立體定向腦電圖在難治性癲癇外科治療中的應(yīng)用進(jìn)展

鐘建衛(wèi),孫永鋒,徐大偉,王 濤 綜述 李煜環(huán) 審校

難治性癲癇(refractory epilepsy,RE)是指在臨床通過(guò)檢查確定癲癇的診斷,并在系統(tǒng)抗癲癇診療方案指導(dǎo)下,服用兩種或兩種以上的抗癲癇藥物,仍不能控制發(fā)作的癲癇類型,有較高致殘率,甚至?xí)鹚劳龅娘B腦疾病[1]。目前對(duì)于RE的治療,通過(guò)外科給予致癇灶切除是一種重要的治療方式,手術(shù)治療效果比較滿意[2]。但是,大多數(shù)RE病例臨床表現(xiàn)更為復(fù)雜,涉及雙側(cè)腦電圖表現(xiàn),與影像學(xué)信息矛盾,需要采用侵入性研究方法。近年來(lái),大多數(shù)綜合癲癇中心已經(jīng)轉(zhuǎn)向立體定向腦電圖(stereotactic electroencephalography, SEEG)顱內(nèi)記錄進(jìn)行RE的術(shù)前評(píng)估[3]。SEEG的理念最初形成于20世紀(jì),在法國(guó)巴黎由Talairach和Bancaud在Sainte-Anne醫(yī)院首次提出[4],隨后開(kāi)始在西方多個(gè)癲癇外科中心逐漸試驗(yàn)性的使用。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索與實(shí)踐,直到近十多年以來(lái),隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、醫(yī)學(xué)材料技術(shù)的發(fā)展,尤其機(jī)器人輔助定位技術(shù)的出現(xiàn),SEEG臨床應(yīng)用才取得了新的進(jìn)展,當(dāng)然規(guī)模性的應(yīng)用還是在西方多個(gè)國(guó)家的癲癇治療中心[5]。我國(guó)首先開(kāi)展SEEG手術(shù)并報(bào)道的是清華大學(xué)玉泉醫(yī)院,于2013年完成了國(guó)內(nèi)首例癲癇患者的SEEG電極置入[6],從此拉開(kāi)了國(guó)內(nèi)使用SEEG技術(shù)的序幕。經(jīng)過(guò)十余年我們國(guó)家多個(gè)癲癇中心共同努力,不斷地探索和總結(jié),SEEG已經(jīng)出現(xiàn)了積極應(yīng)用的良好趨勢(shì)。本文綜合以往研究,全面總結(jié)了SEEG在RE外科治療中的應(yīng)用及研究進(jìn)展。

1 應(yīng)用時(shí)機(jī)

一直以來(lái)各個(gè)癲癇中心的術(shù)前評(píng)估必須遵循解剖(代謝)-電生理-臨床同一性原則來(lái)定位致癇區(qū),這是臨床對(duì)于致癇灶定位的根本原則[7]。當(dāng)非侵入性檢查包括頭顱MRI、頭顱正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(positron emission computed tomography,PET-CT)、長(zhǎng)程視頻腦電圖(video electroencephalogram,VEEG)等資料結(jié)果與臨床癥狀表現(xiàn)和神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估等無(wú)法滿足同一性原則,即對(duì)致癇灶精準(zhǔn)定位不準(zhǔn)確,就需要侵入性檢查手段來(lái)進(jìn)一步確定致癇區(qū)。侵入性術(shù)前評(píng)估主要為顱內(nèi)腦電圖(intracranial EEG, iEEG),即硬膜下電極腦電圖(subdural electrodes EEG, SDEG)和SEEG[8,9]。SDEG曾經(jīng)是侵入性術(shù)前評(píng)估找尋致癇灶的主要手段,其需要開(kāi)顱手術(shù)使用膜性電極,在硬膜下網(wǎng)格覆蓋可能存在癲癇區(qū)的大腦皮層,獲取腦皮層電生理信息,這種電極不能記錄大腦更深層次的電生理活動(dòng)。SDEG 需要骨瓣開(kāi)顱手術(shù),故創(chuàng)傷性較大,并發(fā)癥較多。不同于SDEG的開(kāi)顱手術(shù)電極置入方式,SEEG使用微型腦深部電極,通過(guò)立體定向微創(chuàng)方式將電極置入,符合微創(chuàng)手術(shù)理念,并且能夠探索SDEG不能抵達(dá)的腦深部組織的電生理活動(dòng),尤其是島葉深部、島葉周邊腦電活動(dòng)的監(jiān)測(cè)。SEEG能夠極大地提高致癇灶區(qū)域的精準(zhǔn)定位及其傳播網(wǎng)絡(luò)的確定,為外科手術(shù)的最終實(shí)施奠定基礎(chǔ)[10]。

