內(nèi)側(cè)顳葉癲癇灌注改變的多模態(tài)神經(jīng)影像學(xué)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

沈連芳綜述，張志強(qiáng)，高全勝審校

綜述

內(nèi)側(cè)顳葉癲癇灌注改變的多模態(tài)神經(jīng)影像學(xué)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

沈連芳綜述，張志強(qiáng)，高全勝審校

隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多模態(tài)的神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于臨床研究，尤其在癲癇的臨床研究中占據(jù)了重要的地位。文中就內(nèi)側(cè)顳葉癲癇患者腦灌注改變的多模態(tài)神經(jīng)影像學(xué)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展及腦區(qū)間灌注改變的意義進(jìn)行綜述。

內(nèi)側(cè)顳葉癲癇;灌注;多模態(tài);神經(jīng)影像學(xué)

0 引 言

癲癇是一種常見的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，由于大腦皮質(zhì)神經(jīng)元興奮性異常增高、反復(fù)發(fā)作性異常放電而引起的陣發(fā)性大腦功能紊亂。其中內(nèi)側(cè)顳葉癲癇(mesial temporal lobe epilepsy，mTLE)是最常見的難治性癲癇類型［1］。

癲癇灶發(fā)作放電時(shí)，腦組織的生化改變十分明顯，腦血流量和氧化代謝率成倍增加，對(duì)氧和葡萄糖的需要大大提高，多模態(tài)的神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)可通過觀察局部腦組織的血液灌注了解其血液動(dòng)力學(xué)及功能變化，對(duì)臨床診斷及治療均有重要參考價(jià)值。文中針對(duì)多模態(tài)的神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)在mTLE腦灌注改變的研究進(jìn)展作一綜述。

1 成像技術(shù)與方法

用來觀察腦灌注水平的神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)主要包括傳統(tǒng)的正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)(positron emission tomography，PET)/單光子斷層掃描(single photon emission computed tomography，SPECT)、CT灌注成像技術(shù)、MRI灌注成像技術(shù)等。近年來發(fā)展的基于血氧和水平依賴的功能磁共振技術(shù)利用腦組織中血氧飽和度的變化間接反映腦組織局部的灌注改變情況，是一種實(shí)用的成像方法。

1.1 PET/SPECT成像研究 在mTLE腦灌注改變的神經(jīng)影像學(xué)研究中，SPECT技術(shù)是較為常用的方法。SPECT最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以觀察mTLE患者發(fā)作期的腦血流灌注情況。發(fā)作期局部腦血流量(regional cerebral blood flow，rCBF)的改變對(duì)于mTLE患者致癇灶的定位具有高度的敏感性。在幾種無創(chuàng)性檢查方法中，SPECT局部腦血流顯像對(duì)癲癇病灶檢出率相對(duì)較高。有文獻(xiàn)報(bào)道，發(fā)作間期SPECT顯像對(duì)顳葉癲癇定位的準(zhǔn)確率達(dá)50%，而發(fā)作期的SPECT顯像對(duì)顳葉癲癇定位的準(zhǔn)確率可達(dá)97%［2］。

SPECT減影MRI融合技術(shù)是利用癲癇灶區(qū)發(fā)作期的高灌注減去發(fā)作間期的低灌注，并將其結(jié)果疊加在高分辨率的結(jié)構(gòu)MRI上顯示，可以直觀顯示發(fā)作期與發(fā)作間期灌注的差異，并具有較高的空間分辨率，從而增強(qiáng)對(duì)癲癇灶的檢測效能，由此被認(rèn)為是目前具有最好定位效能并且無創(chuàng)的功能神經(jīng)影像方法［3－4］。

PET與SPECT同樣是利用放射性示蹤劑來觀察腦局部的代謝情況，18FDG-PET主要反映大腦葡萄糖的能量代謝情況。有研究報(bào)道，80%左右的患者通過18FDG-PET可以達(dá)到對(duì)致癇灶的準(zhǔn)確定位［5］。另一方面，H215O PET也可反映腦血流量的改變情況，但不易進(jìn)行發(fā)作期的掃描，僅能觀察mTLE患者發(fā)作間期腦灌注的變化情況，與發(fā)作間期的SPECT一樣無法提供足夠準(zhǔn)確的定位信息。

