張 浩， 錢志余， 盧光明 ， 張志強(qiáng)， 王正閣，田 蕾， 鐘 元， 袁翠平， 焦 青

1.南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，南京 210016；

2.南京軍區(qū)南京總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，南京 210002；

3.南京軍區(qū)南京總醫(yī)院神經(jīng)外科，南京 210002

同步腦電-功能磁共振成像技術(shù)對兒童失神性癲癇的研究

張 浩1,2， 錢志余1， 盧光明1,2， 張志強(qiáng)2， 王正閣2，田 蕾3， 鐘 元1， 袁翠平2， 焦 青2

1.南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，南京 210016；

2.南京軍區(qū)南京總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，南京 210002；

3.南京軍區(qū)南京總醫(yī)院神經(jīng)外科，南京 210002

兒童失神癲癇是一類常見的原發(fā)全面性癲癇，表現(xiàn)為無抽搐性的陣發(fā)性意識喪失，以及3 Hz左右的頭皮腦電全面慢波發(fā)放。應(yīng)用同步記錄頭皮腦電與功能磁共振 (simultaneous electroencephalography-functional magnetic resonance imaging,EEG-fMRI)技術(shù)，可以同時(shí)從血氧代謝和腦電生理角度對癲癇活動的空間特征進(jìn)行觀察。本研究采用EEG-fMRI技術(shù)對3例兒童失神癲癇進(jìn)行研究，針對特征性的3 Hz失神癲癇波進(jìn)行功率譜相關(guān)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)丘腦呈現(xiàn)出顯著的激活信號，而雙側(cè)頂下小葉、后扣帶回、前扣帶回、角回、顳中回等默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域呈現(xiàn)出顯著的負(fù)激活。結(jié)果提示丘腦可能是失神性癲癇活動的起源區(qū)，而廣泛的皮層功能抑制則可能是失神性癲癇意識喪失的神經(jīng)病理生理基礎(chǔ)。

腦電聯(lián)合功能磁共振技術(shù)；兒童失神癲癇；丘腦；棘慢波全面發(fā)放

引 言

癲癇是一種神經(jīng)元放電的興奮性和同步性異常造成的暫時(shí)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能異常的神經(jīng)疾患，失神癲癇是一種頭皮腦電呈現(xiàn)典型的3 Hz左右異常棘慢波發(fā)放 (generalized spike and slow-wave discharges,GSWD)、同時(shí)伴有短暫意識喪失的癲癇類型。目前治療癲癇的方法主要是外科手術(shù)和藥物控制。外科手術(shù)要求必須準(zhǔn)確定位癲癇灶，然而不是所有類型的癲癇都可以從常規(guī)的影像學(xué)檢查中找到病灶，如失神癲癇等。應(yīng)用目前的影像學(xué)診斷技術(shù)，如MRI(magnetic resonance imaging)，CT(computer tomography),PET(positron emission tomography)，SPECT(single photon emission computer tomography)以及頭皮EEG(electroencephalography)、皮層EEG技術(shù)等，都無法找到明確的病灶。

從動物模型實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，血氧依賴水平 (blood oxygen level dependent,BOLD)的增加可表明神經(jīng)元突觸活動的增加。已有研究表明大腦血流的改變會引起局部腦區(qū)脫氧血紅蛋白濃度的改變，同時(shí)血管容積及氧攝取量也會發(fā)生改變，BOLD-fMRI信號正是通過測量腦內(nèi)脫氧血紅蛋白濃度的改變來反映人腦活動的技術(shù)[1]。BOLD-fMRI擁有很高的空間分辨率，但時(shí)間分辨率過低，最初期的癲癇樣放電經(jīng)神經(jīng)元傳遞會迅速傳播到其它腦區(qū)，因此它無法分辨BOLD信號的改變是癇樣放電引起的還是癇樣放電傳播到其它腦區(qū)時(shí)引起的。然而EEG信號擁有毫秒級的時(shí)間分辨率，可以彌補(bǔ)fMRI的劣勢。

