腦成像在癲癇患者術前評估中起着至關重要的作用。結構成像顯示了大多數局竈性癲癇的病變部位。隨着磁共振成像技術的發展，包括彌散加權成像、成像後處理技術以及成像數據的定量化，提高了病變檢測的準確性。功能磁共振可以用來識別對語言、運動功能和記憶至關重要的皮層區域，而纖維束追蹤術可以揭示與這些功能至關重要的白質束，從而降低癲癇手術引起新疾病的風險。PET、SPECT、同步腦電圖和功能MRI，以及電磁源成像可以用來推斷致癇竈的位置，並幫助設計顱內腦電圖記錄策略。將成像數據配準到標準空間的半自動化方法的進展使創建多模態三維患者數據集成爲可能。這些技術有望證明正常和異常患者結構與功能數據之間的複雜關係，並用於指導個性化的顱內導航和手術。本文由UCL的學者發表在Lancet Neurology雜誌。
簡介
據統計，每年大約每10萬人中就有50人患有癲癇，其中抗癲癇藥物不能控制癲癇發作的患者大約有三分之一。大約一半的局竈性癲癇患者擁有單一的局竈性網絡，此類患者可以進行神經外科手術治療，當機體能夠承受神經外科手術，且沒有嚴重的併發症，如癌症，晚期血管疾病或癡呆。
腦成像對癲癇的診斷和治療具有重要意義，尤其在考慮神經外科治療時。在過去的20年裏，磁共振掃描技術、採集方式、圖像處理方法以及核醫學的進步，使腦成像在癲癇的應用方面取得了巨大的進展。在這篇文章中，作者主要關注自2005年以來取得的進展，這些進展對神經科醫師具有重要的臨牀應用價值。
（1）首先回顧了腦結構成像和採集後處理方法的發展，以確診可能導致癲癇的大腦異常，以及其在手術中的價值。
（2）然後描述了對語言、運動和記憶功能至關重要的大腦皮層區域（Eloquent cortex）的映射，以及大腦中關鍵的白質通路。
（3）作者回顧了PET和其他成像方法，以推斷在沒有結論或與臨牀和EEG數據不一致的MRI檢查背景下，可能導致癲癇發作的腦網絡的定位。
（4）最後回顧了多模態三維成像的患者數據集，以及這些方法如何在個體患者設計治療策略中發揮作用和未來的進展情況。
Eloquent cortex：重要功能區是神經病學家用來描述大腦皮層某些區域的名稱，這些區域如果被切除，將導致感覺處理能力或語言能力喪失，輕度癱瘓或癱瘓。重要功能區最常見的區域是左側顳葉和額葉負責語音和語言；雙側枕葉負責視覺；雙側頂葉負責感覺；雙側運動皮層負責運動。
對影像學研究的解釋中，一個重要的因素是認識到小組研究與臨牀研究之間的差異，神經科學研究中用來推斷大腦的功能解剖及其異常，其結果直接影響到患者個體的診治。後者主要針對有難治性局竈性癲癇的個體及其手術治療，局竈性異常的發現有利於手術治療，而關鍵結構的識別困難可能限制手術入路。
術前影像學檢查順序
癲癇患者術前評估的影像學研究採用高質量結構磁共振成像，結合臨牀和腦電圖數據進行解釋，並量化海馬體積和T2信號，以確定致癇性病竈。如果有與EEG結果一致的相關結構病變，且不接近重要功能皮質，可推薦患者手術，此時應用功能磁共振成像（fMRI）評估語言側化。如果計劃切除靠近視神經纖維束或皮質脊髓束，則建議採用擴散成像和纖維束成像，以優化手術入路並將手術風險降至最低。圖1顯示了影像學研究在術前途徑中的位置。
如果患者的核磁共振結果沒有明確病竈，使用最新的核磁共振機器和技術以及採集後處理方法行進一步檢測可能會顯示出細微的異常，但由於可能會出現假陽性，應謹慎解釋結果。接下來，18F-氟脫氧葡萄糖（18F-FDG）PET爲值得推薦的檢查手段，因爲它可識別能直接切除的低代謝區域，例如，如果非語言優勢半球的前顳葉攝取減少，在常規情況下，可預示顱內腦電圖結果。如果在18F-FDG PET顯像上未發現異常，則隨後的研究將致力於發現一個關於癲癇發生區位置的假說，該假說可通過顱內腦電圖。進行驗證這些研究包括髮作期SPECT和發作間期的可視化顯像，包括電源成像（ESI），磁源成像（MSI）和同時進行的EEG和fMRI（EEG-fMRI）。實際上，這些調查的層次關係將取決於各個中心是否有這種調查。三維多模態成像在整合結構和功能數據以規劃有創性腦電研究和切除致癇竈方面具有越來越重要的作用。