發(fā)作間期的PET研究表明，mTLE常表現(xiàn)為:①患側(cè)顳葉代謝降低或雙側(cè)顳葉代謝均有降低，但以患側(cè)為著;②雙側(cè)丘腦、額葉、扣帶回等區(qū)域代謝降低。提示癲癇患者腦代謝異常以網(wǎng)絡(luò)的模式存在［6－7］。

1.2 MRI灌注成像研究及功能磁共振(functional magnetic resonance imaging，fMRI) 磁共振灌注成像(perfusion weighted imaging，PWI)主要分為2種:①使用外源性示蹤劑，利用團(tuán)注后的首過動(dòng)態(tài)增強(qiáng)成像，即對(duì)比劑首過灌注成像，目前已廣泛應(yīng)用于腦血管性疾病與腦腫瘤分級(jí)與鑒別診斷［8－9］。但檢查時(shí)需注射外源性對(duì)比劑，使患者承擔(dān)對(duì)比劑過敏的風(fēng)險(xiǎn)，腎功能衰竭及不能配合的患者無法應(yīng)用，且成本較高。②利用內(nèi)源性示蹤劑的動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling，ASL)技術(shù)，相比對(duì)比劑首過灌注成像，基于ASL序列的MRI灌注加權(quán)成像技術(shù)具有無創(chuàng)、可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。ASL又分為脈沖式動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(pulsed arterial spin labeling，PASL)和連續(xù)性動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(continuous arterial spin labeling，CASL)2種。PASL相比CASL優(yōu)勢在于射頻(radiofrequency，RF)熱量沉積小，使得PASL的成像參數(shù)選擇不受限，特別是在1.5T以上的高場強(qiáng)MRI尤為明顯［10－11］;CASL受系統(tǒng)性能影響大［11］。這幾種技術(shù)均已被應(yīng)用，并且證實(shí)具有較高的敏感性［12－15］。

基于血氧合水平依賴(blood oxygenation leveldepend，BOLD)的fMRI技術(shù)是通過測量局部腦組織的血液動(dòng)力學(xué)改變而獲得神經(jīng)元興奮的信息，反映氧代謝、腦血流、腦血容量等多個(gè)因素的綜合。近年來，fMRI技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于癲癇的研究中，目前常用的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要有低頻振幅分析方法和局域一致性的分析方法。低頻振蕩振幅(amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF)，由功率譜得到BOLD信號(hào)的振幅直接觀察BOLD信號(hào)相對(duì)基線變化的幅度，能夠直接提示神經(jīng)元的自發(fā)活動(dòng)。

1.3 CT灌注成像研究 CT灌注成像(CT perfusion imaging，CTP)技術(shù)是指在靜脈內(nèi)注射對(duì)比劑的同時(shí)對(duì)選定的層面進(jìn)行連續(xù)多次掃描，以獲得該層面感興趣區(qū)域(regional of interest，ROI)內(nèi)每個(gè)像素的時(shí)間密度曲線(time density curve，TDC)，然后計(jì)算出血流量、血容量(blood volume，BV)、對(duì)比劑的平均通過時(shí)間(mean transit time，MTT)等參數(shù)，以此評(píng)價(jià)器官組織的灌注狀態(tài)，其中又以腦血流量的計(jì)算最為重要。但檢查時(shí)均需注射外源性對(duì)比劑，同時(shí)存在放射性損傷，故限制了其在癲癇定側(cè)定位方面的應(yīng)用。

目前，運(yùn)用CTP技術(shù)研究癲癇患者腦灌注改變的報(bào)道較少，2006年Roland等［16］將CTP技術(shù)運(yùn)用于癲癇的研究，發(fā)現(xiàn)癲癇患者發(fā)作后的腦血流圖像表現(xiàn)為局灶性低灌注。最近的一項(xiàng)研究利用CTP技術(shù)研究了一組非驚厥癲癇狀態(tài)(no convulsive status epileptics，NCSE)患者，發(fā)現(xiàn)與發(fā)作后狀態(tài)比較，NCSE狀態(tài)下的腦灌注CBF、CBV明顯降低，而MTT明顯延長。有78%的患者皮層下腦灌注增加的區(qū)域與臨床癥狀及腦電圖(electroencephalogram，EEG)符合，表明了CTP技術(shù)評(píng)價(jià)癇性放電的可行性與安全性［17］。

