头皮EEG偶极子定位在癫外科中的应用研究

目的 :研究头皮EEG偶极子定位方法在癫手术病人中的应用价值及其准确性。方法 :在 80例难治性癫手术病人中 ,术前在发作间期头皮EEG上用偶极子定位方法定出致源放电位置 ,术中以皮质电图 (ECoG)及脑深部电极记录确定致区 ,对比偶极子定位的准确性 ,按ECoG定出的位置直接对致区进行手术处理 ,术后随访手术效果。结果 :在颞叶癫 ,偶极子定位与ECoG及脑深部电极定位完全一致 ;在额、顶、枕叶癫 ,偶极子位置误差为 10～ 15mm。随访 6～ 2 4个月 (平均 13个月 ) ,80例中 71%的病人无癫发作 ,2 5 %的病人发作减少 75 %以上 ,手术有效率 96 %。结论 :头皮EEG的偶极子定位方法无创、准确 ,相当于脑磁图 ,可避免创伤性检查而用于癫病人的术前定位。

头针配合低频重复经颅磁刺激治疗痉挛性脑性瘫痪疗效观察

目的基于脑电频谱技术,观察头针配合低频重复经颅磁刺激治疗痉挛性脑性瘫痪的临床疗效。方法将90例痉挛性脑性瘫痪患者和20例健康儿童分为病例组和正常组,通过采集静息态脑电信号比较各频谱(δ、θ、α、β、γ)密度。再将病例组随机分为A组、B组和C组,每组30例。在接受常规康复训练的基础上,A组采用头针治疗,B组采用低频重复经颅磁刺激治疗,C组采用头针配合低频重复经颅磁刺激治疗。观察3组治疗前后粗大运动功能测试量表-88(gross motor function measure-88,GMFM-88)评分(D区、E区)、Gesell发育诊断量表各项评分、颅内椎基底节动脉血流状态各项指标[左侧椎动脉(left vertebral artery,LVA)、右侧椎动脉(right vertebral,RLA)、基底动脉(basilar artery,BA)平均流速]、各项炎症因子[血清白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)、白细胞介素-33(interleukin-33,IL-33)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)]水平及脑电信号各频谱密度的变化情况,比较3组临床疗效。结果C组治疗后D区、E区GMFM-88评分及Gesell发育诊断量表各项评分较同组治疗前显著上升,LVA、RLA、BA平均流速显著加快,各项炎症因子水平显著降低,差异均具有统计学意义(P<0.05)。C组治疗后D区、E区GMFM-88评分及Gesell发育诊断量表各项评分均明显高于A组和B组,LVA、RLA、BA平均流速明显快于A组和B组,各项炎症因子水平明显低于A组和B组,差异均具有统计学意义(P<0.05)。病例组治疗前脑电信号δ、θ频谱密度明显高于正常组(P<0.05);3组治疗后脑电信号δ、θ频谱密度均较同组治疗前显著降低(P<0.05)。C组总有效率为83.3%,明显高于A组的63.3%和B组的56.7%,差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论在常规康复训练的基础上,头针配合低频重复经颅磁刺激治疗痉挛性脑性瘫痪疗效确切,能改善患者运动功能和认知功能,其机制主要与该方法能下调炎症因子表达、调节颅内椎基底节动脉血流状态有关。

癫痫发作预测模型:斯托克韦尔变换的生成对抗与长短时记忆网络半监督方法

目的提出一种半监督癫痫发作预测模型(ST-WGAN-GP-Bi-LSTM预测模型),从脑电(EEG)信号的时频分析、无监督特征模型稳定性以及后端分类器设计三个方面提升发作预测性能。方法对癫痫EEG信号进行斯托克韦尔变换(ST变换)得到时频输入,通过自适应调节分辨率和保留绝对相位,定位癫痫EEG信号的时频成分;当生成数据分布和真实EEG数据分布无重叠时,为了避免JS散度均为常数而导致特征学习失效的问题,采用Wasserstein生成对抗网络作为特征学习模型,以EM距离结合梯度惩罚策略(WGAN-GP)引导的代价函数,约束模型的无监督训练过程,进而生成高阶特征提取器;构建基于双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)的时序预测模型,在获取高阶EEG时频特征间时序相关性基础上提升癫痫分类(预测)性能。利用公开数据集CHB-MIT头皮脑电数据集对本文提出的ST-WGAN-GP-Bi-LSTM预测模型进行评估。结果本文的ST-WGAN-GP-BiLSTM预测模型在AUC、灵敏度和特异性指标上分别达到90.40%,83.62%和86.69%。与现有半监督方法相比,将原有的性能指标分别提升17.77%,15.41%和53.66%,并与基于CNN的有监督预测模型性能持平。结论本方法有效地改善半监督深度学习模型预测性能,在癫痫发作预测中发挥无监督特征提取的优化作用。