癲癇手術的評估路徑。EEG=腦電圖， MEG=腦磁圖。
腦結構異常的鑑別
結構磁共振成像是鑑別致癇性病變的主要神經影像學技術。定位和描繪潛在病變的範圍及其與重要功能區的關係是評估外科手術的關鍵部分。病竈的正確識別大機率可以減小手術後癲癇發作的機會。然而，15-30%的難治性局竈性癲癇患者在MRI上沒有明顯的病變（即MRI陰性）。通過人類或計算分析的潛在病理異常、採集方案和結果解讀，是識別結構異常的關鍵決定因素。
採集方案
使用優化的癲癇協議獲取圖像，最大化了識別結構異常的潛力。國際癲癇聯盟制定的基本方案包括全腦T1加權成像和T2加權成像，在兩個正交平面上以儘可能小的切片厚度獲取，以及用於三維重建的容積T1加權成像（圖2）。本指南已有18年的歷史，考慮到腦成像的最新進展，更新後的指南更合適。
隨着硬件設施的提升，一些序列，特別是液體衰減反轉恢復（FLAIR）序列得到了廣泛應用（圖2）。對德國波恩2740例外科病人致癇性病變的MRI資料進行分析，提出了一種特殊的MRI方案（Panel 2），該方案綜合考慮了敏感性和經濟性兩方面，目前已被廣泛接受。
圖2：癲癇患者大腦異常結構的MRI採集方案
局竈性皮質發育不良伴皮質增厚和模糊的灰質-白質交界， T1加權成像（A）上（圓圈），在T2FLAIR（B）上呈高信號。右海馬硬化伴體積損失在T1加權成像（C）（圓圈），在T2加權（D）上高信號強度，和T2加權成像（E）上內部結構的損失。T2*加權圖像（F）上，左側顳下回海綿狀瘤（圓圈狀）可以被視爲信號丟失區。（G）將基於體素的圖像後處理方法應用於一名38歲婦女的T1等體素序列MRI數據，能清楚顯示交界圖像（模糊的灰質-白質交界）和延伸圖像（灰質異常延伸至白質）上的局竈性皮質發育不良。相應的切片顯示在原始T1加權圖像上。（A—F）在3T掃描儀上獲得（A,C）三維快速損毀梯度回波T1加權序列（體素0.9375×0.9375×1.1mm），（B）軸向和（D）斜冠狀T2FLAIR序列（體素：0.9375×0.9375×5mm），（E）使用螺旋槳技術的斜冠狀位T2加權序列（層面分辨率爲0.43×0.43mm，層厚爲2mm）和（F）冠狀快速梯度回波T2加權序列（層面分辨率爲0.9375×0.9375mm，層厚爲5mm）。對於所有圖像，圖像的左側=大腦的右側。
癲癇患者結構異常的MRI採集方案
三維容積T1加權成像（體素：1毫米各向同性）
該方法提供了極好的灰白質對比度，並允許評估皮質厚度和檢測皮質發育畸形。圖像可以重建爲任何平面，後處理技術提高異常竈的檢出率。
T2加權成像（軸向和冠狀）
這種成像方法允許評估海馬結構和其他病變的囊性組織成分。這兩個正交平面可以將小病竈與局部體積效應區別開來，通過獲取與海馬的長軸正交的圖像來最小化小病竈。
流體衰減反轉恢復成像（軸向和冠狀）
這種成像方法對海馬硬化，局竈性皮質發育不良，腫瘤，灌注，和疤痕敏感。
T2*梯度回波或磁化率加權成像（軸向）
該方法對鈣化和血管病變敏感，如海綿狀血管瘤和動靜脈畸形。
硬件設施
成像設施得到了改進，場強度提高和線圈以及梯度也得到改善。提高的場強度可提高信噪比並提高空間分辨率。23例患者中有15例在1.5 T掃描儀上MRI結果陰性，使用3T掃描儀的相控陣線圈重新掃描，可識別病變。回顧性分析804例1.5T及3T掃描時未入選患者，37例（5%）有相關的新診斷，特別是海馬硬化、局竈性皮質發育不良和胚胎髮育不良的神經上皮瘤。7T成像有望揭示更多的解剖學細節，包括海馬亞區的描繪，以及常規臨牀MRI上不明顯的異常的識別。然而，更高的場強帶來了挑戰，比如圖像失真和僞影，以及患者耐受性的問題。
掃描結果的解讀
即使獲得了最佳的掃描結果，結果的解讀也依賴於放射科醫生的專業知識。在接受手術的患者中，非專家報告的非優化成像結果診斷局竈性致癇竈的敏感性爲39%，專家報告的敏感性爲50%，而專家報告的優化成像結果的敏感性爲91%。T1加權容積圖像的曲線重組改善了腦回結構的顯示，有助於識別平面上未發現的細微異常。因此，無論是按照癲癇協議來採集圖像，還是由熟練的神經放射科醫生報告結果，都大大增加了對致癇竈的識別機率。
