癲癇（epilepsy）是大腦神經元反復異常放電導致的病理性腦功能障礙性疾病，全球大約有6500萬癲癇患者，其中有20%~40%為藥物難治性癲癇。運用多模態的研究方法發現，癲癇的發生和傳播是由于致癇皮質的癲癇網絡異常而不是單純的致癇灶的病變所引起，同時抑制或破壞致癇皮質的癲癇網絡將為手術治療癲癇提供更加可靠的方法。
近年來隨著影像學技術的不斷發展，其影像質量和成像方法得到極大提高，但單_模態的成像方法所提供的信息較片面，因此限制了其在臨床中的應用；而多模態神經影像學是將不同模態的成像方法組合，避免了組織分辨率和空間分辨率較低的缺點，最大限度的發掘各種模態提供的影像學信息，得到正常或病變組織更豐富的信息。相關研究利用多模態融合技術，發現發作間期癇樣放電對大腦的功能組織產生普遍的瞬時影響，癲癇網絡連接的改變與發作間期癇樣放電的瞬時效應密切相關。
1.傳統影像學技術對致癇灶的定位
CT電子計算機斷層掃描（computed tomcrgraphy，CT），是最初研究大腦內部結構的影像學工具，是傳統常規檢查的重要方法，具有價格低、檢查時間短、操作簡單等多種優勢。對于腦組織中存在的病理性異常，常見的有顱內腫瘤、先天性顱腦發育異常、腦外傷、鈣化灶等結構性病變，CT均可做出比較明確診斷；但是CT陽性率和準確性均低于MRI。
磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）國際抗癲癇聯盟（2010年）版癲癇新分類標準中，強調了以MRI為主的影像學技術在癲癇診斷中的作用，并建議作為癲癇發作分型及病因分型的主要證據來源。MRI對癲癇病變部位的定位具有較高的特異性和敏感性，可以明確細微大腦結構性病變引起的癲癇，如海馬硬化、腫瘤、感染、皮質發育不全等。此外，MRI無輻射，可重復性高，可區分腦白質、腦灰質和腦脊液，對致癇病灶精確定位的準確率相對較高。
PET-CT將功能成像（positron emission tomography，PET）和結構成像（CT）結合，進一步提高了定位的準確性，對無形態學改變的致癇區的定位有較高的應用價值。目前應用最廣泛的示蹤劑（18F-FDG）可參與正常組織代謝，由于結構不同于葡萄糖便會在腦組織內蓄積、顯影。在發作間期，致癇區神經元功能異常和超極化抑制作用，腦組織血液灌流減少，圖像上表現為低代謝；在發作期，致癇區過度放電會導致血流增加，圖像上表現為高代謝。PET-CT的敏感性較好，但是對腦組織的空間分辨率及定位的特異性均不高，限制了其在臨床中的應用。
2.多模態神經影像學成像方法
根據對人腦的解剖形態和功能或代謝的成像不同，將多模態神經影像學成像方法大致分為結構成像和功能成像，用于致癇灶定位的結構成像方法主要包括：基于體素的形態學測量（voxel-based morphometry，VBM）、彌散張量成像（diffusion ten sor imaging，DTI）；功能成像主要包括：靜息態功能磁共振成像（resting-state functional magnetic resonance imaging，RS-fMRI）、同步EEG-fMRI技術、PET-MRI等。
（1）結構成像方法
1）基于體素的形態學測量（VBM）VBM是一種MRI影像定量分析技術，可對不同個體白質與灰質密度和體積進行體素（voxel）水平的定量計算，從而精確地顯示腦組織形態學差異。Wright早在1995年就提出了體素分析的概念，隨后這種基于體素水平的大腦形態學研究方法經過不斷發展和完善，目前已成為研究癲癇患者大腦結構的重要手段。Wang等強調了VBM在MRI陰性可疑性眶額葉癲癇術前評估中的作用，使用形態學測量方法能夠發現大多數患者局部微小的異常。
Park等用VBM對棋牌誘發的反射性癲癇患者進行測量后發現：大腦右側枕葉和頂葉的灰質體積有顯著增加，但是沒有灰質體積減少的結構。VBM是一種全自動分析技術，重要性在于它不偏于某個特定的結構，給出了一個更為公平和整個大腦的解剖學差異，綜合評價，不需要手動勾選感興趣區（region of interest，ROI），因此可重復性高，結果更客觀。
2）彌散張量成像（DTI）DTI是目前唯一可無創顯示腦白質纖維束走行的成像方法，根據水分子在腦組織白質纖維中擴散（布朗運動）的各向異性，尤其在平行于白質纖維的方向上擴散最快，因此可利用水分子在白質纖維中的彌散方向信息來追蹤白質纖維的走行，獲取白質纖維束解剖結構信息，從而對白質纖維進行重建。然后選擇不同的腦區作為節點，所追蹤到的腦區之間存在的纖維連接作為邊，從而進行腦網絡的構建。Qiu等對14例兒童失神癲癇的研究發現，默認網絡的纖維網絡結構存在異常，并且平均擴散率與癲癇的持續時間有顯著的相關性，這為研究癲癇的發病機理提供了重要參考。在癲癇患者中，DTI能直觀顯示神經傳導束與致癇灶的關系，Powell等用DTI分析內側顳葉癲癇患者后發現，與語言區相連的白質纖維束出現異常，這_現象可能說明顳葉癲癇患者存在語言功能重組的現象。
