人的大脑是由无数的神经细胞组成的,医学上管这些神经细胞叫做神经元。无数的神经元又发出很多的神经纤维(突触)互相联系,密密麻麻的结合成一个复杂的网络。在这个网络之中,神经元通过各种发出和接受电信号来传递信息,控制着我们人体进行各种活动,比如唱歌、跳舞、工作、生活,甚至心跳、呼吸等,都是由这些电活动来进行控制的。
1820年4月的一天,丹麦科学家奥斯特通过实验发现,将磁针靠近通电导体时,磁针出现偏转现象,证明了通电导体周围存在着磁场(电生磁)。大脑里面的电活动也遵循这个定律,同样也会产生磁场,这就是脑部磁场的由来。
刚刚我们介绍了人的大脑可以产生磁场,脑磁图仪就是记录这种磁场的仪器,而我们用脑磁图仪记录下来的磁场所形成的数据就是脑磁图。脑磁图的英文叫做Magnetoencephalography,我们简称它为MEG。如果大家看到有人说MEG,就可以知道这是脑磁图检查了。同样的,我们还有很多类似的缩写,比如MRI是核磁共振检查,EEG是脑电图检查,这些检查的中英文名字都很容易混淆,但检查所使用的机器、检查的目的还有检查的方法都大有不同,要注意鉴别。
我们在做脑磁图检查的时候,需要进入到一个小屋子里,这个小屋子叫磁屏蔽室。那么我们为什么需要这个磁屏蔽室呢?这还需要从脑部磁场的特点说起。
人类大脑皮层中,每平方毫米中大约有100000个神经元细胞,平均每个神经元有上千个突触,很多的神经突触都向着同样的方向延伸,形成一束,外面有胶质细胞形成的外皮包裹,就好像电线一样。传递我们脑部信息的电流就在这些神经束上奔流,并产生磁场。但是这个磁场非常的微弱,在头皮外的强度大概只有10-100fT(1fT=10-15T)量级,大家可能对这个数值没有什么概念,我们说一个例子大家就会明白了,地球是存在一个天然的磁场的,正是因为这个磁场的存在,我们可以使用指南针来辨别方向。我们人脑的磁场,大约是地球磁场的几亿分之一。这么小的磁场强度,很容易就会被周围各种干扰的磁场淹没,所以我们需要建一个“磁屏蔽室”,把外面的磁场全都挡住,才可以踏踏实实的探测我们想要的脑磁场。
从上面的介绍可以看出,人脑所产生的磁场非常微弱,因此我们需要一个极高灵敏度的仪器才可以检测得到。目前我们使用的是芬兰Megin公司生产的Neuromag 306通道全头型脑磁图仪,它是目前世界上使用范围最广、技术最成熟的脑磁图专业采集和分析仪器,是集低温超导、生物工程、电子工程、医学工程等二十一世纪尖端科学技术于一体的先进仪器,可以对脑内任意位置的神经电流发出的极其微弱的生物磁场信号进行直接测量,不受头皮颅骨等的干扰,因此脑磁图的最高精度可以达到脑内立体结构上的1毫米,这个精度远远高于高密度脑电图(1-3厘米)。同时,脑磁图对记录到的数据时间也非常敏感,可以分清1毫秒内(千分之一秒)的磁场变化。因此,我们可以说脑磁图有非常高的“时间分辨率”和“空间分辨率”。
根据以上的介绍,我们可以知道脑磁图的作用是接收人大脑产生的磁场,在整个检查过程中,它只是起到了一个接收器的作用。脑磁图检查时,被检者只需将头部轻轻伸入到探测头盔里,然后安静的等待检查结束就可以。在这个过程中,探测器不会跟头部直接接触,不会发出任何射线、能量或机器噪声,不需要注射,不用电极膏,也几乎不接触胶布等,也可以最大可能的避免胶布等导致的过敏。所以说,在脑磁图检查的过程中,可以保证完全无创,对人体没有任何影响。
脑磁图有了这么高的“时间分辨率”和“空间分辨率”,我们就可以收集到脑内很多的信息,使我们研究大脑的复杂功能、治疗脑部疾病的能力达到了前所未有的境界。并且脑磁图还可以将癫痫患者脑部异常放电的位置在磁共振图像中清晰的显示出来,方便临床医生直观的了解病情。