Assessment of structural data結構數據的評估
在過去的十年中，結構數據的自動定量評估不斷髮展，可以應用於個人數據集。MRI陰性患者最常見的漏診是海馬硬化和局竈性皮質發育不良。
海馬硬化海馬硬化是外科手術治療顳葉癲癇的最常見原因，可以通過體積和T2弛豫率進行評估。量化海馬變化特別重要，建議在考慮進行癲癇手術前，檢測無法通過視覺識別的細微萎縮和信號變化，且確定對側海馬結構是否正常。雙側海馬異常引起了人們對前顳葉切除後癲癇自由發作和記憶障礙風險增加的擔憂。自動分割可替代耗時的手動體積測定，即使是核磁共振陰性的病人也可能被檢測到局部形狀改變。基於體素的T2弛豫測量方法可能比基於感興趣區分析的傳統方法更敏感。計算機分析海馬FLAIR信號已被用於海馬硬化症的鑑別，其敏感性爲97%，特異性爲95%。海馬體積測定和FLAIR信號測量相結合已被用於中重度海馬硬化症的鑑別。然而，將自動FLAIR信號分析和海馬T2弛豫測定相比較發現，T2弛豫測定更爲敏感。
除了手動海馬體積測定方法外，這些技術的使用在很大程度上仍然侷限於開發它們的中心和一些合作中心。爲了更廣泛的傳播，方法要隨時可用，使用時迅速和直觀，並有技術支持。
局竈性皮質發育不良
皮質異常，特別是局竈性皮質發育不良，是許多兒科疾病的基礎，約佔成人MRI陰性頑固性癲癇病患者的四分之一。異常影像學表現包括局竈性皮質增厚，灰白質交界處模糊， T2加權或FLAIR圖像上高信號。然而，MRI結構通常正常，尤其是I型局竈性皮質發育不良。當位於腦溝深處時，80%以上的局竈性皮質發育不良病竈不能被視覺檢測到。成像採集技術的進步使我們能夠檢測到先前未確認的結構異常，如局竈性皮質發育不良。例如，雙反轉恢復能抑制腦脊液和白質的信號，從而改善大腦皮層的對比度。動脈自旋標記可顯示組織灌注，血流減少可能與局竈性皮質發育不良有關。擴散成像方法的發展，如軸突定向彌散和密度成像或擴散峯度成像，提供了組織微結構的更多細節，提高了檢測局竈性皮質發育不良的敏感性（圖3）。
圖3：用於檢測局竈性皮層發育不良的神經突定向彌散和密度成像（NODDI）
一名27歲男性，左側顳下回局竈性皮質發育異常。在3D-T1WI（A）和T2WI（B）圖以及分數各向異性圖（C）和平均擴散率圖（D）的標準擴散圖像上，該區域（帶圓圈）的顯示不清楚。局竈性皮質發育不良在神經突定向彌散和密度成像上很容易看到細胞內體積分數的降低，這是一種先進的MRI序列(E)
基於體素的形態學分析（VBM）最初應用於T1加權圖像，用於組間灰白質的定量分析，隨後用於個體與對照組的比較。初步研究結果表明，27例局竈性皮質發育不良患者中有21例被正確識別。基於體素的分析已經被應用於T2弛豫圖和FLAIR圖像，以提高對局竈性皮質發育不良和MRI陰性者異常的檢測靈敏度。通過基於VBM的形態測量分析程序產生一個交界圖以突出灰白色物質邊界的模糊和一個延伸圖以描繪異常深的腦溝（圖2G），提高了對局竈性皮質發育不良的檢測率。在一項研究中，形態計量學分析MRI掃描結果進行了補充，與許多其他圖像分析儀器一樣，這些方法還沒有被廣泛採用，專家單位以外的臨牀醫生通常認爲這些方法複雜且不直觀。
局竈性皮質發育不良可能與VBM未檢測到的異常回溝模式有關。基於表面的形態測量技術生成皮質表面的幾何模型，從而測量皮質厚度等特徵。這項技術可以擴展到分析許多形態學（皮質厚度，曲率，以及深度）和紋理（灰白質交界和T1高信號）特徵，以檢測局竈性皮質發育不良。通過將許多參數與機器學習技術相結合，對損傷頂點和非損傷頂點進行分類，24例患者中有14例發現局竈性皮質發育不良。基於表面形態和信號高低自動分類對檢測II型局竈性皮層發育不良的敏感性爲60%(其中3/7爲IIA型，6/8爲IIB型)，通過肉眼很難發現，沒有假陽性結果。自動檢測方法在增強視覺評估方面有着很好的應用前景，特別是在IIB型局竈性皮質發育不良中。