此外，DTI是一種可無創確定癲癇起因的方法，也可用于對致癇灶的定位，我們發現彌散參數在癲癇起始區存在異常；同樣對于顳葉癲癇患者，丘腦部位的DTI參數顯示改變。DTI還可以參與癲癇患者的術前評估，通過無創的對大腦語言、視覺、運動等通路的成像，可在術前評估中選擇避開這些通路的術式。在顳葉癲癇患者前顳葉切除術后，有大約50%~100%的病人會由于視覺通路的破壞引起視覺缺損，而運用DTI纖維素成像輔助術中導航規劃手術過程則可避免損傷視覺通路。
（2）功能成像方法
1）靜息態功能磁共振（RS-fMRI）fMRI已經成為神經影像學領域常用非損傷性檢測活體腦功能的技術，具有無放射性、空間分辨率較高等優勢，被廣泛應用于認知神經科學和臨床神經科學。fMRI是Ogawa等基于血氧水平依賴（blood oxygen level dependent，BOLD）效應的基本原理提出，即活動區脫氧血紅蛋白含量下降引起磁共振信號增強，fMRI通過測量這一信號變化間接反應神經元的活動，并且與局部場電位相關。與傳統基于實驗任務的fMRI成像不同的是，靜息狀態主要對休息狀態下的人腦進行成像，運用功能連接方法分析不同腦區的作用機制。
圖論分析方法同樣被用于“癲癇網絡”的研究，在對癲癇患者注意網絡的研究中，Daitch等發現癲癇患者部分網絡屬性存在顯著變化。在網絡屬性中，度是指某節點與其相關聯的邊的數目，是衡量某個節點在網絡中重要性和影響力的重要指標。相關研究發現度屬性是評價網絡的一個非常穩定的指標，并通過多次測試評估其真實性，發現度的改變可導致局部腦區信息整合障礙。
2）同步EEG-fMRI技術EEG可在毫秒量級上捕捉到癲癇波的發放，而空間分辨率相對不足；fMRI雖然克服了低空間分辨率的不足，但時間分辨率較低（神經活動到電信號的變化需要1~5秒）。而同步EEG-fMRI似乎是最好的解決方案，在1993年fMRI成像技術誕生不久，就有學者嘗試EEG與fMRI的整合，以實現對致癇灶的精確定位。到目前，同步EEG-fMRI已經發展的十分成熟，同時在癲癇外科的水平上可以達到很高的精確度，以及在顱內植入術方面也有輔助作用。此外，頭皮EEG-fMRI技術在臨床中主要用于術前對致癇灶進行定位，輔助術中顱內電極的描記，對可能的不良預后做出預測，這種定位方法被顱內EEG-fMRI所反映。
癲癇發作期間伴有意識障礙，同時，在癲癇的病程中癲癇類型的差異與致癇灶的不同也會對認知功能造成不同程度的影響，如：語言、記憶等功能。臨床典型的癲癇發作期癇樣放電會伴有短暫的認知功能損害，工作記憶、注意的網絡也會隨著癇樣放電而發生變化。這就表明，在患者出現明顯的臨床表現之前，可運用EEG-fMRI技術探索腦網絡功能的改變。
3）PET-MRIPET-MRI融合顯像可對病灶軟組織中的細胞進行成像，從而提供組織中分子、形態與功能信息。將PET與MRI的優勢相結合，利用PET-MRI對癲癇的致癇灶進行定位，可提高定位準確性，指導手術對于病灶的切除。
Shin等對難治性局灶癲癇進行評估后發現，PET-MRI可發現PET及MRI并未發現的潛在致癇區，并為致癇灶的定位提供了經驗，同時提高了檢測潛在癲癇病變的診斷率。Seniaray運用FDGPET-MRI顯像技術，成功地為一位難治性癲癇患者找到了致癇灶，EEG和臨床發作表現也證實了該致癇區的存在。
3.多模態神經影像技術對致癇灶定位的展望
不同模態的成像方法都有其優勢與不足，包含著組織結構和功能的不同信息，將各種模態的成像方法相融合可大大提高成像的效果，臨床醫生規劃手術方案，準確的確定致癇區，在術中保護大腦重要的解剖結構和功能區，最大限度的減少手術并發癥，從而提高患者的生存質量。
此外，可以運用多模態成像技術探究癲癇的起源灶以及癲癇的傳播途徑，闡釋癲癇的發病機理。運用多模態成像技術對癲癇網絡的研究發現，癲癇患者的腦網絡存在顯著異常，腦網絡的異常導致腦功能失調，且隨著癲癇的活動這種失調逐漸加劇。尤其是大腦皮質網絡，是癇性放電產生和傳播的重要結構。相關研究表明，致癇灶周圍皮層癲癇網絡的快速非同步化活動可導致癇性放電，引起癲癇發作，隨后癲癇網絡的幾何學發生變化，連接加強變得鞏固，可能是癲癇終止發作的機制，這表明可通過植入顱內相關調控裝置，通過干預癲癇皮層網絡控制癲癇發作。
Imamura等運用彌散磁共振對顳葉內側癲癇患者腦網絡分析后發現，其白質纖維的完整性發生明顯改變，特別是致癇灶與功能缺損區之間的通路纖維，這極有可能是癲癇發作的傳播途徑，同時也可能是癲癇網絡中的異常部分。相關研究運用大尺度網絡分析方法對局灶性癲癇患者腦網絡分析后發現，病灶處顯著影響皮層及皮層下的網絡連通性，但是基底節與丘腦之間的網絡連通性并未受到干擾，表明基底節與丘腦在局灶性癲癇的發生機制中有著重要作用。以上研究均表明多模態影像學技術是研究癲癇網絡重要手段，不僅僅可以用于癲癇的診斷與治療，同時為探明癲癇的發生、傳播機制提供了新的方法和思路。