文摘
摘要目的:使用EEG-fMRI确定哪些结构极度参与阵发性快速活动的一代(PFA)和缓慢的上升和波(f)(1.5 - -2.5赫兹)的特征发作放电Lennox-Gastaut综合症(LGS)。
方法:我们研究了13个良好LGS患者使用结构成像和EEG-fMRI 3特斯拉。十个病人皮质结构异常。PFA和量被认为是独立事件的功能磁共振成像分析。
结果:同时用fMRI, PFA在6例,在西南偏南约9(2,都记录)。PFA事件显示几乎均匀增加血氧等级相关(粗体)信号“协会”皮质,以及脑干、基底节和丘脑。大胆的信号变化量显示为不同的模式与下降的许多领域大胆的信号,主要是在主要的皮质。前两患者callosotomy有单侧性的以及广义PFA。边音的PFA与一个半球PFA模式的版本我们报告在这里。
结论:PFA与活动相关联一个分散的网络,包括联合皮层的一个不寻常的模式同时激活皮层下结构(脑干、丘脑和基底神经节)。相比之下,量模式截然不同,皮层和皮层下激活和失活。不管病因,2键,但不同,弥漫性脑网络的模式参与有助于定义LGS的电生理学的特征。
术语表
- 大胆的=
- 血氧等级相关;
- 丹娜=
- 扩散协会网络激活;
- 专家组=
- 遗传全身性癫痫;
- GSW=
- 广义飙升和波;
- 简易爆炸装置=
- 发作癫痫样的放电;
- LGS=
- Lennox-Gastaut综合症;
- 价格上调=
- 皮质的畸形发展;
- PFA=
- 阵发性快速活动;
- SPM=
- 统计参数映射;
- 量=
- 缓慢的上升和波;
- VEM=
- 视频脑电图监测
Lennox-Gastaut综合征(LGS)是一种严重的儿童癫痫综合征。1LGS的广义癫痫包括补药,tonic-clonic和非典型的缺席,而特征和定义发作放电广义阵发性快速活动(PFA)和缓慢的上升和波(f)(1.5 -2.5赫兹)。大多数病人有智力障碍。2,- - - - - -,4
electroclinical特性的广义性质与该综合症相关的建议可能是继发于弥漫性脑疾病。然而,在部分病人中,结构性异常识别可能病因。5底层网络参与的生成这些癫痫样的事件是不认为知识是至关重要的,进一步的神经生物学的了解,这种情况下的实际分类。
同时测量脑电图和fMRI显示能力进步的理解大脑区域参与发作癫痫样的活动。6,7EEG-fMRI研究已经确定了血氧变化等级相关(粗体)对比与焦点8,- - - - - -,12和广义痫性活动。13,- - - - - -,18
我们研究一群EEG-fMRI患者在高场(3特斯拉),寻求大胆信号的模式特征变化与2发作放电特性的LGS (f和PFA)为了研究如下:1)大脑皮层活动的空间范围的变化(增加或减小)与每一个相关的两种类型的排放(PFA和量);和2)丘脑参与的程度和其他皮层下结构,包括脑干在内的每一个放电类型。
方法
病人。
本研究招募的所有患者癫痫诊所和综合癫痫奥斯汀健康计划(澳大利亚墨尔本)。13例(5妇女,平均年龄35岁,范围25-52年)完成的标准electroclinical LGS被招募的诊断。1,19标准包括)儿童期发病,b)主音癫痫,c)发育迟缓,d)常规脑电图和/或视频脑电图监测(VEM)显示PFA和/或量。
标准协议的审批、登记和病人同意。
这项研究是奥斯汀健康人类研究伦理委员会批准,并告知书面同意是获得所有的病人,当任命,他们的法定监护人。所有患者能够理解和配合成像和同时脑电图程序。
脑电图记录。
脑电图和MRI进行描述在我们的先前的研究。15,20.没有服用镇静剂的过程。记录在“10 - 20”格式。脑电图是使用我们的内部系统。磁共振梯度工件被移除的脑电图信号离线,和投影心搏图和运动构件减少使用头部动作检测线圈。21实时显示、过滤和记录进行使用内部开发的软件。整个记录没有进行激活程序,鼓励患者睡眠。