Data interpretation for advanced imaging methods對先進成像方法數據的解讀
儘管場強、梯度、採集方法、後處理技術和量化分析方面的進展都有助於對癲癇潛在的細微異常的識別，但對常規MRI結果無明顯異常的個體，也不能達到20-30%以上的檢出率。一些局竈性癲癇患者（如神經化學紊亂類患者）沒有局竈性腦結構異常。在這些患者中，功能成像，包括灌注和核醫學，可用於推斷致癇網絡的位置（見下文）。但更敏感的檢查方法不可避免地會產生一些虛假結果，其中可能包括假陽性僞影和真實顯像，如側腦室周圍T2信號增加，這些與癲癇無關。因此，由持懷疑態度的專家用模糊邏輯來評估所有的成像數據，並在臨牀和腦電圖信息的背景下解釋這些發現是很重要的。Mappingeloquent brain functions繪製重要功能區
當計劃手術切除與這些功能相關的大腦區域時，確定語言的大腦側化和定位重要功能區是至關重要的，由此做出的手術決策可考慮到併發症的發生並且可以選擇最優手術通路最低化手術風險。
Language語言
功能磁共振成像可用於繪製癲癇患者的語言網絡，激活語言前區(即Broca區)和後區(即Wernicke區)的任務被用來確立典型和非典型語言側化模式。語言表達、動詞生成和詞義判斷任務通常爲評估臨牀環境中的語言提供補充信息。除了通過視覺讀取激活的體素外，預先選定的額葉和顳葉區域的激活的側化指數還提供了一個定量的左、雙、右優勢度的測量，從而爲癲癇手術的決策提供了客觀依據，並對研究非常有用。使用了常規閾值和自適應閾值以及bootstrap（重採樣）技術，後者更具有針對性並能夠識別異常值。
與右半腦癲癇患者相比，左半球癲癇患者更容易出現非典型性語言側化。在左側顳葉癲癇和左側語言優勢的患者中，其右半球的同源區域參與了語言處理，這說明了語言的廣泛參與性。顳葉癲癇患者在Wernicke區更容易出現非典型語言側化，而額葉癲癇患者更容易出現前語言區的側化。影響語言偏側性的因素很多。左利手與顳葉癲癇患者語言向右半球轉移的可能性增加有關，因爲左側病竈、12-20歲時癲癇發作以及左利手缺乏遺傳傾向。癲癇病竈對側大腦半球語言網絡中灰質體積的增加提示其存在固有的重組代償機制。
在對三種語言任務進行聯合分析時，從功能性磁共振成像檢測推斷出的語言偏側性與從頸總動脈竇內異戊巴比妥測試(也稱爲Wada測試)推斷出的結果一致，該測試對80-90%的患者有效。對於右顳葉癲癇伴左語言占主導地位的患者，fMRI與頸總動脈竇內異戊巴比妥測試結果之間的一致性最大，而對於左顳葉占主導地位的左顳葉癲癇患者而言，fMRI與頸總動脈竇內異戊巴比妥測試結果的一致性最低。大多數癲癇手術中心的共識是，fMRI檢測出語言側化結果可以取代大多數患者頸總動脈竇內異戊巴比妥測試，以建立大腦半球優勢。然而，當病人不能執行功能磁共振成像任務時，或者fMRI上驗證爲非典型的、不確定的語言激活，則可能需要後者。
術前激活額葉中、下回的功能磁共振成像（fMRI）可預測左顳葉切除術後語言命名功能明顯下降，其敏感性好，特異性差。一個主要激活顳葉手術切除部分的語言激活任務比一個主要激活鄰近額葉的任務更能預測顳葉切除術後的單詞識別困難。聽覺和視覺命名任務在這方面很有希望，並且可以更具體地預測前顳葉切除術後命名困難情況。當需要在重要功能語言皮層區附近進行皮質切除時，從語言功能磁共振成像推斷的定位不足以指導切除，因爲根據不被激活的區域顯示的數據閾值表明這些區域可能是必要的語言功能區,而顯示激活的區域可能並不是至關重要的區域。因此，在這種情況下，有必要進行皮層電刺激或清醒切除，或兩者同時進行。大腦皮層語言功能也可以通過導航的經顱磁刺激定位，並將結果映射到個人的MRI掃描上。
發作性記憶障礙Episodicmemory
