顽固性癫痫患者的癫痫发作起始区定位方法研究

2024-06-11 Tue
近年来，难治性癫痫（refractory epilepsy）越来越受到医学界的关注。这种癫痫被定义为尽管经过两次适当的抗癫痫药物治疗，仍持续发生严重的癫痫发作。对于药物治疗无效的患者来说，如果能够准确定位癫痫发作起源区（seizure onset zone, SOZ），通过切除或消融该区域的治疗方法可能会具有治愈作用。然而，在美国，通过立体定向脑电图（stereoelectroencephalography, SEEG）电极监测不同脑区的癫痫活动是药物难治性癫痫患者常见的手术评估方法，但这种方法依赖于检测到足够数量的癫痫发作，患者需住院监测数日甚至数周。此外，即使完成SEEG监测，SOZ的精准定位也无法得到保证。因此，研究如何提高SOZ的定位准确性具有重要意义。
这篇论文的主要作者包括Alexander G. Yearley, Elliot H. Smith, Tyler S. Davis, Daria Anderson, Amir M. Arain和John D. Rolston，分别来自哈佛医学院（Harvard Medical School）、布莱根和妇女医院（Brigham and Women’s Hospital）、犹他大学（University of Utah）和悉尼大学（University of Sydney）。论文发表于《Journal of Neurosurgery》，在线发表日期为2024年5月24日。该研究的目标是开发一种计算方法，从立体定向脑电图SEEG电极记录中识别和表征癫痫发作间的癫痫形放电（interictal epileptiform discharges, IEDs），并利用IED的传播方向性来定位SOZ。
研究方法研究参与者该研究从2019年至2021年间，在犹他大学对15名患有药物难治性癫痫的患者进行SEEG记录。为了纳入研究，患者需要至少进行16小时的SEEG记录和相应的轨迹成像。患者在2至8天内进行了神经监测，以定位癫痫灶。电极的植入是根据术前SEEG的假设，由多学科会议商讨决定的。术前假设SOZ集中在某些特定区域，根据预先的脑电图、术前成像、发作症状学以及神经心理学的发现在这些区域植入电极。此外，对于有病灶的患者，如果病灶被认为可能是癫痫发作的来源，也会将其周围的皮质作为潜在来源区域进行取样。
IED检测和传播波量化研究从15名患者连续的SEEG记录中检测到IED，并通过一种修改的峰值检测算法来识别IED。每个IED需要在至少5个通道内的6毫秒窗口内检测到峰值，才能被标记为IED。为了避免检测到偶然的信号噪音，IED检测需要符合国际临床神经生理学会（International Federation of Clinical Neurophysiology）的定义标准。
为了确定IED传播波的性质，研究使用三种测量方法：电极之间的欧几里得距离、轨迹成像确定的轴突路径长度和电极之间的连接概率。通过计算IED传播速度，研究进一步量化了IED是否符合传播波的标准。
IED与SOZ的空间关系SOZ由临床神经学家根据连续SEEG记录的癫痫活动定义。为了评估SOZ的范围，这项研究进行了敏感性分析，使用了四种不同定义的SOZ：0毫米、10毫米、20毫米和30毫米。IED的传播路径则通过SEEG电极接触数的时间顺序来确定，每个IED的探测被分为功能单元，称为“三联”（triplets），每个三联由检测到同一IED的三个连续接触组成。通过分析三联的频率和分布，研究IED通过SOZ的比例和路径。
研究结果研究发现，每位患者平均记录了23.2小时的SEEG数据，检测到了22.6（4.4-183.9）个IED每小时的中位数（范围）。平均61.8%的IED表现出传播波的特性，IED传播波中位速度为基于欧几里得距离44.5 cm/s，基于轴突路径长度126.1 cm/s。在SOZ位置的不同定义下，研究发现IED通过SOZ的比例存在显著差异：在最窄的定义（0毫米）下，患者中位数为17.4%的IED起源于SOZ，而整体路径上则中位数为20.8%。在最宽的定义（30毫米）下，IED起源于SOZ的比例增加到62.1%。
高频率出现的IED三联更可能传递于SOZ，包括100%的高频三联出现在至少一个通过SOZ的IED中。进一步的回归分析显示，每小时检测到更多IED、IED传播波的比例更高且三联频率高的患者，其IED更可能本地化于SOZ。
结论和意义通过计算方法，IED可以从癫痫患者的临床SEEG记录中被有效检测，并与SOZ的初步定义相关联。尽管IED在不同患者中对SOZ的定位具有异质性，但具有更高比例IED传播波的患者，其IED显著更可能定位到SOZ。IED三联分析有助于区分IED通过SOZ的稳定路径和不通过的路径，这些发现为SOZ映射提供了潜在的生物标志物。
该研究为临床工作流程中引入IED分析提供了可能，通过减少癫痫发作区域的监测时间和植入电极数量，可能对这类高风险患者人群产生积极影响。未来需要在更大人群中验证这些方法，并调查IED特征与临床结果的关系。这项研究支持了检测IED及其传播波在癫痫患者SOZ定位中的潜在应用价值。