脑磁图在癫痫外科中的临床应用随着癫痫外科的发展,越來越多的药物难治性癫痫接受手术治 疗,而术前评估中准确的致痫灶定位是手术成功的关键所在近几年 发展起来的脑磁图(Magnetoencephalography, MEG),术前无创伤性 致痫灶定位技术,由于其阳性率与侵入性电生理检查符合率较高,因 此在癫痫外科中起着越来越犬的作用一、基本原理人体组织器官的生命活动离不开生物电流,“电动生磁”,于是产 生了人体磁场大脑完成任何一个功能,至少有数以千计的皮质锥体 细胞同时激活这些锥体细胞的顶端树突平行走向,并垂直于脑皮质 表面,这也是这些细胞内电流的主要方向,这种电流可以产生脑磁场 但记录脑磁场有两大难点:一是信号弱,只有5OOft(lft= 10-15特斯 拉),仅为地球磁场的亿分之一;二是干扰大,城市噪音、汽车、电梯、 电源线、各种机电设备及地磁等环境噪声都将淹没脑磁信号1968年,Cohen在美国麻省理工大学的磁场研究所用两万圈的普 通线圈作为磁场探测器,以特殊的平均法,第一次记录了人的脑磁图, 检测出大脑Q节律磁活动1972年,超导量子干涉仪 (Super-conductingquantuminterferencedevice, SQUID)开始用 J * MEG 的探测器中,将金属锯制成的SQUID与梯度计和磁场强度计耦合在 一起,安装在充满液态氨的头盔样的杜瓦(Dewar)容器里,使温度达 到-269°C,在超导状态时电阻完全消失,能够检测一个磁量子能量的 变化,其灵敏度达到10・15特斯拉,能测量出皮质中枢神经活动吋产 生的磁场。
早期用SQUID制成的MEG系统只有一个探头,记录时 需不断移动位置和重复测量,以测得不同部位的脑磁活动整个记录 过程需要8个多小时,需要数天甚至数周的时间分析资料这种复杂 耗时操作和分析,限制了 MEG的应用经过20多年的发展,MEG 系统经历了四代改进,从一个探头逐渐发展成为全头型MEG系统 (whole-scalpMEGsystem)o 0前该系统在头盔样的探测器中有100〜 300多个SQUID,并附带多道EEG记录系统它可以一次性地测量 整个大脑皮质神经活动,一般检测和分析时间只需2个多小时MEG 的探头只能接收到颅内正切方向的磁场o颅内主要的粗人神经位于脑 组织表面的沟回里,与皮质表面垂直,MEG正好可以记录到这部分 信号相反,EEG适合于记录大脑沟回的表面信号MEG记录的是 突触后电位引起的细胞内离子电流所产生的磁场,因为没有脑组织和 颅骨的衰减,电磁源的定位对于MEG相对简单清楚,常用单个等效 电流偶极子模式定位而EEG所记录信号发生源是神经细胞的突触 后电位(兴奋性突触后电位和抑制性突触后电位)和细胞外的容积传 导电流EEG和MEG的曲线看起来差不多,但信息来源并不相同, 且呈高度相关。
脑磁图的磁场探测系统主要由采集线圈和SQUID组成由于探 测系统是处于-269°C液氨中超导状态下工作的,这样就确保了探测磁 通量产生的微弱电流信号不损耗,并被SQUID进一步放大MEG不 仅能够捕捉到每一瞬间的脑细胞活动,而且还可将捕获的动态数据与 三维MRI解剖图像叠加起來,从而形成四维的集电和磁信号一体化 的磁源成像图(MagneticSourcelmaging, MSI),实现病灶的动态精确 定位,从时间、空间和分辨率三个方面最大限度地提高检测精度二、MEG在癫痫外科中的应用脑磁图可以探测到皮质直径小于3mm的癫痫灶活动,分辨时相 可达1ms,是目前最灵敏的无创性癫痫灶定位方法它能将捕捉到的 瞬时磁信号与三维MRI解剖图融合,从而精确确定致痫灶的解剖部 