顳葉癲癇通常伴隨着記憶障礙，臨牀關注的是顳葉手術導致記憶惡化的風險。語言記憶編碼激活包括顳葉、頂葉和額葉的雙邊網絡。在左顳葉癲癇患者中，較大的左海馬區激活與較好的語言記憶相關。視覺記憶編碼使雙側皮層網絡更加廣泛，並且對於右側顳葉癲癇患者，面部表情的更多右海馬激活與更好的視覺記憶相關。語言和視覺特定記憶的編碼涉及顳葉外和顳葉結構的神經網絡的功能重組提示代償機制減輕硬化性海馬功能手術的損害。
三分之一接受左顳葉切除術的患者語言記憶下降，三分之一接受右顳葉切除術的患者視覺記憶下降。預測這些能力的下降對告知患者手術的風險很重要。術前記憶能力、癲癇發作年齡、語言側化、fMRI對語言和視覺記憶的激活不對稱可以預測左前顳葉切除術後的語言記憶下降，但對右前顳葉切除術後的視覺記憶下降的預測不準確。在對七種功能磁共振成像方案的比較中，言語記憶任務表現出最一致的激活，最能區分左右顳葉癲癇患者，表明對言語記憶功能磁共振成像的評估有助於識別顳葉功能異常。
在左側顳葉癲癇患者中，左側前海馬對單詞編碼任務的反應與左側前顳葉切除術後語言記憶的下降有關。相反，左側海馬後部的激活與術後較好的語言記憶相關。在右顳葉癲癇患者的面部表情反應中，前優勢的右前海馬激活與右前顳葉切除後的視覺記憶下降有關，術後右側海馬後區的激活主要與視覺記憶有關。術前記憶激活模式是前顳葉切除術後語言和視覺記憶喪失的最強預測因子，而同側後海馬的功能保留似乎有助於前顳葉切除術後記憶編碼的維持。在另一項研究中，與語言功能磁共振成像和臨牀參數相比，用於評估內側顳葉和額葉記憶指數和相關語言功能的臨牀實用的功能磁共振語言記憶任務是顳葉切除術後語言記憶下降的最佳預測指標（圖4）。
左前顳葉切除術後4個月BRITT記憶和信息處理量表學習測驗言語記憶評分的變化
圖4：預測顳葉手術後言語記憶變化的功能性磁共振成像
（A）左顳葉癲癇患者（n=23）和右顳葉癲癇患者（n=27）對記憶單詞的功能磁共振激活與術後語言記憶下降的關係。在左顳葉癲癇和右顳葉癲癇患者中，全腦表面成像（見上）顯示，左額葉激活與術後語言記憶下降顯著相關。左、右顳葉癲癇患者的右半球無相關性。切片圖像顯示，左顳葉內側葉的主要激活與左顳葉癲癇患者術後語言記憶下降程度顯著相關。右顳葉癲癇患者沒有發現類似的相關性。
（B）左顳葉切除術後4個月，左顳葉癲癇患者（n=23）額顳區記憶單詞的個體側化指數與列表學習變化的相關性（R2=0.43）。每個圓圈代表一個病人。垂直紅線表示使用控制數據由可靠變化指數計算得出的顯著下降水平。水平虛線表示側向化指數爲0.5（左>右），得分≥0.5表示強的左側向化。8例患者中有7例出現明顯的語言記憶下降，其側化指數至少爲0.5，這是術後語言記憶下降的最強預測因子。
運動功能 Motor function
功能磁共振成像（fMRI）結合手指和足部叩擊任務可用於原發性運動皮層的識別，這對腦電植入和切除術的規劃有一定的幫助。功能磁共振成像通常給出的結果與皮質刺激和高伽馬皮質電圖的結果一致。在額葉癲癇患者中，癲癇發作後病竈一側的激活減弱。這一發現意味着癲癇發作影響了運動迴路，但並不意味着初級激活區的位置受到影響。經顱磁刺激導航已被用於繪製激活圖，其與侵入性皮層刺激直接部位的平均歐氏距離爲手11 mm（標準差4mm），手臂肌肉代表區域爲16 mm（標準差7mm），在相同的腦回，因此提供了適合癲癇的準確性手術評估。接近運動皮層的切除術仍然需要直接的皮層電刺激定位，或者在患者清醒時進行切除，或者兩者同時進行，以最大限度地降低導致持續性的風險。
靜息態磁共振成像與功能連接Resting state and connectivity
腦功能受損不僅發生在重要功能區受損的情況下，而且發生在重要功能區內部和與重要功能區之間的功能連接受到影響的情況下。據報道，額葉癲癇兒童的認知障礙與額葉功能性連接性下降有關，儘管在工作記憶任務中有完整的功能磁共振成像激活，這強調了受損的功能網絡對認知的影響。在成人顳葉癲癇患者中，靜息狀態的丘腦-顳葉功能連接與長期記憶能力相關，丘腦前額葉功能連接性與短時記憶能力有關。基於機器學習的靜息狀態功能連接性分析是檢測顳葉癲癇癲癇發作竈側化的一種方法。顳葉癲癇中，累及丘腦前核和枕葉的神經網絡的連接受損已被證實。儘管功能連接的功能磁共振成像可用於研究癲癇神經網絡的病理生理學，並有望協助預測癲癇手術結果，但對個別病人臨牀研究的益處尚未確定。