结合连续小波变换与生成对抗网络的癫痫发作预测

目前半监督深度学习模型已成功用于脑电信号(EEG)的癫痫发作预测,但该模型在EEG预处理方式与半监督模型稳定性等方面还有提升空间。本研究提出一种结合连续小波变换(CWT)与基于梯度惩罚的Wasserstein生成对抗网络(WGAN-GP)的改进方法(CWT-WGAN-GP)。首先对未标记的EEG信号进行CWT获得时频图,并结合特定患者的EEG数据集训练WGAN-GP模型,生成高性能的特征提取器;其次,以经过训练的WGAN-GP的判别器为特征提取器、两个全连接网络层为分类器(预测器),用少量有标记的EEG信号CWT时频图完成分类模型训练;最后,WGAN-GP的判别器与稳定的全连接网络组成半监督深度学习预测模型,用于癫痫发作预测。用CHBMIT头皮脑电数据集中所筛选的13例患者数据,评估改进的半监督癫痫发作预测模型,并与现有半监督方法相比。该方法在灵敏度、特异性、准确率和AUC指标上分别达到82.69%,67.48%,82.08%和84.03%,将原有的性能指标分别提升14.48%,34.45%,7.87%和11.4%;CWT-WGAN-GP的预测性能与现有方法的差异具有统计学意义(P<0.05)。CWT与WGAN-GP模型相结合能有效地改善半监督深度学习模型预测性能,在癫痫发作预测中发挥无监督特征提取的优化作用。

头皮脑电图对结节性硬化患者癫痫手术治疗评估的意义

目的探讨头皮脑电图(EEG)对结节性硬化患者癫痫手术治疗评估的意义,以及头皮EEG是否为局灶性起始对手术预后的影响。方法对16例结节性硬化癫痫患者进行头皮长程视频EEG监测,确定其放电部位及发作起始区域。11例患者实施病灶直接切除术,5例患者SEEG植入电极后再行热凝毁损或切除术。结果16例患者中,有12例患者术后无发作,其中3例患者术前头皮EEG为局灶性起源,9例患者为全面性或半球性起源;4例患者术后仍有发作,其中2例患者头皮EEG为非局灶性起始,2例患者为局灶性起始。头皮EEG为局灶性起始与非局灶性起始患者的术后无发作率比较,差异无统计学意义(P=0.547)。结论头皮EEG表现对结节性硬化患者的癫痫手术评估有指导意义;而头皮EEG是否为局灶性起始对手术预后无明显影响。

头皮脑电图偶极子定位在癫癎外科中的应用研究

目的研究头皮脑电图(EEG)偶极子定位方法在癫癎手术病人中的应用价值及其准确性。方法在84例难治性癫癎手术病人中,术前在发作间期头皮EEG上用偶极子定位方法定出癎源发放(epileptogenicdischarges)位置,术中以ECoG(皮层脑电图)及深电极记录确定致癎区,对比偶极子定位的准确性,按EcoG定出的位置直接对致癎区进行手术处理,术后随访手术效果。结果在颞叶癫癎,偶极子定位与EcoG及深电极定位完全一致;在额、顶、枕叶癫癎,偶极子位置误差为10-15mm。随访6-24个月(平均13个月),80例中71%的病人无癫癎发作,25%的病人发作减少75%以上,手术有效率96%。结论头皮EEG的偶极子定位方法无创、准确,相当于脑磁图,可避免创伤性检查用于癫癎病人的术前定位。

