基于動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)的不對(duì)稱性分析在海馬硬化型內(nèi)側(cè)顳葉癲癇的應(yīng)用研究

趙旭 朱文珍 周志強(qiáng)

顳葉癲癇（temporal lobe epilepsy，TLE）是最常見的藥物難治性局灶性癲癇之一， 以海馬硬化（hippocampal sclerosis，HS）為其最常見病理改變［1］，顳葉部分切除術(shù)是藥物難治性海馬硬化型內(nèi)側(cè)顳葉癲癇患者（medial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis，MTLE-HS）的有效治療手段。MTLE-HS 患者手術(shù)成功的關(guān)鍵因素之一是對(duì)致癇灶的準(zhǔn)確定位［2］。研究發(fā)現(xiàn)正電子發(fā)射斷層顯像（positron emission tomography，PET）及單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)（single photon emission computed tomography，SPECT）對(duì) MTLE 患者致癇灶的定位有較高價(jià)值， 利用PET 對(duì)MTLE-HS 患者進(jìn)行掃描， 發(fā)現(xiàn)發(fā)作間期致癇灶同側(cè)顳葉呈低代謝改變［3,4］，且根據(jù)發(fā)作間期雙側(cè)顳葉代謝的不對(duì)稱性（致癇灶同側(cè)代謝低于對(duì)側(cè)）來定位致癇灶有助于提高手術(shù)成功率［4,5］。SPECT 顯示腦血流變化，亦有利于致癇灶的定位。但PET 及SPECT 均存在放射性損傷，而MR 灌注具有無輻射、空間分辨率高、操作簡單等優(yōu)勢，DSC-MRI 與ASL 均為磁共振灌注技術(shù)，但前者需要注入對(duì)比劑，不宜在短期內(nèi)多次重復(fù)。動(dòng)脈自旋標(biāo)記（arterial spin labeling，ASL） 技術(shù)是一種無需注射外源性對(duì)比劑， 通過標(biāo)記動(dòng)脈血中的氫原子作為內(nèi)源性對(duì)比劑的功能磁共振灌注成像技術(shù)。ASL 可通過測量腦血流量（cerebral blood flow，CBF）來觀察全腦血流灌注情況，不影響血液理化特性，受血腦屏障影響較小。

既往研究認(rèn)為TLE 可能是邊緣系統(tǒng)功能紊亂的一種表現(xiàn)［6］，邊緣系統(tǒng)屬于 MTLE-HS 患者神經(jīng)環(huán)路的一部分［7,8］。也有部分認(rèn)為島葉屬于顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò)的一部分［9］，二者關(guān)系密切。因此，本研究利用3D 假連續(xù)式動(dòng)脈自旋標(biāo)記（pseudocontinuous arterial spin labeling，pCASL）技術(shù)（簡稱 3D ASL 技術(shù)）評(píng)估MTLE-HS 患者雙側(cè)顳葉、島葉、邊緣系統(tǒng)相關(guān)腦區(qū)的灌注變化情況， 探討該技術(shù)在MTLE-HS 的診斷及對(duì)致癇灶的準(zhǔn)確定位中的應(yīng)用價(jià)值。

資料與方法

1.研究對(duì)象

選取 2015年10月～2017年10月在我院就診的難治性癲癇患者， 由一名神經(jīng)內(nèi)科或神經(jīng)外科癲癇專科醫(yī)師結(jié)合臨床癥狀及視頻腦電圖表現(xiàn)、一名核醫(yī)學(xué)科醫(yī)師結(jié)合PET-CT 檢查、 兩名放射科醫(yī)師結(jié)合MRI 檢查， 對(duì)患者進(jìn)行綜合評(píng)估，最終臨床診斷為MTLE-HS。同時(shí)，為了排除致癇灶起源側(cè)對(duì)結(jié)果的影響， 綜合分析所有檢查對(duì)致癇灶定位不一致或?yàn)殡p側(cè)起源的患者不納入本研究。另外，除HS 外MRI 上顯示有其他病灶、掃描前24 h 內(nèi)有癇性發(fā)作、患者有其他神經(jīng)或精神類疾病史、無法配合或不適合行MRI 檢查的患者也不納入本研究。最終本研究共納入21 例MTLEHS 患者， 其中10 例經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)為顳葉局灶性發(fā)育不良合并同側(cè) HS， 另 11 例 HS 由 MRI 影像表現(xiàn)，包括海馬萎縮，T2FLAIR 上信號(hào)較對(duì)側(cè)增高，海馬內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示不清，同側(cè)顳角增寬等進(jìn)行診斷［1］。同時(shí)記錄所有患者的初始發(fā)病年齡及病程。另外選取與上述MTLE-HS 患者年齡、性別相匹配的25 名健康志愿者作為對(duì)照組，所有對(duì)照組均無神經(jīng)或精神類疾病史，MRI 檢查無陽性發(fā)現(xiàn)。所有受試者均為右利手，均簽署知情同意書。