大腦白質連接圖Mapping cerebral white matter connections
功能磁共振成像可以用來識別重要功能區區域，但也必須避免手術損傷白質通路，以防止術後神經功能的缺損。源自彌散加權MRI的纖維束數據（通常爲彌散張量成像）可實現白質束的非侵入性追蹤。
大多數對癲癇患者白質束的臨牀研究都集中在視覺輻射（一個解剖區域）上，因爲在前顳葉切除術中，Meyer’s環的損傷會導致視野缺損，從而妨礙駕駛。術前的纖維束追蹤顯示的切除範圍和Meyer環到顳極的距離可預測視野缺損的風險，因此纖維束追蹤可用於輔助手術計劃和風險分級。術中使用MRI纖維追蹤術數據並糾正腦移位可降低視野缺損的風險(圖5)。
圖5：用於外科指導的視覺束纖維追蹤術
（A）視覺束纖維追蹤數據可疊加在冠狀液體衰減反轉恢復序列上，顯示與海綿狀瘤的關係，幫助外科規劃；
（B）三維顯示。
接受額葉手術的病人中，皮質脊髓束的描繪是有益的。纖維追蹤術推斷的定位結果與有創性電刺激成像結果相似，可用於預測術後運動功能障礙的風險。對膠質瘤患者的皮質脊髓束的研究已經比較成熟，這些經驗值得在癲癇患者中應用。
對弓狀束的研究有限，這可能是由於多種語言途徑導致的損傷和術後結局之間聯繫較弱所致。然而，纖維束追蹤對評估兒科患者的癲癇手術是很有作用的。此外，經術中核磁共振成像的纖維束追蹤對降低成人神經膠質瘤手術後的風險是有益的。
然而，纖維束追蹤術也是有侷限性的。獲得的纖維束是對解剖學的反映，但空間分辨率和建模的侷限性導致了不精確性。不同的算法得到的結果各不相同。與其他掃描相比，彌散加權成像得到的數據是失真的，在手術中使用這些數據涉及到術中磁共振腦移位的校正。雖然術中磁共振成像是有幫助的，但成本和限制了其發展。未來的發展包括更好的擴散模型，纖維追蹤的自動化，與標準的神經導航系統的結合，以及使用替代技術如超聲波來校正腦移位。
癲癇活動的定位Localisation of epilepticactivity
如果MRI沒有顯示與臨牀和腦電圖數據一致的結構病變，則需要進一步調查以推斷癲癇網絡的定位（圖1）
PET imaging正電子發射斷層成像術
當MRI結果爲陰性的局竈性癲癇，或有多個異常，以及MRI和實時腦電圖結果不一致時，PET成像是非侵入性定位致癇腦區的重要研究手段。
自MRI出現以前，18F-FDG PET一直用於癲癇手術評估。由於該方法在腫瘤中心的廣泛應用及其在發作間期研究的使用，導致在癲癇外科手術路徑中通常優先使用18F-FDG PET而不是發作期 SPECT。
用18F-FDG PET鑑定的腦區域性低代謝區通常比癲癇竈分佈更廣，它代表癲癇活動的病竈和投射區（圖6）。這種缺乏特殊性的結果決定了手術切除的困難程度。然而，在一項關於術後結局的研究中，相較於持續癲癇發作的患者，術後無癲癇發作的患者被切除了更多的低代謝區。
圖6：MRI陰性局竈性癲癇，18F-氟脫氧葡萄糖PET成像顯示癲癇腦區定位結果一例32歲男性正常MRI和左側顳葉癲癇（A，軸位，B，冠狀位）。（C）與一組對照數據（使用Neurostat-3D SSP軟件）比較患者表面呈現葡萄糖攝取的統計體素結果。在左顳葉（右邊）有明顯的低代謝區（綠色）。左顳葉切除術後患者癲癇發作消失。
臨牀PET成像的主要優點爲用途多，不僅可以繪製灌注和代謝等活體過程，而且還可以量化放射性標記物在摩爾範圍內的濃度分佈。這種多功能性取決於迴旋加速器和放射化學實驗室的可用性。對於半衰期爲20分鐘的標有11C的示蹤劑，迴旋加速器和放射藥房實驗室必須與掃描儀位於同一位置，這大大降低了在幾個中心之外的適用性。18F的半衰期爲2小時，因此可以在遠處的工廠進行生產，並將跟蹤器運送到掃描儀。
