置简单直观，无需用户校准。</td></tr><tr><td>Genuine Grass 可重复使用杯状脑电电极</td><td>Natus Medical, Inc.</td><td>N/A</td><td>每枚 Genuine Grass 脑电电极均经过严格机械和电气测试，确保长久使用寿命，实现无与伦比的记录清晰度和可靠性</td></tr><tr><td>Geodesic 传感器网</td><td>Electrical Geodesics, Inc.</td><td>S-MAN-200-GSNR-001</td><td>包含32至256个电极，可置于人头部以采集高密度阵列脑电图数据</td></tr><tr><td>GeoScan 传感器数字化系统</td><td>Electrical Geodesics, Inc.</td><td>8100550-03</td><td>手持式扫描仪及软件，用于三维电极位置注册</td></tr><tr><td>Natus Xltek NeuroWorks</td><td>Natus Medical, Inc.</td><td>https://natus.com/</td><td>Natus NeuroWorks 平台简化了常规脑电图检测、动态脑电图、长期监测、重症监护病房监测及科研研究中的数据采集、监控与管理流程</td></tr><tr><td>Natus NeuroWorks 脑电图软件</td><td>Natus Medical, Inc.</td><td>https://natus.com/neuro/neuroworks-eeg-software/</td><td>NeuroWorks 脑电图软件简化了脑电图检测数据的采集、监控、趋势分析和管理过程，使医护人员能够节省时间，专注于提供最佳诊疗服务</td></tr><tr><td>ROSA ONE Brain</td><td>Zimmer Biomet</td><td>https://www.zimmerbiomet.com/en/products-and-solutions/zb-edge/robotics/rosa-brain.html</td><td>ROSA ONE Brain 是一种机器人解决方案，可协助外科医生通过颅骨上的微小钻孔规划并执行复杂的神经外科手术&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Ten20 导电膏</td><td>Weaver and company</td><td>N/A</td><td>Ten20 含有适当的黏附性与导电性平衡成分，可使电极稳固贴合，同时允许电信号有效传导</td></tr></tbody></table>

药物难治性癫痫患儿术前评估中的电磁源成像

Electromagnetic Source Imaging in Presurgical Evaluation of Children with Drug-Resistant Epilepsy

对于药物难治性癫痫（DRE）患儿，实现无发作依赖于精确定位并切除（或损毁/断开）癫痫发生区（EZ），同时保护功能重要脑区。因此，开发一种可靠且无创的定位方法，为临床提供可用于定位EZ的有用信息，对于取得成功的手术效果至关重要。电生理源成像（ESI）和磁源成像（MSI）在这些患者的术前评估中应用日益广泛，已在癫痫发生区及功能重要脑区的定位方面展现出良好前景。此外，将ESI与MSI整合为单一解决方案，即电磁源成像（EMSI），基于同步的高密度脑电图（HD-EEG）和脑磁图（MEG）记录，其源定位准确性已证明高于任一单独模态。尽管这些结果令人鼓舞，此类技术目前仅在少数三级癫痫中心开展，同步记录尤为罕见，在儿童群体中的应用仍显不足。本研究展示了同步采集MEG与HD-EEG数据的实验设置，以及分析这些数据的方法框架，旨在定位DRE患儿的激惹区、发作起始区及功能重要脑区。更具体而言，本文呈现了以下实验设置：（i）在睡眠期间记录并定位发作间期和发作期癫痫样放电活动；（ii）在视觉运动任务以及听觉和躯体感觉刺激过程中，记录视觉、运动、听觉和躯体感觉诱发电位，并绘制相应的功能重要脑区（即视觉、运动、听觉和躯体感觉区）图谱。此外，详细介绍了数据分析流程，包括使用等效电流偶极子（ECD）和动态统计参数映射（dSPM）方法进行EMSI以及单独的ESI和MSI分析的具体步骤。

脑磁图（MEG）与高密度脑电图（HD-EEG）很少被同时记录，尽管二者可提供相互验证且互补的信息。本文展示了同步记录MEG与HD-EEG的实验设置，以及分析这些数据的方法，旨在定位药物难治性癫痫患儿的致痫区和功能重要脑区。

