MR功能成像在癲癇認知功能方面的應(yīng)用進展

陳彤，郭亮

蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，蘇州215006

癲癇(epilepsy)是一種神經(jīng)元異常放電所致的慢性發(fā)作性神經(jīng)功能障礙性疾病[1]，流行病學(xué)資料顯示，癲癇的患病率達到每年0.5～1%，其中30%～40%的患者為藥物難治性癲癇[2]。癲癇可由多種病因引起，由于其病程長、反復(fù)發(fā)作以及發(fā)作的不可預(yù)測性，對患者的身心健康產(chǎn)生很多不良后果，尤其是對大腦功能方面的影響，主要表現(xiàn)為注意力不集中、語言表達能力、學(xué)習(xí)、工作等記憶能力下降等認知功能的損害。MR功能成像技術(shù)(functional magnetic resonance imaging，fMRI)具有無輻射、可重復(fù)操作、良好的組織對比度以及較高的空間分辨率等優(yōu)點，在神經(jīng)系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多[3]，尤其是在癲癇的認知功能評價方面發(fā)揮越來越重要的作用?，F(xiàn)就對影響癲癇認知功能的因素以及fMRI在癲癇患者語言及記憶功能方面的主要研究進行綜述，為我們更加深入的理解癲癇患者認知功能改變的病理生理機制提供新的觀察視角。

1 影響癲癇患者認知功能的主要因素

1.1 腦結(jié)構(gòu)改變

海馬硬化(HS)是顳葉癲癇(temporal lobe epilepsy，TLE)最常見的病理改變。海馬硬化通常又稱為內(nèi)側(cè)顳葉硬化，其本質(zhì)是神經(jīng)元的丟失和萎縮、神經(jīng)膠質(zhì)細胞的增生[4]，海馬旁回、杏仁體、顳葉皮質(zhì)及顳葉外結(jié)構(gòu)等也往往受累[5]。在結(jié)構(gòu)MRI上通常表現(xiàn)為海馬體積的縮小及T2WI上高信號。難治性癲癇持續(xù)時間越長，患者海馬區(qū)結(jié)構(gòu)萎縮越明顯，這是導(dǎo)致患者認知功能下降的一個重要原因[6]。顳葉外癲癇常見的腦結(jié)構(gòu)異常還包括皮質(zhì)發(fā)育不良、血管畸形、腦腫瘤等。

1.2 癲癇類型及發(fā)作情況

癲癇發(fā)作可以大致分為簡單部分發(fā)作、復(fù)雜部分發(fā)作、全面強直陣攣發(fā)作、失神發(fā)作等幾大類。有研究表明，對認知功能損害最明顯的是全身強直陣攣發(fā)作，復(fù)雜或簡單部分性發(fā)作次之[7]。這可能是因為不同類型的癲癇發(fā)作時腦部放電類型及范圍不同，腦部彌漫性異常放電較局部異常放電對認知功能影響更大。此外，初次發(fā)作年齡越小，發(fā)作持續(xù)時間越長，對認知功能的影響越大。

1.3 抗癲癇藥物的種類及劑量

有研究發(fā)現(xiàn)癲癇患者的藥物治療對認知功能也會產(chǎn)生影響。藥物種類、使用劑量、頻率、用藥方式以及個體對藥物的敏感性等均會對認知功能產(chǎn)生一定的影響。藥物不規(guī)律使用可能會導(dǎo)致耐藥性的產(chǎn)生，但長期規(guī)律用藥也會因為藥物自身的毒副作用而損害患者的認知功能。不同的藥物種類對認知功能的損害有一定的差別[8]。一般認為，傳統(tǒng)抗癲癇藥物如苯巴比妥、苯妥英鈉等影響較大，而新型抗癲癇藥物如拉莫三嗪、加巴噴丁等影響相對較小[9-10]。

2 磁共振功能成像在癲癇認知功能方面的應(yīng)用

對于藥物難治性癲癇，手術(shù)切除癲癇灶是控制癲癇發(fā)作的主要方法，手術(shù)治療的目標是完整切除致癇區(qū)域而最大可能的保留功能皮質(zhì)[11-12]，這對于預(yù)防術(shù)后出現(xiàn)語言、記憶等認知功能的障礙十分必要。癲癇長期反復(fù)發(fā)作?？蓪?dǎo)致患者的語言、記憶等認知功能下降，加重患者的精神心理負擔(dān)。手術(shù)中切除語言、記憶等相關(guān)功能區(qū)更加增加了術(shù)后認知能力下降的風(fēng)險。fMRI不僅可以常規(guī)評價癲癇術(shù)前的重要功能區(qū)，減少手術(shù)中損害的可能性，還能對癲癇反復(fù)發(fā)作或藥物治療導(dǎo)致的認知功能損害進行評價，幫助及時調(diào)整治療方案[13]。