PET受體配體已被用來評估與癲癇病理生理有關的神經遞質系統。11C-flumazenil PET成像可用於檢測GABAA受體結合的減少，但在MRI正常的患者中，癲癇竈的定位成功率有限。在一組難治性局竈性癲癇患者中，顳梨狀皮層中發現11C-flumazenil結合減少，這與癲癇發作頻率增加有關。這一發現增加了存在共同網絡的可能性，顳葉梨狀皮層的去除可能與術後癲癇發作的自由度有關。在一些中心，18F-flumazenil比11C-flumazenil更普及，因此可能對理解苯二氮受體顯像的臨牀益處更爲有用。
α-11C-甲基-L-色氨酸最初被認爲是5-羥色胺合成的標誌物，但現在認爲在PET成像中攝取該示蹤劑是興奮性氨基酸濃度和炎性途徑改變的指標。當存在結節性硬化症時，增加的攝入量能可靠地鑑定患有結節性硬化症患者的致癇性結節。
SPECT imaging單光子發射計算機斷層成像術SPECT顯像能提供癲癇發作前、發作中、發作後腦灌注的動態變化信息。注射時間和癲癇發作持續時間對於正確解釋SPECT圖像非常重要，因爲隨着癲癇發作的發展和傳播，延遲注射可導致血流變化的模式發生變化。真正的發作性SPECT顯示癲癇發生區有一個高灌注區，周圍有一個低灌注區，可能是由於血流轉移到癲癇竈引起的，也可能是一個限制癲癇擴散的抑制區。發作期SPECT的侷限性包括複雜的準備工作、僅獲得一個代表腦血流的數據集以及時間問題。靜脈注射後，示蹤劑至少需要40秒到達大腦，穿過血腦屏障，然後固定。因此，短髮作小於30秒時，腦血流圖像代表的是發作後而不是發作期，即使長髮作，也將顯示傳播區域而不是發作區域。術前評估途徑中的發作期SPECT對MRI正常的難治性局竈性癲癇患者或與MRI結果與臨牀和EEG數據不一致的類型最爲有用，並有助於制定通過顱內EEG進行測試的癲癇發作定位的假說。發作期SPECT成像通常不直接用於術中切除。
EEG-fMRI,ESI, and MSI
同步頭皮腦電圖-功能磁共振成像(fMRI)記錄可用於繪製與癲癇發作間期放電相關的血流動力學變化，其敏感性爲30-40%，對計劃顱內植入可能有用，因爲廣泛的異常被認爲是切除後不良預後的警告信號。如果一個人有頻繁的癲癇發作，可以獲得發作性腦電-fMRI記錄。頭皮腦電圖記錄的癲癇發作前常出現局部或廣泛的血流動力學改變，提示在頭皮腦電圖發作前可能涉及額外的腦網絡，但頭皮腦電圖敏感性較低。在一般癲癇中，EEG-fMRI顯示在廣泛的尖峯波放電過程中皮質下神經網絡的參與。頭皮EEG-fMRI的臨牀作用是，在術前評估發作和發作間期的腦網絡進行定位，從而有助於設計顱內EEG採樣策略，並提示手術風險。
同時記錄顱內EEG和fMRI，可以檢測到EEG改變之前的血流動力學改變，這表明存在一個分散網絡，並且植入的電極與癲癇活動的部位相距一定距離。
ESI(electrical source imaging)基於高密度頭皮EEG電活動的重建，可以產生比EEG-fMRI或MEG更長的記錄，並可用於識別刺激區，從而記錄發作間期的癲癇活動。高質量的ESI需要大量的通道（如128），結果需要用個人的核磁共振數據來計算。電磁場傳播的不精確建模會導致誤差。與隨後的顱內EEGs的比較顯示，ESI與顱內接觸之間的中位間隔爲13-16 mm時，顯示最大放電量。發作間期ESI最大切除率與手術結果相關，ESI病竈與MRI病竈一致與切除後92%的良好結果相關。如果被複制，這些發現表明ESI在癲癇手術途徑的早期發揮了作用，其他研究也可能變得多餘。
MSI是基於腦磁圖（MEG）和磁共振成像（MRI）相結合的數據，當用於繪製癲癇發作間期活動圖時，在回顧性研究中十分有用。計算出的偶極子與其他數據一致，而不是偶極子不一致或不特定，則癲癇自由發作率更高。電磁源定位是互補的，它們的結合提高了源定位和傳播活動識別的準確性。