2 內(nèi)側(cè)顳葉癲癇各腦區(qū)灌注改變的意義

傳統(tǒng)的SPECT研究表明，發(fā)作期SPECT表現(xiàn)為患側(cè)顳葉的灌注增加，而發(fā)作間期表現(xiàn)為患側(cè)顳葉的灌注降低［18］，反映了mTLE患者患側(cè)顳葉受損的功能性改變。發(fā)作間期患側(cè)顳葉表現(xiàn)為低灌注的機(jī)制不甚清楚，通常認(rèn)為與致癇灶區(qū)反復(fù)的異常放電引起神經(jīng)元的缺失和皮質(zhì)萎縮有關(guān)。研究證實(shí)，單側(cè)mTLE患者不僅表現(xiàn)為發(fā)作間期患側(cè)顳葉的灌注降低，對(duì)(健)側(cè)顳葉的灌注也會(huì)不同程度的降低，但仍以患側(cè)顳葉灌注降低為著，故推測與患側(cè)顳葉的癇性放電播散到對(duì)側(cè)顳葉有關(guān)［13，19］。

癲癇活動(dòng)極為復(fù)雜，除引起致癇灶周圍腦活動(dòng)的改變外，還通過廣泛存在的大腦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播，引起遠(yuǎn)距離腦區(qū)功能及結(jié)構(gòu)的受損。除顳葉低灌注外，mTLE患者還表現(xiàn)為致癇灶同側(cè)丘腦的低灌注，即同側(cè)丘腦與患側(cè)顳葉的灌注情況同步，證實(shí)丘腦在癲癇活動(dòng)的起始與傳播中起重要作用［20］。而其他部位的灌注降低則可能由于癲癇活動(dòng)的傳播導(dǎo)致該區(qū)域功能的受損，或繼發(fā)的保護(hù)功能以抑制癲癇發(fā)作時(shí)的異常神經(jīng)活動(dòng)［21］。

越來越多的證據(jù)表明，內(nèi)側(cè)顳葉癲癇存在除海馬以外的多個(gè)腦結(jié)構(gòu)組成的特異的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異常［22］。Spencer等［23］總結(jié)性提出內(nèi)側(cè)顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò)的概念，即雙側(cè)大腦皮層及皮層下諸多結(jié)構(gòu)共同參與了mTLE的發(fā)生發(fā)展，主要包括雙側(cè)的顳葉、海馬、雙側(cè)丘腦等結(jié)構(gòu)區(qū)域。Blumenfeld等［24］首先通過SPECT減影MRI融合技術(shù)研究了mTLE患者腦區(qū)間灌注差值(即發(fā)作期與間期之差值)的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)發(fā)作初期高灌注的區(qū)域位于患側(cè)顳葉，而后高灌注則主要集中在中縫丘腦核團(tuán)，提示癲癇發(fā)作活動(dòng)的傳遞。另外，他們還研究了這些腦區(qū)灌注差值的相關(guān)性，由此提出“癲癇抑制網(wǎng)絡(luò)”理論，認(rèn)為癲癇發(fā)放由丘腦中縫核團(tuán)傳播到額頂葉，使其正常功能受到抑制;反過來這些抑制活動(dòng)也抑制癲癇活動(dòng)而使發(fā)作終止［24］。

另一方面，基于BOLD的靜息態(tài)功能磁共振研究中，Zhang等［25］發(fā)現(xiàn)mTLE患者雙側(cè)顳葉、海馬等區(qū)域ALFF增加，正好是內(nèi)側(cè)顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，較好的反映了內(nèi)側(cè)顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)元代謝異常活動(dòng)，與以往研究中發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò)的異常灌注一致，揭示了內(nèi)側(cè)顳葉癲癇條件下腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的受損。

該研究還發(fā)現(xiàn)雙側(cè)前額葉、前后扣帶回及雙側(cè)角回等區(qū)域ALFF降低，這些區(qū)域恰好是所謂的腦缺省模式網(wǎng)絡(luò)(default mode network，DMN)［26－27］。DMN的主要作用是維持人腦靜息狀態(tài)下的腦活動(dòng)，與認(rèn)知、情景記憶、環(huán)境監(jiān)測等功能具有較強(qiáng)的相關(guān)性［28］。靜息狀態(tài)下，DMN表現(xiàn)為正激活;而在大腦接受外在任務(wù)刺激時(shí)，則表現(xiàn)為負(fù)激活，即所謂的缺省模式掛起［29］。Laufs等［30］采用腦電聯(lián)合功能磁共振(EEG-fMRI)的方法發(fā)現(xiàn)，顳葉癲癇患者DMN呈現(xiàn)激活降低的現(xiàn)象，認(rèn)為癲癇患者間期的癲癇放電可以引起默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)功能受抑制。Liao等［31］聯(lián)合運(yùn)用靜息態(tài)功能磁共振技術(shù)及DTI技術(shù)，發(fā)現(xiàn)DMN區(qū)功能連接與纖維連接均有下降，印證了mTLE患者DMN功能異常的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。以上研究反映了內(nèi)側(cè)顳葉癲癇條件下的默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)功能及結(jié)構(gòu)受損，推測為患者自省程度及認(rèn)知功能下降的病理生理機(jī)制。

