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岛叶癫痫及其癫痫网络研究进展

2020-03-27 09:02 | 来源:未知 | 责任编辑:本站编辑

作者:沈云娟,何文斌,张新定,兰州大学第二医院神经外科

 

岛叶癫痫(insular cortex epilepsy,ICE)的概念由GUILLAUME和MAZARS等学者首先提出,由于岛叶隐藏于外侧裂深部,被额、颞、顶叶所覆盖,解剖结构复杂,表面血管屏障密集,因此与岛叶相关的手术具有一定的挑战性。此外,岛叶与边缘系统、杏仁核、基底节以及除枕叶以外的所有脑叶均有纤维联系,复杂的纤维联系使ICE的症状学及放电形式多样化,并且ICE的头皮脑电图间期及发作期缺乏特征性表现,扩散后的脑电图表现亦无法与其他癫痫鉴别,从而导致人们早期对ICE的认识不够,涉及手术切除致痫灶或植入颅内电极时忽略了对岛叶的考量。

 

近年来随着立体定向脑电图(stereo-electroencephalography,SEEG)在难治性癫痫患者术前评估中的应用,对ICE的理解与探究越来越受到重视且诊断的病例越来越多,对其“解剖-电-临床”三维一体的特点也有了更进一步的认识,岛叶作为独立的致痫体系在致痫网络中发挥着重要作用。随着现代神经外科技术的发展,有观点认为ICE相关的手术是安全且有益的。因此,ICE的诊断及手术需在基于SEEG的多模态癫痫外科术前评估体系上进行。本文就岛叶的皮层功能及解剖定位、ICE的症状学及其ICE相关网络、SEEG技术在ICE中的应用等方面的研究进展进行综述。

 

1.岛叶的皮层功能及解剖定位

 

研究证实岛叶参与了内脏感觉及运动、躯体感觉、疼痛、语言功能及听力等多种功能。电刺激功能定位方法已成为目前研究脑功能的金标准,而基于SEEG的皮质电刺激能更精准地了解岛叶的功能及分布特点。在PENFIELD研究中刺激岛叶皮质后引起内脏运动及内脏感觉、味觉和躯体感觉反应。

 

近期研究表明皮质电刺激诱发出的与岛叶相关症状有躯体感觉、疼痛、听觉、口咽部症状、言语障碍、植物神经症状及其他不能分类的症状。躯体感觉是诱发出最多的症状,包括浅感觉及深感觉或非疼痛的感觉异常症状。浅感觉中最多见的为麻木、过电感,此外还有热感或发凉感。深感觉主要有虫子爬行感、水流过感或运动觉,主要定位于顶盖及岛中央后回。既往应用皮层电刺激对岛叶疼痛觉研究结果不尽相同,王海祥等研究表明疼痛觉有针刺痛、锤击痛或性质不明的头痛,其分布较为分散,主要定位在岛中央后回。

 

听觉反应包括初级听幻觉和听错觉。听幻觉表现为“嗡嗡声”、“口哨声”、“呱呱声”及动物的声音、流水声等。听错觉表现为声音变模糊或声音由小变大等,主要定位在颞盖及岛长回。喉部症状被认为是ICE的特异性症状,可表现为喉部不适、吞咽、紧缩感、窒息感等,主要定位于岛中央沟周围和岛中央后回。

 

言语障碍主要表现言语模糊或言语停顿,主要涉及Broca区的额盖和中央前盖。植物神经症状主要表现为恶心,胃部不适及心慌,主要见于岛极。其他不能分类的症状有思维中断感、头不受控制感及器官消失感(嘴),定位于中央盖;“自己变成两个人,灵魂出窍感”定位于顶盖及颞盖。

 

2.ICE的症状学表现

 

由于岛叶解剖的特殊性及皮质功能的复杂性,ICE的症状学也有一定的特征性,综合各研究中心及个案报道,ICE相关的症状学包括:

 

①意识状态,ICE患者发作起始时意识并未完全丧失,可与周围环境沟通,这可与颞叶癫痫相鉴别,颞叶癫痫发作起始一般有意识障碍。

 

②躯体感觉症状,以感觉异常最多见,可表现为刺痛感、温热感,电流感、跳动感等,可局限于面部、肩或者广泛分布于一侧肢体,主要见于顶盖及岛中央后回。有研究认为当感觉异常伴有早期嗅觉、味觉、内脏或听觉症状,涉及较大的皮肤区域,感觉异常为双侧或与喉部紧缩感共存时提示岛叶起源的癫痫可能性大。

 

