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癫痫管理中缺乏长期客观测量睡眠的工具。研究人员开发并评估基于皮下脑电图(sqEEG)的自动睡眠分期算法。结果显示该算法与人工评分非劣效,能获取有用信息。这为临床提供客观睡眠参数,助力癫痫管理。
在癫痫患者的诊疗过程中,睡眠问题常常被忽视。尽管睡眠障碍在癫痫患者(PwE)中极为常见,但多数情况下,睡眠状况并未得到深入研究和有效治疗。一方面,患者自我报告的睡眠日记存在不一致性;另一方面,临床医生缺乏准确的工具,难以在日常生活中对癫痫患者进行长期的客观睡眠测量。这导致睡眠在癫痫管理中的作用被弱化,即便有专家建议关注癫痫患者的睡眠障碍,临床实践中仍难以有效实施。为了解决这些问题,来自国外的研究人员开展了一项关于利用皮下脑电图(sqEEG)和自动睡眠分期算法评估癫痫患者睡眠的研究 。该研究成果发表在《Clinical Neurophysiology Practice》上,为癫痫管理带来了新的思路和方法。
研究人员在研究过程中,主要运用了以下关键技术方法:首先,收集了包括头皮脑电图(EEG)和皮下脑电图在内的多种来源数据,这些数据来自健康个体、睡眠障碍患者和癫痫患者。接着,开发了基于深度学习模型的自动睡眠分期算法。该算法经过滤波、重采样、空间和光谱标准化等预处理步骤,并对 U - Sleep 模型进行修改以适应两通道 sqEEG 数据,还通过启发式规则生成睡眠参数 。最后,将算法检测结果与专家标注进行对比,采用 F1 评分、Cohen’s Kappa(κ)等指标评估算法性能。
研究结果如下:
- 剔除非生理检测结果:根据先前发表的癫痫患者睡眠阶段观测范围,定义了 REM、N2 和 N3 的生理极限。测试集中 12 名癫痫患者中有 2 名 N3 相对检测量超出极限,未纳入主要分析。
- 睡眠分期在健康受试者中的性能:在健康数据上,算法的 κ 值为 0.8,F1 评分为 80.5%[CI 78.7% - 82.2%]。与手动评分相比,用 F1 评分衡量时算法非劣效性得到确认,但用 κ 值衡量时被拒绝 。算法和手动评分在清醒和 REM 阶段表现最佳,在 N1 阶段最差。
- 睡眠分期在癫痫患者中的性能:在癫痫患者数据上,算法自动睡眠分期与手动评分相比非劣效性得到确认(p 值 <0.01)。算法 F1 评分分别为 68.7%[CI 65.1% - 71.7%](与评分者 D 对比)和 65.8%[CI 60.7% - 71.1%](与评分者 E 对比),κ 值分别为 0.705 [CI 0.663 - 0.744] 和 0.686 [CI 0.632 - 0.739]。同样,算法和手动评分在 N1 阶段表现最差,REM 阶段算法性能个体差异最大 。
- 估计睡眠参数的比较:算法估计的夜间睡眠周期时间(NSPT)、夜间睡眠开始和结束时间与评分者相差在 20 分钟内,除一个异常值外。在总睡眠时间(与 NST 可比)和睡眠后觉醒时间(WASO)方面,算法与评分者的一致性比其他测量方式更好。
- 临床案例分析:
- 案例 1 - 主要在睡眠期间发作的癫痫:通过对一名主要在睡眠期间发作癫痫的患者进行监测,发现多数癫痫发作发生在凌晨 2 点到 8 点的 N2 睡眠阶段。这表明通过长期 EEG 监测癫痫发作和睡眠,有助于调整药物治疗,改善癫痫控制。
- 案例 2 - 睡眠习惯随时间波动:一名癫痫患者在夏季和后续几个月的睡眠习惯发生明显变化,周末和工作日的睡眠模式也不同。客观睡眠测量可弥补自我报告的不足,为癫痫管理提供更准确的信息。
- 案例 3 - 抗癫痫药物(ASM)对睡眠的影响:对一名接受拉莫三嗪(lamotrigine)治疗的患者监测发现,用药后夜间睡眠时间(NST)减少。这提示可根据客观睡眠参数变化调整药物治疗,改善患者生活质量。
研究结论和讨论部分指出,该研究表明 sqEEG 和睡眠分期算法结合,能在癫痫患者睡眠评估中达到与头皮 EEG 人工评分相当的水平,为临床提供了客观睡眠测量方法,打破了癫痫管理中睡眠评估的障碍。尽管算法在健康受试者和癫痫患者中的性能存在差异,但整体表现良好。同时,临床案例展示了长期 EEG 监测在癫痫管理中的应用潜力,如根据癫痫发作与睡眠阶段的关系调整药物,根据睡眠习惯变化和药物对睡眠的影响优化治疗方案等。这不仅有助于临床医生做出更科学的决策,还能帮助患者更好地理解自身病情,对癫痫的临床管理和研究具有重要意义 。