癫癎诊疗中应用头皮脑电图偶极子定位的体会

目的总结癫癎诊疗中应用头皮脑电图偶极子定位在术前、术中、术后的意义。方法回顾性分析29例行偶极子源成像定位癫癎灶、17例进行手术治疗,术中与皮层脑电图、深部电极记录对比,参考手术治疗效果。结果术后随访无癫癎发作或偶有先兆发作12例,发作形式改变(术前大发作变为小发作)和发作次数减少75%以上3例,发作次数减少不到50%1例,无变化1例,手术总有效率为94%。结论头皮EEG偶极子的术前定位方法无创、准确,可避免创伤性检查用于癫癎病人的术前定位。

局灶性皮质发育不良癫癎患者头皮脑电图的特点及其定位意义

目的:探讨头皮脑电图(EEG)在局灶性皮质发育不良(focal cortical dysplasia,FCD)癫癎中的表现特点及定位致癎灶的意义。方法:选择自2005年4月至2006年8月我研究所收治的22例术前采用长程颅内电极埋置,术后病理证实为FCD的患者为研究对象。将发作间期皮层电图(ECoG)癎样异常放电(interictal epileptiform discharge,IED)分为四种类型:A:独立棘波,B:重复棘慢波,C:多棘波,D:快波,以a、b、c、d分别表示头皮EEG与上述分类相对应的IED波形。发作期癫癎异常放电(ictal discharge,ID)被分为:Ⅰ型:节律性快波,Ⅱ型:棘波节律,Ⅲ型:小于8 Hz的节律性电活动。将22例患者术前头皮EEG与ECoG的数字资料进行分析比较。结果:22例FCD患者头皮EEG的IED分型中,a型占50%,ECoG的IED中,A型占36%,D型与C型各占23%。头皮EEGa型中,45%来自ECoG类型IED。头皮EEG表现为c和d型IED的均来自ECoG的C与D型。头皮EEG的ID中Ⅰ型有7例,Ⅱ型有4例,Ⅲ型有9例;头皮EEG的ID中的Ⅲ型明显多于ECoG的Ⅲ型(X2=7.02,P= 0.03)。头皮EEG局限型Ⅰ型与Ⅱ型ID的部位与手术部位一致性好。结论:FCD患者头皮EEG的IED以棘波、尖波波形较多见,且表现范围较ECoG上的IED广泛。头皮EEG的ID表现以Ⅲ型为主,且定位意义不如ECoG上的ID类型。经过由皮层到头皮的传导,不论是IED还是ID,异常放电形式均有可能发生改变。当头皮EEG的IED与ID同时为局限型且部位彼此相一致时,定位可靠性较高。

癫痫性痉挛发作的头皮及颅内脑电图特点

目的：研究难治性癫痫性痉挛发作患者的头皮及颅内脑电图（EEG）特点，探讨与痉挛发作相关的EEG变化及其与发作间期放电、神经影像学之间的关系。方法：回顾性分析经外科手术治疗的11例患者的临床资料，分析头皮同步视频脑电图（V-EEG）。此11例患者均行术中皮层EEG监测30～60min，其中4例术前行颅内电极长程EEG监测。结果：8例患者表现为双侧基本对称的痉挛发作，发作期头皮EEG为全导高波幅慢波、尖波伴低波幅快波活动或广泛低波幅快波活动发放；另3例患者表现为一侧肢体的痉挛发作，EEG为局灶性棘慢波发放。术中皮层监测5例患者为反复的、暴发出现的多棘波活动，2例患者见持续性的棘波、尖波活动，4例未见明显的癫痫样电活动。4例行颅内电极监测者发作期EEG表现，2例为“前导性”的高波幅棘波伴随20Hz左右的低波幅快波发放；另2例为局灶性低波幅快波活动并迅速扩散，无“前导性棘波”。手术切除“前导性棘波”或反复性、节律性痫样放电的皮层可消除发作。结论：在一部分癫痫性痉挛发作患者，其痉挛发作可能因新皮层局灶的电发放点燃，颅内EEG如果存在前导性的棘波，这个棘波部位可能是促发痉挛发作的点燃灶。完整切除术中监测呈现反复性、节律性痫样放电的皮层可取得较好的手术效果。