③内脏感觉及内脏运动症状,内脏感觉是ICE常见的早期临床表现,可出现在咽喉部、腹部、食道、胸部,表现为喉咙紧缩感或窒息感、腹部气体感觉(上升或不上升)、腹痛、恶心、胸闷等,可伴有抓喉部动作;内脏运动症状主要出现在口咽部,可表现为打嗝、作呕或呕吐,定位于前岛叶。

 

④躯体运动症状,主要表现为过度运动及不随意运动,发作前可伴有内脏、躯体感觉、味觉和听觉症状,分别定位于前、后岛叶。

 

⑤语言症状,ICE患者发作时可出现意识清醒时的语言终止,主要与岛中短回相关。

 

⑥特殊感觉症状,ICE相关的特殊感觉有味觉、听觉和前庭觉,味觉多表现为口中不适,定位于岛叶中上部;听觉可表现为简单声音或复杂语句,为放电传播到颞横回的症状;前庭感觉主要有旋转,漂浮感,坠落感等症状。

 

⑦自主神经系统症状,ICE患者可出现心率过快、过慢等变化或面色苍白、潮红、汗毛竖立等自主神经症状,主要与右岛叶有关。

 

⑧情绪反应,ICE患者情绪相关反应主要与前岛叶有关。LANDTBLOM等研究认为右岛叶与消极情绪、交感神经激活、能量消耗有关,而左前岛叶与积极情绪、副交感神经激活、能量储存有关。ICE诊断应重视对其症状学的把握与分析,当患者早期意识清楚并有感觉先兆时,如果以内脏运动及内脏感觉为主要表现,以躯体运动结束,应警惕ICE的可能。

 

3.ICE的鉴别诊断

 

由于岛叶与相邻脑组织复杂的纤维联系使ICE的症状学及放电形式多样化,ICE不仅可单独存在,还可与其他癫痫并存。岛叶起源的癫痫不仅局限于岛叶而且可迅速扩散至其他脑区,其他脑区起源的癫痫也可通过复杂的纤维束联系迅速扩散至岛叶从而使得ICE的症状学表现多种多样,在诊断上与颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy,TLE)、额叶癫痫(frontal lobe epilepsy,FLE)、顶叶癫痫(parietal lobe epilepsy,PLE)往往相混淆。依据传播途径的不同,ICE可表现为躯体感觉、内脏、嗅觉、味觉或前庭等多种早期发作期表现,也可出现意识改变、肌张力障碍、复杂运动甚至自主神经功能等表现,因此,ICE临床特征往往具有误导性。

 

在一项应用SEEG记录21例难治性颞叶癫痫的研究中发现,记录到的81次临床癫痫发作中放电均波及了岛叶,其中最常见的部位为同侧海马体。另一项研究也发现纳入的颞叶癫痫患者发作期放电均扩散至岛叶,此外还发现了扩散时不同的电生理模式,扩散模式的不同主要取决于海马体或颞极在发作起始中的作用。

 

从解剖学的角度出发,岛叶与颞叶在纤维联系上最为紧密;从症状学的视角来看,ICE患者的临床表现多样化,虽症状学类似局灶性癫痫与TLE、FLE、PLE难以鉴别,但当早期意识清楚可与外界互动、出现喉部紧缩感及流涎等症状时应高度怀疑ICE。有研究表明TLE发作起始时向岛叶皮层的扩散发生在发作早期且很频繁,并且遵循从杏仁核及海马向扣带回和眶额皮质的两种恒定的优先扩散模式。

 

此外,在一项关于颞叶癫痫附加症(temporal plus epilepsy,TPE)的研究中提出了岛叶在其诊疗中不可忽视的作用,岛叶参与了其复杂的致痫网络,即颞叶和邻近的结构如岛叶与上额盖、眶额皮质和颞顶枕交界区之间存在着紧密的联系。因此,充分评估癫痫患者的解剖-电-临床特征,进一步结合其他辅助检查有助于ICE的诊断。

 

4.ICE相关的癫痫网络

 

癫痫异常放电损伤的大脑区域远远超过了局部癫痫灶的范围,并且累及到相应的功能及结构脑区,使得人们重新认识了癫痫的本质,并提出了癫痫是一种脑部网络疾病的观点。在癫痫网络研究中将致痫网络定义为癫痫放电产生和传播过程中累及的脑区,并提出致痫网络的概念能更好地描述发作期动态演变的复杂性、更真实地描述脑组织致痫性的异常分布。

 

由于岛叶参与的功能及致痫网络十分复杂,与其他脑叶不仅有结构上的联系,更有功能上的联系,因此在功能及电活动的传导上,岛叶往往成为传导网络的“节点”,在ICE发作类型及放电形式上往往表现为多样化。研究表明发作间歇期的特征是致痫网络产生的异常电活动(发作间期棘波)在功能连接上的改变,而发作期症状学是正常脑功能网络机制被异常激活或破坏所致。

