脑磁图（magnetoencephalography，MEG）是一种计算大脑微弱磁场的神经电生理检测技术。尽管脑电与脑磁均产生于大脑皮质锥体细胞的同步化突触电位，但二者仍有明显的区别。

1.脑电图探测的是容积电流，电场在通过颅骨、脑脊液和头皮时会发生变形和衰减。与电信号相反，磁场经过颅骨、脑脊液、头皮等传导时不易衰减，因此在理论上来说，脑磁图的空间分辨率更高。

2.磁场的大小随着与发生源的距离增大而逐渐衰减。因此脑磁图对皮质表面活动更敏感，对研究新皮质癫痫有重要作用。

3.依据电流源方向与头皮切线的所成的角度，将电流源分为切线状与放射状，切线状即电流源方向与头皮切线平行，放射状即电流源方向与头皮切线形成非平行的角度。对于球形容积传导模型来说，脑电图对电流源的切线状或放射状方向的成分较为敏感，而脑磁图仅检测其切线成分。因此脑磁图可以选择性检测脑沟内壁皮质的活动，脑电图可检测脑沟底及脑回表面皮质的活动，但主要对放射状源更为敏感。

4.脑电图对突触后电位产生的细胞外容积电流更敏感，脑磁图主要计算相同突触电位产生的细胞内电流。

5.脑电图需要参考电极，否则会出现信号严重失真。与脑电图相反，脑磁图无需参考电极。

与地球的磁场噪音（约10 ^-4fT）相比，大脑磁场强度极低，人类皮质的磁场大小约为10 ^-13T，而眨眼的磁场大小约为10 ^-10T，心脏的磁场大小约为10 ^-9T，均远远高于大脑皮质。因此，在计算人脑磁场强度时，需要克服两个难关，即如何在对抗外界磁场噪音的干扰下，同时灵敏地探测极其微弱的大脑磁场信号。超导量子干涉仪（superconducting quantum interference device，SQUID）的发明是一项巨大突破，能将微弱的磁信号转化为电信号，是目前唯一可以测量生物磁场敏感度的探测器。SQUID的物理学基础是Josephson的超导效应，为了确保探测磁通道量产生的微弱电流信号不损耗，维持超导状态，需要在4.2K的低温环境下进行操作，因此需将SQUID沉浸在充满液氦的低温容器中，该容器称为杜瓦瓶（dewar）。SQUID传感器对磁场极为敏感，SQUID经过与磁通转换器耦合，间接采集头皮表面磁场信号。磁通转换器包括两个线圈：采集线圈用于采集头皮表面磁通的变化量，信号线圈与SQUID进行耦合，这种结构增加探测器的有效面积，提高区域敏感度。最初的脑磁图仪仅有一个导联用于大脑磁场的探测，经过三十年的发展，脑磁探测技术不断进步，多通道测量系统日渐成熟，使头外多点同步纪录脑磁数据成为可能（图9-2-1）。随着空间采样率不断提高，超过100个导联的全头型脑磁图系统开创了脑磁图在人类癫痫领域的临床应用和研究的新纪元。另一方面，为确保脑磁场信号变化不被破坏，除了采用磁屏蔽室（magnetically shielded room，MSR）减少环境噪音的干扰，在信号预处理时消除外磁场的干扰，进一步保证脑磁信号的纯净。

脑磁图的敏感性极高，对各种生理性（如心跳及眨眼伪迹等）及环境伪迹极为敏感，可以通过同步记录眼电图来校正眼动伪迹，同步记录心电图以方便识别心电伪差。磁屏蔽室可减少环境伪迹，同时避免将生磁物质带入室内，如金属、手机等，装有起搏器或义齿等也不能进行脑磁图检查。记录期间的头部活动也会极大的影响脑磁图数据，需要进行充分的信号预处理来消除伪迹。信号空间分割（signal space-separation，SSS）技术能够可靠地校正3cm以内头部移位（误差在5mm左右）。

脑磁图与脑电图信号可在磁屏蔽室中同时由SQUID进行采集，由脑磁图工作站进行数据分析。在脑电图记录过程中，脑电图电极直接放置在头皮表面的固定位置，因此不存在头位置移动的问题。