位,有极高的时间和空间分辨率同时由于磁信号穿过头皮、颅骨等 解剖结构时不会发生畸变,所以MEG定位较其他功能检查具有更高 的准确性1. MEG与EEG/VEEG的比较MEG检查在发作间期有较高的检 查阳性率,明显高于常规EEG和长程EEG检查Ko等在MEG和 EEG的指导下行前颖叶切除术,术后效果良好,并发现MEG的术前 定位价值远远高于EEGo Wheless等对58例难治性癫痫患者术前行 MEG、MRI和V-EEG,并与术后的疗效进行了比较,结果发现行MEG 的患者中52%疗效较好,而行发作期/发作间期EEG的患者中只有 33%和45%效果较好。
Morioka等认为MEG与EEG比较有三点明显 优点:①头皮与颅骨对磁场不产生阻抗,磁信号穿过时无畸变和衰变② 磁信号受细胞内电流影响,只局限于相应皮质,而脑电信号与电流 量有关,在整个脑内均有传播,所以MEG可以更准确的空间定位③ MEG由偶极子磁源定位对应于MRI解剖结构上确定致痫灶位置, 而头皮EEG则依赖头皮的体表立位所以MEG在灵敏度、准确性 等方面均优于头皮EEG,在EEG呈弥漫性改变吋MEG检查多能明 确致痫灶位置Smith等对40例行手术的患者行MEG检查,结果发 现23例患者的EEG和MEG基木一致,同时发现如果患者的MEG 和EEG结果和同,则其手术后癫痫完全控制,但若MEG和EEG不 一致时,则术后的疗效不佳Watanabe等总结了 274例患者的MEG 和EEG结果,发现89%的患者在MEG和EEG上均有异常另外4% 的患者在EEG上无异常,在MEG检查中有异常而2%的患者在EEG 上有异常,在MEG上却无异常,由此说明MEG较EEG在癫痫的诊 断上更敏感一般认为癫痫波的发现依赖于致痫灶的部位,在额叶癫 痫诊断上,MEG优于EEG,而在枕叶癫痫的诊断中,EEG明显优于 MEGo Shiraishi等研究了 4例额叶癫痫患者的MEG检查结果,发现 2例定位于辅助运动区,2例定位于额中央区,口发作期和发作间期 MEG基本一致。
在脑磁图检查中,可以见到一侧半球致痫灶产生的棘波经脐月氐体 传到对侧半球相应部位的信号有一定的相差,脑磁图以其极高的时间 分辨率可以将其区别开來,即可将临床上所谓的“镜灶”与原发灶完 全区别,这是以往电生理检查难以做到的Ishibashi等对一例 Lennox-Gastaut综合征进行了术前和术后MEG检查,发现术前MEG 为双额叶致痫灶,在行腓月氐体切开术后复查MEG其波幅明显降低, 同时发现一侧半球致痫灶发放的间期活动通过腓月氐体传到对侧出现 类似信号时间相差为20ms, •且幅度低,相位多2. MEG与EEG的比较术前侵入性硬膜下皮质电极EEG以及术中 皮质电极或深部电极EEG检查准确性高,目前临床将其作为癫痫灶 定位的“金标准”MEG检查与侵入性电极检查有极高的符合率Fprss 通过研究发现,MEG不但可以帮助医生选择外科治疗的癫痫患者, 而且还能指导医生将颅内电极放置于准确的位置进行侵入性脑电图 监测置入颅内电极检查是一种有创检查,存在出血、感染等风险, 而MEG检查以其无痛苦、无风险弥补了侵入性电极检查的不足在 部分性癫痫患者中,MEG检查基本上与颅内描记结果相符,同时 MEG能够在术前区分颖叶内侧癫痫、颖叶外侧癫痫以及颖叶以外的 癫痫。