本研究采用連續(xù)同步記錄EEG-fMRI技術(shù)對典型的兒童失神癲癇進(jìn)行研究，并使用3 Hz功率譜相關(guān)的方法檢測與GSWD相關(guān)的腦區(qū)激活信息，期望找到可能產(chǎn)生全面發(fā)放棘慢波GSWD放電的起始點(diǎn)以及影響病人意識的腦區(qū)。

材料與方法

本研究經(jīng)南京軍區(qū)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)通過，已將本研究內(nèi)容以書面或口頭形式告知病人的監(jiān)護(hù)人，并取得其同意。病人為3名頭皮腦電顯示有典型的2.5到 3.5 Hz左右棘慢波發(fā)放的兒童，且伴有短暫的意識喪失，發(fā)作頻繁，被臨床診斷為兒童失神癲癇，年齡分別為5歲 (男)、6歲 (女)和11歲 (女)，均為右利手，沒有其它疾病史，影像學(xué)診斷MRI顯示患者腦部結(jié)構(gòu)上沒有明顯異常。有關(guān)病人更為詳細(xì)的臨床資料如表1如示。

表1 病人性別、發(fā)病年齡、發(fā)病頻率及GSWDs的發(fā)放頻率Table 1 Patients'sex,age at seizure onset,seizure frequency,and frequency of GSWDs

EEG-fMRI數(shù)據(jù)的獲取

采用德國Brainproducts公司生產(chǎn)的32通道與MR兼容的腦電記錄儀，非鐵磁性的Ag/AgCl電極，每個(gè)電極的保護(hù)阻抗為5 kΩ，防止感應(yīng)電動勢對人體造成傷害，參考電極為Ref，接地電極為GND，另外有一個(gè)電極接在病人的背部記錄心電 (electrocardiogram，ECG)，所有電極與皮膚的接觸阻抗皆在10 kΩ以下。EEG的采樣頻率為5 kHz，高輸入阻抗采集頭皮EEG信號，通過250 Hz的低通濾波器，將信號接入放大器，再通過光纖傳輸?shù)酱殴彩彝獾挠涗泝x，該系統(tǒng)的分辨率為100 nV，電壓動態(tài)范圍為±3.2 mV。采用連續(xù)記錄的方式記錄EEG與fMRI信號。

采集fMRI信號之前，在磁共室外先記錄約5 min腦電信號，觀察是否有典型的棘慢波發(fā)放，然后將病人放進(jìn)磁共振儀，序列掃描開始前記錄至少約40 s的EEG信號，以便離線去除心電脈動偽跡。

BOLD信號采集使用德國西門子公司的3-Tesla MR，標(biāo)準(zhǔn)頭部線圈。采用梯度回波平面成像序列EPI(echo planar Imaging)進(jìn)行功能像的采集，TR＝2 000 ms，TE=30 ms，F(xiàn)A＝90°，30層，層厚4 mm，F(xiàn)OV=240×240 mm2，采集兩段，每段持續(xù)1000 s，即每段采集500個(gè)體。要求病人平靜放松地躺于掃描儀內(nèi)，保持清醒，閉眼，平靜呼吸，不要刻意進(jìn)行某種特定的思維活動。EEG數(shù)據(jù)處理

使用德國Brainproducts公司的Analyzer 2.0軟件，采用Allen提出的AAS(adaptive artifact subtraction)方法離線去除EEG信號的核磁和心電偽跡 (ballistocardiogram)[2,3]，將采樣頻率降至250 Hz并低通濾波至30 Hz以下。由腦外科腦電圖專家閱讀去除偽跡后的EEG信號，標(biāo)出異常腦電信號 (如棘慢波)的起始與終止時(shí)間，如圖1所示。