脑磁图采集的信号是神经元电活动产生的磁场，来自神经细胞内突触后电位。偶极子定位技术基于与容积传导效应相关的电场理论。“正运算”指的是当已知偶极子的位置、方向和强度时，可以推测出头皮表面电场的形状和大小，只有唯一解。但通常情况下，我们只能通过测量得到头皮电场或磁场的形状和大小，以推测偶极子在颅内的位置，这种方法称为“逆运算”，且没有唯一解。脑磁图原始数据包括不同记录部位所采集到的磁场的大小及踪迹。源模型也被称作逆问题（inverse problem），就是利用脑磁图在头表面采集的磁场信号，逆向推测放电源的位置。

脑磁图原始数据包含记录点的磁场大小的踪迹，源模型技术可以将神经源活动溯源计算于3D成像的脑内，包括位置、方向和时间活动等，并将这些源叠加在MRI上，这个过程称为磁源成像（magnetic source imaging，MSI）（图9-3-1）。

目前用于解决逆运算的模型有多种，包括单偶极子模型、多偶极子模型及等效电流偶极子（equivalent current dipole，ECD）模型等。不同模型具有其优势及缺陷。ECD是目前最成熟的用于解决逆运算的方法，最常用于定位单一源的癫痫样放电活动。癫痫样活动在皮质上分布广泛，不能作为单一源活动，若将皮质视为由大量的小部分皮质组成的整体，每一小部分皮质由其中心的ECD代表，从而经过逆运算可得出该皮质内突触电流的空间分布。

由于脑磁图价格昂贵，拥有脑磁图设备的医院很少，而且一般只有脑电图放电较多时才会建议做脑磁图，因此目前脑磁图的应用较少。有研究从需要进行癫痫术前评估的患者中随机选择一部分患者进行脑磁图检查，73%的患者监测出了脑磁图的癫痫样放电。另一项研究显示，对颞叶癫痫患者进行2～3小时脑磁图记录，诊断率可达53.1%。这揭示了脑磁图的不足之处：V-脑电图可以通过延长监测时间得到足够多的信息，而脑磁图的监测时间太短，不是所有患者都能记录到足够的癫痫样放电。脑磁图用于临床面临的主要问题是患者发作间期的棘波数量过少，记录时间短可能导致假阴性，对于很少出现棘波的患者，可以分段记录脑磁图以采集到适当数量的发作间期棘波。尽管一些患者可以耐受更长时间或多次的脑磁图检查，但这一点在临床应用中并不可行。

与内侧颞叶癫痫（MTL）相比，新皮质癫痫更容易记录到发作间期的棘波。与来自大脑深部的源相比，脑磁图对于皮质表面的源更敏感，对于新皮质癫痫的检出更有效。

但并不是所有的脑磁图棘波均伴有脑电图棘波，反之亦然。两种检查的敏感性不同，在分析结果时可以互相补充。对于同一个患者，即便是同步记录的脑磁图与脑电图均检出棘波，脑磁场图与电场图的空间分布也不一定完全一致。因此同步记录脑磁图与脑电图并不是一个两全其美的方法，但一种方法识别出的棘波有可能促进另一种方法的识别。另一方面，不同的方法有可能检出多个源。因此同步记录脑磁图与脑电图，有可能提示更多的信息。

脑磁图棘波偶极子可以溯源至不同的大脑结构损伤的临近区域，但是脑磁图棘波偶极子对于结构损害的定位仍存在一些问题，因为刺激区与结构损害区之间的关系高度变异，有时只有侵入性脑电图记录才能定位刺激区。因此，尽管脑磁图与脑电图均反映了突触电位的离子电流，但仍需对二者的结果进行比较。一些研究系统性地比较了脑磁图与脑电图对刺激区的定位，其结果是矛盾的，一些研究发现脑磁图与脑电图的定位结果有较好的一致性，另一些研究发现二者之间存在显著的差异。这些差异有可能归因于头皮脑电图主要检测的是放射状的源，而脑磁图仅能检测切线状的源。近期一些研究对诊断明确的TLE患者进行同步记录脑磁图与脑电图，发现脑磁图定位在颞叶的棘波偶极子更局限，脑电图溯源得到的源更为弥散，主要分布在颞叶、额叶及顶叶。一些研究发现结合分析脑电图-脑磁图比单独分析这两项技术更有优势。

