2025年07月29日发布 | 1253阅读
脑肿瘤-胶质瘤

【磁源溯影】陈明生教授:新型无液氦脑磁图——“读懂”慢性意识障碍背后的脑网络秘密

陈明生

西安国际医学中心医院

达人收藏、周刊收录2项荣誉

脑磁图(Magnetoencephalography,MEG)通过测量大脑神经元电活动在颅外产生的微弱磁场来进行脑功能成像,具有无创、无辐射、高时间分辨率及高空间分辨率等优点,为量化探究大脑的奥秘提供了前所未有的视角。
MEG技术对于脑重大疾病诊疗和脑科学研究具有不可或缺的价值,尤其在癫痫诊断和病灶定位、脑功能区精准定位、神经调控、认知障碍、精神障碍和脑发育评估等方面展现出巨大的潜力。
未磁科技牵头“十四五”国家重点研发计划项目(2022YFC2403900),基于完全自主知识产权的商用量子磁场传感技术——零场原子磁力计,成功研发出新型无液氦脑磁图仪Marvel MEG®(京械注准20242070378),为临床和科研带来了全新的脑功能表征手段。
脑医汇-神外资讯携手复星医疗器械、未磁科技,推出“磁源溯影 解码未来”栏目,联合神经外科领域专家,进一步推动无液氦MEG技术的应用和普及,相信随着相关研究的不断深入,无液氦MEG将惠及更多患者,发挥出更大的价值。

本期栏目,由西安国际医学中心医院神经外科/脑磁图-癫痫中心陈明生教授带来新型无液氦脑磁图在慢性意识障碍患者评估中的应用,欢迎阅读、分享!



精选内容


慢性意识障碍(pDoC)是由于严重脑损伤(如创伤性脑损伤、大面积脑卒中、心跳骤停后缺氧性脑病等)所导致的一种意识严重受损且持续超过4周(≥28天)的状态,其核心特征是觉醒(Arousal)与觉知(Awareness)的分离或同时严重受损。


随着重症医学的发展,越来越多危重患者的生命得以挽救,但部分患者遗憾地进入了慢性意识障碍状态。流行病学数据显示,中国是全球pDoC患者最多的国家,患者总数超过50万,每年新增7至10万例,医疗支出累计高达30至50亿元人民币。该病不仅对患者个体和家庭带来沉重负担,也对社会医疗系统提出巨大挑战。



早在1994年,《新英格兰医学杂志》就系统性地提出了慢性意识障碍的医学定义及临床分型,明确将其划分为植物状态(VS/UWS)和最/微小意识状态(MCS)两大类。植物状态表现为虽具备呼吸、心跳及睡眠-觉醒周期等生理功能,但对外界或自身无明确意识反应;而MCS则表现为存在不一致但清晰可识别的意识行为,根据表现又可细分为MCS-和MCS+。


2012年,Monti等学者提出从“觉醒度”和“觉知度”两个维度构建意识障碍二维分类模型,有助于更全面地理解意识障碍的不同临床状态,如植物状态、最小意识状态、昏迷、深度睡眠等,为临床评估与诊疗提供了理论依据和科学框架。



慢性意识障碍的分型,尤其是区分植物状态(VS)与最小意识状态(MCS),在临床中具有重要意义。其首要目的是预测患者的远期预后,并据此优化治疗策略。研究表明,若VS状态持续超过3个月的非创伤性损伤或12个月的创伤性脑损伤,患者恢复意识的可能性极低(<5%),被视为永久性植物状态;而MCS患者的恢复潜力更大,MCS+的意识恢复率可达40–60%,应优先考虑促醒治疗,MCS-的恢复率约为20%。


然而,VS与MCS的临床表现极其相似,常被误诊。传统评估工具如行为学量表CRS-R的误诊率高达40%。因此,需结合多种客观手段,如脑电图(EEG)、功能磁共振(fMRI)及PET-CT等影像和神经生理技术以辅助鉴别。但这些检查方式存在空间分辨率低、操作复杂、不便于床旁应用等局限,提示临床对精准、高效评估工具的迫切需求。






新型无液氦脑磁图(OPM-MEG)通过测量大脑神经元放电和传导所产生的微弱磁场,实现对脑功能的高精度成像。该技术具备无创、无辐射、无需造影剂等优点,绝大多数患者可重复使用;同时,其毫秒级时间分辨率和毫米级空间分辨率使其可精准捕捉神经活动及定位电活动源头。与传统EEG、PET/SPECT、fMRI等脑功能检查技术相比,脑磁图在时间和空间分辨率、检测方式及安全性等方面表现更优。


2024年12月,西安国际医学中心医院正式引进西北地区首台128通道无液氦脑磁图仪。截至目前,已完成74例检查,主要包括癫痫(34例)、功能区定位(16例)、慢性意识障碍评估(10例)等,初步显示该设备在脑功能定位及意识障碍评估中的应用价值,为临床提供了更精准的神经功能图谱和诊疗依据。