难治性颞叶癫痫头皮脑电发作起始形式与致痫病变的关系

目的观察难治性颞叶癫痫(intractable temporal lobe epilepsy,ITLE)患者头皮脑电发作起始形式,并探讨其与致痫病变的关系。方法回顾性分析我院神经外科2011年9月至2015年9月45例ITLE患者的临床信息及其172次临床发作的视频脑电图资料,所有病例行切除性癫痫手术治疗,术后效果评估均为EngelⅠ级。根据术前MRI所示致痫病变部位的不同分为颞叶内侧癫痫(mesial temporal lobe epilepsy,MTLE)和颞叶新皮层癫痫(neocortical temporal lobe epilepsy,NTLE);术后病检可见6种不同病理类型。对发作期脑电起始形式进行分析,比较各种起始形式在不同部位及不同性质致痫病变的出现差异,探讨不同发作起始形式对致痫灶的定位价值及可能的神经电生理机制。结果 (1)45例患者172次临床发作期脑电中有明显起始形式157次,包括低幅快活动(low-voltage fast activity,LVFA)57次(36.3%),θ节律35次(22.3%),δ活动31次(19.7%),尖波活动20次(12.7%),低中幅多棘波14次(8.9%)。157次发作期脑电中局灶性起源103次(65.6%),LVFA占49次(47.6%),LVFA的定位率明显高于其他起始形式(P<0.01)。(2)5种起始形式均可见于MTLE和NTLE,LVFA在NTLE的出现率明显高于MTLE(P<0.01),慢活动(θ节律及δ活动)在MTLE的出现率高于NTLE(P<0.05),尖波活动及低中幅多棘波在不同部位的出现差异无统计学意义(P>0.05)。(3)5种起始形式可见于不同性质的致痫病变,θ节律在海马硬化(hippocampal sclerosis,HS)病变中的出现率高于其他病变类型(P<0.05)。结论 ITLE发作期头皮脑电起始形式中LVFA有较好定位价值,θ节律对HS具有提示意义。

头部电针透刺对脑卒中抑郁症病人治疗前后脑电图变化的影响

目的:观察头部电针透刺配合体针治疗脑卒中抑郁症(PSD)病人前后脑电图的变化。方法:使用汉密尔顿抑郁量表(HAMD)和Zung抑郁自评量表(SDS)进行评定抑郁程度,观察治疗前后脑电图的变化。结果:所有患者经30天治疗后,临床有效率为86.25%。HAMD总分和SDS指数较治疗前比较均明显下降,差异有统计学意义。治疗前后脑电图检查比较,异常率从治疗前40%降低到治疗后15%,且均为轻度异常。治疗前后比较差异有显著性意义(P<0.01)。结论:头部电针透刺配合体针治疗PSD有改善患者脑电图中异常脑电波的作用,该研究为头部电针透穴刺法治疗PSD的临床疗效提供了理论依据。

头皮脑电采集技术研究

脑电能反映人脑的健康及认知活动状况,是脑疾病诊治及认知神经科学的重要参数。脑电监测也是脑机接口的重要手段。其中,头皮脑电采集技术相对于颅内脑电采集技术具备无创的优点,相对于前额脑电采集能提供多通道多脑区的脑电信号,用途最广泛。然而头发遮蔽影响脑电采集性能,从而限制其应用。对头皮脑电采集技术的电极器件及可穿戴系统进行了综述研究,分析该领域国内外科研及产业化进展情况,并从新型材料、先进结构和加工工艺、系统集成三方面对头皮脑电采集技术的发展进行展望。研究对于头皮脑电采集技术的发展具有指导价值与参考意义。