一般认为颅内脑电图是癫痫外科术前评估的金标准，因此将脑磁图源定位与ECoG相比，来评估这项技术在致痫灶定位中的有效性，而且脑磁图偶极子定位确实与ECoG呈现出较高的一致性。但是在解释脑磁图结果时，仍有一些比较矛盾的地方。首先，脑电图显示的是局限于某一个区域的发作间期放电，但大多数情况下，发作刺激区内的脑电图可出现时间和空间的变化。正是由于这种时间和空间的变异性，需要同步分析脑磁图和颅内脑电，以得到更完整的信息。其次，偶极子代表的是癫痫样活动的源的中心位置，不能提供源分布的边界信息。因此，需要一种新的源分布模型来提供刺激区的空间边界信息。

50%的mTLE是药物难治性的，但70%～90%的患者可以通过手术达到无发作。一些针对mTLE的研究显示，脑磁图的棘波偶极子可以定位在颞叶内侧基底部。然而，偶极子定位需基于基本模型假设（basic modeling assumptions），这种假设优先于源模型（source modeling）。使用ECoG记录mTLE的癫痫样放电，可以发现癫痫样放电广泛分布于颞叶的内侧及基底部，甚至包括外侧颞叶。但由于偶极子代表的是这种癫痫样活动的源的中心位置，并不能提供边界信息，因此当偶极子出现在颞叶内侧、基底部或海马时，并不能说明脑磁图在这些地方记录到了癫痫样活动。实际上，与头皮脑电相似，波及海马及颞叶基底部的足够大的皮质活动可以在头皮表面产生能够被记录到的脑磁图信号。

对于无病灶的颞叶癫痫而言，需要明确两个问题：①癫痫发作起源于颞叶内侧还是外侧，发作起始区是否弥散；②当发作起始区位于优势半球侧时，发作起始区是否与语言区重叠。目前针对无病灶MTL的脑磁图研究较少，但现有研究结果显示，脑磁图可以协助区分颞叶内侧和外侧癫痫。

对于有病灶的颞叶癫痫，往往可以看到偶极子定位于病灶周围，协助设计颅内电极埋置方案及手术切除策略。对于病灶比较弥散的癫痫发作，脑磁图可以帮助区别刺激区与非刺激区，手术时应该切除单个病灶还是同时切除邻近的刺激区。

脑磁图可以用来研究局灶性癫痫患者发作间期棘波的时空特征，可以无创性地显示棘波在颞叶内侧-基底部及外侧的传播过程。这个传播过程可以更好地帮助我们理解癫痫发作，促进选择更好的手术方案。

由于颞叶以外的脑叶内部或各脑叶之间脑网络连接非常密切，癫痫样活动快速传播，因此在头皮脑电图上显示的刺激区和发作起始区通常范围很广或难以检测到，可能是颞外癫痫的预后比颞叶癫痫差一些的原因之一。为了全面检测致痫灶的位置，大多数患者需要进行颅内电极埋置。但仅依据头皮脑电设计颅内电极埋置方案，有时也难以准确判断致痫灶位置。很多研究显示，脑磁图棘波偶极子与颅内电极埋置定位致痫灶有较好的一致性，可以为颞外癫痫术前评估提供较为有用的信息，辅助设计颅内电极埋置方案。对于特殊病例，脑磁图甚至可以避免颅内电极埋置。切除脑磁图定义的刺激区，可以有更好的预后。

LKS又称获得性癫痫失语，其脑电图的特征性改变为频发高波幅癫痫样放电，主要在外侧裂周围广泛分布。脑磁图可以选择性记录来自外侧裂内的切线状偶极子，呈现出LKS的异常源活动成簇密集分布在外侧裂以内皮质，而外侧裂周围皮质的放射状偶极子相互抵消，因此脑磁图可以协助诊断LKS。

