近日,华中科技大学同济医学院附属同济医院脑机接口研究院、神经外科舒凯教授、胡峰副教授团队、华中科技大学同济医学院附属同济医院脑机接口研究院、神经内科唐洲平教授团队与北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院丁铭教授团队深度合作,在国际癫痫领域顶级期刊《Epilepsia》(中科院1区Top)上在线发表了题为“Assessment of the utility of optically pumped magnetometer magnetoencephalography in preoperative localization of refractory epilepsy: A prospective study”的最新前瞻性临床研究成果。
该研究是迄今为止最大规模的基于新型无液氦脑磁图(OPM-MEG)在难治性癫痫术前定位中的前瞻性临床试验,并首次以术后真实随访预后作为参考标准,系统评估了其临床诊断价值。研究证实了OPM-MEG与侵入性颅内脑电图(iEEG)在致痫区定位上具有极高的空间一致性,且对患者术后无发作结局具有卓越的预测效能。这一成果标志着我国在新一代脑磁图设备的临床转化应用上迈出了坚实的一步。
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痛点:癫痫外科治疗,首先要“找准”致痫区
据统计,全球约有7000万癫痫患者,其中近30%为药物难治性癫痫(RE)。对于药物难治性癫痫,外科治疗仍是重要治疗方式之一,而手术成功的关键,高度依赖于术前无创评估对致痫区的精准空间定位,以指导后续的颅内电极植入或手术切除。
脑磁图(MEG)能够无创记录神经元活动产生的微弱磁场,是癫痫术前评估中的重要功能影像补充工具。然而,传统的超导量子干涉仪脑磁图(SQUID-MEG)依赖低温超导技术,需要液氦冷却,设备运行和维护要求较高;同时,由于传感器与头皮之间存在固定距离,信号采集也会受到一定限制。相比之下,OPM-MEG基于室温原子气体光泵磁力计,不需要低温冷却,传感器可更接近头皮,从而为提升信号采集质量、降低运行成本和改善患者舒适度提供了新的技术路径。然而,作为一项极具前景的新兴技术,OPM-MEG在真实的临床场景中定位致痫区的准确度究竟如何?能否切实指导手术预后?此前一直缺乏大样本、标准化的前瞻性临床数据验证。
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破局:大样本前瞻性临床队列与“双重标准”验证
在国家重点研发计划“新型无液氦脑磁图系统研发”等项目支持下,研究团队开展了一项严谨的前瞻性诊断准确性研究,共纳入了68例计划接受外科干预的难治性癫痫患者。所有患者均接受了90分钟的静息态OPM-MEG检测(本研究采用由北京未磁科技研发的国产128通道无液氦脑磁图系统Marvel MEG 128)。
研究对象先完成标准化非侵入性术前评估,包括病史、OPM-MEG、视频脑电、MRI、PET和MDT讨论;符合条件者再进入第二阶段侵入式检测。OPM-MEG数据采集和判读由排除在临床决策之外的盲法医师独立完成,其结果不参与治疗方案制定。这一设计有助于更客观地评估OPM-MEG本身的定位性能。
为客观、科学地评估OPM-MEG的定位效能,研究团队采用了严谨的“双重金标准”:
1.空间一致性评估:将OPM-MEG偶极子拟合的定位结果与金标准—立体定向脑电图(SEEG)或术中皮层脑电图(ECoG)确定的致痫区,在亚脑叶(sublobar)解剖级别上进行严格的空间重叠比对。
2.临床预后诊断价值评估:对51例接受了切除或热凝毁损且术后随访≥12个月的患者进行定量分析。以“治疗脑区靶点精准+最终术后达到无发作(ILAE 1级或Engel I级)”为复合参考标准,量化分析OPM-MEG预测手术结局的敏感性、特异性及诊断比值比(OR)。
OPM-MEG磁源成像的方法学流程图
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结果:高空间一致性与预后预测价值
研究结果令人振奋,数据全面证实了OPM-MEG在癫痫外科评估中的巨大潜力:
1.亚脑叶级别的近乎完美一致性:在亚脑叶解剖级别上,OPM-MEG确定的激惹区(IZ)与iEEG确定的致痫区(EZ)展现出高达90.0%的整体一致率,Gwet AC1系数达0.885,在统计学上达到了“几乎完美(almost perfect agreement)”的一致水平。
特别是在颞叶外区域的定位中,一致性更高达92.0%(AC1=0.926);在颞叶区域也达到了实质性一致(80.1%,AC1=0.723)。
欧几里得质心距离(Euclidean centroid distance)的三维分析进一步证实,在空间定位一致组中,OPM-MEG偶极子簇中心与iEEG致痫区中心的距离显著小于不一致组(1.98 ± 0.93 cm vs 4.12 ± 2.66 cm,p<0.05),客观印证了其定位的高度可靠性。
OPM-MEG定位结果示例
2. 卓越的手术预后诊断价值:在对51名完成长期随访患者的定量预后分析结果中,OPM-MEG显示出优异的临床诊断效能:
基于国际抗癫痫联盟(ILAE)标准,OPM-MEG预测术后无发作的敏感性达85.7%,特异性为65.2%,阳性预测值(PPV)为75.0%,诊断比值比(OR)高达11.25。
基于Engel分类标准,其敏感性达73.0%,特异性为64.3%,诊断比值比(OR)为4.86。
