三、结果


01.数据库描述


从2010年10月到2020年9月，56名患者（31名女性；年龄：平均33岁，范围：18至60岁；癫痫病程：平均16年，范围：4至40年）共植入了122束微电极（每名患者1至4束）。电极大多位于颞叶（n=90；占74%），主要集中在颞叶内侧皮质（n=60），包括海马结构（n=31）、杏仁核（n=14）、海马旁回（n=6）。微电极也被放置在额叶（n=19，占15%）、顶叶（n=7，占6%）和枕叶（n=6，占5%）（图6A）。大多数微电极束位于灰质或病变组织中（n=99；占81%），但也有一些分布在白质中（n=4；占3%）或脑实质外区域（n=13；占11%）。在颞叶中，杏仁核的脑实质外区域的微电极比例为6/22，海马结构为2/44，颞底区域为3/9。

图6.微电极定位。A.电极定位分布图，对颞叶进行了详细聚焦。颞叶内侧区域包括：海马结构、杏仁核、海马旁回。脑区名称附近的第一个数字表示相应区域的微电极数量，第二个数字表示微电极的百分比。B.微电极的三维蒙特利尔神经学研究所（MNI）标准化定位。每个点代表一束微电极。红色点对应记录到多单元活动（MUA）的微电极束，黑色点对应未记录到多单元活动（MUA）的微电极束。该三维图使用BrainNet viewer绘制。请注意，由于MNI标准化的不精确性，一些点出现在脑外，特别是对于位于颞叶边缘的电极，这些区域的磁共振成像（MRI）质量不如脑的其他部分。


从55名患者和119束微电极中记录到了微电极信号；由于技术原因，第一时间段的一名患者无法进行记录。对于第一时间段的前10名患者，微电极每天记录几个小时（1至4小时），平均记录10天，平均总时长为14.5小时。对于接下来的45名患者，微电极连续记录，平均时长为16.2天（最短5天，最长27天）。122根微电极中有27根位于癫痫发作起始区（SOZ）（图6B）。


在第一时间段，50%的患者的癫痫发作可被微电极记录到，总共记录到33次癫痫发作（10名患者中的5名，每名患者1至17次发作）。其中2名患者的微电极位于癫痫发作起始区。在第二至第五时间段，91%的患者的癫痫发作可被微电极记录到（45名患者中的41名，每名患者2至超过50次发作）。其中16名患者的微电极位于癫痫发作起始区。


02.信号质量测量


0201.房间内的电噪声


新的电气安装前后对房间的测量表明，患者房间内的噪声水平从高频（HF）峰峰值约8伏特降低到峰峰值小于0.1伏特，相当于降低了35分贝。


0202.数据信噪比（SNR）


对记录时间段内均方根（RMS）差异进行研究的线性混合模型（LMM）显示，时间段有显著影响（卡方值=99.29，p<0.001，图7，描述性统计见表5）。与第二时间段相比，在第一时间段（平均差估计值±标准误=-0.50±0.06，p<0.001），即微电极和宏观电极分开记录时，以及在房间进行电隔离后的第三时间段（平均差估计值±标准误=-0.33±0.06，p<0.001）、第四时间段（平均差估计值±标准误=-0.47±0.06，p<0.001）和第五时间段（平均差估计值±标准误=-0.46±0.07，p<0.001），均方根值显著更低。第一时间段和第三时间段之间也有显著差异，第一时间段的值更低（平均差估计值±标准误=-0.17±0.06，p=0.037），但其他时间段之间没有显著差异（p<0.05）。第三时间段和第四时间段之间的差异不显著，但第三时间段的均方根中值更高。除了第四时间段和第五时间段之外，所有时间段的异常值数量都不同（成对费舍尔精确检验，所有p<0.001，描述性统计见表5）。异常值最少的时间段是第一时间段，其次是第四和第五时间段、第三时间段以及第二时间段。

图7.每位患者每根导线每天的均方根值（RMS）。每个点代表每根导线在数天内测量的均方根值的平均值。请注意，y轴以对数10刻度表示，数值1、2和3分别对应10微伏、100微伏和1000微伏。这些点是根据对数10（均方根）平均值以及以年-月（YYYY-MM）表示的患者ID绘制的。条形表示每根导线的对数10（均方根）值的标准差。颜色编码区分了5个时间段（红色：第一时间段，蓝色：第二时间段，绿色：第三时间段，紫色：第四时间段，橙色：第五时间段）。在第二时间段和第三时间段之间对患者房间进行了电清洁处理。在第三时间段和第四时间段之间，电极型号更换为强化的型号3。时间段之间的显著差异用星号表示（：0.05

表5.每个时间段的描述性统计数据


此外，线性混合模型（LMM）显示，随着记录天数的增加，均方根值有轻微但显著的上升（估计值±标准误=5.53×10^(-3)±6.23×10^(-4)，卡方值=78.77，p<0.001，补充图4）。个体数据见补充图5。一个将记录天数和患者ID之间的交互作用作为固定效应的广义线性混合模型（GLMM）表明，在所有时间段的55名患者中，有25名患者的均方根值与记录天数之间存在显著的正相关。在55名患者中，有19名患者的相关性不显著，有11名患者的相关性显著为负。