多模態(tài)影像融合聯(lián)合立體腦電圖對多病灶難治性癲癇的術(shù)前定位及療效

盧 軍 王中鳴 王 琴 彭 瓊 曾其昌 陳 攀 黃亞輝 李振光

1）湖南省腦科醫(yī)院（湖南省第二人民醫(yī)院），湖南 長沙 410007 2）湖南省中醫(yī)藥大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，湖南 長沙 410007

癲癇作為臨床治療常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一，其特征為腦神經(jīng)元異常放電，已成為困擾醫(yī)學(xué)界的難治病之一［1］。外科手術(shù)治療是難治性癲癇的有效治療方法，術(shù)前通過非侵入、侵入性檢查定位和界定“致癇區(qū)”，是保證手術(shù)治療最關(guān)鍵的流程［2-3］。近年來，神經(jīng)成像技術(shù)得到廣泛而長足的發(fā)展，多模態(tài)神經(jīng)成像技術(shù)對確定結(jié)構(gòu)影像特征、探索癲癇的發(fā)病與網(wǎng)絡(luò)傳播的腦機(jī)制具有重要作用［4-6］。立體定向腦電圖技術(shù)（stereotactic electroencephalography，SEEG）是一種探索癲癇的有創(chuàng)性方法，具有三維和時間精確研究癲癇放電的優(yōu)點，隨著多模態(tài)影像技術(shù)的發(fā)展，SEEG 可應(yīng)用于難治性癲癇術(shù)前評估與手術(shù)中的參考［7-8］。本研究旨在利用SINOPLAN 軟件進(jìn)行磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）- 正 電 子 發(fā) 射 掃 描（positron emission tomography，PET）影像融合和三維重建并規(guī)劃SEEG電極植入方案，探討多模態(tài)影像融合聯(lián)合立體腦電圖應(yīng)用于多病灶難治性癲癇術(shù)前定位及手術(shù)效果的應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析2021-01—2022-06 在湖南省腦科醫(yī)院行手術(shù)治療40 例難治性癲癇患者。患者均口服藥物效果較差，經(jīng)磁共振檢查確診為陰性，基于不同的神經(jīng)成像技術(shù)分為對照組與觀察組各20例。對照組男13例，女7例，年齡12～43（31.6±9.8）歲。觀察組男11例，女9例，年齡11～45（30.5±8.4）歲。2組性別、年齡比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 納入和排除標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）確診為癲癇［9］；（2）服用癲癇藥物2 a以上控制效果不佳；（3）手術(shù)病理明確癲癇灶。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）合并其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病；（2）存在MRI 檢查禁忌證；（3）懷孕的婦女、哺乳期婦女。

1.3 實施方法對照組行多模態(tài)影像融合，采用軸位T1加權(quán)成像（T1-weighted imaging，T1WI）增強前后薄層掃描，利用圖像處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)減影提取血管信息。壓脂冠狀位薄層掃描，采用軟件自動提取大腦皮質(zhì)影像學(xué)數(shù)據(jù)，多模態(tài)影像融合在軟件系統(tǒng)完成。實現(xiàn)T1WI 和PET 的融合，可有效確定出致癇區(qū)。血管圖像減影后與大腦皮質(zhì)影像融合，可構(gòu)建出針對大腦皮質(zhì)三維模型。觀察組多模態(tài)影像融合聯(lián)合立體腦電圖，立體腦電圖采用以下方法。

Ⅰ期術(shù)前評估：顱腦磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、長程視頻腦電圖監(jiān)測及PET檢查，行腦磁圖檢查與Wada試驗。完成Ⅰ期術(shù)前評估，提出致癇灶可能的假設(shè)，確定顱內(nèi)電極覆蓋范圍。術(shù)前將計算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）、MRI 及增強圖像傳入機(jī)定位輔助系統(tǒng)，設(shè)計SEEG 電極置入路徑。在機(jī)器人立體定向輔助系統(tǒng)引導(dǎo)下，將SEEG 電極置入到計劃區(qū)域，確認(rèn)電極位置是否準(zhǔn)確。回病房顱內(nèi)腦電圖長程監(jiān)測。