 

岛叶参与的致痫网络有3种:①颞叶-侧裂周围-岛叶网络,以侧裂为边界、涉及不同大脑区域的颞叶-侧裂-岛叶网络,即环绕岛叶的额、顶和颞盖;②颞叶-边缘系统-岛叶网络,主要包括颞叶内侧结构和(或)颞极;③颞叶内侧和眶额-岛叶网络,包括岛叶内侧、眶额部分。此研究成果虽揭示了岛叶在解剖及功能方面的网络联系,但并未揭示ICE起始及扩散时放电的传导模式及相关网络联系。

 

在ISNARD应用SEEG在岛叶记录到信号中发现岛叶放电的传导模式有3种:①由岛叶前部向岛叶颞盖部传导;②由岛叶后部向内侧海马结构传导;③由岛叶后部向前传导再传导至颞盖;以上放电传导的时间为0.2s到15s不等。这说明在结构与功能上岛叶与颞叶联系紧密并揭示了放电传导模式的不同奠定了ICE症状学多样性的基础。

 

梅珊珊等研究提出岛叶电传播的两种模式:①由外侧向内侧传导,从岛叶外侧皮层向岛叶深部或海马传导,或从岛叶颞盖向岛叶皮层传导;②从内侧向外侧传导,从岛叶皮层向岛叶顶盖或颞盖传导。此外,有人做了岛叶与认知情绪方面的研究并提出与认知情绪功能相关的三个网络:显著网络、执行网络、默认网络,认为前岛叶是发现外界显著事件的基础,能够影响认知功能,并且是调节不同网络之间开关的枢纽。

 

从致痫网络的概念出发,与岛叶相关的纤维束作为ICE症状学及相关癫痫网络的基础,为我们理解ICE的症状学、进行精准的术前评估、与局灶性癫痫鉴别提供了可靠依据。

 

5.SEEG及基于此的电生理指标在ICE中的应用

 

SEEG作为一项新的技术具有创伤小、定位准确、可覆盖深部结构、并发症少、监测时间长等优点。应用SEEG可明确致痫区,研究致痫区与功能区及致痫灶的关系,评价手术治疗的可行性,成为新型癫痫外科术前精准评估的关键技术。

 

SEEG及皮质电刺激的作用已被广泛证明通过“解剖-电-临床”来定义ICE的症状学是至关重要的,借助SEEG能够完成颅内脑电信号的采集并选择合适的电刺激强度进行功能定位及起始网络和早期扩散网络的研究。在一项应用SEEG研究儿童ICE的结果表明SEEG是该人群安全可靠的术前检查方法,并且此研究纳入的8名患者中7名患者获得了EngelI级的预后。

 

基于SEEG的电生理指标对认识、理解ICE及其致痫网络并且进一步指导ICE外科手术至关重要,其中高频震荡(high-frequency oscillations,HFO)、直流电漂移(DC shift)、致痫指数(epileptogenic index,EI)被认为在致痫灶定位中发挥着重要作用。HFO被认为是致痫区特征性的电生理标志物。EI是基于颅内脑电图信号的频谱特性和时间特性计算的定量分析方法,目的是提供大脑结构在癫痫发作过程中产生信号(从开始到结束)行为的定量信息并客观地量化和定义癫痫发作时的神经元网络。

 

EI评估每个结构的致痫性,可根据发作起始区对癫痫发作进行分类,通过EI使脑电信号量化得以实现并且用于脑网络的研究。此外,当发作起始的高频电活动快速累及多个电极覆盖的脑区时,EI的定量分析对确定发作起始区和早期扩散网络提供了证据且有助于定量评价所记录脑区的致痫性强弱,分析致痫网络的时空演变。因此,此项指标可用于ICE网络的研究。

 

综上,由于岛叶在致痫体系中的重要作用,人们对岛叶及ICE的认识与研究越来越多,对岛叶的解剖、功能及相关的致痫网络有了一定的认识。在现代神经外科背景下,我们期望结合基于SEEG的脑电后处理技术及影像后处理技术以研究岛叶相关的发作期起始网络与早期扩散网络,这不仅可以辅助精准定位发作起始区以提高手术疗效使患者受益,而且可以帮助我们认识脑异质性疾病癫痫的异常脑网络。

 

来源:沈云娟,何文斌,张新定.岛叶癫痫及其癫痫网络研究进展[J].中国神经精神疾病杂志,2019,45(11):697-700.


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