核磁共振的收购。
功能磁共振成像数据得到使用3-tesla通用标记LX全身扫描仪(通用电气、密尔沃基、WI) gradient-recalled回波平面图像的连续采集卷(重复时间= 3200毫秒,回波时间= 40毫秒,翻转= 80°角与轴向斜片3.2毫米厚+ 0.2毫米差距,22厘米的视野,64×64矩阵)。传统3-tesla结构性T1和T2图像在所有情况下获得的。
数据分析。
脑电图。
之前从常规脑电图和长期VEM记录可供比较的形态和场分布的发作癫痫样的排放(简易爆炸装置)。脑电图的分析由2经验丰富的脑电图评论者(N.P.独立离线为共识,测向),然后一起接受或拒绝的简易爆炸装置。综述了EEG在双极和引用蒙太奇。简易爆炸装置被分为量PFA,和焦简易爆炸装置允许独立的功能磁共振成像与事件相关的激活地图。
电记录的和临床发作事件识别脑电图也标志着但视为不感兴趣的事件分析的目的。以运动为主的活动,与我们的线圈高度敏感的内部运动,21也排除,以避免污染工件运动的激活地图。
功能磁共振成像分析。
功能磁共振成像数据进行了预处理和分析使用统计参数映射(SPM) 8 b (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm8b/)。进行数据预处理,22和运动建模。23我们成立了24个解释变量使用截断沃尔泰拉的扩张运动参数24成果,特别是6运动参数的线性和二次术语在当前和以前的扫描。空间平滑和6毫米各向同性高斯内核为个人研究和8毫米组分析。我们使用标准的功能磁共振成像与事件相关的分析,研究脑电图上的注释用于确定事件的发生和持续时间。采用SPM血流动力学响应函数模型与事件相关的大胆的信号变化。信号的区域增加和减少的变化与癫痫样的相关事件使用1-tailed测定t测试。个人压阈值p< 0.01(未修正的)和集群的像素点被确定在spm区段大小是重要的阈值p< 0.025(相当于多个校正对比p< 0.05,2-tailed)。
外显率的地图。
这些都是由覆盖所有的结果。颜色代表规模有多少以上的受试者激活阈值p价值。例如,所有科目显示阈上积极的价值观是黄色,所有受试者显示阈上负绿色。这种方法显示区域的激活组中常见,尽管它并不是一个正式的统计方法。
结果
科目。
癫痫发作是在8岁之前十13例(表)。在历史和11日所有13个病人有滋补癫痫对常规脑电图或VEM记录主音癫痫发作。所有患者智力残疾,尽管如此,容忍研究非常好,通常在扫描器入睡。9名患者完成了小时EEG-fMRI扫描,3更容忍超过30分钟的EEG-fMRI扫描。
结构异常。
10例(77%),MRI异常(皮质畸形发展(MCD) 5)。这个组织的损伤变化很大程度上考虑到类似癫痫表型。焦发育和创伤性损伤是常见(图1中,得了)。1和3的病人,我们发现明确的结构性损伤,没有发现,一个重要的考虑因素在老年患者被宠坏的gradient-echo成像可能没有被反映在他们的早期,后来制度化和保守的管理。
发作放电。
总共有21个数据集从13个病人获得:一些有超过一种类型的痫性放电(见表)。大多数病人在其EEG-fMRI 1或2 IED分类识别研究。六个病人PFA记录分析和9 f (表)。焦点或多灶2例大幅波被确定。对于每一个主题,我们计算的总时间在研究癫痫样的事件。这样做是通过测量每个事件的持续时间明显的脑电图和添加这些时光。研究与频繁的事件有很多秒的事件分析、研究和罕见的事件可能只有几秒钟的数据痫性活动发生(表;还列出的数字)。
阵发性快速活动。