2 適應(yīng)證

SEEG是一種微創(chuàng)侵入性的腦電圖檢測(cè)手段,嫁接在立體定向技術(shù)的基礎(chǔ)之上,使用微電極向大腦內(nèi)不同點(diǎn)位進(jìn)行置入,通過(guò)監(jiān)測(cè)電極信息并記錄相關(guān)區(qū)域異常腦電圖情況,來(lái)確定致癇灶區(qū)域及放電擴(kuò)散的區(qū)域,同時(shí)明確致癇灶與腦內(nèi)相關(guān)功能區(qū)之間的關(guān)系,以指導(dǎo)對(duì)于RE患者進(jìn)行外科手術(shù)的切除方式[11,12]。SEEG的適應(yīng)證[13-15]:(1)通過(guò)無(wú)創(chuàng)評(píng)估已經(jīng)形成一個(gè)致癇灶區(qū)域范圍的假設(shè),但在解剖(代謝)-電生理-臨床方面存在信息矛盾,不能準(zhǔn)確定位致癇灶,比如核磁表現(xiàn)陰性的患者不支持視頻腦電圖結(jié)果等情況;(2)腦深部病變或假設(shè)形成的致癇灶毗鄰功能區(qū),需要準(zhǔn)確的腦功能區(qū)定位,來(lái)精準(zhǔn)指導(dǎo)手術(shù)切除范圍;(3)致癇灶區(qū)域位置較深或有多發(fā)小病灶需要精確區(qū)分和確認(rèn)具體起源位置;(4)雙側(cè)區(qū)域性放電需要甄別側(cè)別。

3 微創(chuàng)電極置入及監(jiān)測(cè)

在電極置入之前,要設(shè)立完整的置入計(jì)劃,需要將非侵入性檢查評(píng)估中獲得的數(shù)據(jù),作為腦內(nèi)電極置入的指引?；颊咭话阈柽M(jìn)行T1序列對(duì)比增強(qiáng)MRI以及磁共振血管成像(MRA)等檢查,這些圖像被傳輸?shù)缴窠?jīng)導(dǎo)航軟件,規(guī)劃插入軌跡和目標(biāo),并與血管軌跡匹配,以防止出血并發(fā)癥[16]。手術(shù)當(dāng)天安裝Leksell立體定向頭架,或者安排無(wú)框架機(jī)器人輔助手術(shù),置入過(guò)程在手術(shù)室全麻下進(jìn)行。目前,國(guó)內(nèi)外大型綜合癲癇中心的SEEG電極置入已經(jīng)轉(zhuǎn)向使用機(jī)器人置入裝置。該機(jī)器人有一個(gè)直徑為2.5 mm的套管,固定在設(shè)備臂上。在顱骨上鉆孔并穿透硬腦膜形成直徑2 mm的孔,隨后插入置入螺栓。在初始置入螺栓的引導(dǎo)下,將一根小針(直徑2 mm)插入毛刺孔部位,輕輕地進(jìn)入大腦。SEEG記錄中使用的深度電極是一串圓柱形觸點(diǎn)(范圍從4到18),間距為2～10 mm,直徑為1 mm或更小,記錄面積為3～5 mm2。機(jī)器人輔助已被證明更省時(shí),就像傳統(tǒng)的立體定向手術(shù)一樣精確[3,17,18]。為驗(yàn)證電極置入后的準(zhǔn)確性,通常情況下在術(shù)后需要再次行頭顱CT檢查,并將檢查掃描數(shù)據(jù)與術(shù)前配準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì),確認(rèn)電極位置,同時(shí)CT檢查還可以明確術(shù)后是否有顱內(nèi)出血等情況以確保無(wú)急性并發(fā)癥發(fā)生。在電極置入手術(shù)后24 h內(nèi)開(kāi)始視頻腦電監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)時(shí)間以7～10 d為宜。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中,理想狀態(tài)下需要監(jiān)測(cè)到3次及以上的癲癇發(fā)作,得到發(fā)作期的SEEG記錄結(jié)果對(duì)于致癇灶定位意義非常重大。在沒(méi)有獲得自然狀態(tài)下癲癇發(fā)作期的腦電圖結(jié)果的情況下,通過(guò)置入的SEEG電極進(jìn)行電刺激,誘導(dǎo)癲癇發(fā)作,從而獲得發(fā)作期的臨床表現(xiàn)以及記錄到發(fā)作期的SEEG腦電結(jié)果,通過(guò)綜合分析精確定位患者致癇區(qū),或者排除非侵入性檢查評(píng)估時(shí)假設(shè)的致癇區(qū),電刺激記錄結(jié)果同樣可以大致確定致癇區(qū)與腦功能區(qū)的解剖位置關(guān)系[19]。通過(guò)深部電極獲得的結(jié)果,可以很好地驗(yàn)證或者反駁推翻前期評(píng)估中對(duì)于致癇灶的假設(shè),從而指導(dǎo)臨床下一步手術(shù)治療的安全有效實(shí)施。