圖1 預(yù)處理MR及BCG影響的EEG信號的原理圖及步驟 EEG經(jīng)過MR及BCG偽跡去除之后，從最下方的圖可以明顯看到2.5～3.5 Hz的GSWDs發(fā)放。(A)3.0 T的磁共振下，連續(xù)同步記錄腦電與功能磁共振信號時(shí)的EEG信號(圖中所示為其中一段，持續(xù)時(shí)間10 s)，TR＝2 s；(B)平均得到MR偽跡模板，并逐個(gè)從各個(gè)導(dǎo)聯(lián)中減去相應(yīng)模板；(C)得到與ECG同步的滑動平均模板，并逐個(gè)從各個(gè)導(dǎo)聯(lián)中減去相應(yīng)模板。最下方的圖為C圖的放大。BCG=BallistocardiogramFig.1 Schematic of preprocessing stages of MR and BCG artifact affected EEG We can observe 2.5～3.5 Hz GSWDs from the final figure after MR and BCG artifact correction.(A)Segment(10 s)of a 32 channel electrophysiological recording during continued fMRI acquisition at 3.0 T with a TR value of 2 s;(B)The same segment after channel-wise subtraction of a template MR artifact obtained by averaging;(C)Identical segment after channel-wise BCG via subtraction of an ECG-locked sliding average.The magnified figure blew is the same as(C).BCG=Ballistocardiogram

EEG信號經(jīng)過離線濾波并去除偽跡后，可以看到典型的2.5到3.5 Hz左右的高波幅節(jié)律性棘慢波，如圖1 C所示。對其中一個(gè)病人的FP1導(dǎo)聯(lián)進(jìn)行功率譜分析，發(fā)現(xiàn)EEG信號在頻率為2.5到3.5 Hz左右時(shí)的功率最高，從圖2A中可以看到3 Hz棘慢波的發(fā)放突然開始、突然終止。

fMRI數(shù)據(jù)的處理

3名病人共掃描了6段BOLD信號，由于第二段fMRI信號沒有棘慢波或頭動過大，故僅取每個(gè)人的第一段fMRI數(shù)據(jù)分析，其中兩個(gè)病人每段分別有8次陣發(fā)的棘慢波發(fā)放，每次發(fā)放從2到8 s不等，還有一個(gè)病人有3次棘慢波陣發(fā)出現(xiàn)，持續(xù)時(shí)間從3到27 s不等。

在MATLAB 7.3平臺上，采用基于廣義線性模型 (general linear model)[4]的SPM8工具箱 (statistical parametric mapping,http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/)對fMRI數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。每個(gè)病人的fMRI數(shù)據(jù)首先進(jìn)行時(shí)間校正，與第一個(gè)體對齊；而后進(jìn)行頭動校正，以保證每個(gè)研究對象的頭部平動在1 mm以下且轉(zhuǎn)動在1°以下；然后將校正后的圖像配準(zhǔn)到SPM8自帶的EPI模板，并重新采樣每個(gè)體素為2×2×2 mm3，平滑時(shí)各向同性高斯核的FWHM(full-width of high-maximum)取6×6×6 mm3。統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，使用3 Hz功率譜作為設(shè)計(jì)矩陣[2]來獲取相應(yīng)腦區(qū)的激活信息，即將導(dǎo)聯(lián)FP1的3 Hz功率譜與SPM8中自帶的血流動力學(xué)響應(yīng)函數(shù)HRF(hemodynamic response function)[5]卷積，減少統(tǒng)計(jì)GSWD發(fā)放的時(shí)間點(diǎn)的誤差，以提高設(shè)計(jì)矩陣的精確性。數(shù)據(jù)矩陣和設(shè)計(jì)矩陣經(jīng)過高通濾波，截止頻率為1/128 Hz，以去除低頻漂移及呼吸、心跳等高頻噪聲，運(yùn)用自回歸AR模型來評估數(shù)據(jù)內(nèi)部的自相關(guān)性[6]，且沒有經(jīng)過全局標(biāo)準(zhǔn)化。