Ⅱ期術(shù)前評估：依據(jù)發(fā)作起始區(qū)和發(fā)作原始受累結(jié)構(gòu)，兼顧易激惹區(qū)、PET 異常區(qū)域、結(jié)構(gòu)性病灶范圍，結(jié)合電刺激結(jié)果確認(rèn)功能保護(hù)區(qū)域，設(shè)計切除計劃并輸入至導(dǎo)航系統(tǒng)，在導(dǎo)航引導(dǎo)下實施手術(shù)切除。

1.4 評價指標(biāo)（1）定位效果：對比兩種方法的陽性檢出率與定位準(zhǔn)確率。（2）手術(shù)效果：對比2組患者術(shù)中骨窗大小、手術(shù)持續(xù)時間、術(shù)后感染發(fā)生率，基于癲癇發(fā)作頻率對手術(shù)效果加以評估。國際抗癲癇聯(lián)盟癲癇術(shù)后效果分類：（1）癲癇癥狀完全消失、沒有先兆；（2）僅存在先兆，癲癇無發(fā)作；（3）每年癲癇發(fā)作1～3次，先兆有或無；（4）每年癲癇次數(shù)≥4，發(fā)作日較基線減少數(shù)量≥50%，先兆有或無；（5）發(fā)作日較基線<50%，或增加數(shù)量<100%，先兆發(fā)作伴有或不伴有；（6）發(fā)作日與基線相比增加>100%，先兆有或無。符合1～3項視為有效緩解癥狀。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理相關(guān)數(shù)據(jù)分析基于統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS 20.0，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，行t檢驗。計數(shù)資料以率（%）表示，行χ2檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 定位結(jié)果對比對照組和觀察組陽性檢出率分別為95.00%和100.0%，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），見表1。對照組定位準(zhǔn)確率為75.00%，觀察組為90.00%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），見表2。

表1 兩種檢查方法陽性檢出率對比 ［n（%）］Table 1 Comparison of positive detection rates between the two methods ［n（%）］

表2 兩種檢查方法定位準(zhǔn)確率對比 ［n（%）］Table 2 Comparison of positioning accuracy rate of the two methods ［n（%）］

2.2 手術(shù)效果觀察組骨窗小于對照組（P<0.05），手術(shù)時間顯著少于對照組（P<0.05），見表3；2組患者癲癇灶切除后感染率比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），見表4。觀察組術(shù)后癲癇緩解情況優(yōu)于對照組（P<0.05），見表5。治療前后多模態(tài)影像融合及立體腦電圖見圖1～4。

圖1 癲癇治療前后的MRI液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列Figure 1 MRI fluid attenuated inversion recovery sequence before and after epilepsy treatment

表3 2組患者手術(shù)情況比較 （±s）Table 3 Comparison of operation conditions between the two groups （±s）

表3 2組患者手術(shù)情況比較 （±s）Table 3 Comparison of operation conditions between the two groups （±s）

組別對照組觀察組Z值P值骨窗/cm2手術(shù)持續(xù)時間/h顳葉17.47±2.75 14.82±2.55 2.943 0.029額葉16.23±2.22 14.13±1.34 2.477 0.012頂葉15.43±3.43 13.48±3.68 0.967 0.316顳葉4.52±1.71 3.81±0.91 2.915 0.029額葉4.22±1.15 3.53±0.64 2.387 0.016頂葉4.12±1.33 3.65±0.82 2.457 0.015

表4 2組患者術(shù)后感染率比較 ［n（%）］Table 4 Comparison of postoperative infection rates between the two groups ［n（%）］

