Current capacities for neuroimaging in epilepsy. A review

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article is devoted to modern neuroimaging methods in the diagnosis and treatment of epilepsy, including magnetic resonance imaging, positron emission computed tomography, single-photon emission computed tomography and proton magnetic resonance spectroscopy. Their role in identifying epileptogenic foci, monitoring of activity, and planning of surgical treatment is discussed. Current research from scientific databases such as PubMed, ScienceDirect, Neurology Journal, MDPI, and Wiley Online Library is analyzed. Currently, there are two directions of neuroimaging development. On the one hand, scientists are striving to increase the strength of the magnetic field using ultra high-field magnetic resonance imaging 7T, on the other hand, biochemical changes in the ictal, postictal and interictal periods are continuously being studied. Based on these data, a search is underway for biochemical markers that will improve the accuracy of proton magnetic resonance spectroscopy, as well as develop new radiopharmaceuticals. The integrated use of radiation methods makes it possible to increase the accuracy of diagnostic search and achieve more successful surgical outcomes in patients with refractory epilepsy. The article may be of interest to psychiatrists, neurologists, specialists in radiation and functional diagnostics.

About the authors

Svetlana M. Karelova

Kirov Military Medical Academy

Email: Otovv@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-6226-0178

Student

Russian Federation, Saint Petersburg

Milena Y. Kopchak

Saint Petersburg State Pediatric Medical University

Email: Otovv@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-6336-4888

Student

Russian Federation, Saint Petersburg

Anastasia L. Portniagina

Saint Petersburg State Pediatric Medical University

Email: Otovv@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-3000-1364

Student

Russian Federation, Saint Petersburg

Olga N. Fefelova

Saint Petersburg State Pediatric Medical University

Email: Otovv@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-6474-4836

Student

Russian Federation, Saint Petersburg

Anna I. Yakovleva

Pavlov First Saint Petersburg State Medical University

Email: Otovv@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-8227-4667

Student

Russian Federation, Saint Petersburg

Alina E. Isabekova

Mechnikov North-Western State Medical University

Email: Otovv@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6356-4060

Student

Russian Federation, Saint Petersburg

Kirill P. Raevskii

Lomonosov Moscow State University

Email: Otovv@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9939-3443

Graduate Student

Russian Federation, Moscow

Vladimir V. Otochkin

Mechnikov North-Western State Medical University

Author for correspondence.
Email: Otovv@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2667-3612