2.1 fMRI在語言區(qū)定側(cè)、定位及評價術(shù)后語言改變方面的應(yīng)用

頸內(nèi)動脈異戊巴比妥試驗(intracarotid amobarbital procedure,IAP,亦稱Wada試驗)被認為是癲癇手術(shù)前判定語言偏側(cè)優(yōu)勢的金標準[14]。但它為有創(chuàng)性檢查，限制了其在臨床方面的應(yīng)用。而fMRI具有無創(chuàng)、可重復(fù)操作等優(yōu)點，且有研究表明fMRI在決定語言偏側(cè)優(yōu)勢，描畫語言功能區(qū)等方面與Wada試驗具有較好的一致性，如Arora等[15]分別利用閱讀任務(wù)、聽力任務(wù)及語言流暢任務(wù)三種不同的方法，評估了fMRI在定側(cè)語言優(yōu)勢方面與Wada試驗的一致率。結(jié)果表明，兩者在進行閱讀任務(wù)時的語言區(qū)定側(cè)一致率為83.87%，在聽力任務(wù)時為83.33%，在語言流暢任務(wù)時為76.92%。綜合評估，fMRI與Wada試驗在語言優(yōu)勢定側(cè)方面的相符率達到91.3%。因此，近年來已有不少研究利用fMRI逐步代替Wada試驗，在臨床方面的應(yīng)用前景更為廣闊。

研究表明，絕大多數(shù)健康者表現(xiàn)為左側(cè)語言優(yōu)勢，對于癲癇患者，語言優(yōu)勢的非典型性分布(雙側(cè)及右側(cè)化)情況明顯增多[16]。對語言區(qū)的準確定側(cè)及定位不僅有利于癲癇的診斷與治療，對于深入研究癲癇患者非典型性語言優(yōu)勢的機制也提供幫助。與中風(fēng)或是大腦外傷性損害導(dǎo)致語言突然的改變(由于已建立的語言環(huán)路的突然中斷)不同，有人提出慢性癲癇活動可導(dǎo)致大腦慢性進行性結(jié)構(gòu)和功能損害，繼而引起語言優(yōu)勢從左側(cè)半球向右側(cè)半球轉(zhuǎn)移，或可能在左側(cè)優(yōu)勢半球內(nèi)部由典型語言區(qū)向非典型區(qū)發(fā)展而重新規(guī)劃語言環(huán)路[17]。You等[18]利用聽力描述決策任務(wù)，對122名兒童(64名對照組、58名癲癇患者)進行fMRI研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對照組有93%(60/64)顯示左側(cè)額下回(Broca區(qū))及左側(cè)顳上回(Wernicke區(qū))信號激活，患者組只有61%(35/58)顯示信號激活；對于右側(cè)癲癇灶患者，對照組可見5%(3/64)、患者組可見26%(15/58)信號激活，激活信號位于左側(cè)額下回、左側(cè)額中葉及右側(cè)小腦半球；對于左側(cè)癲癇灶患者，1名對照組及14%(8/58)患者組可見右側(cè)額下回信號激活。這些結(jié)果顯示癲癇患者左側(cè)半球語言偏側(cè)優(yōu)勢減少，非典型性優(yōu)勢增多。

目前，切除前顳葉是難治性癲癇的最普遍的一種手術(shù)方式。然而有證據(jù)表明前顳葉在語義整合方面有重要作用，優(yōu)勢半球的前顳葉切除可能會導(dǎo)致特殊語言障礙如命名困難。語言fMRI激活圖可以提供可視化的語言區(qū)，與手術(shù)切除范圍進行比較，可以有效避免損害重要功能區(qū)[19]，同時還能準確評估術(shù)后發(fā)生語言障礙的風(fēng)險。如Binder等[20]利用fMRI、Wada試驗對24名即將進行左側(cè)前顳葉切除術(shù)的患者進行術(shù)前語言區(qū)的勾畫，對每例患者都進行了fMRI偏側(cè)指數(shù)的計算、Wada試驗語言區(qū)的定位以及術(shù)后檢查患者完成命名任務(wù)的情況，結(jié)果顯示fMRI在預(yù)測術(shù)后語言障礙如命名能力下降方面有100%的敏感性及73%的特異性。Gao等[21]也利用fMRI對12例顳葉癲癇患者進行了語言皮層定位研究，成功定位了他們的語言優(yōu)勢半球，對于癲癇灶位于優(yōu)勢半球的病例采取選擇性海馬杏仁核切除術(shù)，癲癇灶位于非優(yōu)勢半球的病例采取前顳葉切除術(shù)的手術(shù)方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有患者在術(shù)后的評估中均未顯示語言功能障礙。由此可見，術(shù)前對患者語言偏側(cè)優(yōu)勢的確認以及語言功能的定位至關(guān)重要，對于降低術(shù)后發(fā)生語言障礙的風(fēng)險具有重要意義。