在實際應用中，EEG-fMRI、ESI和MSI被用來繪製癲癇發作間期的活動圖，包括髮作期活動的可能性很小，但ESI有可能做到，因爲它可以有更長的記錄。這些技術在術前評估中的作用尚未確定。對於磁共振成像和發作期和發作間期視頻腦電圖顯示一致的個體，進一步的數據是多餘的。受益的患者是那些沒有明確手術方法並且需要顱內腦電圖確定癲癇發生區的患者。來自其他技術的數據可以幫助生成一個可以用顱內腦電圖進行測試的假設，並確定哪些患者存在廣泛的異常，哪些患者不應進行侵入性研究。評估這些技術在術前算法中的作用的前瞻性研究將具有挑戰性，因爲這三種技術不太可能在任何一箇中心發展到類似的水平，並且需要一項至少有12個月術後隨訪的多中心研究。每種方法都有用，在某些病例中，這三種方法都有助於癲癇源的定位，而任一技術都對一部分患者的幫助具有不可替代的作用。
多模三維成像在癲癇手術路徑中的作用
約20–30％的等待癲癇手術的患者，需要顱內EEG定義致癇區。越來越多的立體定位是通過幾個（即12–20）深度電極的立體定位（立體腦電圖；SEEG）來實現的。SEEG電極可用於記錄從大腦進入點周圍的1釐米核心到遠端（即目標）的位置，該電極可以放置在海馬、杏仁核、中線或下皮層中。電極植入有出血，神經功能缺損和感染的風險。術前利用多模成像技術對電極軌跡進行規劃，去除深部和淺部靶點和顱骨入口點，確保電極避開關鍵結構，特別是動脈和靜脈，並與其他電極接觸，從而最大限度地降低植入風險。精確的計劃也可以通過確保電極接觸到的是灰質而不是白質來提高記錄的效率。目前，規劃電極路線的標準臨牀實踐涉及對單個路線進行串聯的手動評估，這是一項耗時且複雜的任務，需要集成多種成像方法的信息（圖7）。爲了達到目標，優化每個路線的若干參數是必要的，避開關鍵結構，並通過顱骨獲得合適的入射角，並且需要調整不同的軌跡以最大化灰質採樣並避免電極之間的混淆。放置新電極時，可能需要調整先前計劃的軌跡，這使計劃過程更加耗時。
圖7：在癲癇手術路徑中整合多模式三維成像立體腦電圖植入計劃。每個電極以單獨的顏色表示。所有圖像均從左後外側方向拍攝。
（A）從釓增強T1加權MRI提取靜脈（藍色）和從CT血管造影提取的動脈（紅色）。
（B）從T2加權FLAIR MRI（紫色）和運動（綠色）和語言（橙色）區域（從功能MRI鑑定）識別出的病變。
（C）中的病變，運動和語言區域顯示在T1加權MRI上。
最近，半自動計算機輔助計劃軟件的開發取得了實質性進展，該軟件通過計算軌跡適用性的定量度量來顯著減少計劃時間。這些度量可用於選擇最佳軌跡或告知手動軌跡選擇。這項計劃需要整合多模態成像數據，每一種方法結合在一起，形成一個特定的大腦三維地圖。CT顯示顱骨，T1加權MRI顯示灰質，磁共振血管造影，CT血管造影，或增強T1加權MRI顯示動脈和靜脈。fMRI、PET或SPECT成像顯示的不同感興趣區域也可以添加到三維地圖中，幷包含在不同軌跡的規劃中。最近對自動解決方案進行了評估，顯示了這些方法在臨牀環境中的潛力。
放置顱內電極後，可通過對患者進行同步錄像和顱內電極的腦電圖記錄來記錄癲癇發作。分析記錄最早癲癇發作活動的電極接觸信號，以及隨後的活動擴散。在確定致癇區後，考慮以下因素確定切除區域：可能的結構損傷、根據fMRI推斷的重要功能區的位置、通過電刺激研究精確定位、重要的白質束、主要的動脈和靜脈以及以前開顱和鑽孔的位置。如果致癇區不位於大腦半球的凸面上，或者沒有明顯的損傷，那規劃手術入路和切除範圍就特別具有挑戰性。使用多模態三維成像來輔助這一規劃有很大的前景，但所有的成像和配準都可能出錯。
結語
在接下來的十年裏，隨着7T臨牀磁共振掃描儀的應用，將有助於提高對難治性局竈性癲癇下的細微病變的檢測，並可能適用於外科治療。隨着採集和後處理技術的規範，和計算機化的自動分析，可實現數據簡化和對可疑的局竈性異常區域的檢測，供臨牀醫生審查。但更高的敏感性將伴隨特異性的降低，因此徹底評估可能的異常結構之間的相關性將至關重要。活體腦切除標本的高場MRI將提供詳細的MRI組織信息，併爲識別和預測異常的MRI序列的優化提供信息。多個結構和功能成像數據集的整合將成爲常規，並將爲術前途徑的臨牀決策提供信息，從而可以量化和優化個體患者的風險收益比。
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