統(tǒng)計(jì)分析使用t檢驗(yàn)，結(jié)果采用FDR(false discovery rate)校驗(yàn) (P＜0.05，體素?cái)?shù)＞10)，并將結(jié)果疊加在MNI 152 T1平均像上，最終得到病人與GSWD相關(guān)體素的腦區(qū)激活信息。

結(jié) 果

對每個(gè)病人的EEG及fMRI數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并采用FDR校驗(yàn) (P＜0.05，體素?cái)?shù)＞10)，將結(jié)果疊加在MNI 152 T1平均像上發(fā)現(xiàn)，在GSWD發(fā)放過程中，每個(gè)病人的fMRI信號均有顯著變化，這與前人的研究基本一致[7～12]。3個(gè)病人的雙側(cè)丘腦和枕葉均有明顯的正激活 (fMRI信號增高)，楔前葉、內(nèi)側(cè)額葉、雙側(cè)島葉、雙側(cè)小腦也表現(xiàn)出少許的正激活；然而雙側(cè)顳中回、雙側(cè)尾狀核、雙側(cè)頂下小葉、雙側(cè)角回、后扣帶回[13]、前扣帶回有明顯的負(fù)激活 (fMRI信號降低)，另外，胼胝體也有少量的負(fù)激活，如圖3所示，其中負(fù)激活主要位于腦默認(rèn)網(wǎng)絡(luò) (default mode network,DMN)[14]。

圖3 三個(gè)病人的fMRI信號分析 與GSWDs相關(guān)的激活 (顏色編碼從黃到紅)及去激活 (顏色編碼從綠到藍(lán))，P＜0.05(FDR校驗(yàn))。從圖中可以發(fā)現(xiàn)3個(gè)病人的雙側(cè)丘腦及枕葉皆表現(xiàn)出顯著的正激活，小腦中線區(qū)及靠近外側(cè)腦室的附近呈現(xiàn)少量的正激活。雙側(cè)頂葉、雙側(cè)顳中回、前后扣帶回、雙側(cè)尾狀體以及雙側(cè)角回和基底節(jié)呈現(xiàn)出顯著的去激活，而楔前葉呈現(xiàn)出少量的去激活Fig.3 Corresponding analysis of fMRI signals in 3 patients Color-coded statistical parametric t-score maps(SPMs),GSWD-related increases(coded in yellow and red)and decreases(coded in green and blue)in BOLD signal.The SPMs are thresholded at P＜0.05(FDR corrected).The figure showed that fMRI increased in the bilateral thalamus and occipital cortex in all three patients,with smaller variable regional increases in the midline cerebellum and the area adjacent to the lateral ventricles.Decreased fMRI signals were observed in the bilateral parietal cortex,bilateral middle temporal gyrus,anterior and posterior cingulate cortex,bilateral caudate body,bilateral angular gyrus and basal ganglia,with smaller variable fMRI decreased in the precuneus,which is identical to Raichle's default mode network

