三、結果


01.數據庫描述


從2010年10月到2020年9月,56名患者(31名女性;年齡:平均33歲,范圍:18至60歲;癲癇病程:平均16年,范圍:4至40年)共植入了122束微電極(每名患者1至4束)。電極大多位于顳葉(n=90;占74%),主要集中在顳葉內側皮質(n=60),包括海馬結構(n=31)、杏仁核(n=14)、海馬旁回(n=6)。微電極也被放置在額葉(n=19,占15%)、頂葉(n=7,占6%)和枕葉(n=6,占5%)(圖6A)。大多數微電極束位于灰質或病變組織中(n=99;占81%),但也有一些分布在白質中(n=4;占3%)或腦實質外區域(n=13;占11%)。在顳葉中,杏仁核的腦實質外區域的微電極比例為6/22,海馬結構為2/44,顳底區域為3/9。

圖6.微電極定位。A.電極定位分布圖,對顳葉進行了詳細聚焦。顳葉內側區域包括:海馬結構、杏仁核、海馬旁回。腦區名稱附近的第一個數字表示相應區域的微電極數量,第二個數字表示微電極的百分比。B.微電極的三維蒙特利爾神經學研究所(MNI)標準化定位。每個點代表一束微電極。紅色點對應記錄到多單元活動(MUA)的微電極束,黑色點對應未記錄到多單元活動(MUA)的微電極束。該三維圖使用BrainNet viewer繪制。請注意,由于MNI標準化的不精確性,一些點出現在腦外,特別是對于位于顳葉邊緣的電極,這些區域的磁共振成像(MRI)質量不如腦的其他部分。


從55名患者和119束微電極中記錄到了微電極信號;由于技術原因,第一時間段的一名患者無法進行記錄。對于第一時間段的前10名患者,微電極每天記錄幾個小時(1至4小時),平均記錄10天,平均總時長為14.5小時。對于接下來的45名患者,微電極連續記錄,平均時長為16.2天(最短5天,最長27天)。122根微電極中有27根位于癲癇發作起始區(SOZ)(圖6B)。


在第一時間段,50%的患者的癲癇發作可被微電極記錄到,總共記錄到33次癲癇發作(10名患者中的5名,每名患者1至17次發作)。其中2名患者的微電極位于癲癇發作起始區。在第二至第五時間段,91%的患者的癲癇發作可被微電極記錄到(45名患者中的41名,每名患者2至超過50次發作)。其中16名患者的微電極位于癲癇發作起始區。


02.信號質量測量


0201.房間內的電噪聲


新的電氣安裝前后對房間的測量表明,患者房間內的噪聲水平從高頻(HF)峰峰值約8伏特降低到峰峰值小于0.1伏特,相當于降低了35分貝。


0202.數據信噪比(SNR)


對記錄時間段內均方根(RMS)差異進行研究的線性混合模型(LMM)顯示,時間段有顯著影響(卡方值=99.29,p<0.001,圖7,描述性統計見表5)。與第二時間段相比,在第一時間段(平均差估計值±標準誤=-0.50±0.06,p<0.001),即微電極和宏觀電極分開記錄時,以及在房間進行電隔離后的第三時間段(平均差估計值±標準誤=-0.33±0.06,p<0.001)、第四時間段(平均差估計值±標準誤=-0.47±0.06,p<0.001)和第五時間段(平均差估計值±標準誤=-0.46±0.07,p<0.001),均方根值顯著更低。第一時間段和第三時間段之間也有顯著差異,第一時間段的值更低(平均差估計值±標準誤=-0.17±0.06,p=0.037),但其他時間段之間沒有顯著差異(p<0.05)。第三時間段和第四時間段之間的差異不顯著,但第三時間段的均方根中值更高。除了第四時間段和第五時間段之外,所有時間段的異常值數量都不同(成對費舍爾精確檢驗,所有p<0.001,描述性統計見表5)。異常值最少的時間段是第一時間段,其次是第四和第五時間段、第三時間段以及第二時間段。

圖7.每位患者每根導線每天的均方根值(RMS)。每個點代表每根導線在數天內測量的均方根值的平均值。請注意,y軸以對數10刻度表示,數值1、2和3分別對應10微伏、100微伏和1000微伏。這些點是根據對數10(均方根)平均值以及以年-月(YYYY-MM)表示的患者ID繪制的。條形表示每根導線的對數10(均方根)值的標準差。顏色編碼區分了5個時間段(紅色:第一時間段,藍色:第二時間段,綠色:第三時間段,紫色:第四時間段,橙色:第五時間段)。在第二時間段和第三時間段之間對患者房間進行了電清潔處理。在第三時間段和第四時間段之間,電極型號更換為強化的型號3。時間段之間的顯著差異用星號表示(:0.05

表5.每個時間段的描述性統計數據


此外,線性混合模型(LMM)顯示,隨著記錄天數的增加,均方根值有輕微但顯著的上升(估計值±標準誤=5.53×10^(-3)±6.23×10^(-4),卡方值=78.77,p<0.001,補充圖4)。個體數據見補充圖5。一個將記錄天數和患者ID之間的交互作用作為固定效應的廣義線性混合模型(GLMM)表明,在所有時間段的55名患者中,有25名患者的均方根值與記錄天數之間存在顯著的正相關。在55名患者中,有19名患者的相關性不顯著,有11名患者的相關性顯著為負。