4 安全性及優(yōu)缺點(diǎn)

國(guó)內(nèi)外不同癲癇治療中心的臨床使用結(jié)果均顯示SEEG是一種安全的癲癇檢測(cè)評(píng)估手段。Mullin等[20]回顧分析了2624例SEEG術(shù)后總體并發(fā)癥的發(fā)生率為1%～5.6%。電極置入?yún)^(qū)腦皮層出血是最常見(jiàn)的并發(fā)癥,通過(guò)手術(shù)操作方式改進(jìn)以及術(shù)前規(guī)劃系統(tǒng)的血管規(guī)避,可以有效降低顱內(nèi)出血的發(fā)生率。Toledano等[21]報(bào)道自2015年以來(lái),他們的癲癇中心開(kāi)發(fā)了一種特定的技術(shù)—選擇性CT血管造影,它已經(jīng)取代了數(shù)字減影血管造影,能夠?qū)蝹€(gè)電極軌跡周圍的大腦區(qū)域進(jìn)行特定的可視化血管造影。自實(shí)施該技術(shù)以來(lái),其中心未再發(fā)生顱內(nèi)出血等并發(fā)癥。術(shù)區(qū)感染是術(shù)后潛在的并發(fā)癥之一,Gonzalez-Martinez等[22]及Ollivier等[23]的研究可以得到基本相同的結(jié)果。作為癲癇術(shù)前評(píng)估侵入性檢查的兩種常用方式,有學(xué)者對(duì)SEEG和SDEG并發(fā)癥的發(fā)生率以及安全性進(jìn)行比較,結(jié)果顯示,SEEG檢查的總體并發(fā)癥發(fā)生率(8/48,16.7%)低于SDEG檢查(13/52,25.0%)。SDEG通過(guò)骨瓣開(kāi)顱的方式進(jìn)行電極置入檢測(cè),創(chuàng)傷性較大,手術(shù)時(shí)間長(zhǎng),并發(fā)癥的發(fā)生率相較于SEEG必然升高。

而SEEG作為微創(chuàng)手術(shù)方法,術(shù)后管理變得簡(jiǎn)單化,其微創(chuàng)傷性以及手術(shù)效率的優(yōu)越性進(jìn)一步展現(xiàn)[24,25]。SEEG優(yōu)點(diǎn)主要在于,不需要進(jìn)行大骨瓣開(kāi)顱手術(shù),而且由于其利用立體定向技術(shù)方面特有的定位精準(zhǔn)的特性,能夠準(zhǔn)確有效達(dá)到目標(biāo)區(qū)域并監(jiān)測(cè)記錄良好的腦電數(shù)據(jù)信息。所以其適合于可疑致癇灶起源于內(nèi)側(cè)皮質(zhì)或深部結(jié)構(gòu),如顳葉內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)、額底、島葉、扣帶回等區(qū)域,尤其是需要雙側(cè)埋置電極確診致病側(cè)別的病例[26]。當(dāng)然SEEG也有其缺陷,SEEG電極置入術(shù)的主要缺點(diǎn)在于其電極的置入局限于顱內(nèi)較小范圍的腦區(qū)域,電極對(duì)腦葉覆蓋的范圍有限,所以SEEG記錄連續(xù)多個(gè)皮質(zhì)區(qū)域的腦電生理信息能力有所欠缺[14,27-28]。

5 射頻熱凝術(shù)(radiofrequency thermocoagulation,RF-TC)