Cand. Sci. (Med.), radiologist

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Epilepsy: a public health imperative. Summary. Geneva: World Health Organization, 2019 (WHO/MSD/MER/19.2). Available at: https://www.who.int/publications/i/item/epilepsy-a-public-health-imperative. Accessed: 27.01.2025.
  2. Эпилепсия и эпилептический статус у взрослых и детей. Клинические рекомендации. 2022. Режим доступа: https://cr.minzdrav.gov.ru/view-cr/741_1. Ссылка активна на 27.01.2025 [Epilepsiia i epilepticheskii status u vzroslykh i detei. Klinicheskie rekomendatsii. 2022. Available at: https://cr.minzdrav.gov.ru/view-cr/741_1. Accessed: 27.01.2025 (in Russian)].
  3. Гузева В.И., Гузева В.В., Гузева О.В., и др. Комплексный этиопатогенетический подход к диагностике и лечению эпилепсии у детей. Forcipe. 2022;5:154-5 [Guzeva VI, Guzeva VV, Guzeva OV, et al. Complex etiopathogenetic approach to the diagnosis and treatment of epilepsy in children. Forcipe. 2022;5:154-5 (in Russian)]. EDN:DQQJWV
  4. Perucca P, Bahlo M, Berkovic SF. The Genetics of Epilepsy. Annu Rev Genomics Hum Genet. 2020;21:205-30. doi: 10.1146/annurev-genom-120219-074937
  5. Li J, Zhang W, Cui Z, et al. Epilepsy Associated With Mitochondrial Encephalomyopathy, Lactic Acidosis, and Stroke-Like Episodes. Front Neurol. 2021;12:675816. doi: 10.3389/fneur.2021.675816
  6. Panayiotopoulos CP. The Epilepsies: Seizures, Syndromes and Management. Oxfordshire (UK): Bladon Medical Publishing, 2005.
  7. Павлова О.В., Павлов К.А., Мурашко А.А., и др. NMDA-рецепторы, антитела к ним и их роль при различных психических и нейровоспалительных заболеваниях. Молекулярная медицина. 2021;19(1):3-10 [Pavlova OV, Pavlov KA, Murashko AA, et al. NMDA receptors, anti-NMDA receptor antibodies and their role in psychiatric and neuroinflammatory disorders. Molekuliarnaia meditsina. 2021;19(1):3-10 (in Russian)]. doi: 10.29296/24999490-2021-01-01
  8. Сурина Н.М., Федотова И.Б., Полетаева И.И. Участие провоспалительных цитокинов в патогенезе аудиогенной эпилепсии. Российский иммунологический журнал. 2024;27(3):605-12 [Surina NM, Fedotova IB, Poletaeva II. The involvement of proinflammatory cytokines in the pathogenesis of audiogenic epilepsy. Russ J Immunol. 2024;27(3):605-12 (in Russian)]. doi: 10.46235/1028-7221-16891-TIO
  9. Bauer J, Becker AJ, Elyaman W, et al. Innate and adaptive immunity in human epilepsies. Epilepsia. 2017;58(Suppl. 3):57-68. doi: 10.1111/epi.13784
  10. Афанасьева Г.А., Щетинин Е.В., Фисун А.В., Дмитриенко Е.А. О патогенезе эпилептических приступов (обзор). Вестник НовГУ. 2023;2(131):223-33 [Afanasyeva GA, Shchetinin ЕV, Fisun AV, Dmitrienko ЕА. On the pathogenesis of epileptic seizures (review). Vestnik NovSU. 2023;2(131): 223-33 (in Russian)]. doi: 10.34680/2076-8052.2023.2(131).223-233
  11. Мухин К.Ю., Пылаева О.А., Какаулина В.C., Бобылова М.Ю. Определение и классификация эпилепсии. Проект Международной противоэпилептической лиги по классификации и дефиниции эпилептических синдромов от 2021 г. Русский журнал детской неврологии. 2022;17(1):6-95 [Mukhin KYu, Pylaeva OA, Kakaulina VS, Bobylova MYu. Classification and definition of epilepsy. Position paper by the International League Against Epilepsy on Nosology and Definitions of Epilepsy Syndromes dated 2021. Russ J Child Neurol. 2022;17(1):6-95 (in Russian)]. doi: 10.17650/2073-8803-2022-17-1-6-95
  12. Знаменский И.А., Долгушин М.Б., Юрченко А.А., и др. Диагностика эпилепсии: от истоков до гибридного метода ПЭТ/МРТ. Клиническая практика. 2023;14(3):80-94 [Znamenskiy IA, Dolgushin MB, Yurchenko AA, et al. Diagnosis of Epilepsy: from the Beginning to the New Hybrid PET/MR Technique. J Clin Pract. 2023;14(3):80-94 (in Russian)]. doi: 10.17816/clinpract400254
  13. Goodman AM, Szaflarski JP. Recent Advances in Neuroimaging of Epilepsy. Neurotherapeutics. 2021;18(2):811-26. doi: 10.1007/s13311-021-01049-y
  14. Мельников А.А., Климова Н.В., Воронкова К.В. История и эволюция методов нейровизуализации в эпилептологии. Вестник СурГУ. Медицина. 2024;17(1):21-5 [Melnikov AA, Klimova NV, Voronkova KV. History and evolution of neuroimaging methods in epileptology. Vestnik SurGU. Meditsina. 2024;17(1):21-5 (in Russian)]. doi: 10.35266/2949-3447-2024-1-2