我们共纳入5例健康志愿者和5例慢性意识障碍患者,病因包括脑出血3例、缺血缺氧性脑病1例及外伤性脑损伤1例。临床分型方面,3例为植物状态(VS/UWS),2例为最小意识状态(MCS-)。




通过对健康志愿者与慢性意识障碍患者的MEG功率谱密度(PSD)分析发现,健康组在8–12Hz(α波)频段均呈现明显峰值,而患者组该频段信号显著减弱或缺失,部分病例仅表现出低频段活动。这提示α波异常可能是慢性意识障碍脑功能受损的重要特征之一。



通过MEG功率频谱密度定量分析显示,慢性意识障碍(DoC)患者在δ与θ低频段的脑电活动明显增强,而在α频段则显著低于健康对照组,这一变化趋势与国际电生理协会提出的ABCD意识障碍电生理模型中的B型或C型特征高度相符。




MEG频段溯源成像结果显示,慢性意识障碍(DoC)患者在δ和θ低频段的强度明显高于健康对照组,广泛分布于大脑多数区域,提示患者处于类似昏迷状态,皮层活动基线兴奋性下降。而在α与β频段,DoC患者的脑区活动显著弱化,尤其在顶叶和枕叶区域几乎无明显激活,反映其觉醒水平及认知功能显著受损,高级脑功能下降明显。



MEG网络连接分析结果显示,慢性意识障碍(DoC)患者在低频段(δ与θ)尽管功率增强,但连接强度较健康组明显减弱,提示脑网络效率下降。在α与β频段,DoC患者连接更为稀疏且呈不对称分布,反映其觉醒网络与觉知网络均受损,进一步揭示DoC患者在脑功能整合与协调方面存在显著障碍。




图论分析结果显示,慢性意识障碍(DoC)患者在聚类系数、网络局部效率、网络相关性z-score等指标上显著低于对照组,同时网络全局效率下降、最小路径长度增加,表明大脑各区域间的功能连接减弱,信息传递效率降低,脑网络整合能力受损,提示DoC患者脑功能网络整体紊乱。




病例分享


患者女性,56岁,因车祸致意识障碍已6个月,GCS评分为7分,康复进展停滞达3个月。术前CRS-R评估为6分,属MCS-,诱发电位及脑电图结果显示具备一定神经反应基础。MRI提示弥漫性轴索损伤,脑结构相对完整,具备进一步治疗潜力,故纳入术前评估流程。


影像学方面,头颅CT未见明显脑皮层萎缩,整体脑结构保存较好。MRI检查显示弥漫性轴索损伤(DAI),提示大脑半球间连接受损。这些影像学表现与创伤后意识障碍高度相关,但未见大范围结构破坏,为后续功能恢复保留了解剖基础。



MEG结果显示,患者全程闭眼,处于昏迷状态。基本背景为α节律,两侧基本对称,未见明显额叶背景活动不对称;未见明显β和θ能量增强,未见明显α和β能量减弱;α能量分布主要集中于枕叶和顶叶,β能量分布主要集中于中央区;α幅度包络网络半球间不存在明显连接,半球内连接右侧稍强;β幅度包络网络半球间存在明显连接,半球内连接右侧稍强。未见α能量显著降低,支持患者具备一定的神经功能基础,具有较高的潜在恢复可能性。



患者接受脊髓电刺激(SCS)促醒手术后,2个月内CRS-R评分由术前6分提升至8分,听觉与视觉评分均有改善,虽临床分型仍为MCS-,但表现出积极恢复趋势,提示手术干预在神经功能激活方面具有一定疗效,为后续康复提供良好基础。




总结


DoC患者普遍存在脑功能抑制性改变,默认网络与凸显网络连接受损显著。通过长期随访和网络分析,寻找关键脑区及连接靶点,有望实现精准神经调控干预。无液氦脑磁图(OPM-MEG)作为新兴高时空分辨率、无创且可重复的脑功能成像技术,在DoC评估与预后判断中展现出重要应用潜力,将为脑科学研究与临床治疗提供强有力的技术支撑。



专家简介


陈明生

西安国际医学中心医院

西安国际医学中心脑磁图-癫痫中心负责人;

空军军医大学医学博士(M.D and Ph.D);

陕西省红十字会青年专家委员会秘书长;

中华医学会、中国医师协会会员;

中国微循环学会神经变性专业委员会脑积水学组委员;

中国抗癌协会、中国癫痫协会会员;

获批并结题省级科研项目3项,参编翻译专著4部,在《Journal of Neurotrauma》,《Journal of Neurosergery》等神经外科知名期刊发表SCI论文多篇,《American Journal of Psychiatry and Neuroscience》,《Clinics in Surgery》期刊审稿人。

擅长:难治性癫痫的术前评估及手术,面肌痉挛,三叉神经痛,舌咽神经痛,帕金森病,震颤,神经病理性疼痛,慢性意识障碍等功能性神经系统疾病的临床治疗。

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