基于MRI自動化定量海馬體積診斷顳葉癲癇患者海馬硬化

張旭妃，石 林，朱明旺*，王麗寧，高 潔，胡建新，梁晨陽

(1.首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院影像科，北京 100093；2.深圳博腦醫(yī)療科技有限公司，廣東 深圳 518033)

海馬硬化(hippocampal sclerosis, HS)是顳葉癲癇最常見病理類型，通過手術(shù)切除可治愈70%以上HS患者[1]。目前國內(nèi)主要由放射科醫(yī)師根據(jù)MRI目測診斷HS，易漏診雙側(cè)HS中病變較輕側(cè)、輕度HS及海馬局灶性異常[1]。既往研究[1-4]發(fā)現(xiàn)，利用海馬體積或HS指數(shù)定量評估HS效果較好，但多以目測、腦電圖或顱內(nèi)電極等作為診斷HS標(biāo)準(zhǔn)。本研究以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，觀察MRI自動化定量海馬體積診斷顳葉癲癇患者HS的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2012年1月—2019年12月64例在首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院接受手術(shù)治療的顳葉癲癇患者，男35例，女29例，年齡7～52歲、平均(27.6±9.3)歲；病程1～34年、平均(14.5±8.5)年；62例臨床表現(xiàn)為復(fù)雜部分性癲癇發(fā)作，2例為復(fù)雜部分性發(fā)作繼發(fā)強直陣攣性發(fā)作；均經(jīng)手術(shù)切除癲癇病灶，其中59例接受顳前葉及內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)切除術(shù)，4例接受選擇性海馬及杏仁核切除術(shù)，1例接受顳前葉及內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)切除術(shù)+島葉熱灼術(shù)。納入標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)前經(jīng)常規(guī)MR、腦電圖、PET、腦磁圖及顱內(nèi)電極檢查診斷HS；術(shù)后病理檢查確診HS。排除標(biāo)準(zhǔn)：圖像質(zhì)量不佳或資料不全；合并顱內(nèi)血管畸形、腫瘤、軟化灶、炎癥、斯德奇-韋伯(Sturge-Weber)綜合征等可能導(dǎo)致癲癇的病變。

1.2 儀器與方法 采用Philips Archieva 1.5T MR成像系統(tǒng)行頭部掃描。參數(shù)：軸位自旋回波(spin echo，SE)-T1WI，TR 600 ms，TE 15 ms，矩陣256×192；快速自旋回波(fast spin echo，F(xiàn)SE)-T2WI，TR 4 500 ms，TE 100 ms，矩陣324×228；液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(fluid attenuated inversion recovery， FLAIR)序列成像，TR 6 000 ms，TE 100 ms，TI 2 000 ms，矩陣256×192；冠狀位T2WI，TR 4 357 ms，TE 90 ms，矩陣292×208；冠狀位FLAIR成像，TR 8 300 ms，TE 125 ms，矩陣288×200。矢狀位FLAIR，TR 8 500 ms，TE 95 ms，矩陣308×246。采集快速場回波(fast field echo， FFE)矢狀位3D-T1WI，TR 8.1 ms，TE 3.8 ms，矩陣384×384，視野240 mm×240 mm，層厚0.94 mm，無間隔，空間分辨率0.625 mm×0.625 mm×0.940 mm。

1.3 圖像分析 由具有10年以上癲癇影像學(xué)診斷經(jīng)驗的主治醫(yī)師和主任醫(yī)師各1名以雙盲法獨立閱片，意見存在分歧時經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致。目測診斷HS標(biāo)準(zhǔn)：海馬體積小， T2WI和FLAIR序列圖像顯示海馬信號增高，海馬頭部淺溝消失，海馬內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示不清。

自動化定量海馬體積：將矢狀位3D T1WI上傳后，采用AccuBrain(1.2 V)軟件(深圳博腦醫(yī)療科技有限公司)進(jìn)行圖像后處理及數(shù)據(jù)分析，自動切割海馬(圖1)并測量體積；以海馬相對體積[即海馬體積指數(shù)(hippocampal volumetry index， HVI)]作為分析指標(biāo),HVI=海馬體積/顱腔體積×100%。軟件自動生成診斷報告。

圖1 AccuBrain軟件自動切割海馬示意圖 A～C.分別為軸位(A)、矢狀位(B)、冠狀位(C)圖像示海馬解剖位置(箭)； D～F.分別為軸位(D)、矢狀位(E)及冠狀位(F)圖像示海馬范圍(紅色)

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。以病理結(jié)果為診斷HS的金標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計醫(yī)師目測診斷結(jié)果。采用ROC曲線獲得HVI診斷HS的最佳截斷值及診斷效能，HVI≤最佳截斷值即診斷為HS。對HVI與目測診斷結(jié)果行Kappa一致性檢驗，Kappa<0.20為一致性較差，0.21～0.40一致性一般，0.41～0.60一致性中等，0.61～0.80一致性較強，0.81～1一致性強。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