  15. Nieto-Salazar MA, Velasquez-Botero F, Toro-Velandia AC, et al. Diagnostic implications of neuroimaging in epilepsy and other seizure disorders. Ann Med Surg (Lond). 2023;85(2):73-5. doi: 10.1097/MS9.0000000000000155
  16. Bernasconi A, Cendes F, Theodore WH, et al. Recommendations for the use of structural magnetic resonance imaging in the care of patients with epilepsy: A consensus report from the International League Against Epilepsy Neuroimaging Task Force. Epilepsia. 2019;60(6):1054-68. doi: 10.1111/epi.15612
  17. Blumcke I, Thom M, Aronica E, et al. International consensus classification of hippocampal sclerosis in temporal lobe epilepsy: a Task Force report from the ILAE Commission on Diagnostic Methods. Epilepsia. 2013;54(7):1315-29. doi: 10.1111/epi.12220
  18. Thom M. Review: Hippocampal sclerosis in epilepsy: a neuropathology review. Neuropathol Appl Neurobiol. 2014;40(5):520-43. doi: 10.1111/nan.12150
  19. Перепелова Е.М., Перепелов В.А., Меркулова М.С. Некоторые вопросы МР-диагностики микроструктурных и функциональных нарушений головного мозга у пациентов с височной эпилепсией. Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2017;9(4):41-9 [Perepelova EM, Perepelov VA, Merkulova MS. Microstructural and functional abnormalities in the brain of patients with temporal lobe epilepsy as revealed with MR imaging. Epilepsy and paroxysmal conditions. 2017;9(4):41-9 (in Russian)]. doi: 10.17749/2077-8333.2017.9.4.041-049
  20. Авакян Г.Н., Блинов Д.В., Алиханов А.А., и др. Рекомендации Российской Противоэпилептической Лиги (РПЭЛ) по использованию магнитно-резонансной томографии в диагностике эпилепсии. Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2019;11(3):208-32 [Avakyan GN, Blinov DV, Alikhanov АA, et al. Russian League Against Epilepsy recommendations for the use of structural magnetic resonance imaging in the diagnosis of epilepsy. Epilepsy and Paroxysmal Conditions. 2019;11(3):208-32 (in Russian)]. doi: 10.17749/2077-8333.2019.11.3.208-232
  21. Маслов Н.Е., Литвинова А.А., Ковалев П.С., и др. Посттравматическая эпилепсия: клинические, диагностические и терапевтические особенности. Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2021;13(4):377-92 [Maslov NЕ, Litvinova АА, Kovalev PS, et al. Posttraumatic epilepsy: clinical, diagnostic and therapeutic features. Epilepsy and Paroxysmal Conditions. 2021;13(4):377-92 (in Russian)]. doi: 10.17749/2077-8333/epi.par.con.2021.100
  22. Rondinoni C, Magnun C, Vallota da Silva A, et al. Epilepsy under the scope of ultra-high field MRI. Epilepsy Behav. 2021;121(Pt B):106366. doi: 10.1016/j.yebeh.2019.06.010
  23. Colon AJ, van Osch MJ, Buijs M, et al. Detection superiority of 7 T MRI protocol in patients with epilepsy and suspected focal cortical dysplasia. Acta Neurol Belg. 2016;116(3):259-69. doi: 10.1007/s13760-016-0662-x
  24. Riha P, Dolezalova I, Marecek R, et al. Multimodal combination of neuroimaging methods for localizing the epileptogenic zone in MR-negative epilepsy. Sci Rep. 2022;12(1):15158. doi: 10.1038/s41598-022-19121-8
  25. Полянская М.В., Демушкина А.А., Костылев Ф.А., и др. Возможности режима SWI в магнитнорезонансной нейровизуализации у детей с фокальной эпилепсией. Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2020;12(2):105-16 [Polyanskaya MV, Demushkina AA, Kostylev FA et al. The role of susceptibility-weighted imaging (SWI) in neuroimaging in children with focal epilepsy. Epilepsy and Paroxysmal Conditions. 2020;12(2):105-16 (in Russian)]. doi: 10.17749/2077-8333/epi.par.con.2020.025
  26. Johnson R, Rizk G, Kaur H, et al. Refractory seizures: Prediction of outcome of surgical intervention based on results from PET-CT, PET-MRI and electroencephaolography. Neuroradiol J. 2020;33(1):57-65. doi: 10.1177/1971400919881464
  27. Juhász C, John F. Utility of MRI, PET, and ictal SPECT in presurgical evaluation of non-lesional pediatric epilepsy. Seizure. 2020;77:15-28. doi: 10.1016/j.seizure.2019.05.008
  28. Jayalakshmi S, Nanda SK, Vooturi S, et al. Focal Cortical Dysplasia and Refractory Epilepsy: Role of Multimodality Imaging and Outcome of Surgery. AJNR Am J Neuroradiol. 2019;40(5):892-8. doi: 10.3174/ajnr.A6041
