动态功能连接峰值指数:利用fMRI检测发作间期癫痫活动

The dynamic functional connectivity peak index: Detection of interictal epileptic activity with fMRI

作者信息Lucas E Sainburg, Alexandra Roche, Ghassan S Makhoul, Baxter P Rogers, Shawniqua Williams Roberson, Stefano Meletti, Anna E Vaudano, Catie Chang, Dario J Englot, Victoria L Morgan
PMID42274280
期刊Epilepsia
发布时间2026-09
DOI10.1002/epi.70335

实验完整度

高

包含同步EEG-fMRI示例、无EEG的fMRI患者队列(62例)、健康对照及术后结局验证,具备多层级证据与功能/机制验证。

主要模型

药物难治性局灶性癫痫患者(62例,主要为颞叶癫痫) 健康对照(109例) 同步EEG-fMRI颞叶癫痫患者(2例示例)

重点核对

dFC峰值指数在单侧TLE同侧内侧颞叶结构较健康对照升高(pFWE<.05) 海马dFC峰值指数偏侧化区分左右TLE(AUC=.94),在MRI HS阴性患者中AUC=.96 切除区域dFC峰值指数区分3年Engel I与II–IV结局(AUC=.80),HS阴性患者AUC=.79 dFC峰值指数与发作间期放电频率无相关(rho=-.003,p=.98) 末次发作时间与同侧颞叶dFC峰值指数负相关(rho=-.62,p=.01,n=15)

摘要

目的:致痫区(EZ)定位对于药物难治性癫痫患者的手术治疗至关重要。尽管同步脑电图(EEG)和功能磁共振成像(fMRI)能够检测发作间期放电以定位EZ,但临床推广受限于对专用设备和专业知识的需求。既往EEG-fMRI研究显示,发作间期放电在EZ产生fMRI激活,而在默认模式网络中产生去激活。本研究利用动态功能连接(dFC)检测这些相反的激活,并在一个主要由颞叶癫痫(TLE)组成的队列中,使用无同步EEG的fMRI定位潜在的发作间期活动。方法:我们采用边时间序列方法量化dFC,并展示了两例接受同步EEG-fMRI的TLE患者中发作间期放电后的负性动态功能连接峰值示例。我们将这些峰值的发生率定义为“dFC峰值指数”,假设其在癫痫组织中升高。我们在62例接受无同步EEG的fMRI检查的药物难治性局灶性癫痫患者中验证了这一假设(49例单侧颞叶、11例双侧颞叶、1例额叶和1例顶叶)。我们将每位患者的dFC峰值指数对健康对照(n=109)进行Z评分,以识别异常高值区域,并检验这些区域是否与患者的EZ一致或与临床参数相关。结果:在TLE患者中,癫痫性内侧颞叶结构的dFC峰值指数升高(pFWE<.05)。切除较高dFC峰值指数区域与术后更好的癫痫发作结局相关(曲线下面积[AUC]=.80,p=.0002),即使在MRI无海马病变的患者中也是如此(AUC=.79,p=.04)。意义:本研究提出了dFC峰值指数,旨在使用无同步EEG的fMRI检测发作间期癫痫活动。我们的结果表明,该指标在TLE的癫痫组织中升高,提示其可能为癫痫手术提供独特的信息。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
能否利用无同步EEG的fMRI,通过检测EZ激活与DMN去激活产生的负性dFC峰值,来检测和定位发作间期癫痫活动?
核心机制
发作间期癫痫放电导致EZ的fMRI信号激活和DMN去激活,产生两者间的瞬时负性动态功能连接峰值。
主要证据
在2例同步EEG-fMRI患者中展示放电后负性dFC峰值;在62例无EEG的fMRI患者中,dFC峰值指数在TLE癫痫内侧颞叶升高,海马偏侧化可区分左右TLE(AUC=.94),切除高dFC峰值指数区域与更好3年结局相关(AUC=.80)。
研究意义
dFC峰值指数可能在TLE中检测发作间期癫痫活动,并为癫痫手术的定位和手术规划提供独特信息。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

负性dFC峰值概念验证与同步EEG-fMRI示例

验证发作间期放电后是否出现DMN去激活与感兴趣区激活导致的负性dFC峰值。

采用边时间序列法计算dFC,在2例TLE患者同步EEG-fMRI数据中标记发作间期放电,构建fMRI激活图,提取DMN、激活区及两者dFC时间序列。

2

无同步EEG的fMRI队列dFC峰值指数计算与组间比较

检验dFC峰值指数在癫痫患者中是否较健康对照升高并与EZ一致。

对62例药物难治性局灶性癫痫患者及109例健康对照的静息态fMRI计算dFC峰值指数,体素级阈值基于健康对照确定,区域计数后对健康对照Z评分,比较单侧TLE与对照的区域差异。

3

海马dFC峰值指数偏侧化分析

评估海马dFC峰值指数偏侧化能否区分左右侧TLE。

计算右海马减左海马的dFC峰值指数偏侧化,比较右侧TLE、左侧TLE、双侧TLE和对照,并使用ROC分析评估区分左右TLE的性能。

4

切除区域dFC峰值指数与术后癫痫结局关系分析

检验切除区域dFC峰值指数是否与术后癫痫发作结局相关。

对接受手术的单侧TLE患者,将术后T1加权MRI分割的切除腔与术前图谱配准,确定切除区域,比较Engel I与Engel II–IV患者切除区域的dFC峰值指数,并进行ROC分析。

5

dFC峰值指数与临床参数相关性分析

评估dFC峰值指数与疾病进展、发作间期放电频率及末次发作时间等临床指标的关系。

比较dFC峰值指数与术后病理HS、癫痫病程、起病年龄、年龄、性别、头皮EEG发作间期放电频率及末次发作时间(n=15)的相关性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Philips 3 T MRIPhilips--
32通道头线圈----
脉搏血氧仪----
呼吸带----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
同步EEG-fMRI示例
患者数量(2例)、癫痫类型(内侧和外侧TLE)、放电标记者、放电后dFC峰值时间(约6–8秒)
阅读提示:Methods Part 1及Supporting Information;Figure 1B
无同步EEG的fMRI患者队列
患者数(62例)、癫痫类型分布(49单侧TLE、11双侧TLE、1额叶、1顶叶)、手术类型(SAH 38、ATL 10、激光消融1)、健康对照数(109例)
阅读提示:Methods 2.2.1;Table 1
fMRI采集与预处理
MRI设备(Philips 3 T)、头线圈(32通道)、fMRI参数(TR=2s,TE=35ms,3×3×3.5mm,20分钟闭眼)、预处理步骤(RETROICOR、SPM12、滤波0.0083–0.1Hz)
阅读提示:Methods 2.2.2
dFC峰值指数计算
dFC峰值检测三条件、体素级阈值(p<.05,基于健康对照第五百分位)、区域平均方法、Z评分至健康对照
阅读提示:Methods 2.2.4;Figure 2
切除区域与结局分析
术后MRI分割方法(ResectVol、SPM12)、切除区域定义(体积减少≥25%)、Engel结局评估时间(3年)、ROC分析
阅读提示:Methods 2.2.3和2.2.5;Figure 4
临床相关性分析
头皮EEG放电频率分级标准(ACNS)、末次发作时间亚组(n=15)、统计方法及Bonferroni校正
阅读提示:Methods 2.2.5.1;Figure 5