3 結(jié) 語

傳統(tǒng)的PET及SPECT功能神經(jīng)影像學(xué)檢查方法可以觀察到mTLE患者內(nèi)側(cè)顳葉癲癇條件下腦代謝及血流量的改變情況，從不同的側(cè)面描述了致癇灶的功能、灌注改變情況。而多模態(tài)的fMRI技術(shù)具有分辨率高、無創(chuàng)傷性及可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，在癲癇的研究方面具有廣大的應(yīng)用前景，它的發(fā)展必將使研究人員對(duì)癲癇的發(fā)病機(jī)制產(chǎn)生更深入的理解。

［1］ Hardy SG，Miller JW，Holmes MD，et al.Factors predicting outcome of surgery for intractable epilepsy with pathologically verified mesial temporal sclerosis［J］.Epilepsia，2003，44(4):565-568.

［2］ Asenbaum S，Baumgartner C.Nuclear medicine in the preoperative evaluation of epilepsy［J］.Nucl Med Commun，2001，22(7): 835-840.

［3］ Engel JJr，Pedley TA.Epilepsy:A comprehensive textbook(2nd Ed).Lippincott Williams＆Wilkins［M］.Philadelphia，2008: 1815-923.

［4］ Cho JW，Hong SB，Lee JH，et al.Contralateral hyperperfusion and ipsilateral hypoperfusion by ictal SPECT in patients with mesial temporal lobe epilepsy［J］.Epilepsy Res，2010，88:247-254.

［5］ Kim YK，Lee DS，Lee SK，et al.Differential features of metabolic abnormalities between medial and lateral temporal lobe epilepsy:quantitative analysis of(18)F-FDG PET using SPM［J］.J Nuclear Med，2003，44(7):1006-1012.

［6］ Wieser HG.ILAE Commission Report.Mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis［J］.Epilepsia，2004，45(6): 695-714.

［7］ van Paesschen W.Qualitative and quantitative imaging of the hippocampus in mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis［J］.Neuroimaging Clin N Am，2004，14(3):373-400，vii.

［8］ Zaharchuk G.Theoretical basis of hemodynamic MR imaging techniques to measure cerebral blood volume，cerebral blood flow，and permeability［J］.AJNR，2007，28(10):1850-1858.

［9］ 胡裕效，盧光明，朱 虹，等.PET/CT與磁共振灌注成像在腦膠質(zhì)瘤分級(jí)診斷中的應(yīng)用［J］.醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào)，2010，23 (1):67-71.

［10］ Wolf RL，Detre JA.Clinical neuroimaging using arterial spin-labeled perfusion magnetic resonance imaging［J］.Neurotherapeutics，2007，4(3):346-359.

［11］ Liu TT，Brown GG.Measurement of cerebral perfusion with arterial spin labeling:Part 1.Methods［J］.J Int Neuropsychol Soc，2007，13(3):517-525.

［12］ Wu RH，Bruening R，Noachtar S，et al.MR measurement of regional relative cerebral blood volume in epilepsy［J］.J Magn Reson Imaging，1999，9:435-440.

［13］ Wolf RL，Alsop DC，Levy Reis I，et al.Detection of mesial temporal lobe hypoperfusion in patients with temporal lobe epilepsy by use of arterial spin labeled perfusion MR imaging［J］.AJNR，2001，22(7):1334-1341.

［14］ Pendse N，Wissmeyer M，Altrichter S，et al Interictal arterial spin-labeling MRI perfusion in intractable epilepsy［J］.J Neurol，2010，37(1):60-63.

［15］ Lim YM，Cho YW，Shamim S，et al.Usefulness of pulsed arterial spin labeling MR imaging in mesial temporal lobe epilepsy［J］.Epilepsy Res，2008，82(2-3):183-189.

［16］ Wiest R，von Bredow F，Schindler K，et al.Detection of regional blood perfusion changes in epileptic seizures with dynamic brain perfusion CT--a pilot study［J］.Epilepsy Res，2006，72(2-3):102-110.