2.磁共振掃描

所有受試者均采用GE Discovery 750 3.0 T 磁共振成像系統(tǒng)，32 通道頭線圈進(jìn)行掃描， 掃描過程中囑受試者盡量閉目放松、避免頭動(dòng)，并盡量不進(jìn)行任何思維活動(dòng)， 頭部用棉墊固定以盡量避免頭部移動(dòng)，用耳塞減低噪音，掃描均由同一名放射科醫(yī)師完成。

所有研究對(duì)象先行常規(guī)MRI 檢查， 包括軸位T1WI、T2WI、T2FLAIR 掃描， 以排除顱內(nèi)其他器質(zhì)性病變。為便于觀察海馬及顳葉結(jié)構(gòu)，所有受試者均加行垂直海馬長軸的斜冠狀位T2FLAIR掃描。3D-ASL 掃描參數(shù)：TR 4788 ms，TE 14.7 ms，標(biāo)記延遲時(shí)間 1525 ms， 層厚 4 mm，NEX 3，掃描時(shí)間為 4 min 38 s； 矢狀位 3D 容積掃描（3DT1BRAVO）參數(shù)：TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，TI 450 ms，翻轉(zhuǎn)角 12°，矩陣256×256，視野 240×240 mm2，層數(shù) 166 層， 層厚 1 mm，NEX 1， 掃描時(shí)間 4 min 22 s。

3.數(shù)據(jù)后處理

利用基于 MATLAB2009a（the Math Works）平臺(tái)的 VBM8 工具包， 以統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖（statistical parametric mapping，SPM8）（http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm）對(duì) ASL 及 CBF 圖進(jìn)行預(yù)處理。（1）首先對(duì)ASL 及CBF 數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析，其中有4 例患者 ［ 右 側(cè) MTLE-HS （RMTLE-HS）2 例 ， 左 側(cè)MTLE-HS（LMTLE-HS）2 例］因圖像質(zhì)量問題被排除；（2）對(duì)其余受試者［健康對(duì)照（healthy control，HC）組 25 例，RMTLE-HS 組 10 例，LMTLE-HS 組11 例］的 ASL 圖像及 3D T1結(jié)構(gòu)像進(jìn)行配準(zhǔn)；（3）將配準(zhǔn)后的 3D T1結(jié)構(gòu)像進(jìn)行圖像分割；（4）將圖像分割的參數(shù)信息運(yùn)用到ASL 及CBF 圖像上，重定體素大小為（3 3 3），進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；（5）設(shè)置全寬半峰（full width half maximum，F(xiàn)WHM）為（4 4 4），對(duì)所得圖像進(jìn)行平滑處理；（6）根據(jù)自動(dòng)解剖標(biāo)定模 型 （automated anatomical labeling，AAL）［10］將 全腦分割為116 個(gè)腦區(qū)，選取雙側(cè)顳葉、顳葉內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)、島葉及邊緣系統(tǒng)相關(guān)腦區(qū)（包括雙側(cè)海馬、海馬旁回、杏仁核、顳橫回、側(cè)顳上回、顳極上部、顳中回、顳極中部、顳下回、島葉、丘腦、前扣帶回、中扣帶回、后扣帶回） 共 28 個(gè)興趣區(qū)（regions of interest，ROI）做為蒙板（mask），提取該 mask 對(duì)應(yīng)區(qū)域的CBF 值。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

利用 SPSS 軟件對(duì)三組受試者 28 個(gè) ROI 的CBF 值分別進(jìn)行單因素方差分析， 并對(duì)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）的 ROI 進(jìn)一步以 Bonferroni 進(jìn)行事后分析，P＜0.05 認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

