一、儿童癫痫基础介绍
儿童癫痫综合征影响着全球0.5%-1% 的儿童，其中大多数患者来自发展中国家，是儿童常见的神经系统疾病。目前常见的儿童癫痫综合征有二十多种，按起病年龄可分为五大类型，如图1所示。其中常见的儿童癫痫综合征有良性癫痫伴中央颞区棘波(Benign childhood epilepsy with centrotemporal spikes，简称BECT)、儿童失神癫痫(Childhood absence epilepsy，简称CAE)、癫痫性脑病伴慢波睡眠期持续棘慢波(Epileptic encephalopathy with continuous spike-and-wave during sleep，简称CSWS)、早期婴儿型癫痫性脑病(Early infantile epileptic encephalopathy，简称EIEE)、热性惊厥附加症(Febrile seizures plus，简称FS+) 以及婴儿痉挛(West syndrome，简称WEST)。儿童癫痫综合征患者通常面临智力低下、情绪障碍和注意力不集中的风险，严重的会导致认知水平和大脑发育落后于正常儿童甚至死亡，这对患者的健康生活造成了极大的影响。
图1 常见的儿童癫痫综合征
在临床诊断中，通常利用脑电图(electroencephalogram, EEG) 来分析不同儿童癫痫综合征患者的脑电活动变化情况，进而制定对应的治疗策略。脑电图是儿童癫痫综合征治疗的重要依据，它是根据安置在头皮或颅内的电极来记录大脑神经元的自发性、节律性电活动的一种常用监测方法。脑电信号采集利用10%-20% 系统确定电极摆放的位置，该系统简称国际10-20系统，如图2(a)所示。从鼻根至枕外隆凸的前后连线为100%，双耳前凸(标记为A1和A2) 之间的左右连线为100%，这两条连线确定了系统的两条基线，其他电极的位置根据这两条基线来确定。每个电极的名称由一到两个英文字母加一个数字组成，英文字母表示了相应电极对应的头皮区域(Fp：额极，F：额叶，C：中央区，P：顶叶，O：枕叶，T：颞叶)，数字表示了电极到中线(基线中的竖直线) 的距离，数值越大距离越远，奇数表示左侧区域，偶数表示右侧区域。脑电信号按频率可以划分为δ波(1-4Hz),θ波(4-8Hz), α 波(8-13Hz), β 波(13-30Hz), γ 波(30-70Hz)，如图2(b)所示。其中δ 波常出现于颞叶和枕叶区域，且当被测者处于非清醒的状态时才会被记录到。θ波常出现于额叶和顶叶区域，它的出现往往表明大脑处于抑制状态。α波常出现于枕叶或颞叶于顶叶的顶部，当成年受试者处于闭眼和安静的状态下易被记录到，波形似纺锤。β波常出现于额叶和顶叶，但由于被幅度较大的α波干扰，较难被观察到，它属于快波脑电信号，反映了大脑的去同步化活动。γ波常出现于枕区，多见于3-12 岁儿童。
图2 国际10-20 系统与不同频率脑电波形
由于脑电信号在采集过程中存在着眨眼、肌电、心电等生理活动产生的基线漂移和高频噪声干扰，以及50Hz 的交流电等非生理活动干扰，因此需要对原始采集的信号进行一系列预处理来降低这些干扰。在预处理过程中，首先选用50Hz 陷波滤波器来降低交流电带来的工频干扰，50Hz 陷波滤波器的幅频响应曲线如图3(a)所示，然后选用0.5Hz-70Hz 的带通滤波器来降低患者生理活动造成的干扰，带通滤波器的幅频响应曲线如图3(b) 所示，具体的信后预处理效果如图4所示。
图3 滤波器幅频响应曲线
图4 脑电信号预处理效果图