討 論

癲癇全面發(fā)作時(shí)，高級皮層聯(lián)合區(qū)及相關(guān)的皮層下結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)異常的電生理活動，從而造成病人一定程度的意識喪失，若想維持大腦正常的信息處理過程，應(yīng)保持電生理活動抑制與興奮的動態(tài)平衡[15]。有研究認(rèn)為，丘腦構(gòu)成了皮層下結(jié)構(gòu)的核心，在神經(jīng)元活動的傳播過程中起著重要作用，當(dāng)EEG信號出現(xiàn)GSWD時(shí)，丘腦信號相對于基線狀態(tài)顯著增高，表明GSWD可能會影響丘腦的電生理活動，并通過丘腦與皮層的傳輸回路影響皮層的電生理活動，而皮層功能的異?？赡軙鸶杏X皮層或運(yùn)動皮層的某個(gè)區(qū)域以及高級聯(lián)合皮質(zhì)的異常，最終導(dǎo)致個(gè)體意識的異常[15]。Salek-Haddadi[16]采用連續(xù)記錄EEG-fMRI技術(shù)，發(fā)現(xiàn)青少年失神癲癇雙側(cè)丘腦的fMRI信號明顯增高，而頂葉皮質(zhì)內(nèi)側(cè)與外側(cè)的fMRI信號明顯降低，另外，80%的難治性原發(fā)全面性癲癇 (idiopathic generalized epilesy，IGE)病人也表現(xiàn)出丘腦信號的改變。Aghakhani[7]則研究了15個(gè)在掃描過程中出現(xiàn)GSWD異常癲癇放電的病人，發(fā)現(xiàn)其中12個(gè)人丘腦的BOLD信號發(fā)生了顯著變化，同時(shí)雙側(cè)皮層出現(xiàn)了一定的正激活 (電生理活動及腦血流增加)與負(fù)激活。而本研究發(fā)現(xiàn)短暫的GSWD發(fā)放時(shí)，雙側(cè)丘腦的BOLD信號也顯著增高，這表明丘腦與兒童失神癲癇發(fā)作時(shí)的GSWD相關(guān)，并可能會產(chǎn)生2.5到3.5 Hz左右的棘慢波，如圖2所示。島葉融合了多種感覺的傳入，與丘腦有廣泛的連接點(diǎn)[17]，已有研究表明，在癲癇部分性發(fā)作時(shí)，島葉會表現(xiàn)出正激活[18]，Gotman[24]認(rèn)為癲癇全面性發(fā)作時(shí)島葉的正激活可能是由于丘腦的激活引起的。根據(jù)動物模型，Penfield提出了腦中心融合系統(tǒng)理論[19]，指出腦中心可能存在廣泛的神經(jīng)傳播系統(tǒng)，并可以將電生理信號傳播到雙側(cè)半球，從而影響人的意識，他認(rèn)為該系統(tǒng)由腦干和間腦組成，并可以用來解釋伴有意識喪失的失神癲癇。Gloor[20]認(rèn)為丘腦和皮層的過度興奮可以產(chǎn)生節(jié)律性GSWD，Snead[21]于1999年利用深部電極在動物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷那鹉X和皮層中觀察到了GSWD，Nehlig[22]利用SPECT(single photon emission computed tomography)發(fā)現(xiàn)失神癲癇發(fā)作時(shí)，皮層的血流減少，而丘腦的血流相對有所增加。

有關(guān)枕葉的正激活，有研究[8]認(rèn)為是掃描時(shí)病人靜息狀態(tài)及臨床癥狀的差異引起的，而本研究中，3名病人的fMRI皆觀察到枕區(qū)的激活，因此認(rèn)為該區(qū)域的正激活可能與癲癇活動的傳播有關(guān)。已有研究表明，雙側(cè)小腦在癲癇部分性發(fā)作時(shí)，病灶對側(cè)會呈現(xiàn)過度灌注，而且從動物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭幸灿^察到雙側(cè)小腦在GSWD放電時(shí)呈現(xiàn)顯著的正激活，這表明小腦可能會引起GSWD的節(jié)律性發(fā)放，雖然Norden和Blumenfeld[23]對小腦在癲癇全面性發(fā)放及GSWD放電過程中的作用已經(jīng)作了相應(yīng)說明，但他們沒有說明小腦在癲癇發(fā)作過程中的具體功能。

