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脑电图在儿童癫痫外科的应用

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《中国实用儿科杂志》2015年第十二期

【摘要】

立体定向脑电图(SEEG)在国内刚刚起步,却已得到了迅速发展。临床应了解SEEG发展概况,应用于儿童癫痫外科的适应证、禁忌证及并发症,立体定向电极置入技术及其致痫区理论等内容,以便更好地掌握SEEG技术。

【关键词】

立体定向脑电图;儿童;癫痫;癫痫外科;致痫区

手术切除致痫区是药物难治性癫痫儿童的首选治疗手段[1]。在致痫区定位定侧方面,儿童癫痫患者特别是低龄儿的临床表现往往与成人有所不同:先兆不能准确描述;发作症状常常表现为双侧强直、痉挛、动作中止等;间歇期及发作期头皮脑电图(EEG)异常放电常常较为广泛,甚至为双侧半球。这给致痫区定侧和定位带来很大困难,因此,儿童癫痫外科更大程度上依赖于影像学检查所提示的病灶区。而有些病变在磁共振成像(MRI)上的界限没有成人清晰,特别是局灶性皮质发育不良(FCD),对于影像学阴性或有可疑病变,但病变部位范围与其他非侵入性检查如EEG、正电子发射断层显像(PET)等不符合的情况,侵入性颅内电极脑电监测是定位致痫区的有效手段,可以帮助明确致痫区范围及其与功能区的关系。随着癫痫解剖-电-临床(anatomo-electro-clinical)研究的深入,以及神经影像和多模式影像融合技术的发展,为过去没有手术机会的癫痫患儿带来了希望。目前国际上颅内电极置入方法主要包括两种:“北美学派”理论主导的硬膜下电极联合深部电极EEG和“法国学派”理论主导的立体定向EEG(stereoelectroencephalography,SEEG)。我国广泛开展颅内电极脑电监测技术已有十余年,主要学习“北美学派”理论,均采用硬膜下电极联合深部电极方法置入颅内电极。源自“法国学派”的SEEG技术,国内从2012年开始开展至今,尤以近两年发展迅速,在几个大的癫痫中心已部分或全部采用SEEG技术代替硬膜下电极联合深部电极置入技术。

1SEEG概述

1950年Spiegel和Wycis报道了其应用立体定向装置记录到人脑深部结构发作放电。在1962年,法国巴黎圣安妮医院Talairach等首次报道了采用SEEG技术对难治性局灶性癫痫进行致痫区定位,随后SEEG技术在法国和意大利的癫痫外科逐渐被推广应用。经过半个世纪的实践与发展,随着现代医学影像技术、计算机多模式图像融合技术以及机器人辅助定位技术的出现,SEEG技术也取得了新的发展,得到了包括欧洲、北美等区域越来越多国家主要癫痫中心的认可和应用。意大利米兰癫痫中心报道,癫痫外科治疗的35%患儿进行了SEEG电极置入[3]。我国于2012年通过引进国外设备开展了SEEG技术,清华大学玉泉医院与清华大学生物工程医学系合作自主研发基于Leksell框架系统的SEEG技术,于2013-11-17完成了首例癫痫患者的SEEG电极置入,截至2015年10月底,清华大学玉泉医院共完成80例患者,其中14岁以下儿童32例,最小者为2岁。SEEG是一种侵入性癫痫诊断及治疗技术[2],无需开颅,通过立体定向技术将直径为0.8mm的电极置入脑内来研究癫痫患者的脑电情况,从而定位致痫区或致痫网络来指导癫痫外科手术切除方案。SEEG电极触点到达大脑特定解剖结构,具有很高的空间-时间分布特性,每根电极路径可探及不同脑叶表面和内侧深部结构,平均每例患者置入10~15根电极,一般每根电极有8~16个触点,相邻两个触点的间距为1.5mm,从而实现在三维空间上研究癫痫发作演变。SEEG不仅用于癫痫发作的定位诊断,也为癫痫外科治疗提供了一个新的治疗方法,即热凝固治疗,这是硬膜下电极难以实现的。SEEG监测记录到发作后,将射频热凝发生器与相应目标电极触点相连接,无需麻醉,在床旁即可实施热凝固治疗。SEEG热凝固治疗多应用于范围较小,部位较深如脑室周围灰质结节、带状灰质移位及多个致痫区的患者,目前尚属于刚刚起步阶段。SEEG原理是基于解剖-电-临床相互关系,通过立体定向方法置入颅内电极,从三维空间记录癫痫发作,并逐渐形成了独立的致痫区理论[4]。通过分析解剖-电-临床相互关系,将癫痫发作期按时间先后顺序出现的临床征象视为一个整体,根据症状发生时间先后推测癫痫放电在脑内的时间-空间演变过程,从而形成癫痫发作的三维空间网络假说来进行SEEG电极设计。