計(jì)算不對(duì)稱指數(shù)（asymmetry index，AI）：利用公式

計(jì)算每對(duì)ROI 雙側(cè)半球血流灌注的差異。AI＞0 提示右側(cè) ROI 的 CBF 值大于左側(cè) ROI， 表示右側(cè)化不對(duì)稱；反之，AI＜0 提示右側(cè) ROI 的 CBF 值小于左側(cè)ROI，表示左側(cè)化不對(duì)稱［11,12］。運(yùn)用 SPSS軟件對(duì)三組受試者的AI 值進(jìn)行單因素方差分析，并以 Bonferroni 進(jìn)行事后分析，P＜0.05 具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

結(jié) 果

1.一般資料

本研究共納入 MTLE-HS 患者 21 例（包括LMTLE-HS 11 例，年齡 18～50 歲； RMTLE-HS 10例，年齡 22～49 歲），HC 組 25 例，年齡 19～44 歲。三組受試者間的性別（P=0.818）、年齡（P=0.140）之間無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。LMTLE-HS 組與RMTLE-HS 組之間第一次癲癇發(fā)作的年齡（P=0.632）、癲癇的病程（P=0.078）之間無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表1）。

2.HC組、LMTLE-HS組與RMTLE-HS組CBF值的單因素方差分析結(jié)果

三組受試者CBF 值的單因素方差分析結(jié)果顯示，三組受試者在雙側(cè)島葉、雙側(cè)前扣帶回、左側(cè)海馬、左側(cè)海馬旁回、左側(cè)杏仁核、雙側(cè)丘腦、雙側(cè)顳橫回、雙側(cè)顳上回、雙側(cè)顳極上部、右側(cè)顳極中部的CBF 值存在組間差異， 進(jìn)一步事后分析顯示，LMTLE-HS 組的左側(cè)島葉（平均值差值10.224，P=0.045）、左側(cè)海馬（平均值差值 8.010，P=0.006）、左側(cè)海馬旁回（平均值差值 8.278，P=0.033）、左側(cè)杏仁核（平均值差值 8.278，P=0.033）、左側(cè)丘腦（平均值差值6.786，P=0.020）、右側(cè)丘腦（平均值差值 7.898，P=0.045）、左側(cè)顳橫回（平均值差值 8.823，P=0.034）的 CBF 值低于 HC 組，二者之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；RMTLE-HS 組的左側(cè)島葉（平均值差值 6.229，P=0.035）、 右側(cè)前扣帶回（平均值差值 10.282，P=0.020）、右側(cè)顳上回（平均值差值 11.289，P=0.036）、右側(cè)顳極上部（平均值差值 10.052，P=0.008）的 CBF 值低于 HC 組，二者之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；LMTLE-HS 組的左側(cè)海馬CBF 值低于RMTLE-HS 組，二者之間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（平均值差值-8.692，P=0.015）（圖1）。

3.HC組 、LMTLE-HS組與RMTLE-HS組AI值的單因素方差分析結(jié)果

三組受試者雙側(cè) CBF 的 AI 值的單因素方差分析結(jié)果顯示，三組受試者在雙側(cè)島葉（P=0.019）、雙側(cè)海馬（P=0.001）、雙側(cè)海馬旁回（P=0.033）、雙側(cè)杏仁核（P=0.022）、雙側(cè)顳上回（P=0.003）、雙側(cè)顳中回（P=0.015）的 AI 值存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異， 進(jìn)一步進(jìn)行事后分析發(fā)現(xiàn) HC 組與LMTLE-HS 組的雙側(cè)島葉（平均值差值-7.238，P=0.034），雙側(cè)海馬（平均值差值-6.987，P=0.040）的AI 值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；HC 組與RMTLE-HS 組的雙側(cè)顳上回（平均值差值 11.017，P=0.031）的 AI 值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；LMTLE-HS 組與RMTLE-HS 組相比雙側(cè)島葉（平均值差值8.524，P=0.040）、雙側(cè)海馬（平均值差值 12.863，P=0.001）、雙側(cè)海馬旁回（平均值差值 15.036，P=0.037）、雙側(cè)杏仁核（平均值差值 12.154，P=0.020）、雙側(cè)顳上回（平均值差值 17.410，P=0.002）、雙側(cè)顳中回（平均值差值14.804，P=0.012）的 AI 值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（圖2）。