对于药物难治性癫痫（DRE）患儿， seizure freedom 依赖于致痫灶的明确界定及其切除（或消融/断开）……

我们研究的主要目标是开发新型癫痫生物标志物，以增强术前评估过程，并改善患有药物难治性癫痫儿童的手术治疗效果。我们正致力于探究非侵入性方法是否能够精确定位与表观遗传组织相对应的脑区。本领域最新的进展包括：能够使用大量传感器同步记录脑磁图（MEG）和高密度脑电图（EEG）数据、新型EEG技术显著缩短准备时间（这在儿童中尤为关键），以及将电磁源成像结合为统一解决方案的先进算法。我们提供的证据表明，在定位准确性方面，对同步采集的脑磁图（MEG）和高密度脑电图（EEG）数据进行联合的电和磁源成像，优于单独使用任一模态的成像效果。这很可能归因于MEG和EEG信号在敏感性特征上的互补性和相互验证能力，以及传感器数量的增加。我们展示了一种先进的实验装置，该装置能够同时记录覆盖整个头部的500多个传感器所采集的脑磁和脑电活动。通过该设置，我们可实现对发作间期和发作期癫痫样活动的无创定位，并绘制出需要在手术中予以保留的局部脑区。我们的研究结果将有助于理解脑磁图与高密度脑电图记录在不同临床场景下所提供的互补性与验证性信息，尤其是在致痫灶定位困难的情况下，例如病灶位置较深或其方向相对于患者大脑皮层表面呈径向排列时。首先，让受试者穿上病号服，舒适地坐在木制椅子上。测量受试者的头围以选择合适的脑电图（EEG）网尺寸。将正确尺寸的EEG网浸泡在温自来水、电解质和婴儿洗发水的混合溶液中五分钟。使用微孔纸胶带，将五个作为头部位置指示器（HPI）的磁线圈置于头皮上已知位置。为了记录受试者的心跳，在锁骨下方的右侧和左侧胸部各放置一个心电图（ECG）电极。为了记录垂直方向的眼球运动或眨眼，在右眼的上方和下方各放置一个眼电图（EOG）电极。使用胶带将两对非一次性杯状电极分别固定在双手的第一背侧骨间肌和拇短展肌上，以测量视觉运动任务期间的肌肉活动。将参考接收器通过塑料护目镜放置在受试者头部。通过主触笔接收器定位解剖学标志点、五个HPI线圈位置，并均匀采集额外的头皮点。在佩戴EEG网之前，将双手伸入网内并将其展开。将拉伸好的网状帽放置在受试者头部，并调整其位置。使用脑电阻抗仪，确保所有头皮电极的阻抗均处于0至50千欧姆范围内。为了确定脑电电极的三维位置，请受试者舒适地坐着，并平视前方。在光学扫描仪软件中，选择与记录过程中使用的 EEG 传感器布局相匹配的传感器模板，并启动扫描过程。缓慢移动扫描仪，沿从头部顶部到底部的弧形路径扫描，以记录所有传感器的物理位置。接下来，使用无线光学探针探测四个定位传感器中的标志点，以将三维传感器点云与所选的传感器模板对齐。对于静息或睡眠状态的数据采集，将 MEG 系统的机架调整至仰卧位。将受试者转移至磁屏蔽室（MSR）内，协助其坐在床边并躺卧于床上。轻柔移动受试者的头部，直至其接触头盔内部。将HPI线圈、心电图（ECG）和眼电图（EOG）电极插入MEG系统相应面板上。将脑电图（EEG）网连接至放大器单元，直至其进入磁屏蔽室（MSR）。在磁屏蔽室外的采集工作站上检查头部坐标测量值。进行视觉运动任务时，将MEG系统的门架调至直立位置，并调整MEG座椅，使受试者的头部位于门架下方。协助受试者坐在无磁且兼容的座椅上。将头部位置指示（HPI）线圈、心电图（ECG）、眼电图（EOG）、第一背侧骨间肌、指间肌以及拇短展肌电极连接至MEG设备右侧面板。将EEG网连接到磁屏蔽室（MSR）内的放大器单元。使用升降踏板调整椅子高度，直至受试者的头部轻轻接触头盔内部。将投影屏幕放置在受试者前方，并指导受试者仅在屏幕上出现视觉刺激时，用食指轻敲桌面。使用相同的装置进行听觉刺激，并协助受试者佩戴耳机。在聆听声音触发信号的同时，指导受试者注视屏幕上投射的刺激内容。对于体感刺激，将薄的弹性膜直接贴附于双手三个手指的远端掌侧部位，以进行触觉刺激。询问受试者希望在投影屏幕上观看的视频内容。在开始记录之前，关闭磁屏蔽室（MSR）的门。通过语音对讲系统，确认受试者在磁屏蔽室内的舒适状态，并指导受试者在开始任务前保持静止姿势约30秒。每次记录会话中，先按下脑电图（EEG）数据采集软件上的记录按钮，开始EEG记录；然后按下脑磁图（MEG）数据采集软件上的记录按钮，开始MEG记录；最后按下刺激计算机软件上的开始按钮，以呈现视觉刺激。记录约一小时的静息或睡眠状态下的脑磁图（MEG）和脑电图（EEG）同步信号。同样，在视觉运动任务期间记录约一小时的MEG和EEG信号。对于听觉刺激，记录约20分钟的同步MEG和EEG数据；对于体感刺激，记录约14分钟的同步MEG和EEG数据。记录完成后，让受试者在屏蔽磁室外的椅子上坐下。用双手将脑电帽从受试者头部缓缓取下，直至完全脱离。在 Brainstorm 软件中导入同步的 MEG 和高密度 EEG 信号。使用每页10秒的标准显示设置，标记在MEG和EEG记录中均出现的每个IED的负向波峰，以及仅在每种模态中单独出现的IED负向波峰。分别利用MEG、EEG以及MEG与EEG联合的传感器阵列，采用无约束等效偶极子模型（ECD）方法对所选的发作间期尖波的潜在发生源进行定位。标记在发作事件期间MEG和EEG上出现的每个癫痫样放电簇的负向波峰，以及仅在每种模态中单独出现的放电簇负向波峰。同样，分别使用无约束等效电流偶极子（ECD）方法，在 MEG、EEG 以及 MEG 与 EEG 联合的传感器阵列上，对所选痫样放电的潜在发生源进行定位。对于运动皮层定位，通过在第一背侧骨间肌（FDI）成对电极上选择与基线不同的肌肉激活首个峰值，标记左手的敲击事件。接着，应用平均参考导联法，并对刺激信号进行平均，以获得事件相关磁场和电位。针对每个诱发的场和电位，分别对 MEG、EEG 以及 MEG 与 EEG 联合的传感器阵列，使用 DSPM 计算平均事件的皮层源。对于一名 10 岁女性，EMSI 显示双侧额颞区存在局灶性偶极子簇，与基于标准 iEEG 的 ESI 结果一致。对于一名 13 岁男性，EMSI 揭示发作起始定位于颞叶，与基于标准 iEEG 的 ESI 结果相符。在一名15岁女性中，对平均的视觉、运动、听觉和体感诱发电位进行EMSI检测，结果显示在受累的功能区皮层激活达到最大。

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