2SEEG应用于儿童癫痫外科的适应证、禁忌证及并发症

当通过非侵入性评估手段不能明确定位致痫区时,就提示需要SEEG置入,特别是患者EEG与发作期症状学一致,而MRI阴性或有可疑病变时,SEEG是明确致痫区的有效手段。SEEG适应证包括:(1)MRI阴性患者,发作间期或发作期EEG与发作期症状学演变部分或完全不符。(2)MRI有明确的局灶性异常,而发作间期或发作期EEG、发作症状学提示致痫区范围波及到病灶以外的广泛区域。(3)不考虑MRI结果,癫痫发作症状学定侧与发作期EEG定侧不符。(4)MRI病变、发作期EEG和发作期症状证实致痫灶涉及到功能区,需定位功能区部位及其与致痫区关系来评估手术风险。(5)MRI显示病变范围广泛、涉及一侧或双侧半球,而发作期EEG和临床表现存在多个潜在的致痫灶可能或涉及双侧半球[3]。与硬膜下电极相比,SEEG在下列情况更有优势:(1)硬膜下电极难以覆盖到的深部脑区,如大脑半球内侧面、颞叶内侧结构、岛叶-岛盖区、扣带回、额眶回及深部核团(下丘脑错构瘤等)。(2)既往癫痫外科手术失败或硬膜下电极置入失败等情况导致硬膜粘连患者。(3)双侧半球广泛或多灶性病变(如新生儿缺血缺氧性脑病、结节性硬化症、带状灰质移位等)。(4)边缘系统网络受累的癫痫[4]。但在儿童癫痫,特别是2岁以下低龄儿童,其颅骨发育尚不完全,颅骨厚度及硬度不足以固定置入电极的螺钉,因此SEEG技术并不适用。对于2岁以上的低龄儿童,要通过计算机断层扫描(CT)检查证实颅骨厚度是否达到手术标准[5]。意大利米兰癫痫中心的经验是,年龄达到2岁,颅骨厚度需达到2mm。目前关于2岁以下儿童实施SEEG技术的资料报道较少。Cossu等[2]报道最小年龄为21个月,因此,对于2岁以下建议进行开颅硬膜下电极置入。目前,清华大学玉泉医院癫痫中心SEEG置入最小年龄24个月,术前检查CT颅骨厚度3mm,置入术后电极固定牢固且患儿未出现并发症。另外,婴幼儿难治性癫痫,发作频繁,受累的脑区范围也较大,常常波及多个脑叶或半球,并不存在一个局灶的致痫区,因此,也无需应用SEEG技术定位。SEEG置入术后常见并发症是颅内出血[6]。Cossu等[7]报道SEEG置入并发症发生率为5.6%,严重并发症如颅内出血的发生率为1%。美国克利夫兰癫痫中心报道了100例患者SEEG术后并发症发生率为3%,每根电极置入并发症发生率为0.2%,主要是硬膜下血肿和颅内出血。并发症类型包括:颅内出血、少量的硬膜下出血、电极拔除过程中少量的蛛网膜下腔出血等。值得注意的是,儿童硬膜下电极置入术后并发症发生率较高[8],颅内出血发生率为≤25%,颅内感染发生率为≤6%,脑水肿发生率为≤14%。虽然由于置入电极位置及方式的不同,很难准确比较硬膜下电极与SEEG电极置入术并发症发生率的差异,但笔者认为SEEG电极置入在儿童患者是一项相对安全、有效的电极置入术,且术后患者痛苦明显减轻。一般术后第2天就可以下床自由活动。清华大学玉泉医院开展SEEG技术以来,仅发生1例8岁儿童置入了12根电极后,出现迟发性颅内血肿,但经手术清除后未遗留后遗症。

