药物难治性癫痫患儿术前评估中的电磁源成像

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。