聯(lián)合應(yīng)用MRI各項新技術(shù)可以提供更多關(guān)于語言認知的信息。Rodrigo等[22]聯(lián)合使用語言fMRI和擴散張量成像(DTI)以檢測語言系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系，DTI可以提供關(guān)于白質(zhì)束組成及完整性方面的信息。右側(cè)顳葉癲癇患者fMRI顯示左側(cè)語言優(yōu)勢，在左側(cè)弓形束處顯示各向異性分數(shù)增高，而在左側(cè)顳葉癲癇患者中未見此改變，筆者推測左側(cè)顳葉癲癇的結(jié)構(gòu)和功能偏側(cè)指數(shù)之間失去了正常的聯(lián)系?？梢?，fMRI與DTI能從不同角度闡述癲癇患者語言改變的機制，兩者聯(lián)合有很大的發(fā)展空間。

2.2 fMRI對記憶功能的評價

手術(shù)切除前顳葉是治療顳葉癲癇的常見方法，但這種手術(shù)方式最常見的一個并發(fā)癥就是術(shù)后記憶力下降，這是由于對記憶處理有重要作用的海馬前部及海馬旁回區(qū)域被切除，因此，記憶功能的評價對于顳葉癲癇患者十分重要。

目前已有不少研究詳細說明了利用fMRI通過執(zhí)行語言、記憶等任務(wù)可以預(yù)測顳葉切除術(shù)后記憶力下降的風(fēng)險。Binder[23]對接受了前顳葉切除術(shù)的患者進行fMRI及IAP研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)計算手術(shù)前后語言偏側(cè)優(yōu)勢指數(shù)( laterality index，LI)可以比Wada試驗更好的預(yù)測出術(shù)后記憶力下降的風(fēng)險。Everts等[24]也利用fMRI研究語言偏側(cè)性是否能夠預(yù)測術(shù)后詞匯記憶能力，對癲癇灶位于左側(cè)大腦半球的23例患者、癲癇灶位于右側(cè)大腦半球的17例患者及正常18名健康對照者進行了fMRI檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙側(cè)或右側(cè)語言偏側(cè)優(yōu)勢的左側(cè)癲癇患者術(shù)后詞匯記憶能力更好。因此可推測，癲癇灶側(cè)任務(wù)相關(guān)的激活較少或者非癲癇灶側(cè)激活較多時，提示認知功能較強或是術(shù)后認知功能下降的可能性較小，反之亦然。另一些研究也顯示，術(shù)前fMRI激活信號越強的患者，術(shù)后發(fā)生記憶力下降的可能性也越大，與對側(cè)相比，癲癇灶側(cè)顳中葉結(jié)構(gòu)激活信號越強，在顳葉前部切除術(shù)后發(fā)生記憶力下降的可能性也越大[12]。由此可見，fMRI能夠很好的預(yù)測和評估顳葉癲癇患者術(shù)后記憶力下降等認知功能改變。

絕大多數(shù)對記憶功能的研究集中在顳葉癲癇，只有少部分關(guān)于額葉癲癇記憶損害的相關(guān)報道。有報道證明額葉是長期記憶的重要結(jié)構(gòu)，尤其是在記憶編碼及檢索方面。額葉癲癇患者由于癲癇活動產(chǎn)生及傳播的相關(guān)大腦區(qū)域不同，所導(dǎo)致的記憶損害也表現(xiàn)出不同的特點[25]。大部分關(guān)于額葉癲癇的報道集中于執(zhí)行功能而非記憶功能，而Picard等[26]對11例遺傳夜間發(fā)作性額葉癲癇(autosomal dominantnocturnal frontal lobe epilepsy，ADNFLE)患者進行執(zhí)行功能及記憶功能的研究表明，記憶力表現(xiàn)低于平均水平(10/11例)，記憶障礙比執(zhí)行功能障礙更為常見。利用fMRI對額葉癲癇進行記憶障礙的評估， 可以對臨床手術(shù)治療方案的調(diào)整提供幫助。

3 不足與展望

fMRI作為一項無創(chuàng)性、可重復(fù)的檢查技術(shù)，在癲癇認知功能的評價方面發(fā)揮著越來越重要的作用，然而fMRI在技術(shù)及方法學(xué)上仍然存在一些問題，如易受到各種生理或是環(huán)境噪聲的影響；各種后處理技術(shù)的多樣性及復(fù)雜性使得分析數(shù)據(jù)結(jié)果時沒有統(tǒng)一的標準等[27]。盡管如此，fMRI仍然是評價癲癇腦功能活動的一項可靠指標。近年來，人們對癲癇的研究已經(jīng)逐步向“癲癇網(wǎng)絡(luò)”的方向發(fā)展，此外，fMRI與其他新技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用也成為當今研究的熱點，如腦電聯(lián)合同步功能MRI(EEG-fMRI)定位癲癇灶、與DTI、PET、SPECT聯(lián)合從結(jié)構(gòu)、功能、代謝等各角度闡述發(fā)病機制等。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，fMRI在癲癇方面將會有更廣闊的應(yīng)用前景。

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