雙側(cè)顳中回、后扣帶回、雙側(cè)頂下小葉的BOLD信號顯著降低，這些區(qū)域正好構(gòu)成了Raichle[18]提出的DMN核心，該網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)個(gè)體對自身以及自身的過去與未來的認(rèn)知，當(dāng)個(gè)體處于清醒有意識的狀態(tài)時(shí)，DMN會呈現(xiàn)顯著的正激活，而當(dāng)個(gè)體進(jìn)行外部認(rèn)知任務(wù)時(shí)，DMN則會呈現(xiàn)出顯著的負(fù)激活。當(dāng)頭皮EEG信號出現(xiàn)2.5到3.5 Hz左右的GSWD時(shí)，DMN網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)顯著的負(fù)激活，這表明病人的DMN在GSWD出現(xiàn)時(shí)中斷掛起，臨床上表現(xiàn)為意識缺失，對外界無響應(yīng)[24]，而且認(rèn)知的損害程度與GSWD的發(fā)作頻率和持續(xù)時(shí)間成正比。

由于皮層聯(lián)合區(qū)影響雙側(cè)尾狀核，所以在GSWD放電時(shí)，BOLD信號的降低可能反應(yīng)了驅(qū)動皮質(zhì)紋狀體活動能量的減少[11]。Danober[25]從GAERS(genetic absence epilepsy rats)老鼠模型中發(fā)現(xiàn)，丘腦與皮層放電幾秒鐘后，尾狀核才開始放電，因此丘腦和皮層電生理活動的改變可能會引起雙側(cè)尾狀核信號的改變，因此它引起失神發(fā)作的可能性較小。在GAERS老鼠模型上的研究表明，基底節(jié)對失神發(fā)作有一定的控制作用。GSWD放電時(shí)，皮層-下丘腦-蒼白球網(wǎng)絡(luò)亦有節(jié)律性放電，然而紋狀體卻沒有神經(jīng)元活動。這表明，突觸神經(jīng)元活動前饋抑制作用不但會引起紋狀體放電的迅速降低，同時(shí)也可能會終止失神的發(fā)作。GAERS老鼠全面發(fā)作時(shí)，紋狀體神經(jīng)元活動會降低，這與病人雙側(cè)尾狀核的負(fù)激活一樣。胼胝體負(fù)責(zé)連接大腦雙側(cè)半球，它的負(fù)激活表明在GSWD發(fā)放時(shí)，大腦雙側(cè)半球的連接性受到抑制。大腦雙側(cè)半球的正激活區(qū)與負(fù)激活區(qū)基本對稱，這表明胼胝體纖維在癲癇活動的傳播過程中對雙側(cè)大腦的同步響應(yīng)有一定的作用[26,27]。

結(jié) 論

本研究采用EEG-fMRI聯(lián)合記錄技術(shù)研究了3例典型的具有全面發(fā)作的失神癲癇兒童，發(fā)現(xiàn)丘腦和皮質(zhì)參與了GSWD的發(fā)放，這有助于揭示全面發(fā)放癲癇的發(fā)病機(jī)制。但本研究的病人較少，未來仍需要更多的病人來驗(yàn)證本研究的結(jié)論。已經(jīng)有研究表明，血流動力學(xué)響應(yīng)函數(shù)HRF在不同的病人間不同[28]，即使在同一個(gè)病人的不同腦區(qū)間也會有所不同[29]，由于時(shí)間關(guān)系，本研究在對fMRI數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，采用的是SPM8內(nèi)自帶的標(biāo)準(zhǔn)HRF函數(shù)，某些腦區(qū)信號的改變可能檢測不到，如果使用多個(gè)不同的HRF對fMRI數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可能會檢測到更多參與癲癇發(fā)作的腦區(qū)。

1. Ogawa S,Lee TM,Kay AR,Tank DW.Brain magnetic resonance imaging with contrastdependenton blood oxygenation.Proc Natl Acad Sci USA,1990,87(24):9868～9872

2. Allen PJ,Polizzi G,Krakow K,Fish DR,Lemieux L.IdentificationofEEG eventsinthe MR scanner: The problem of pulse artifact and a method for its subtraction.NeuroImage,1998,8(4):229～239