表1 三組受試者的一般資料比較

討 論

本研究利用3D ASL 技術(shù)對(duì)海馬硬化型內(nèi)側(cè)顳葉癲癇患者的腦血流量改變進(jìn)行分析， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 與HC 組相比，MTLE-HS 患者較多腦區(qū)出現(xiàn)灌注減低，以致癇灶同側(cè)為主，如LMTLE-HS 患者的左側(cè)島葉、左側(cè)海馬、左側(cè)海馬旁回、左側(cè)杏仁核、 左側(cè)丘腦、 左側(cè)顳橫回的 CBF 值下降，RMTLE-HS 患者的右側(cè)前扣帶回、右側(cè)顳上回、右側(cè)顳極上部的CBF 值下降，LMTLE-HS 灌注下降范圍更廣；致癇灶對(duì)側(cè)部分腦區(qū)亦可見灌注減低，包括LMTLE-HS 的右側(cè)丘腦及RMTLE-HS 的左側(cè)島葉的CBF 值降低。LMTLE-HS 組與RMTLEHS 組之間CBF 值的差異僅見于左側(cè)海馬， 但兩組AI 值的差異比較廣泛，見于雙側(cè)島葉、雙側(cè)海馬、雙側(cè)海馬旁回、雙側(cè)杏仁核、雙側(cè)顳上回、雙側(cè)顳中回。由此可見，MTLE-HS 患者致癇灶同側(cè)腦區(qū)CBF 值下降， 也可累及部分對(duì)側(cè)腦區(qū)，且 LMTLE-HS 較 RMTLE-HS 改變更明顯。對(duì)LMTLE-HS 組與RMTLE-HS 組的鑒別診斷上， AI值更有價(jià)值。

圖1 HC 組 、LMTLE-HS組 、RMTLE-HS 組 三 組 之間 CBF 的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果 （*P ＜0.05；**P ＜0.01）。Insula_L： 左 側(cè) 島 葉 ；Cingulum_ant_R：右側(cè)前扣帶回；Hippo_L：左側(cè)海馬；Parahippo_L： 左側(cè)海馬旁回；Amygdala_L：左側(cè)杏仁核 ；Thalamus_L： 左 側(cè) 丘腦 ； Thalamus_R： 右 側(cè) 丘腦 ；Heschl_L： 左 側(cè) 顳 橫回；Temporal_sup_R： 右側(cè)顳 上 回 ；Temporal_pole_sup_R：右側(cè)顳極上部

圖2 HC 組 、LMTLE-HS 組 、RMTLE-HS 組三組之間雙側(cè)大腦半球 CBF 的 AI 值的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果（*P＜0.05；**P＜0.01）。Insula： 島 葉 ；Hippo： 海 馬 ；Parahippo：海馬旁回；Amygdala：杏仁核；Temporal_sup：顳上回；Temporal_mid：顳中回

MTLE 是指發(fā)作起源于內(nèi)側(cè)顳葉的癲癇，主要表現(xiàn)為內(nèi)側(cè)顳葉腦區(qū)結(jié)構(gòu)的神經(jīng)元丟失及膠質(zhì)細(xì)胞增生， 是臨床上最常見的藥物難治性局灶性癲癇［1］。本研究顯示，MTLE-HS 患者致癇灶同側(cè)顳葉結(jié)構(gòu)的CBF 值下降，呈低灌注狀態(tài)，同時(shí)，本研究還發(fā)現(xiàn)雙側(cè)海馬，雙側(cè)顳上回CBF 的不對(duì)稱性與對(duì)照組相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異， 這與既往部分研究結(jié)果相符。Engel 等［13］最早利用18F-FDG PET 對(duì)癲癇致癇灶進(jìn)行定側(cè)研究， 發(fā)現(xiàn)發(fā)作期局部腦皮層呈異常高代謝，而發(fā)作間期則表現(xiàn)為低代謝，另有研究顯示約80%TLE 患者顳葉致癇灶在PET 中表現(xiàn)為低代謝［14］。部分 ASL 研究亦發(fā)現(xiàn) MTLE-HS患者致癇灶局部呈低灌注狀態(tài)， 且其不對(duì)稱性與對(duì)照組相比有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異［15］。MTLE 患者發(fā)作間期致癇灶同側(cè)呈低灌注改變的原因尚不明確，可能與致癇灶區(qū)域內(nèi)神經(jīng)突觸活性下降、局部皮層萎縮、神經(jīng)細(xì)胞減少等有關(guān)［14］，另有研究者認(rèn)為，TLE 發(fā)作間期仍可見癇性放電，局部低灌注可能與癇性放電有關(guān)［16］。