表5 2組患者術(shù)后癥狀緩解情況對比 ［n（%）］Table 5 Comparison of postoperative symptom remission between the two groups ［n（%）］

3 討論

癲癇是一種慢性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，是臨床治療疑難神經(jīng)疾病之一［10-11］。流行病學(xué)調(diào)查表明，全球約有7 000萬人患有癲癇，中國約有900萬癲癇患者，每年新發(fā)患病人數(shù)65 萬～70 萬。而其中藥物難治性癲癇約為30%。癲癇患者典型特點為社會功能與生活質(zhì)量明顯受損，難治性癲癇患者表現(xiàn)更嚴(yán)重［12］。此疾病的特點是可發(fā)病于任何年齡段、治療難度大，被世界衛(wèi)生組織列為全球重點防治的五大神經(jīng)精神疾病之一。

圖2 右島后葉皮層發(fā)育不良的多模態(tài)融合成像Figure 2 Multimodal fusion imaging of right posterior insular cortical dysplasia

圖3 MRI三維重建圖像Figure 3 3D reconstruction image of MRI

圖4 顱內(nèi)電極立體腦電圖Figure 4 Stereoscopic electroencephalogram with intracranial electrodes

癲癇手術(shù)的成功最終取決于準(zhǔn)確界定和徹底清除“致癇灶”，術(shù)前評估是確定放電異常的皮層區(qū)域，并論證是否可以切除，術(shù)后是否存在功能障礙，多模態(tài)影像融合技術(shù)為準(zhǔn)確界定提供了技術(shù)保障［13-14］。大量研究顯示外科手術(shù)治療在控制癲癇發(fā)作、改善認(rèn)知功能、提高生活質(zhì)量等方面起到了里程碑的作用，其中難治性癲癇患者至少50%左右可通過手術(shù)治療獲益，但手術(shù)治療的療效取決于術(shù)前定位的精準(zhǔn)性，而其安全性取決于術(shù)前確定致癇灶與重要腦功能區(qū)的關(guān)系以及致癇灶與腦血管的關(guān)系［15-17］。許多研究從三維可視再現(xiàn)患者真實皮層及血管，并結(jié)合立體定向腦電圖所確定的致癇灶部位與范圍，從而直觀了解兩者關(guān)系，為手術(shù)最大程度切除致癇灶、避免損傷重要功能區(qū)及血管提供重要保障，而手術(shù)安全性及療效的大大提高給無數(shù)因長期服用大量抗癲癇藥物的難治性癲癇患者帶來認(rèn)知改善、癲癇控制、藥物減量、生活質(zhì)量的提高等經(jīng)濟(jì)效益及社會效益［18-19］。

近年來，醫(yī)學(xué)界的神經(jīng)成像技術(shù)不斷發(fā)展，主要技術(shù)包括MRI［20］、PET［21］、單光子發(fā)射斷層成像［22］、腦電圖成像［23］、腦磁圖成像［24］、彌散張量成像［25］等。這些技術(shù)已成熟，可應(yīng)用于臨床診斷、療效評價和基礎(chǔ)研究。在腦科學(xué)領(lǐng)域，新興技術(shù)的應(yīng)用為確定神經(jīng)精神疾病提供了新的方法。傳統(tǒng)的單模態(tài)影像技術(shù)僅可表明大腦活動單一的特征，而神經(jīng)成像技術(shù)整合多模態(tài)可刻畫癲癇的功能、提取結(jié)構(gòu)影像特征，有利于探索癲癇活動，對研究網(wǎng)絡(luò)傳播的腦機(jī)制具有重要作用［26-27］。當(dāng)前多模態(tài)技術(shù)的融合成為發(fā)展趨勢。綜合應(yīng)用多模態(tài)的神經(jīng)成像技術(shù)，為研究癲癇放電、播散機(jī)制、定位癲癇病灶創(chuàng)造了條件，有利于癲癇治療的術(shù)前評估、指導(dǎo)治療及評估預(yù)后等。基于臨床癥狀-腦電生理-腦解剖理念的SEEG 技術(shù)由法國上世紀(jì)50 年代發(fā)展而來。SEEG 是探索局灶性癲癇的有創(chuàng)方法，具有三維優(yōu)勢，可以精確分析癲癇放電［28-29］。其實施原理是通過解剖-電-臨床三者的關(guān)系，通過立體定向裝置從三維空間分析癲癇的起始發(fā)生和持續(xù)過程，形成致癇區(qū)依據(jù)。SEEG電極每根有8～16 個觸點，觸點間距為1.5 mm，能記錄腦組織內(nèi)癲癇樣放電情況，記錄時間-空間演變過程。顱內(nèi)電極的置入方案結(jié)合臨床資料、影像學(xué)、視頻腦電圖資料可準(zhǔn)確實施。伴隨多模態(tài)影像技術(shù)的進(jìn)步，SEEG可應(yīng)用于難治性癲癇的術(shù)前評估及手術(shù)，諸多發(fā)達(dá)國家的癲癇中心都得以應(yīng)用［30］。中國在2012年引進(jìn)此技術(shù)，目前已有20 多家癲癇治療中心應(yīng)用此技術(shù)治療癲癇。

