癫痫是由大脑神经元突发性异常放电而导致短暂大脑功能障碍的一种慢性疾病。据最新流行病学资料显示，中国约有 900 万左右的癫痫患者，同时每年新增加约 40 万，已经成为神经科仅次于头痛的第二大常见病。
经过正规抗癫痫药物治疗，仍有 20-30% 的患者难以用药物治疗。其中约有 50% 的药物难治性癫痫患者可通过神经外科手术使发作得到控制或治愈。
脑电信号包含了大量的病理信息，临床上作为癫痫发作类型的参考依据和诊治手段。癫痫的神经外科手术常根据癫痫脑电信号来进行分析，根据脑电信号精确定位致痫灶和脑功能区是手术治疗成功的关键。
根据脑电数据建立计算模型进行来致痫灶分析并非罕见，但普遍准确性很低。近日，自新加坡南洋理工大学的研究人员建立了一套癫痫皮层脑电的动态计算模型，通过模拟患者数据对疾病进行预测分析，得出了高达 81.3% 准确性的结果，突破了模型缺陷，对于癫痫患者的治疗有着极大的推进！
在他们发表在 Brain 上的研究中，研究人员选取了 16 名患者，平均年龄为 25.06±16.42 岁，其中女性 7 人。所有的数据采用 500 Hz 采样率的标准临床记录系统进行，通过定位于运动性语言中枢引导手术治疗。
选取每个患者 1 h 的间期大脑皮层电图记录（Electrocorticography，ECoG）数据，数据仅来自没有明显的癫痫样活动的间期，并且排除癫痫发作的前后几个小时。脑电信号在 1-70 Hz 之间进行带通滤波，并在 60 Hz 下进行陷波滤波以排除电源线干扰。
研究人员将每个 ECoG 电极下面的皮层区域作为网络节点。设置双稳态的模型参数，并根据参数设置，得到模型动力学。节点之间具有独立的动力学，但根据连接的强度和方向，每个节点的动力学都会受到另一个节点的影响。根据患者的数据分析，可以计算出患者的发病概率。
图 1 癫痫发病概率的计算。（A）癫痫发作区（4,5,6,10,11,12,16,17,18）中的电极在脑示意图上以红色显示。（B）条形图表示每个节点的发作概率，星点表示标准偏差。
结合医生手术部位，研究人员分析其中两例患者，发现手术效果好的患者临床切除区域与模型预测的发作概率高的区域高度一致，反之，手术效果差者临床切除区域与预测区不一致，如图 2 所示。
图 2 临床切除、术后结果和发作概率的相关性。手术后，（A）患者 1 术后结果良好；（B）患者 2 术后结果较差。电极的颜色图表示不同脑区域的模拟发病概率（由蓝至红逐渐升高）；黑点表示手术切除电极通道下的皮质区域。
为了进一步验证该模型是否正确，研究人员先用模型找出患者的病灶脑区。其次在模型中重现外科手术并预测切除术结果，并将预测与实际结果进行比较。结果显示，若使用该模型作为手术结果的预测手段，可使难治性癫痫患者的病灶预测达到 87.5% 的灵敏度、75% 的特异度以及 81.3% 的准确度。此外，在结果不成功的患者中，所提出的计算方法能够建议替代的切除位点。
虽然该算法尚需大样本临床试验进一步验证，但目前的数据给我们很大希望。一旦通过验证并推广，该算法可极大地提高药物难治性癫痫患者的神经外科手术的精确性，减轻了患者手术结果不佳的风险，能够有效地针对患者个体进行治疗。通过精准定位癫痫患者的病灶区域，患者手术的成功率与预后水平也将极大的提高，这对于难治性患者来说是个极大的福音！