［17］ Hauf M，Slotboom J，Nirkko A，et al.Cortical regional hyperperfusion in nonconvulsive status epilepticus measured by dynamic brain perfusion CT［J］.AJNR，2009，30(4):693-698.

［18］ Tae WS，Joo EY，Kim JH，et al.Cerebral perfusion changes in mesial temporal lobe epilepsy:SPManalysis of ictal and interictal SPECT［J］.Neuroimage，2005，24(1):101-110.

［19］ Rougier A，Lurton D，El Bahh B，et al.Bilateral decrease in interical hippocampal blood flow in unilateral mesiotemporal epilepsy［J］.J Neurosurg，1999，90(2):282-288.

［20］ Yune MJ，Lee JD，Ryu YH，et al.Ipsilateral thalamic hypoperfusion on interictal SPECT in temporal lobe epilepsy［J］.Nuclear Neurol，1998，39:281-285.

［21］ Nelissen N，Van Paesschen W，Baete K，et al.Correlations of interictal FDG-PET metabolism and ictal SPECT perfusion changes in human temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis［J］.Neuroimage，2006，32(2):684-695.

［22］ Bernhardt BC，Worsley KJ，Besson P，et al.Mapping limbic network organization in temporal lobe epilepsy using morphometric correlations:insights on the relation between mesiotemporal connectivity and cortical atrophy［J］.Neuroimage，2008，42 (2):515-524.

［23］ Spencer SS.Neural networks in human epilepsy:evidence of and implications for treatment［J］.Epilepsia，2002，43(3):219-227.

［24］ Blumenfeld H，McNally KA，Vanderhill SD，et al.Positive and negative network correlations in temporal lobe epilepsy［J］.Cereb Cortex，2004，14(8):892-902.

［25］ Zhang Z，Lu G，Zhong Y，et al.fMRI study of mesial temporal lobe epilepsy using amplitude of low-frequency fluctuation analysis［J］.Hum Brain Mapp，2010，31(12):1851-1861.

［26］ Raichle ME，MacLeod AM，Snyder AZ，et al.A default mode of brain function［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2001，98(2):676-682.

［27］ Raichle ME.Cognitive neuroscience.Bold insights［J］.Nature，2001，412(6843):128-130.

［28］ Buckner RL，Andrews-Hanna JR，Schacter DL，et al.The brain's default network:anatomy，function，and relevance to disease［J］.Ann NY Acad Sci，2008，1124:1-38.

［29］ 陳志立，張志強(qiáng)，盧光明.癲癇腦缺省模式網(wǎng)絡(luò)改變的功能磁共振成像研究進(jìn)展［J］.醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào)，2008，21(12): 1318-1324.

［30］ Laufs H，Hamandi K，Salek-Haddadi A，et al.Temporal lobe interictal epileptic discharges affect cerebral activity in"default mode"brain regions［J］.Hum Brain Mapp，2007，28(10): 1023-1032.

［31］ Liao W，Zhang Z，Pan Z，et al.Default mode network abnormalities in mesial temporal lobe epilepsy:A study combining fMRI and DTI［J］.Hum Brain Mapp，2011，32(6):883-895.

Multi-model neuroimaging evaluation of cerebral perfusion changes in mesial temporal lobe epilepsy

SHEN Lian-fang1reviewing，ZHANG Zhi-qiang1，GAO Quan-sheng2checking
(1.Department of Medical Imaging，Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command，PLA，Nanjing210002，Jiangsu，China;2.Center of Laboratory Animals，Academy of Military Medical Sciences，Beijing100850，China)

With the development of imaging technology，multi-model neuroimaging techniques have been extensively applied to clinical researches，especially in the study of epilepsy.This article updates multi-model neuroimaging evaluation of cerebral perfusion changes in patients with mesial temporal lobe epilepsy and the implications of these change.

Mesial temporal lobe epilepsy;Perfusion;Multi-model;Neuroimaging

R742.1

A

1008-8199(2012)08-0864-04

國家自然科學(xué)基金(30800264)

210002南京，南京軍區(qū)南京總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科［沈連芳(醫(yī)學(xué)碩士研究生)、張志強(qiáng)］;100850北京，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心(高全勝)

高全勝，E－mail:gaoquansheng2002@yahoo.com.cn

2011-06-15;

2011-06-29)

(責(zé)任編輯:聞 浩;英文編輯:羅永合)