在所有患者6 PFA,皮质大胆的改变几乎完全是积极的信号。外显率的分布地图显示激活(图2一个;个案如图e 1上首页®网站www.首页neurology.org)。PFA-related大胆的增加主要影响广泛的额叶皮质“协会”地区,顶叶枕叶和颞叶,但似乎并没有意识到涉及初级皮层。
结合阈值SPM PFA的“外显率地图”(A)和(B)西南偏南约显示大脑皮层和皮层下的整体模式的激活和解除激活这些癫痫样的事件。颜色代表对象的数量规模与显著激活体素(黄色高于阈值的像素点为所有6科目PFA和9 f)。增加在大胆的信号显示在暖色和冷色的减少。没有大胆的反应主要在PFA皮质;初级运动、视觉和听觉皮层(箭头)没有激活或不激活体素,而所有这些领域显示减少大胆在f(同样的箭头在B)。在联合皮质(例如,箭头在顶叶皮层)强烈激活在量和没有大胆的在量的变化。这是真的协会地区除了一些地区的额叶皮质显示量的失活。皮层下结构,如脑干和尾状,显示激活量在PFA和失活。尽管个人更多的变化结果与量覆盖所有情况下导致这种识别的模式。大胆=血氧等级相关;PFA =阵发性快速活动; SPM = Statistical Parametric Mapping; SSW = slow spike and wave.
在5 6 PFA的数据集,有大胆的信号增加丘脑。大胆的信号增加尾状核和基底神经节也观察到在5 6例。单边模式时或者有单侧性的强调,PFA和大胆的信号变化的偏侧性与解剖病变,和最大的一侧丘脑参与与最大的一侧皮质的变化。
脑干显示增加大胆信号subcollicular水平与PFA的4 6例。小脑激活被认为在大多数主题(5 6)。
良好的样本PFA和量都记录在2主题,和这两个人演示模式的基本特征在整个集团(图3)。
缓慢的上升和波。
量排放记录9例。他们与正面和负面的皮质大胆的混合信号的变化(图2、e 1和飞行)。
不像PFA,皮质是西南偏南约模式变量(图飞行)。的一部分,这可能是由于有限的数据量(患者9、10、13)。患者6,7,8弱难以解释的激活。患者1、2和5有强烈激活外显率最佳解释的引用映射(图2)。这表明失活往往是在初级皮质(电动机、视觉和听觉)和中线顶叶皮层。有分散在其他领域积极激活皮层,特别是额叶皮层的某些地区。
大胆的信号变化4例患者出现丘脑在场。这些都是双边积极2(病人1和5),双边-在一个病人(6),和积极的一面和消极变化在另一个病人(2)。
有4例患者出现大胆的尾状核的活动减少,这是外显率的地图(图2)。脑干显示大胆的信号变化subcollicular水平4例(2增加和减少2)。
焦点和边音的放电。
焦简易爆炸装置被记录在2例(4和11如图依照病人)。两个独立的焦点是记录在病人4(一左一右)。局部放电与皮质激活相关的整合与简易爆炸装置。
前两个病人、胼胝体(病人4和11,图4)。在这些患者中,PFA排放不定地显示正确,或者发出强调。这些边音的PFA排放相应产生的单侧性的招聘网络上面描述。
讨论
我们的研究的主要发现是PFA和f (LGS)的2定义电记录的特性有独特和明显不同的大脑皮层和皮层下大胆的信号变化模式。PFA显示了一个独特的、分散和一致的“激活”,大脑的许多地方,特别是在协会皮层(图2)。
PFA显示激活在广泛领域的皮层,但似乎备用主皮质。PFA显示增加大胆信号的皮层下结构包括丘脑、基底神经节,和脑干,所有已知的“联合皮层有广泛的联系。“这观察激活在许多领域与协会有关皮层和皮层下系统,但不包括初级皮层,导致我们称之为网络激活,我们看到在PFA”扩散协会网络激活”(DANA)。此外,在大多数情况下,不同的左/右或前/后头皮排放的重点体现在前/后招聘比例左/右或分散的网络。