本研究旨在探討基于多模態(tài)影像融合的SEEG在多病灶難治性癲癇的術(shù)前評估及治療中的應(yīng)用價值，利用SINOPLAN 軟件進(jìn)行MRI-PET 影像融合和三維重建并規(guī)劃SEEG電極植入方案，結(jié)合患者發(fā)作期的臨床癥狀，分析發(fā)作期患者解剖-電關(guān)系，定位與界定致癇區(qū)，另外對置入電極觸點實施電刺激，可以輔助定位功能區(qū)及進(jìn)一步證實致癇灶，最終明確手術(shù)需要切除的致癇灶范圍。結(jié)果表明，對照組和觀察組陽性檢出率分別為95.00%和100.0%，2 組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；對照組定位準(zhǔn)確率為77.50%，觀察組準(zhǔn)確定率為90.00%，2組比較有統(tǒng)計學(xué)差異（P<0.05）；觀察組骨窗小于對照組（P<0.05），手術(shù)時間顯著少于對照組（P<0.05）；2 組患者癲癇灶切除后均有感染病例，有統(tǒng)計學(xué)差異（P<0.05）；觀察組術(shù)后癲癇緩解情況優(yōu)于對照組（P<0.05）。可能原因為借助SINOPLAN軟件完成影像融合，通過三維可視化可以顯示大腦皮質(zhì)，確定顱內(nèi)電極的植入方式，為確定手術(shù)切除范圍提供了證據(jù)，并確保電極植入的準(zhǔn)確性。對患者的病史、臨床癥狀、影像學(xué)表現(xiàn)和發(fā)作間期腦電圖綜合分析，設(shè)計基于Leksell 框架的顱內(nèi)電極植入計劃。多模態(tài)的三維影像融合技術(shù)將顱內(nèi)血管可視化，為規(guī)避立體定向顱內(nèi)電極植入時避免損傷血管，從而確保電極植入的安全性。立體定向顱內(nèi)電極植入后行電刺激即Mapping技術(shù)，明確電極植入點腦組織與腦功能區(qū)及致癇區(qū)關(guān)系，從而進(jìn)一步確定致癇區(qū)部位及其與腦功能區(qū)關(guān)系，為確定手術(shù)計劃提供可靠依據(jù)。SEEG電極植入后對散發(fā)于腦深部小致癇灶，可直接通過電極觸點連接射頻儀行局部致癇灶射頻熱凝毀損治療。

針對多病灶難治性癲癇手術(shù)患者，采用多模態(tài)影像融合聯(lián)合立體腦電圖可以提升術(shù)前定位的準(zhǔn)確性，保證手術(shù)療效。