同时采用脑磁图与脑电图检测的发作间期高频振荡作为小儿癫痫的生物标志物

本方案的总体目标是提供一种标准化的方法，用于对药物难治性癫痫儿童患者进行可靠的非侵入性记录、检测和定位发作间期高频振荡，方法是同步记录头皮脑电图和脑磁图。该方法有助于回答儿童癫痫领域的一些关键问题，例如，哪个脑区具有致痫性，应在手术中予以切除。该技术的主要优势在于，能够无创地定位癫痫患儿大脑中产生高频振荡的脑区。

多项研究表明，可使用头皮脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）非侵入性地检测到高频振荡，但仅有少数研究在源水平上对其发生源进行定位。我们通过求解逆问题来定位高频振荡的潜在发生源，并将其结果与癫痫专科医生确定的病灶区域进行比较。首先，按照国际10-20系统将脑电图（EEG）帽放置在患者头部。

清洁每个电极所在部位的皮肤，拨开遮挡的头发，然后为每个电极涂抹导电凝胶。接着，将接地电极和参考电极放置在患者头部。连接其他电极以记录水平和垂直耳蜗电图（electrocochleography）、眼电图（EOG）、心电图（electrocardiography, ECG）、肌电图（electromyography, EMG），以及覆盖颞区的额外脑电图（EEG）电极。

然后，使用脑电测量仪测量每个电极的阻抗。如果阻抗高于10千欧姆，则需再次清洁皮肤，并确保阻抗降至10千欧姆以下。在脑电帽上放置四个HPI线圈。

使用数字化仪获取标记点的位置，包括左右耳前点和鼻根点，以及头部定位线圈（HPI线圈）和脑电电极的位置。数字化额外的头部点以获得精确的头部轮廓。然后，将患者转移至装有脑磁图（MEG）系统的磁屏蔽室（MSR）。

让患者平躺在床面上。将患者的头部放入MEG头盔中，并在患者头部下方放置适当的垫子以确保舒适。调整患者在扫描仪中的头部位置，确保其尽可能深入地置于头盔内。

最后，关闭 MSR 的门，通过内部对讲系统与患者沟通。在 MEG 采集软件中点击开始按钮以启动记录。在线检查所有记录的信号，并使用传感器调谐器修复不良的 MEG 通道。

接下来，在 MEG 采集软件中点击测量按钮，测量患者头部位置。如果患者的头部未被传感器阵列充分覆盖，请让患者将头部更深入地移入头盔中。然后，在 MEG 采集软件中点击记录按钮，记录 MEG、EEG，并进行外周信号记录，持续 60 分钟。

记录完成后，打开磁屏蔽室（MSR），将患者从磁屏蔽室内移出。轻柔地取下所有胶带、电极、HPI线圈和脑电帽。最后，在将患者带离测试区域后，记录两分钟无患者状态下的空磁屏蔽室磁信号。

首先在分析软件中打开数据。使用两个垂直对齐的窗口显示脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）数据，每页显示10秒。进入滤波器选项卡，将高通滤波器设置为1 Hz，低通滤波器设置为70 Hz，陷波滤波器设置为50 Hz或60 Hz。

检查数据并识别出包含发作间期癫痫样放电（IED）的部分。标记在脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）数据中出现的每个 IED 的峰值。在含有 IED 的 EEG 数据段上运行高频振荡（HFO）自动检测算法，并将检测到的 HFO 导入数据可视化软件中。

为了复查检测到的高频振荡（HFO）事件，以每页两秒的时窗垂直对齐显示脑电图（EEG）、脑磁图（MEG）和外周记录。进入滤波器选项卡，将低通滤波器设置为 250 赫兹，高通滤波器设置为 80 赫兹。为确保检测到的 HFO 不是由伪迹引起，需确认外周记录中无同步活动。

此外，仅考虑同时在脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）信号中出现的高频振荡（HFO）事件，并忽略与标记的痫样放电（IEDs）不重叠的HFO。接下来，使用脑成像分析软件对患者的磁共振成像（MRI）进行分割，获取皮层表面，并采用边界元法估计前向模型。针对每个HFO事件，利用基于平均值的小波最大熵方法（WMEM），分别对EEG和MEG数据进行源定位分析。

将事件持续时间内的定位结果取平均，以获得源定位图。最后，结合脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）数据，在大脑皮层表面可视化高频振荡（HFO）区域，并以最大激活幅度的60%作为阈值。在这些患者示例中，高频振荡（HFOs）出现在80至150赫兹的涟波频段，同时在脑电图和脑磁图中被检测到，且与发作间期癫痫样放电（IEDs）区域重叠。

两个代表性 EEG 和 MEG 通道的时间-频率平面显示了在高频振荡（HFO）发生时典型的孤立峰。此处展示了来自一名15岁女孩的头皮 EEG 和 MEG 的 HFO 定位结果，该女孩存在右侧大脑中动脉区域的脑软化。两种技术均将 HFO 定位于病灶附近，位置接近右侧颞顶交界区，尽管两者存在轻微差异。

此处展示了一名11岁男孩左侧顶叶-颞上叶脑软化的结果。该图显示了通过头皮脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）无创定位的高频振荡（HFO）区、通过MEG定位的痫样放电（IEDs）区，以及通过颅内脑电图（iEEG）有创定位的HFO区之间的空间一致性。颅内电极中HFO数量最多的电极位置LA51、LA52和LA53，与无创定位的HFO活动区域一致，且这两个区域均与癫痫发作起始区重叠。

这是首项通过同步脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）记录来报告发作间期高频振荡定位的研究，同时探讨了其定位结果与颅内记录结果的一致性。由于高频振荡（HFOs）是由体积约为立方毫米量级的小脑区产生的微弱信号，且易受噪声和背景脑活动干扰，因此对其进行无创记录、检测和定位具有较大挑战性。迄今为止，仅有少数研究成功证明可通过脑电图和脑磁图无创检测高频振荡，并通过求解逆问题实现对该活动的定位。

掌握、改进和评估所提出的方案将为医生提供一种可靠的、可无创记录的生物标志物，用于识别致痫区。该生物标志物的开发有望减少对长期监测和有创颅内记录的需求，并显著改善儿童癫痫患者的术前评估流程。