除了精確評(píng)估RE的致癇灶區(qū)域以指導(dǎo)外科手術(shù)對(duì)致癇區(qū)域的完整切除以外,通過(guò)SEEG技術(shù)作為引導(dǎo),國(guó)際國(guó)內(nèi)一些癲癇治療中心,逐步開(kāi)展應(yīng)用SEEG引導(dǎo)下的RF-TC進(jìn)行癲癇治療。RF-TC的原理是通過(guò)射頻電流的傳播,在電場(chǎng)的每個(gè)給定點(diǎn)產(chǎn)生震蕩,誘導(dǎo)目標(biāo)區(qū)域的帶電離子發(fā)生高頻移動(dòng),進(jìn)而引起周圍組織摩擦產(chǎn)生熱能,腦組織產(chǎn)熱變性以達(dá)到治療效果[29]。連接SEEG顱內(nèi)電極與射頻發(fā)射器,通過(guò)電極觸點(diǎn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行熱凝治療,破壞致癇灶及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),阻斷異常網(wǎng)絡(luò)放電的產(chǎn)生及傳播。這種熱凝可以直接作用于SEEG檢查確定的癲癇起始區(qū),并且可以對(duì)異常網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多靶點(diǎn)的熱凝毀損。熱凝本身不會(huì)增加SEEG電極置入相關(guān)的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),在實(shí)施熱凝之前,可以通過(guò)皮質(zhì)刺激進(jìn)行功能定位,從而減少術(shù)后的神經(jīng)功能障礙發(fā)生。SEEG引導(dǎo)下的RF-TC其治療范圍主要包括中線區(qū)、深部結(jié)構(gòu)、島葉等部位以及癲癇發(fā)作相關(guān)致癇傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),包括下丘腦錯(cuò)構(gòu)瘤、側(cè)腦室壁灰質(zhì)異位結(jié)節(jié),以及病灶的致癇性明確、邊界清晰、范圍局限的局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良。SEEG引導(dǎo)下RF-TC是癲癇外科治療方案中的一項(xiàng)有力補(bǔ)充,選擇合適的病例進(jìn)行RF-TC安全有效,甚至可以達(dá)到無(wú)發(fā)作?？梢灶A(yù)期此治療方式將逐漸成為RE的一種新的有前途的微創(chuàng)治療方法[14,21,30-32]。

6 SEEG與人工智能

SEEG目前被用作預(yù)測(cè)癲癇發(fā)作人工智能(AI)算法的一部分。Wang等[33]的一項(xiàng)研究使用了堆疊一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)合隨機(jī)選擇和數(shù)據(jù)增強(qiáng)策略。他們用這種方法研究了大量頭皮和顱內(nèi)腦電圖,結(jié)果顯示:頭皮EEG檢測(cè)靈敏度為88.14%,特異度為99.62%,準(zhǔn)確度為99.54%;SEEG檢測(cè)靈敏度為90.09%,特異度為99.81%,準(zhǔn)確度為99.73%。他們的結(jié)論是該預(yù)測(cè)模型可以有效并準(zhǔn)確地利用SEEG和iEEG數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)癲癇發(fā)作。AI微型機(jī)器人模型系統(tǒng)也被應(yīng)用作為電極置入SEEG過(guò)程的一部分,具有更精確的置入系統(tǒng)和更短的時(shí)間框架[34]。AI深度學(xué)習(xí)模型已被開(kāi)發(fā)用于識(shí)別來(lái)自大腦癲癇發(fā)病區(qū)域的癲癇信號(hào),他們利用原始時(shí)間序列信號(hào)構(gòu)建一維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)電極觸點(diǎn)間的深度特征提取和信號(hào)檢測(cè)。在Bern-Barcelona數(shù)據(jù)庫(kù)中,靈敏度為97.78%,準(zhǔn)確度為97.60%,特異度為97.42%。AI深度學(xué)習(xí)可以為自動(dòng)SEEG發(fā)作檢測(cè)系統(tǒng)提供新的標(biāo)準(zhǔn)化研究[35]。隨著綜合癲癇中心標(biāo)準(zhǔn)化SEEG和AI的應(yīng)用,相信未來(lái)AI在癲癇領(lǐng)域?qū)⒏优畈l(fā)展。

綜上所述,SEEG概念的建立直至較為廣泛的臨床使用,經(jīng)歷了曲折的過(guò)程。但由于其微創(chuàng)操作的使用方式,尤其在手術(shù)機(jī)器人的出現(xiàn)后,極大地推進(jìn)了其臨床應(yīng)用,前景非常廣闊。SEEG是一種有效的和安全的癲癇患者致癇灶監(jiān)測(cè)定位方法,同時(shí)借助SEEG置入的深部電極進(jìn)行RF-TC可以達(dá)到治療和評(píng)估患者預(yù)后的目的,因此在癲癇外科中心越來(lái)越受歡迎,在歐洲、北美、中國(guó)北京都得到了迅速的推廣。我們相信,隨著更多癲癇中心對(duì)SEEG的認(rèn)可使用,臨床病例報(bào)道會(huì)逐步增加,同時(shí)置入技術(shù)、設(shè)備的改進(jìn)和置入材料的更新,SEEG將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用,為廣大的RE患者帶來(lái)福音。