Eliashiv等比较了 9例颖叶癫痫患者的MEG和皮质/深部电极 EEG的检查结果,发现6例患者的致痫灶在颍叶外侧,其中有3例 患者的癫痫波向颍叶内侧扩散在颍叶外侧癫痫患者中,MEG对致 痫灶的定侧和定位与深部/硬膜下电极EEG相同同时他们发现发作 期MEG较发作间期MEG的定位符合率高Smith等对50例准备手 术的癫痫患者行MEG检查,结果发现MEG对那些在影像学无异常 的患者特别有帮助,并且使其中11例患者避免行侵入性电生理检查 但他们同时也发现MEG对那些位于颖叶内侧的致痫灶的定位价值不 大,因为它们通常有其他的定位体征如颖叶萎缩或海马硬化,且在加 蝶骨电极EEG上也有异常3. MEG与PET/SPECT的比较SPECT和PET是目前癫痫术前检 查中常用的非侵入性、灵敏性高的检查,是通过局部血流代谢情况来 判定致痫灶,对痫灶定位有较高价值,但其只是提供了致痫灶的一些 病理生理改变的证据,从间接证实致痫灶而MEG是由致痫灶練波 放电产生的磁场变化直接定位,所以在时间及空间分辨率上均优于二 者但是PET对颖叶内侧癫痫有较高的诊断价值,MEG和PET联合 应用将明显提高准确率Lamusuo等研究了 MEG和PET对致痫灶的 定位价值,结果发现9例患者中有7例患者的MEG和PET—致,H 当MEG和PET—致时,其侵入性硬膜下电极描记的结果也与之符合, 手术的疗效亦较好。
由此他们认为在大多数患者中,若MEG和PET 检查结果相同时,就可以减少侵入性电生理检查PET的致痫灶低代 谢区常在于EEG标记区或病理改变区,而MEG则小于该区域,其 原因是PET代表区域代谢变化,而MEG则是指向致痫灶放电源而不 能标记出放电区域的范围4. MEG在致痫灶功能区定位的应用癫痫手术的目的在于彻底切 除致痫灶,同时避免功能区受损,所以术前准确的确定脑重耍功能区 及其与致痫灶的位置关系至关重要以往多在术中以皮质电刺激方法 或感觉诱发电位方法确认,无法在术前完成功能区定位以制定手术计 划,而MEG的脑功能成像方法可以准确地在术前显示脑的重要功能 区,如通过体感诱发磁场标记感觉区空间分布图,确定中央沟位置并 确定中央前回运动区;通过视觉诱发磁场及听觉诱发电位确怎枕叶视 中枢及颖叶听中枢MEG的语言中枢定位明显优于Wada试验,它 可以无创的完成语言中枢的定位和定侧,标记出语言中枢的皮质区 域目前将MEG图像结合手术导航系统使用,可以在术中按计划范 围切除致痫灶而同时保护所标记的功能区,使术前制订的手术方案准 确无误地在手术当中实施,减少人为操作误差,手术效果及安全性大 大提高。
Minassian等研究了 11例癫痫患者的MEG检查的体感中枢 结果,发现与术中电生理描记一致,术后24月的随访发现9例患者 癫痫控制较好5. MEG在癫痫术后复发的应用MEG检查对癫痫术后复发有特殊 意义,复发有多种原因,致痫灶切除不彻底是其中之一,而通过检查 明确残留致痫灶位置才能考虑再次手术癫痫术后因局部骨瓣,硬脑 膜的改变及颅内残腔大量脑脊液充填,脑组织移位等原因,行脑电图 检查干扰因素较多,准确性明显下降,而MEG的磁信号不受以上因 素影响,可对术后残留致痫灶作出准确定位Kirchberger等研究了 17例癫痫术后疗效不佳患者的MEG结果,发现10例患者在手术视 野周围有致痫灶,他们对5例患者再次行了手术,发现4例患者疗效 较好,由此说明MEG对癫痫患者再手术前评估有重要的意义三、展望近几年来,MEG的发展十分迅速,其在临床中的应用也日益扩 人,它不仅用于对顽固性癫痫的致痫灶定位,同时还广泛用于神经外 科术前功能区定位方面,并取得了一定的临床经验最近有报道认为 它还可判定胎儿的神经系统发育,并即将用丁临床相信随着MEG 技术的不断发展,它将在神经外科领域发挥越来越大的作用,尤其在 癫痫外科方面,从而使得癫痫的治疗提高到一个新的水平。