3. Allen PJ,Josephs O,Turner R.A method for removing imaging artifactfrom continuous EEG recorded during functional MRI.NeuroImage,2000,12(2):230～239

4.Friston KJ,Holmes AP,Worsley KP,Poline JB,Frith CD,Frackowiak RSJ.Statistical parametric maps in functional imaging:A general linear approach.Hum Brain Mapp,1995b,2:189～210

5. Glover GH.Deconvolution of impulse response in eventrelated BOLD fMRI.NeuroImage,1999,9(4):416～429

6.Friston KJ,Josephs O,Zarahn E,Holmes AP,Rouquette S,Poline J.To smooth or not to smooth? Bias and efficiency in fMRI time series analysis.NeuroImage,2000,12(2):196～208

7.AghakhaniY,Bagshaw AP,BénarCG,Hawco C,Andermann F,Dubeau F,Gotman J.fMRI activation during spike and wave discharges in idiopathic generalized epilepsy.Brain,2004,127(pt5):1127～1144

8. Laufs H,Lengler U,Hamandi K,Kleinschmidt A,Krakow K. Linking generalized spike-and-wave discharges and resting state brain activity by using EEG/fMRI in a patient with absence seizures.Epilepsia,2006,47(2):444～448

9.Hamandi K,Laufs H,N?thU,Carmichael DW,Duncan JS,Lemieux L.BOLD and perfusion changes during epileptic generalised spike wave activity.NeuroImage,2008,39(2):608～618

10.Moeller F,Siebner HR,Wolff S,Muhle H,Boor R,Granert O,Jansen O,Stephani U,Siniatchkin M.Changes in activity of striato-thalamo- cortical network precede generalized spike wave discharges.NeuroImage,2008a,39(4):1839～1849

11.Moeller F,Siebner HR,Wolff S,Muhle H,Granert O,Jansen O, StephaniU, Siniatchkin M. Simultaneous EEG-fMRIin drug-naive children with newly diagnosed absence epilepsy.Epilepsia,2008b,49(9):1510～1519

12.Li Q,Luo C,Yang T,Yao Z,He L,Liu L,Xu H,Gong Q,Yao D,Zhou D.EEG-fMRI study on the interictal and ictal generalized spike-wave discharges in patients with childhood absence epilepsy.Epilepsy Res,2009,87(2-3):160～168

13.Archer JS,Abbott DF,Waites AB,Jackson GD.fMRI"deactivation"of the posterior cingulate during generalized spike and wave.NeuroImage,2003,20(4):1915～1922

14.Raichle ME,MacLeod AM,Snyder AZ,Powers WJ,GusnardDA, ShulmanGL.A defaultmodeofbrain function.Proc Natl Acad Sci USA,2001,98(2):676～682

15.Blumenfeld H,Taylor J.Why do seizures cause loss of consciousness?Neuroscientist,2003,9(5):301～310

16.Salek-Haddadi A,Lemieux L,Merschhemke M,Friston KJ,DuncanJS, FishDR. Functionalmagneticresonance imaging of human absence seizures.Ann Neurol,2003,53(5):663～667

17.Mesulam M,Mufson EJ.The insula of Reil in man and monkey:Architectonics,connectivity,and function.Cereb Cort,1985,5(4):179～226

18.Snard J,Guénot M,Sindou M,Mauguière F.Clinical manifestations of insular lobe seizures: A stereoelectroencephalographicstudy.Epilepsia,2004,45(9):1079～1090

19.Penfield W.Epileptic automatisms and the centrencephalic integrating system.Res Publ Assoc Res Nerv Ment Dis,1952,30:513～528

20.Gloor P.Generalized epilepsy with bilateral synchronous spike and wave discharge: New findings concerning its physiological mechanisms. Electroencephalogr Clin Neurophysiol Suppl,1978,34:245～249

21.Snead OC 3rd,Depaulis A,Vergnes M,Marescaux C.Absence epilepsy: Advances in experimentalanimal models.Adv Neurol Vol,1999,79:253～278