皮质发育不良癫痫发作间期脑电图在术前评估的定位价值

目的：探讨头皮脑电图（EEG）在局灶性皮质发育不良（{ocalcorticaldysplasia，FCD）癫痫病人发作间期的特点及定位致痫区的意义。方法：选择自2010年5月～2013年5月我中心收治的50例行颅内电极埋置术，并经病理证实为FCD的患者为研究对象。将颅内电极脑电图（intracraniale—lectrodes EEG，IEEG）发作间期放电（interictal discharge，IID）与头皮脑电图（EEG）IID分为四种类型：A型独立棘波；B型重复棘慢波；C型多棘波；D型阵发性快活动。IEEG发作期放电（ictaldischarg，ID）分为3型：I型阵发性快活动；Ⅱ型棘波节律；Ⅲ型小于8Hz的节律性电活动。将50例患者头皮EEG-IID与IEEG-ID分析比较。结果：50例头皮EEG-liD的A、B、C、D各型的波形、部位与IEEG-ID相比，其间均有显著性差异。6例头皮EEG-IID在D型中，5例IEEG-ID为I型，术后随访预后均为EngleI级；10例头皮EEG-ID在C型中，7例IEEG-ID为I型，术后随访为EngleI级的6例；C、D型EngleI级12例。而头皮EEG-IID中A型16例，术后随访EngleI级的4例，定位意义明显弱于其它类型。结论：50例中头皮EEG-IID以棘波、尖波波形较为多见，且范围较IEEG-IID广泛。经过由皮层到头皮的传导，不论是lID还是ID，异常放电形式均有可能发生改变。头皮EEG的c、D型lID较为局限，定位可靠性较高。

315例复杂型热性惊厥患儿的临床与脑电图分析

目的探讨头皮脑电图（EEG）记录高频振荡成分（HFOs）在复杂型热性惊厥（CFS）患儿预后中的临床应用价值。方法选取315例CFS患儿为研究对象,随访三年,定期通过头皮脑电图对患儿脑电活动中的快波进行捕捉,并对患者进行智力测试。根据患儿癫痫的控制情况将患儿分为良性组（305例）与不良组（10例）,观测对比两组患儿的智力水平与脑电图情况,分析高频振荡成分的出现与患儿预后的关系。结果本研究病例中仅在不良组患儿中观察到HFOs的存在,观察到的HFOs均在80 Hz以上,这些HFOs的频率为83.3~172.4 Hz,波幅为5~25μV,持续时间为80~200 ms。两组患儿初诊时的言语智商、操作智商及总智商比较无明显差异（P〉0.05）,而随访三年后,不良组患儿的言语智商、操作智商及总智商较良性组明显降低,组间比较差异有统计学意义（P〈0.05）。结论通过头皮脑电图记录高频振荡成分能准确判断CFS患儿的预后情况,可将其作为预测CSF患儿预后的新的特异性较强的生物指标在临床推广应用。

低噪声、低纹波头皮脑电信号采集的前端电路

基于SMIC 0.18μm CMOS工艺设计了一种由前置放大器、纹波抑制电路、增益可编程放大器和外置低通滤波器组成的低噪声头皮脑电信号采集前端电路。其中前置放大器采用斩波技术来降低低频噪声和失调电压,其结构为电容耦合的斩波稳定放大器,其有源放大部分由折叠式共源共栅级和共源级构成的两级全差分放大器构成,以获得较高的开环增益;同时在前置放大器后引入了阻容耦合电路来抑制在斩波频率处产生的纹波。可编程增益放大器采用可调电容阵列构成的电容负反馈放大器以实现增益逐级可调。Spectre后仿真结果表明,前置放大器的增益为40 dB,共模抑制比可达131 dB,电源抑制比90 dB,输入等效噪声772 nV/sqrt(Hz)^@100 Hz;可编程增益放大器的增益分别为12、20、25 dB;低通滤波器的截止频率为1 kHz;纹波抑制电路对在斩波频率处的纹波具有400倍的抑制效果。该前端电路的总增益为40~65 dB,通频带为1 Hz~1 kHz。