3SEEG技术

3.1术前计划及术中电极置入癫痫外科手术的实施前必须进行多学科专业人员的术前评估讨论,需要癫痫内科、神经外科、神经电生理、神经心理医生及神经影像学医生等共同讨论患者是否有手术指征,适合哪种手术方式,是否需要颅内电极置入以及颅内电极置入方案。在SEEG置入前必须根据解剖-电-临床关系形成1个或多个致痫网络假说,此假说基于患者病史、影像学结果、神经心理学结果、发作间期及发作期EEG和发作症状学的综合分析形成,其中最核心的是发作期症状学分析。在分析发作期症状学上,一系列按时间顺序演变的临床症状反映了癫痫样放电按时间-空间顺序在脑内传播,然后需要解释症状与已知大脑解剖部位的关系,而且要根据症状发生先后时间关系推测出脑内放电的空间演变,而并非单纯的症状学描述。术前假说应包括病灶或可疑病变区、发作起始区和发作可能的传导通路,同时还要考虑现有症状学可能是非表达皮质传导至表达皮质而出现的症状。清华大学玉泉医院癫痫中心的经验是通过电-临床关系寻找影像学可疑病灶,结合症状学的演变形成主要假说,根据个体差异确定是否有其他假说,原则上任何不能完全排除的可疑假说均需要电极置入。SEEG电极置入部位和数量必须足够解决下述问题:(1)在发作起始期及早期癫痫放电所累及脑区(致痫区)内发现预期的“发作型”EEG,这需要在可疑脑区置入电极。(2)排除所谓SEEG发作型为起源于其他部位放电扩散的可能性,这需要对术前不同假说的全面理解和对相应脑区部分或全部进行评估。(3)尽可能精确地确定“致痫区”的界限,以便施行最小范围皮质切除术,为达到这一目的需要在事先假定“致痫区”以外脑组织内置入电极。(4)确认发作起始脑区是否能够切除,这需要明确致痫区与外科手术相关的功能表达皮质区的关系。(5)确认解剖学病灶与“致痫区”的关系,病灶本身及其周围结构置入电极数量与病灶形态、范围、解剖部位有关[9]。电极设计一般在手术前1d或几天完成,电极置入方式分为直插法和斜插法。儿童SEEG电极置入方法与成人没有区别,但对儿童行有框架的SEEG电极置入时,由于头架一般是在清醒状态固定安装,这需要患儿的配合,同时也需要操作医生提前与患儿多沟通,获得信任。对于无法配合的儿童,也可在全麻下固定头架。清华大学玉泉医院目前完成的32例癫痫患儿(最小年龄2岁),均采用局麻清醒下固定头架,得以顺利安装。无论是有框架还是无框架SEEG置入,患儿均在计划前行薄层头MRI及脑血管像检查。电极设计靶点及入点的选择,还要考虑规避脑血管。各中心SEEG电极设计步骤基本相同[10]。清华大学玉泉医院的方法为:(1)3.0TMRI扫描,包括3DT1序列、3DFLAIR序列、脑血管成像序列,用于大脑沟回结构的3D重建和脑血管(包括动脉和静脉)的3D重建。(2)反映脑葡萄糖代谢的18氟标记的葡萄糖(FDG)-PET,进行3D重建并与MRI影像融合。(3)按照术前评估的结果,结合大脑的结构像、血管像、脑代谢像,从二维和三维重建影像上设计每根电极的靶点和入点,确认每个电极触点所在的沟回结构及所属的功能区(Brodmann脑区),同时确保每根电极路径避开脑内血管,3D效果见图1a。SEEG电极置入在全麻下进行,按照术前设计的方案,将每根电极的手术参数(靶点坐标、路径角度等)导入立体定向手术系统,顺序置入电极。在颅骨按电极路径方向钻孔(直径约2mm),电刀烧破硬脑膜,固定导向螺钉,插入电极并固定,一般10根电极约1h即可完成,置入电极后的外观见图1b,术后一般需行头颅CT扫描,以确认电极位置,并可与术前的MRI影像进行3D融合。