在BECTS患者中，偶极子分析有可能帮助鉴别典型的BECTS与BECTS变异型，二者的脑磁图棘波源不尽相同。BECTS是一种年龄相关的特发性局灶性癫痫，脑磁图显示BECTS患者具有稳定的偶极子场分布，由中央前回内单一切线位偶极子源产生的棘波，位于Rolandic区，偶极子正极指向前额，负极指向中央-颞区，呈前后方向，与中央沟垂直。BECTS变异型在疾病进展过程中可能出现非典型失神或肌阵挛-失张力发作，负性肌阵挛是BECTS变异型的一种特征性发作。同步记录的脑磁图显示棘波源位于Rolandic区-外侧裂。具有负性肌阵挛的BECTS变异型患儿，发作期脑磁图显示负性肌阵挛的棘波源位于外侧裂区域，而同步记录的脑电图表现为与失张力时的肌电呈锁时效应的全面性棘波或多棘波发放。脑磁图显示BECTS变异型的癫痫网络可能包括Rolandic-外侧裂皮质及丘脑-皮质网络。

术前评估的一个重要事件是确定致痫性的结构性损害。许多癫痫患者伴有MRI可见的脑结构性损害，但这些病灶并不一定是致痫灶。如果合并多个病灶，需要进一步明确哪一个病灶是致痫灶，需要进行手术切除。致痫灶的病理常见的有少突胶质细胞瘤、神经节神经胶质瘤、局灶性皮质发育不良、海绵状血管瘤出血、海马硬化等。其他疾病包括多小脑回、巨脑回、结节性硬化、Sturge-Weber综合征、蛛网膜囊肿等也有一定致痫性。

许多神经胶质瘤患者的肿瘤边界皮质具有癫痫样活动，其机制不明。可能是肿瘤压迫或瘢痕形成所致。与混合性胶质瘤、转移瘤相比，胶质瘤周围的癫痫样活动距离肿瘤边界更近，甚至位于肿瘤内，可能是因为瘤体内混有正常的神经元，这些正常的神经元高度兴奋，产生癫痫样活动。脑磁图的棘波偶极子可位于神经细胞瘤周边。邻近皮质会发生一些微小的局灶性皮质发育不良，这在MRI上不可见。脑磁图可以更好地帮助定位刺激区的边界，揭示MRI阴性的致痫脑组织。

动静脉畸形的最常见临床表现是脑出血，其次为癫痫发作。反复的临床下出血导致含铁血黄素沉积，或动静脉分流导致的局部皮质缺血，是动静脉畸形致痫的重要原因。周围脑组织也可出现神经元丢失、胶质增生及脱髓鞘改变。Morioka等人研究了5例患有癫痫但无脑出血的动静脉畸形患者，他们的头皮脑电图没有明显的癫痫样放电，但脑磁图显示病灶周围有高频磁场活动。脑磁图与术中脑电棘波、SPECT低灌注定位一致性较高，因此脑磁图可作为一种敏感性较高的方法，用于检测传统影像技术不能检测到的血管畸形微小病灶。

局灶性皮层发育不良（focal cortical dysplasia，FCD）是药物难治性癫痫的一个常见原因，有时很难从MRI上发现这些病灶及其边界。在MRI正常的情况下，脑磁图可以精确地找出由皮层脑电图（electrocorticography，ECoG）证实的致痫灶的位置，最终可由病理证实为FCD。完整切除脑磁图定位的致痫灶（其范围可能大于MRI所显示的病灶范围）可以获得良好的预后。因此脑磁图是发现微小FCD的有效手段，并能指导致痫灶的定位，提示良好预后。

具有癫痫症状的结节性硬化是否需要手术依旧存在争议。手术切除结节可能的适应证包括：①结节与发作症状学关系密切；②具有多个结节，但发作形式单一刻板；③婴儿痉挛的早期结节切除。通常需要颅内电极来判断哪一个结节具有致痫性。脑磁图可以更好地确定这一点。

采集脑磁图数据时，患者须安静地躺在或坐在检测床上，头在头盔里需保持不动，因此不能长时间地采集脑磁图数据。为了监测发作期脑电图，可以连续进行数日甚至数周的长程V-脑电图监测，而通常脑磁图的记录时间为2～3小时，除非患者发作十分频繁，否则很难记录到发作期事件。而且磁场探测器并不固定于头皮表面，更难应用于发作期的分析。即便是记录到发作期脑磁图，由于发作时头动、肌电及运动伪差显著干扰脑磁信号，且较大的头动使头部与脑磁设备发生显著的相对位移，其诊断价值也有限。不过随着头动位置持续注册，可以明显校正头动对脑磁的影响。虽然脑磁系统自带的信号去伪差算法可降低肌电伪差的干扰，但是信号质量仍有待提升。因此可以选择发作早期尚未被干扰的脑磁信号进行分析，并且这段信号更可能来自发作起始区。一些研究发现发作间期与发作期脑磁图的定位有良好的一致性，但也有一些研究指出，与脑电图相似，发作期脑磁图的定位价值高于发作间期。