  29. Yassin A, El-Salem K, Al-Mistarehi AH, et al. Use of Innovative SPECT Techniques in the Presurgical Evaluation of Patients with Nonlesional Extratemporal Drug-Resistant Epilepsy. Mol Imaging. 2021;2021:6614356. doi: 10.1155/2021/6614356
  30. Ишмуратов Е.В., Зуев А.А. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография с протоколом SISCOM в предхирургической диагностике эпилепсии. Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2024;16(1):69-76 [Ishmuratov ЕV, Zuev АА. Subtraction ictal single-photon emission computed tomography (SPECT) co-registered to MRI (SISCOM) in presurgical diagnostics of epilepsy. Epilepsy and Paroxysmal Conditions. 2024;16(1):69-76 (in Russian)]. doi: 10.17749/2077-8333/epi.par.con.2024.173
  31. De Coster L, Van Laere K, Cleeren E, et al. On the optimal z-score threshold for SISCOM analysis to localize the ictal onset zone. EJNMMI Res. 2018;8(1):34. doi: 10.1186/s13550-018-0381-9
  32. Setoain X, Campos F, Donaire A, et al. How to inject ictal SPECT? From manual to automated injection. Epilepsy Res. 2021;175:106691. doi: 10.1016/j.eplepsyres.2021.106691
  33. Foiadelli T, Lagae L, Goffin K, et al. Subtraction Ictal SPECT coregistered to MRI (SISCOM) as a guide in localizing childhood epilepsy. Epilepsia Open. 2019;5(1):61-72. doi: 10.1002/epi4.12373
  34. Hlauschek G, Sinclair B, Brinkmann B, et al. The effect of injection time on rates of epileptogenic zone localization using SISCOM and STATISCOM. Epilepsy Behav. 2021;118:107945. doi: 10.1016/j.yebeh.2021.107945
  35. Perissinotti A, Ninerola-Baizan A, Rubi S, et al. PISCOM: a new procedure for epilepsy combining ictal SPECT and interictal PET. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2018;45(13):2358-67. doi: 10.1007/s00259-018-4080-6
  36. Cui X, Zhong D, Zheng J. A meta-analysis to investigate the role of magnetic resonance spectroscopy in the detection of temporal lobe epilepsy. Adv Clin Exp Med. 2023;32(2):163-73. doi: 10.17219/acem/152943
  37. Одинак М.М., Базилевич С.Н., Дыскин Д.Е., Прокудин М.Ю. Возможности и опыт применения функциональных методов нейровизуализации в эпилептологии. Эпилепсия и пароксизмальные состояния. 2010;2(3):45-50 [Odinak MM, Basilevich SN, Dyskin DE, Prokudin MYu. Abilities and experience of application of neurovisualization functional methods in epileptology. Epilepsy and Paroxysmal Conditions. 2010;2(3):45-50 (in Russian)]. EDN:MUGHDL
  38. Панина Ю.С., Наркевич А.Н., Дмитренко Д.В. Особенности показателей магнитно-резонансной томографии и магнитно-резонансной спектроскопии у пациентов с мезиальной височной эпилепсией. Доктор.Ру. 2022;21(4):24-9 [Panina YuS, Narkevich AN, Dmitrenko DV. Features of Magnetic Resonance Imaging and Magnetic Resonance Spectroscopy in Patients with Mesial Temporal Lobe Epilepsy. Doctor.Ru. 2022;21(4):24-9 (in Russian)]. doi: 10.31550/1727-2378-2022-21-4-24-29
  39. Desale P, Dhande R, Parihar P, et al. Navigating Neural Landscapes: A Comprehensive Review of Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) Applications in Epilepsy. Cureus. 2024;16(3):e56927. doi: 10.7759/cureus.56927
  40. Соломатова Е.С., Шнайдер Н.А., Молгачев А.А., и др. Магнитно-резонансная спектроскопия головного мозга в диагностике височной эпилепсии. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2018;(спецвыпуск 1):51-5 [Solomatova ES, Shnaider NA, Molgachev AA, et al. Magnetic resonance spectroscopy of the brain in the diagnosis of temporal lobe epilepsy. Neurology, Neuropsychiatry, Psychosomatics. 2018;(Special Issue 1):51-5 (in Russian)]. doi: 10.14412/2074-2711-2018-1S-51-55
  41. Soufi GJ, Nia AH, Hajalikhani P, et al. Correlation of magnetic resonance spectroscopy and magnetic resonance imaging with findings of electroencephalography in patients with temporal lobe epilepsy. J Med Radiat Sci. 2024;71(1):51-6. doi: 10.1002/jmrs.718

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Karelova S.M., Kopchak M.Ya., Portniagina A.L., Fefelova O.N., Yakovleva A.I., Isabekova A.E., Raevskii K.P., Otochkin V.V. Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».