3.2SEEG监测及其致痫区理论患者置入SEEG电极后需要记录发作间期和发作期EEG,一般要求患者SEEG监测记录3次以上惯常发作,分析发作期电-临床症状学关系,定位可能的致痫区。另外还要对每个电极触点进行电刺激,帮助定位功能区,同时可观察有无刺激后放电或引发惯常发作,最终确定手术需要切除的范围。涉及到重要功能区的手术计划还要参考术前功能性磁共振成像(fMRI)和扩散张量成像(DTI)结果。在SEEG中,致痫区是指癫痫放电的起始部位及早期扩散区,而且致痫区是一种电-临床症状学概念,不仅强调癫痫发作的起始部位,更注重强调癫痫发作期放电的时间-空间动态改变意义,即发作期症状学演变与发作期放电在脑内SEEG电极触点的三维立体传播过程的关系;同时考虑皮质电刺激结果。在SEEG中,发作起始区(ictalonsetzone)是指最早明确出现发作电变化的皮质区,其包括两个要素:(1)在临床发作首个症状开始之前,包括先兆发作。(2)EEG发作形式表现为快速同步化放电(低波幅快活动或快的棘波放电的募集),EEG发作形态和频率从一个区域到另一个区域是可区分的[11]。这两个要素缺少任何一个都提示可能存在不正确的SEEG设计,在这种情况下,无论手术后发作是否得到控制均不能提供有价值信息。如果发作症状与电生理发作起始一致,且临床症状在脑电发作之后则提示部分SEEG电极设计路径是正确的。相反,症状学开始在SEEG脑电发作起始之前则说明SEEG设计失败,这需要重新回顾分析术前评估的所有资料,判断是否存在通过补充电极的方式弥补,或者电极拔除后择期再次评估。清华大学玉泉医院的初步经验显示,发作期SEEG最常见类型是低波幅快波活动放电起始,且与硬膜下电极相比,SEEG更容易记录到这种脑电发作类型。通常手术切除范围除了包括发作起始区外,还应包括发作期放电主要参与脑区(primaryorganizationofthedischarge),以往也称为早期扩散区(earlyseizuresspread)。发作期放电主要参与脑区是很难明确定义的,主要是指发作期早期放电累及的皮质,特别是在临床症状开始之前出现类似于发作起始区快速同步化放电的皮质,这些脑区可以出现在发作起始后几秒甚至是几十秒。因此,把其定义为发作期放电主要参与脑区比早期扩散区更为准确些。值得注意的是,发作期放电主要参与脑区并不包括发作起始区远隔脑区,如额叶外侧电极记录到发作起始区,而在大脑内侧面电极记录到的低波幅快波,无论其与发作起始区放电相差几秒甚至是几毫秒,均不能认为是发作期放电主要参与脑区。总之,发作期放电主要参与脑区是一个分析发作期电-临床关系后,结合阅图者经验综合的结果,目前还没有一个明确判断标准。

3.3SEEG电极电刺激记录到足够的临床发作后,为了更好定位致痫区和功能区需要行颅内电刺激检查。SEEG电极在脑功能定位方面更真实、敏感,更加立体化。硬膜下电极电刺激因为阻隔着蛛网膜和软脑膜,准确性和响应性均不如SEEG电极,因为SEEG电极插入脑内,电流可以直接作用于脑神经元。另外,SEEG电极可以达到深部的脑沟或者核团,可以得出立体的脑功能分布。例如额叶眼区可以分表浅部和深部两个亚区,表浅部支配眼球水平运动,而深部则支配眼球上下运动;SEEG不仅可以得出脑灰质的功能,还可以刺激出白质传导束的相关功能,例如在颞叶白质可刺激出视觉症状。电刺激一般选择两个相邻电极触点的双极刺激,刺激分为高频刺激和低频刺激,常用刺激参数是:高频刺激50Hz,脉宽0.3ms,刺激持续时间为5s;低频刺激1Hz,脉宽3.0ms,刺激持续时间40s。根据刺激脑区的不同,刺激强度从0.2mA逐渐增加至3.0mA或更高,直至出现后放电或出现症状、发作等,这样的刺激参数对脑组织不会造成损伤[12]。以上简要介绍了SEEG以及在儿童癫痫外科的临床应用,我国虽然在近两年刚刚起步,但却发展迅速。SEEG在儿童癫痫外科的发展,使临床对癫痫发作的演变过程有了新的理解。同时,其临床应用模式较过去更加需要多学科医师联合讨论,以达到对各项术前评估方法的细致分析,最终使患者受益[13]。

参考文献

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作者:周文静 单位:清华大学玉泉医院癫痫中心

中国实用儿科杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次