22.Nehlig A,Valenti MP,Thiriaux A,Hirsch E,Marescaux C,Namer IJ.Ictal and interictal perfusion variations measured by SISCOM analysis in typical childhood absence seizures.Epileptic Disord,2004,6(4):247～253

23. Norden AD, Blumenfeld H. The role ofsubcortical structures in human epilepsy.Epilepsy Behav,2002,3(3):219～231

24.Gotman J,Grova C,Bagshaw A,Kobayashi E,Aghakhani Y, Dubeau F. Generalized epileptic discharges show thalamocorticalactivation and suspension ofthe default state of the brain.Proc Natl Acad Sci USA,2005,102(42):15236～15240

25. DanoberL, DeransartC, DepaulisA, VergnesM,Marescaux C.Pathophysiological mechanisms of genetic absence epilepsy in the rat.Prog Neurobiol,1998,55(1):27～57

26.Gotman J.Interhemispheric relations during bilateral spikeand-wave activity.Epilepsia,1981,22(4):453～466

27.Oguni H,Andermann F,Gotman J,Olivier A.Effect of anterior callosotomy on bilaterally synchronous spike and wave and other EEG discharges.Epilepsia,1994,35(3):505～513

28.Bénar CG,Gross DW,Wang Y,Petre V,Pike B,Dubeau F,Gotman J.The BOLD response to interictal epileptiform discharges.NeuroImage,2002,17(3):1182～1192

29.Buckner RL.Event-related fMRI and the hemodynamic response.Hum Brain Mapp,1998,6(5～6):373～377

Investigation of Childhood Absence Seizures Based on EEG Correlated fMRI Technology

ZHANG Hao1,2,QIAN Zhiyu1,LU Guangming1,2,ZHANG Zhiqiang2,WANG Zhengge2,TIAN Lei3,ZHONG Yuan1,YUAN Cuiping1,JIAO Qing2
1.Department of Biomedical Engineering,College of Automation,Nanjing University of Aeronautics&Astronautics,Nanjing 210016,China;
2.Department of Medical Imaging,Jinling Hospital,Nanjing 210002,China;
3.Department of Neurosurgery,Jinling Hospital,Nanjing 210002,China

This work was supported by grants from The National Natural Sciences Foundation of China(30800264,30971019),Local Key Projects of Medical Research(07z030),The Scientific Foundation of Jinling Hospital(Q2008063)

Jul 1,2010 Accepted:Oct 22,2010

LU Guangming,Tel:+86(25)8086018,E-mail:cjr.luguangming@vip.163.com

Typical childhood absence seizures consist of brief impairments of consciousness with characteristic bilaterally synchronous 3 Hz generalized spike-wave discharges(GSWD)on electroencephalography(EEG).Simultanoeus EEG-FMRI allows us observing the epileptic activation from haemodynamic and electrophysiological aspects.In present study,three patients with typical childhood absence seizures were studied using EEG-FMRI with 3 Hz epileptic wave power spectrum analysis.Significant activation was found in the bilateral thalamus,while the significant deactivation was found to be widely distributed within the bilateral parietal lobe,posterior cingulate cortex,angular gyrus,and middle temporal lobeetc.The findings suggest that the thalamus may be the origin of epileptic activation, and the widely cortical functional inhibition may underlie the neuron-pathophysiological manchnism of impairments of consciousness in typical childhood absence seizures.

EEG-fMRI;Childhood absence seizure;Thalamus;Generalized spike and slow-wave discharges

2010-07-01；接受日期：2010-10-22

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30800264,30971019)，南京軍區(qū)醫(yī)藥衛(wèi)生項(xiàng)目(07z030),南京軍區(qū)南京總醫(yī)院基金項(xiàng)目(Q2008063)

盧光明，電話：(025)80860185，E-mail：cjr.luguangming@vip.163.com

R445.2，R318