脑磁图可无创性地定位功能区，比术中唤醒费时少。诱发磁场可直接记录神经元活动，不会受到脑肿瘤、卒中、脑灌注改变等因素的影响，并与皮层电刺激、Wada试验的一致性较高。为了获得脑诱发磁场以进行功能区定位，需要特定的刺激以兴奋相应功能区。给予局部皮肤触觉刺激可诱发出体感诱发磁场（somatosensory evoked field，SEF），刺激类型一般为电刺激或气动刺激，刺激部位一般为正中神经和胫神经。可以使用SEF无创性定位中央沟（图9-5-1A），以皮层电刺激为金标准，SEF定位准确性可达90%，精确程度为毫米级。SEF也可用于静脉麻醉的婴儿及儿童癫痫患者。使用左手或右手示指进行自主随意按键任务，可以兴奋运动皮质，得到运动诱发磁场（motor evoked field，MEF）。给予受试者重复声音刺激可引出听觉诱发磁场（auditory evoked magnetic field，AEF）（图9-5-1B），激活初级听觉皮质，用于检测外侧裂区和听觉中枢。以上三种诱发磁场在临床上较为常用。应用脑磁图检测视觉诱发磁场以及进行语言区定位的应用较少。

1.孙吉林，尹岭，赵文清主编.脑磁图.北京：科学技术文献出版社，2005.

2.Andrew C. Clinical Magnetoencephalography and Magnetic Source Imaging. 2009.

3.Bagić AI，Knowlton RC，Rose DF，et al.American Clinical Magnetoencephalography Society Clinical Practice Guideline 1：recording and analysis of spontaneous cerebral activity. J Clin Neurophysiol.2011，28（4）：348-354.

4.Bagić AI，Knowlton RC，Rose DF，et al. American Clinical Magnetoencephalography Society Clinical Practice Guideline 3：MEG-EEG reporting. J Clin Neurophysiol.2011，28（4）：362-363.

5.Bagić AI，Knowlton RC，Rose DF，et al.American Clinical Magnetoencephalography Society Clinical Practice Guideline 4：qualifications of MEG-EEG personnel. J Clin Neurophysiol.2011，28（4）：364-365.

6.Baumgartner C，Pataraia E，Lindinger G，et al. Neuromagnetic recordings in temporal lobe epilepsy. J ClinNeurophysiol 2000，17：177-189.

7.Baumgartner，C. E. Pataraia，Revisiting the role of magnetoencephalography in epilepsy. CurrOpinNeurol，2006，19（2）：181-186.

8.Braeutigam，S.，Magnetoencephalography：Fundamentals and Established and Emerging Clinical Applications in Radiology. ISRN Radiology，2013，2013：1-18.

9.Burgess RC，Funke ME，Bowyer SM，et al.American Clinical Magnetoencephalography Society Clinical Practice Guideline 2. J Clin Neurophysiol.2014，28（4）：355-361.

10.Burgess，R.C.，Evaluation of brain connectivity：The role of magnetoencephalography. Epilepsia，2011，52：28-31.

11.Felix Rosenow，Hans LüdersPresurgical Assessment of the Epilepsies with Clinical Neurophysiology and Functional Imaging：Handbook of Clinical Neurophysiology. Elsevier，Vol. 3，2004.

12.Foley E，Cerquiglini A，Cavanna A，et al. Magnetoencephalography in the study of epilepsy and consciousness.Epilepsy Behav，2014，30：38-42.

13.Grondin R，Chuang S，Otsubo H，et al. The role of magnetoencephalography in pediatric epilepsy surgery.Childs Nerv Syst，2006，22（8）：779-785.

14.Hari，R. Salmelin R.，Magnetoencephalography：From SQUIDs to neuroscience. NeuroImage，2012，61（2）：386-396.

15.Hari，R，Forss N. Magnetoencephalography in the study of human somatosensory cortical processing. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci，1999，354（1387）：1145-1154.