低压快速活动(PFA)整个头皮脑电图可见广泛,需要有广泛的“近地表”皮质代这种同步活动。25,26头皮的过滤效果意味着更快的频率只会发现当他们的来源是接近记录电极。与皮层脑电图的一代排放一致,我们发现广泛的PFA与强烈和普遍增加皮质大胆的信号。这不同于遗传中所描述的激活和失活模式迄今为止全身性癫痫(专家组)和焦癫痫病。13,- - - - - -,16,20.,27,- - - - - -,29日这些排放并不与运动线圈运动以我们的敏感,甚至记录小磁铁运动。
我们的研究结果显示一些差异LGS的最近的一项研究,18尽管这可能是由于不同的军团的简易爆炸装置的分类以及研究。研究报告说,没有一致的模式与“polyspike”(他们使用的类别,包括PFA);然而,他们用二阶组分析小样本大小,这可能影响他们的解释。我们没有尝试一个二阶分析,因为我们知道我们有不足的数据的方法,而不是选择了非参数外显率地图让我们确定一个明确的常见模式在我们的队列。使用这种方法,我们注意到突出丘脑与PFA激活相关。Siniatchkin et al。18时还发现丘脑激活所有IED类别(PFA和f)相结合,这种方法可能掩盖了皮质改变我们观察到,2放电类型之间的差异。作为成年人,我们承认,我们研究了这些病人经过多年的癫痫,这可能影响了激活模式。在PFA,我们发现基底神经节(包括尾状)和脑干大胆的信号增加,再之前的研究也报道脑干激活与结合事件类别。18
有人建议,脑干和丘脑的激活可能代表LGS的常见致病的途径从婴儿痉挛症。18我们的结果也暗示可能需要一个分布式皮质网络的快速、生成PFA所需高频同步。DANA网络不同于网络广义spike-and-wave排放报告的专家组,那些排放通常伴随着减少大胆的信号在尾状核和脑干。15,16,20.,27
然后生成一个比PFA显然不同模式的大胆的信号改变。量模式的失活后扣带和楔前叶也不同于之前报道的变化在典型的飙升和专家组的波。13,- - - - - -,16,29日,- - - - - -,31日在西南偏南约LGS更不规则和不对称的,经常有节奏的、持续的比典型3-Hz棘波放电。虽然整体脑电图出现的量给的印象均匀广泛的广义皮质活动,不一致和不完整的激活在我们的情况下可能反映了这些著名的不规则脑电图的发现。不同于典型的广义飙升和西南偏南约波(GSW)15,27,29日在几个方面,包括失活主要的皮质,模式的可变性,丘脑激活不一致,偶尔积极激活在尾状,基底神经节。还需要进一步的研究来探索这些功能的可靠性。
丘脑的作用比专家组在LGS不太清楚,有几个失神发作的动物模型和GSW放电31日,32确认丘脑和初级皮质都参与了典型3-Hz EEG棘波放电。32,33我们发现明确的丘脑的激活与量只有4例,建议少健壮的丘脑参与LGS的量。有趣的是,不一致的丘脑参与双边同步(只有55%的病例)也被报道。34
超出了一般的发现与PFA和f组报告上面,我们也指出,在一些患者中,即使脑电图似乎是广义,大胆的信号特点,甚至建议focality排放有单侧性的特性。在所有情况下,这些研究结果和病人的脑电图或结构的发现一致。这表明皮质病变可以激活连同这协会的扩散激活网络(DANA),可能拉拢它作为癫痫网络或至少参与这个系统在LGS癫痫活动。EEG-fMRI地图可以显示DANA和一个由癫痫引起的关注,可能会推动网络不稳定。在LGS、胼胝体切开之前,患者主要单方面DANA变化被认为与单边PFA排放。这表明网络在每个半球能够独立LGS招募和维持这种干扰网络活动(见图飞行)。