目前脑磁图是癫痫外科手术前定位检查的一项重要选择,可以指导癫痫手术的术前定位。通过这项检查,我们可以更清楚的知道,到底是大脑的什么位置引起了癫痫、有多大范围引起了癫痫、引起癫痫的不同部位有什么联系、不同部位放电的时间先后等。这些信息都可以作为手术切除位置和范围的重要依据。
作为手术切除位置的重要依据。我们可通过自发磁场采集或诱发磁场采集所得到的数据,从癫痫灶位置、患者的肢体运动、体表感觉、听觉、视觉等不同方面对患者进行检查。通过参考脑磁图结果,我们可以更大限度的精确手术切除部位,减小手术创伤,增大手术精度。
通过前期各种无创检查后,很多的癫痫患者虽然预计可以通过手术治愈或好转,但医生还是无法确定一个准确而安全的切除方案,这时我们会通过植入颅内电极的方法进行进一步检查。颅内电极检查是一种非常先进的检查方法,我们将电极直接放置在人的大脑中,就可以对脑内的电信号进行直接的测量。但颅内电极检查是一种有创性的检查,虽然安全性极高,但植入大脑的电极越多,风险也就越大。
在颅内电极植入手术之前,首先进行脑磁图检查,可以帮助我们初步锁定癫痫灶的可能出现区域,让我们更好的规划植入电极的位置和数量,用最少的电极做最多的事,既保证了安全,又可以节省患者的花费。另外,颅内电极在目前的技术条件下也没有办法埋的特别多,没有植入电极的地方的大脑放电,我们也没办法通过颅内电极记录到,而脑磁图的全头型数据采集方式,也可以作为颅内电极的有力补充。
脑磁图进行癫痫定位的检查前,我们需要进行两类的准备,其一是为了降低外界对脑磁图的干扰,另一类是为了保证癫痫灶位置更容易被找到。
我们已经知道了大脑的磁场信号非常的微弱。除了地球磁场,我们环境中的很多其他东西产生的磁场也都会对我们的信号产生很大的影响。比如身上佩戴的首饰、安的假牙、带的假发、衣服上的扣子等,都可能会产生很大的干扰。甚至很多的化妆品中包含的一些金属成分在特殊情况下也会对我们的数据产生干扰。此外,类似磁共振、变电站等处的强磁场还可能会让我们身上短暂的磁化,这种磁化非常微弱,不会对我们的生活带来任何影响,但会对脑磁图的采集带来强烈的干扰。因此在检查前,我们需要彻底的清洗头发和面部,去掉所有的化妆品,去掉身上所有的首饰,如果有纹身、疤痕、埋线、假牙等无法去除的因素,需要先到脑磁图室试机,以确定会不会对脑磁图采集数据产生影响。在检查前尽量不去有强磁场的地方闲逛,若提前做过磁共振,建议尽量等待48小时后,待身体磁化效应消除后再行检查。
脑磁图癫痫定位检查大约需要两个小时,检查时间较长,因此检查前需要做好充分准备,如上厕所等。除此之外,患者正常的吃饭、喝水、服药等都不会对检查有任何影响。在检查过程中,根据我们的经验,入睡状态会比清醒状态检查效果更好,更容易定位,因此我们通常要求被检者在检查的前一天晚上尽量熬夜,从而保证在做脑磁图检查的时候可以很快的入睡,以便于我们取得一个更好的检查结果。
脑磁图癫痫定位检查前准备对检查的质量有直接的影响,非常重要,在每次检查的前一天,我们都会有专业的护士与您对接,详细告知检查前的准备事项。
在检查当天,被检者来到脑磁图室后,需要先完成检查前准备后,才可以进入屏蔽室内进行检查。
检查前准备分为两步进行,首先是换装等工作。被检者需要在我们的准备间更换上脑磁图室提供的检查服,尤其是女性被检者的内衣等均需要脱掉,并再次检查确认身上没有佩戴首饰等。更换检查服可以避免被检者自身衣物可能带来的干扰。换好衣服后,被检者需要坐在特制的座椅上,在头部贴上4个定位用的线圈,并由我们的工作人员对线圈和头部进行位置数据的采集。以上的准备活动共需要5-10分钟左右的时间,在准备完成后,被检者即可进入屏蔽室内进行正式检查。