16.Ioannide AA.Magnetoencephalography as a Research Tool in Neuroscience：State of the Art. Neuroscientist，2006，12（6）：524-544.

17.Kaneoke Y. Magnetoencephalography：In search of neural processes for visual motion information. Prog Neurobiol.2006，80（5）：219-240.

18.Kim H，Chung CK，Hwang H.Chung and H. Hwang，Magnetoencephalography in pediatric epilepsy. Korean J Pediatr. 2013，56（10）：431-438.

19.Lütkenhöner B.Magnetoencephalography and its Achilles’heel. J Physiol Paris.2003，97（4-6）：641-658.

20.Mäkelä JP，Forss N，Jääskeläinen J，et al.，Magnetoencephalography in Neurosurgery. Neurosurgery，2006，59（3）：493-510.

21.Minami T，Gondo K，Yamamoto T，et al. Magnetoencephalographic analysis of rolandic discharges in benign childhood epilepsy. Ann Neurol 1996，39：326-334.

22.Nevalainen P，Lauronen L，Pihko E Lauronen and E. Pihko，Development of Human Somatosensory Cortical Functions“What have We Learned from Magnetoencephalography：A Review. Front Hum Neurosci. 2014，8：158.

23.Parra，J，Kalitzin SN，da Silva FH，Magnetoencephalography：an investigational tool or a routine clinical technique？Epilepsy & Behavior，2004，5（3）：277-285.

24.Pataraia E，Feucht M，Lindinger G，et al.，Combined electroencephalography and magnetoencephalography of interictal spikes in benign rolandic epilepsy of childhood.Clin Neurophysiol.2008，119（3）：635-641.

25.Rampp S，Stefan H.Magnetoencephalography in presurgical epilepsy diagnosis. Expert Rev Med Devices，2007，4（3）：335-347.

26.Rheims S，Jung J，Ryvlin P.Combination of PET and Magnetoencephalography in the Presurgical Assessment of MRI-Negative Epilepsy. Front Neurol. 2013，4：188.

27.Schwartz ES，Dlugos DJ，Storm PB，et al. Magnetoencephalography for Pediatric Epilepsy：How We Do It. AJNR.2008，29（5）：832-837.

28.Schwartz ES，Edgar JC，Gaetz WC，et al.，Magnetoencephalography. Pediatr Radiol，2010，40（1）：50-58.

29.Shibasaki H，Ikeda A，Nagamine T.Use of magnetoencephalography in the presurgical evaluation of epilepsy patients.Clin Neurophysiol.2007，118（7）：1438-1448.

30.Shiraishi H，Haginoya K，Nakagawa E，et al.，Magnetoencephalography localizing spike sources of atypical benign partial epilepsy. Brain Dev，2014，36（1）：21-27.

31.Simon JZ，The encoding of auditory objects in auditory cortex：Insights from magnetoencephalography. International Journal of Psychophysiology，2015，95（2）：184-190.

32.Stam CJ.Use of magnetoencephalography to study functional brain networks in neurodegenerative disorders. J Neurol Sci.2010，289（1-2）：128-134.

33.Stefan H，Rampp S，Knowlton RC.Magnetoencephalography adds to the surgical evaluation process. Epilepsy Behav.2011，20（2）：172-177.

34.Stufflebeam SM.Clinical Magnetoencephalography for Neurosurgery. Neurosurg Clin N Am.2011，22（2）：153-167.

35.Tovar-Spinoza ZS，Ochi A，Rutka JT，et al.，The role of magnetoencephalography in epilepsy surgery. Neurosurg Focus.2008，25（3）：E16.

36.Verrotti A，Pizzella V，Trotta D，et al. Magnetoencephalography in pediatric neurology and in epileptic syndromes.Pediatr Neurol. 2003，28（4）：253-261.

37.Vrba J，Robinson SE.Signal Processing in Magnetoencephalography. Methods，2001，25（2）：249-271.

38.Weinberg H，Wong PK，Crisp D，et al.Use of multiple dipole analysis for the classification of benign rolandic epilepsy. Brain Topogr.1990，3（1）：183-190.

39.Williams MA，Sachdev PS.Magnetoencephalography in neuropsychiatry：ready for application？Curr Opin Psychiatry.2010，23（3）：273-277.