颞叶癫痫发作初期头皮和颅内脑电定位价值的比较研究

目的比较研究颞叶癫痫发作初期头皮脑电(sEEG)和颅内脑电(iEEG)的特点,探讨有定位意义的EEG指标。方法常规行长程视频EEG(Video-EEG,V-EEG)监测,以捕捉到3次以上发作为标准。对sEEG难以定位的患者采用颅内埋置硬膜下和(或)深部电极,记录iEEG。结果本组20例资料显示,sEEG和iEEG的定位检出率分别为50%和100%。经iEEG记录分析,7例sEEG不能定侧者5例完成定侧,10例广泛性sEEG异常者均定位为区域性或局限性表现。结论低幅快节律、棘波和尖波节律具有重要的的定位价值;80%的sEEG低幅快节律表现者,与iEEG监测中表现一致;80%的sEEG颞叶棘波表现者,在iEEG监测中存在尖波节律。iEEG能明显提高致痫灶的定侧和定位准确性。

SD大鼠在清醒及不同麻醉状态下EGG边际谱特征量比较

目的运用希尔伯特-黄变换法(Hilbert-Huang transform,HHT)探究SD大鼠在清醒、浅麻醉、深麻醉状态下头皮脑电信号(EGG)边际谱特征量。方法选取雄性SD大鼠16只。每只大鼠未注射乌拉坦时视为清醒状态,首次腹腔注射乌拉坦(500 mg/kg)视为浅麻醉状态,1 h后再次腹腔注射乌拉坦(800 mg/kg)视为深麻醉状态,分别记录大鼠清醒、浅麻醉、深麻醉时EGG。采用HHT法比较各波段SD大鼠EGG的平稳度、边际谱谱峰和能量比。结果清醒状态下大鼠边际谱谱峰在α波波段,α波能量占比45%,而δ波能量占比仅5%;浅麻醉和深麻醉状态谱峰在δ波波段,但深麻醉时能量占比(40%)略高于浅麻醉时能量占比(38%)。结论HHT边际谱和能量比反映信号幅值和能量频域分布特性——按序向频率降低的方向移动。

基于图注意力深度神经网络的癫痫脑电尖波识别

头皮脑电记录中的尖波识别能够为癫痫诊断提供重要的帮助和参考,但已报道方法中存在特异性低,忽略多通道间信息等问题。通过建立一种深度神经网络算法,实现癫痫脑电中尖波自动识别。研究中以临床头皮脑电记录为样本,首次建立层叠的卷积与图注意力深度神经网络模型进行识别,分别对脑电电极通道内和通道间的特征作有效提取。实验不仅发现算法的识别准确率达到93.55%,特异性96.83%,相较于对比方法有明显提升;同时通过电极通道间的注意力指数得到和尖波放电明显相关的电极关系图,有尖波发生的电极区域在图中明显聚集并分离于背景电极,可以为癫痫病灶定位提供辅助信息。上述算法,创新地利用多通道间信息,取得了领先的识别准确率,具有良好的临床应用前景。

蝶骨电极的应用

作者研究了１５８２例脑电图，并对１５０名患者的常规头皮电极脑电图和毫针蝶骨电极脑电图进行了分析，认为蝶骨电极的阳性率高，且有定侧定位意义，提倡两种检查方法联合应用。

基于协方差信息和1D CNN的脑电癫痫检测研究

癫痫是大脑神经元突发性异常放电,导致短暂的大脑功能障碍的一种慢性疾病。临床上主要由专业的神经科医生通过对患者的脑电图(Electroencephalogram,EEG)信号的人工分析来检测癫痫疾病,这种方法耗时长、效率低,且对神经科医生专业技术水平要求极高。及时并准确地检测癫痫对于使用抗癫痫药物治疗起到至关重要的作用,因此设计癫痫自动检测方法的意义重大。提出了一种结合协方差信息和深度学习的方法:计算EEG的协方差矩阵,并将结果展开成向量,保留EEG信号的可分信息,再使用1维卷积神经网络(1D Convolutional Neural Networks,1D CNN)检测癫痫发作。使用CHB-MIT数据集进行两种实验,即癫痫发作间期vs癫痫发作前期和癫痫发作间期vs癫痫发作前期vs癫痫发作期,以验证该方法的可行性。其中,癫痫发作间期vs癫痫发作前期实验的准确率、灵敏度、精密度、特异度和F1-分数的平均值分别为99.36%、98.81%、99.59%、99.16%和99.19%;癫痫发作间期vs癫痫发作前期vs癫痫发作期实验的平均准确率可以达到98.98%。因此证明该方法可以应用于癫痫检测。