进入屏蔽室后,被检者需要在检查人员的指引下,躺在检查床上。检查人员会在被检者胸前贴上监测心电图,在眼周围贴上监测眼睛活动的电极,然后调整检查床位置,使被检者的头部进入到探测头盔内。接下来,被检者只需要安静地躺在检查床闭上眼睛等待检查完成即可。根据被检者的配合情况不同,整个检查过程大约需要1.5-2小时左右。检查过程中,被检者头部尽量不要移动,以免影响检查的精确度。为了减小外界电磁干扰,检查时必需关闭屏蔽室的门,并建议被检者独自留在屏蔽室内,此时也不必紧张,我们的屏蔽室内安装有视听监控系统,不影响被检者与检查医生的交流。
在采集结束后,我们还需要采集患者的头部磁共振三维扫描数据作为定位基准,这一部分数据需要在磁共振室中完成采集,我们会在脑磁图数据采集结束后指引被检者完成此部分数据采集。
整个检查过程都会有专业的医生全程指导和操作,被检者完全不必担心,只要听从检查医生的指示即可顺利完成全部检查流程。
脑磁图检查时,不需要患者在屏蔽室内发作,仅需要采集发作间期的数据就可以进行定位。但患者如果在屏蔽室内出现发作也不需要担心,我们的检查床上有一系列的保护措施,可以防止患者在发作时出现磕伤、坠床等风险。检查医生也会在屏蔽室外密切观察患者的情况,一旦出现发作等,会及时入内对患者进行救治。患者发作期的脑磁数据非常珍贵,会对我们癫痫定位提供更多的帮助。
脑磁图除可以进行癫痫灶定位检查之外,还可以进行一系列的功能区检查。在检查的时候,患者坐在屏蔽室内的检查椅上,根据我们的要求做指定的动作,或进行声、光、电的刺激等,就可以对患者的前臂和手的运动、手的感觉、听觉、视觉等不同方面进行检查,明确上面所说的各项功能是由大脑中的什么位置控制的,也就是我们通常说的明确脑部“功能区”位置。通过参考脑磁图结果,我们可以更加精确的规划手术切除部位,避免影响功能,减小手术创伤,让手术的效果更好。
我们一生中可能会经历各种不同的手术,不同的手术对脑磁图检查可能会产生不同的影响。我们可以把手术分为“头部手术”和“头部以外的手术”,以及“有植入物的手术”和“没有植入物的手术”等几种。总体来说,大部分手术对我们的检查没有影响。在有影响的手术中,头部以外的手术对脑磁图的影响小于头部手术,没有植入物的手术的影响小于有植入物的手术。
在检查之前,检查医生会对患者的基本情况进行充分的了解,如果被检者曾经有过手术等,请及时告知检查医生,以便其及时做出判断。如果无法确认之前的手术对此次检查是否有影响,我们会安排被检者进行“试机”检查,也就是在正式检查前一天先采集一段进行测试。对可能存在的干扰,我们也可以通过对产生干扰的位置使用消磁器进行“消磁”,以及对我们采集到电脑里的数据使用专业软件“去噪”处理等措施,消除影响。通过以上措施,绝大多数的干扰可以被成功去除,因此您可以放心进行检查。
迷走神经刺激器和深部脑刺激器是一类特殊的植入物,他们在开机的时候会通过电刺激相应的部位来达到治疗的目的,这个刺激所用的电流比脑部生物电要大很多,所产生的磁场会对脑磁图仪造成很大的干扰,因此我们建议将刺激器关机后再进行检查。关机后绝大部分的迷走神经刺激器植入患者和一部分的深部脑刺激器植入患者都可以正常进行脑磁图检查。对于此类患者,我们也会提前安排被检者进行“试机”,做好充足的准备。
脑磁图有着很高的时间和空间分辨率,可以采集到脑内的大量信息,除了用在癫痫外科之外,还用于如帕金森病、精神病、中风、脑震荡和戒毒等的诊断和外科治疗,还有专门设计的小儿和胎儿脑磁图,可以检查相应年龄段的神经疾病。除了临床医学以外,脑磁图还广泛用于各种脑神经科学、心理学以及精神医学等领域的基础研究,如皮质下神经元活动、同步神经元分析、语言学习研究、学习记忆研究、听觉及视觉的形成机制、以及很多传统医学的研究如针灸机制等,也可以用于对特殊人群(如宇航员、飞行员等)的体检中。