“联合皮质”是一个相对特异性的术语,包括大脑,而且,的确,PFA似乎广泛地激活这些非基本皮质。它的特点是cortico-cortical连接直接或通过丘脑、以及输入从脑干。31日接受与丘脑核外围感官信息和项目主要感觉皮质,预测从丘脑皮质的关系通常来自其他地区的皮层(例如,枕顶叶皮层和背内侧核额叶区域)。这意味着联合皮层可以充当网络容易被不正常的非基本能够接触和激活大脑皮层的活动。这里应当指出,联合皮质通常不作为一个高度连接网络,因为它出现在PFA discharges-each被定义为不同的区域,如果重叠和相互作用,丘脑的子集,cortico-cortical,皮层下连接。35
总之,我们的结果显示独特的大胆的信号模式和PFA和量的变化。PFA显示积极激活的所有部分协会系统包括脑干、丘脑和联合皮质。皮质结构的存在我们的许多患者的病态意味着皮层作为网站的一个重要角色的主要病理学生成LGS表型,特别是通过协会皮质网络的输入。这包括参与协会的皮层下结构系统和网络可能参与epileptogenesis。DANA反映病理订婚的大脑功能可以部分解释LGS的临床表型。这种参与的定义特征是扩散,显然nonphysiologic同时积极联合皮质和相关的皮层下结构的激活在PFA(“协会网络”)。
作者的贡献
皮莱博士导致设计和概念化的研究中,分析和解释数据,起草知识内容的手稿。阿切尔博士Badawy博士和博士Flanagan导致分析和解释数据和修改手稿的知识内容。博士Berkovic导致设计和概念化的研究中,分析和解释数据,修改手稿知识内容。杰克逊博士的设计和研究的概念,分析数据的解释和起草知识内容的手稿。
研究资金
支持的澳大利亚国家健康与医学研究委员会项目资助(628952)和一个NHMRC从业者奖学金G.J. (527800), NHMRC项目拨款368650,318900,628725,和政府的运营基础设施支持计划的维多利亚,澳大利亚。
信息披露
n·皮莱拥有UCB科学顾问委员会任职,所以收到UCB议长谢礼,已收到无限制UCB和卫材的助学金。阿切尔j . r . Badawy, d·弗拉纳根报告没有披露。美国Berkovic曾在科学顾问委员会的联合和Janssen-Cilag;可能增加未来收入未决专利WO61/010176:治疗性化合物与发现PCDH19基因是家族性癫痫与精神发育迟滞的原因局限于女性;上市是一个发明家生态学inc .)所拥有的专利技术在诊断测试使用SCN1A基因、国际出版WO2006/133508数量,提交6月16日2006;已经收到了从UCB议长谢礼;已收到UCB无限制的教育资助,所以Janssen-Cilag,和赛诺菲-安万特;和接收/收到的研究支持澳大利亚国家健康与医学研究委员会和国家神经疾病和中风研究所。g·杰克逊收到出版这本书的版税磁共振在癫痫爱思唯尔公司(2005年),是神经科学的科学咨询委员会维多利亚(NSV),并持有临时与世界知识产权组织专利- 2010图像处理系统(WO2011106821)。188金宝慱官网下载g·杰克逊收到以下政府实体:支持国家卫生和医学研究理事会,从业者奖学金;国家卫生和医学研究委员会,计划格兰特,ID 628952;国家卫生和医学研究委员会,项目资助;NIH资助NS-R37-NS31146;和VNI项目资助。去首页Neurology.org为充分披露。
承认
作者欣然承认凯特石头和萧娜Farquharson协助获取和收集数据的研究以及epileptologists奥斯汀分校健康转诊病人和病人自己的高度合作的研究。
脚注
去首页Neurology.org为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。
- 收到了2013年1月24日。
- 接受的最终形式2013年4月26日。
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