64例128側(cè)海馬中，經(jīng)病理診斷38例存在左側(cè)HS、26例右側(cè)HS(共64側(cè)HS)，64側(cè)未見明顯異常。醫(yī)師目測診斷HS的敏感度、特異度及準(zhǔn)確率分別為90.63%(58/64)、100%(64/64)及95.31%(122/128)，見表1。ROC曲線顯示，HVI診斷HS的最佳截斷值為0.185，曲線下面積(area under the curve, AUC)為0.936，見圖2。HVI診斷HS的敏感度、特異度及準(zhǔn)確率分別為87.50%(56/64)、93.75%(60/64)及90.63%(116/128)，見表1。醫(yī)師目測與HVI診斷HS結(jié)果的一致性較強(Kappa=0.684，P<0.05)。

圖2 HVI診斷HS的ROC曲線

表1 醫(yī)師目測與軟件自動生成HVI診斷HS(側(cè))

3 討論

對于大部分顳葉癲癇患者，手術(shù)切除癲癇灶可取得良好治療效果，故術(shù)前充分評估癲癇灶非常重要。HS是癲癇最常見病理類型。目前影像科多由醫(yī)師目測判斷HS，結(jié)果受較多因素影響，如MR設(shè)備、掃描參數(shù)、序列設(shè)置，研究對象本身特異性及醫(yī)師主觀因素等，且相對較為耗時。

組織學(xué)上，膠質(zhì)細(xì)胞密度與神經(jīng)元密度的比值是定量分析海馬病變的指標(biāo)。海馬體積可反映神經(jīng)元數(shù)量，神經(jīng)元數(shù)量減少的MRI主要表現(xiàn)為海馬體積縮小，故MRI定量評估海馬體積可用于判斷HS[5]?，F(xiàn)有海馬自動定量測量軟件主要包括Qbrain、FreeSurfer及AccuBrain等。本研究所用AccuBrain軟件基于多圖譜分割方式對海馬進(jìn)行自動化分割[6]，就定量海馬體積而言，較其他兩種軟件效果更優(yōu)[6-7]，并能定量HS指數(shù)[3]。為消除顱腔體積差異對海馬體積測值的影響，本研究以HVI為定量指標(biāo)，僅需要上傳3D T1WI即可實現(xiàn)自動化定量測定海馬體積，程序相對簡單，并支持對多例患者進(jìn)行批量處理、快速診斷，結(jié)果更為客觀，可重復(fù)性強，并能根據(jù)HVI測量值對HS嚴(yán)重程度進(jìn)行分級診斷[3-4]。

既往針對MRI定量診斷與醫(yī)師目測診斷海馬病變的對比研究[8-12]較多，但結(jié)果存在差異；根據(jù)海馬體積定量診斷HS的敏感度68.8%～90.4%，特異度71%～96%；目測診斷敏感度44%～100%，特異度69%～96%[9-11]。有學(xué)者[11-12]認(rèn)為MRI目測診斷水平優(yōu)于定量診斷，原因在于目測診斷的依據(jù)除海馬體積萎縮外，還包括其他提示HS的征象，如海馬信號增高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示模糊、海馬頭部淺溝消失及其他繼發(fā)征象如顳前葉信號改變、顳角擴大、穹窿及乳頭體體積變小等。隨著軟件和成像技術(shù)的發(fā)展，定量診斷的價值不斷提升[1]。定量海馬測量體積的主要優(yōu)勢在于其客觀性，通過具體閾值進(jìn)行定量、定側(cè)診斷，尤其對于HS不明顯、僅有輕微局灶性HS及體位不對稱患者，定量診斷的優(yōu)勢尤為明顯。

本研究根據(jù)HVI診斷HS的敏感度為87.50%、特異度為93.75%、準(zhǔn)確率為90.63%；目測診斷的敏感度、特異度和準(zhǔn)確率分別為90.63%、100%和95.31%；后者各項均高出前者，可能原因包括：①本組患者均來自本單位癲癇中心，以專用癲癇序列(冠狀位T2/FLAIR序列，矢狀位FLAIR序列)進(jìn)行掃描；②所有目測診斷報告均由2名具有豐富癲癇影像學(xué)診斷經(jīng)驗的高年資醫(yī)師共同作出；而在診斷HS方面，擁有影像學(xué)診斷癲癇經(jīng)驗與無或少有相關(guān)經(jīng)驗的醫(yī)師之間差異較大[12]，其根據(jù)常規(guī)序列圖像診斷HS的敏感度相差約30%～50%；采用癲癇序列掃描時，前者診斷敏感度可達(dá)91%以上。本研究中HVI與目測診斷HS的準(zhǔn)確率一致性較高，提示定量測量海馬體積可用于自動化篩查HS，效果與有經(jīng)驗的影像科醫(yī)師相當(dāng)。

本研究的局限性：采用1.5T MR設(shè)備進(jìn)行掃描，文獻(xiàn)[13]報道，3.0T MR檢測HS的效能優(yōu)于1.5T MR，可能對結(jié)果產(chǎn)生一定影響；為回顧性分析，僅以患者自身對側(cè)海馬為對照。HS除引起海馬體積縮小外，還常伴信號增高等異常，如能通過計算機技術(shù)對此進(jìn)行充分整合，將有助于提高HS檢出率[3-4]。

綜上，基于MRI自動檢測HVI可用于診斷顳葉癲癇患者HS。