亚组分析同时表明,无论患者后续采用SEEG引导的微创消融,还是采用ECoG引导的开放切除,OPM-MEG均具有稳定且优异的高诊断效能,组间差异无统计学意义。这有力地证明了新型OPM-MEG与传统SQUID-MEG在术前评估中具有同等甚至更优的临床诊断能力。
OPM-MEG定位在不同标准及群体中的诊断价值
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意义:不是替代所有检查,而是补足术前多模态评估中的功能定位环节
对于难治性癫痫,术前评估从来不是单一检查决定手术方案,而是病史、症状学、视频脑电、结构影像、代谢影像、功能定位、颅内脑电与MDT综合判断的过程。论文也指出,采用OPM-MEG作为新的非侵入式致痫区定位工具,并不取决于它能否替代现有方法,而在于它能否帮助临床更准确地判断病灶位置并促进手术决策。
与MRI、PET和fMRI等影像方法相比,MEG的优势在于直接记录神经电活动产生的磁场信号。fMRI擅长反映血流变化,PET擅长揭示低代谢区域,而MEG能够直接测量神经电生理活动,从而在解剖和代谢影像之外提供补充性功能信息;对于MRI阴性或既往手术后头颅结构改变的患者,这种功能定位价值可能更为突出。
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展望:推动国产高端脑磁设备临床转化的里程碑
该研究是迄今为止利用真实手术预后作为参考标准的全球最大规模OPM-MEG前瞻性临床验证研究。它不仅用坚实的数据证实了国产OPM-MEG在难治性癫痫术前评估中具备极高的定位准确性和诊断效能,还凸显了其作为低成本、高舒适度的新一代无创脑功能成像技术的巨大潜力。
未来,随着OPM-MEG与MRI、PET等多模态影像数据的深度融合,这项前沿技术有望进一步优化难治性癫痫的术前评估流程,为饱受癫痫困扰的患者带来“精准切除、彻底治愈”的新希望。
专家简介
唐洲平 教授
华中科技大学同济医学院附属同济医院
华中科技大学同济医学院附属同济医院党委书记、第二临床学院党委书记、华中科技大学脑机接口研究院院长、同济医院脑机接口研究院院长
二级教授,主任医师,博士研究生及博士后导师、华中卓越学者特聘教授、国自然重大研究计划首席科学家
国家重大公共卫生事件医学中心主任
国家神经系统疾病临床医学研究中心脑出血研究联盟副主席
中国卒中学会副会长
中国卒中学会脑出血微创治疗分会主任委员
中国医师协会神经修复学专委会副主任委员
湖北省卒中专科联盟主席
湖北省脑机接口技术创新中心主任
湖北省脑科学与脑机接口概念验证中心主任
武汉市脑机接口医保数据研究中心主任
国际期刊《Brain Hemorrhages》《Brain Horizons》主编
主持国家自然科学基金重点项目等国家级项目9项;发表论文300余篇,SCI收录100余篇;主编《脑科学与类脑计算》《内科学 神经内科》等6部教材,副主编3部;获湖北省科技进步一等奖、中国机械工业科学技术一等奖、教育部科学研究优秀成果奖一等奖等奖项
舒凯 教授
华中科技大学同济医学院附属同济医院
华中科技大学同济医学院附属同济医院外科学系副主任、神经外科主任、同济医院脑机接口研究院副院长
三级教授,主任医师,博士研究生及博士后导师
2024年王忠诚中国神经外科医师学术成就奖获得者
湖北省“楚天英才”科技创新团队负责人
同济医院“裘法祖医德风范奖”获得者
湖北省医师协会神经外科医师分会主任委员
湖北省医学会神经外科分会候任主任委员
湖北省神经外科质量控制中心专家委员会副主任委员
中国医师协会神经外科分会全国委员、功能神经外科学组委员
中国医师协会神经外科分会颅底外科学组副组长
中国医师协会周围神经专业委员会常委
中国医师协会神经调控专业委员会常委、脑机接口学组副组长
中国医师协会神经修复专业委员会委员
中国医师协会脑胶质瘤专业委员会委员、脑胶质瘤MDT及综合治疗学组委员
胡峰 副教授
华中科技大学同济医学院附属同济医院
华中科技大学同济医学院附属同济医院神经外科副教授,副主任医师
同济医院癫痫外科中心主任、同济医院脑机接口临床研究病房主任
中国医师协会神经外科分会电生理学组委员
中国抗癫痫协会青年委员会委员
中国抗癫痫协会术前评估与手术技术专委会委员
中国研究型医院学会临床神经电生理专业委员会委员
国家神经疾病医学中心脑胶质瘤专科联盟华中联盟理事
湖北省帕金森病与运动障碍病学会副会长
湖北省抗癫痫协会常务理事
湖北省病理生理学会神经系统专业委员会理事
湖北省神经科学学会睡眠医学专业委员会副主任委员
湖北省神经科学学会麻醉与脑科学专业委员会常务委员
丁铭 教授
北京航空航天大学
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院教授、博士生导师
国家级高层次人才
北京市优秀青年人才
首都医学创新学者
量子精密磁场测量关键技术及医疗应用北京市重点实验室主任
主要研究方向为量子精密测量技术及其在生物医学领域的创新应用。研究团队突破量子精密磁场测量底层核心技术,研制出具有完全自主知识产权的国产量子磁场传感核心器件原子磁力计;面向心脑重大疾病无创诊断、脑机接口及脑科学前沿研究需求,成功研发无液氦心磁图仪、脑磁图仪等系列创新医疗器械,实现了高端量子医疗设备的国产化突破
主持国家重点研发计划、国家科技重大专项、工信部揭榜挂帅、国家自然科学基金、装备发展部重点项目等多项国家级重大科研任务
发表SCI收录论文100余篇,申请国家发明专利60余项
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