本研究還可見MTLE-HS 患者的部分邊緣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如海馬、海馬旁回、杏仁核、丘腦、前扣帶回呈低灌注表現(xiàn)，且三組受試者雙側(cè)海馬、雙側(cè)海馬旁回、雙側(cè)杏仁核的AI 值存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。邊緣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過帕帕茲環(huán)路（Papez circuit）相互聯(lián)系，在此環(huán)路中，扣帶回作為外環(huán)連接海馬旁回與扣帶皮層，穹窿作為內(nèi)環(huán)連接海馬與乳頭體。乳頭體通過乳頭丘腦束與丘腦相連、 繼而通過丘腦皮質(zhì)束到達(dá)扣帶皮層［17,18］。MTLE-HS 患者以內(nèi)側(cè)顳葉結(jié)構(gòu)包括海馬、海馬旁回、杏仁核等的神經(jīng)元丟失及膠質(zhì)增生為主要病理表現(xiàn)［19］，故而MTLE-HS患者的海馬、海馬旁回、杏仁核呈低灌注表現(xiàn)，而丘腦、 扣帶皮層與上述顳葉內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)通過帕帕茲環(huán)路相聯(lián)系， 癲癇異常放電可能通過該通路累及邊緣系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)， 引起遠(yuǎn)距離腦區(qū)的結(jié)構(gòu)與功能損害，表現(xiàn)出低灌注。Barron 等［20］的研究就表明丘腦內(nèi)側(cè)枕是癲癇網(wǎng)絡(luò)的一部分，Gong 等［21］也發(fā)現(xiàn)MTLE-HS 患者的雙側(cè)丘腦體積及DTI 參數(shù)與正常人相比均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

本研究顯示MTLE-HS 島葉的灌注減低。島葉主要負(fù)責(zé)軀體和內(nèi)臟感覺，90%以上 MTLE 患者可出現(xiàn)一系列各種單純或復(fù)雜的內(nèi)部感覺， 其中最常見表現(xiàn)為發(fā)作之前出現(xiàn)的胃氣上涌感等上腹部先兆，或恐懼、驚恐等復(fù)雜內(nèi)部感覺。有學(xué)者利用PET 對(duì)MTLE 患者進(jìn)行研究， 結(jié)果表明 MTLE患者可見島葉呈低代謝，且以致癇灶同側(cè)為主，同時(shí)發(fā)現(xiàn)上述上腹部先兆與島葉后部低代謝相關(guān)，恐懼、 驚恐等復(fù)雜內(nèi)部感覺與島葉前部低代謝相關(guān)［22］。同時(shí)，Isnard 等［23］利用顱內(nèi)立體定向腦電圖也發(fā)現(xiàn)MTLE 患者的異常放電可波及島葉。可見，MTLE 與島葉關(guān)系密切， 這與本研究結(jié)論一致，島葉可能屬于顳葉癲癇網(wǎng)絡(luò)的一部分［9］，也有學(xué)者認(rèn)為島葉很可能也是MTLE 的起源灶之一［24］。

另外，本研究還發(fā)現(xiàn)，LMTLE-HS 組 與RMTLE-HS 組之間CBF 值的差異僅見于左側(cè)海馬，但兩組患者AI 值的差異比較廣泛，見于雙側(cè)島葉、海馬、海馬旁回、杏仁核、顳上回、顳中回。由此可，AI 值對(duì) LMTLE-HS 組 與 RMTLE-HS 組的鑒別診斷更有價(jià)值。已有較多研究發(fā)現(xiàn)TLE 患者雙側(cè)半球腦區(qū)腦血流量的不對(duì)稱性與正常對(duì)照組相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異［15,25］，較少有研究對(duì)LMTLEHS 組與RMTLE-HS 組的AI 值進(jìn)行比較分析，本研究發(fā)現(xiàn)兩組患者之間AI 值的差異主要見于顳葉，也可見于島葉，由此可見，顳葉、島葉CBF 的不對(duì)稱性可能用于對(duì)MTLE-HS 的致癇灶進(jìn)行定側(cè)。

綜上所述,本研究采用3D ASL 技術(shù)，對(duì)MTLEHS 患者腦灌注狀況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與正常人相比，MTLE-HS 患者的顳葉、邊緣系統(tǒng)及島葉的血流灌注減低，以致癇灶同側(cè)灌注下降更明顯，且LMTLEHS 較 RMTLE-HS 改變更明顯， 同時(shí)，LMTLE-HS組與RMTLE-HS 組雙側(cè)顳葉、島葉血流灌注的不對(duì)稱性存在差異， 提示3D ASL 技術(shù)在MTLE-HS的診斷及定側(cè)診斷中有一定的應(yīng)用價(jià)值。