磁共振成像技術(shù)在顳葉癲癇中的應(yīng)用

磁共振成像技術(shù)在顳葉癲癇中的應(yīng)用

癲癇是一組由神經(jīng)異常放電引起的臨床綜合征。同時，它還伴有著大量的生理和生化變化，如腦血流、代謝和神經(jīng)過渡。它是神經(jīng)科僅次于腦血管疾病的第二高發(fā)疾病,發(fā)病率為0.5%～1.0%,其中20%～25%的癲癇是藥物難治性的。顳葉癲癇(temporallobeepilepsy,TLE)占難治性癲癇的70%～80%。TLE常見的病因有海馬硬化、局限性皮質(zhì)發(fā)育不良、腦腫瘤、腦內(nèi)血管畸形以及腦梗死等。其中海馬硬化是難治性TLE最常見的病理學(xué)類型。隨著癲癇外科的發(fā)展,TLE的手術(shù)治愈率已達(dá)到70%～90%,因此術(shù)前致癇灶的準(zhǔn)確定位成為手術(shù)成功的關(guān)鍵。以往的癲癇定位技術(shù)如頭皮腦電圖、CT等都存在一定的局限性。隨著神經(jīng)影像學(xué)的不斷發(fā)展,特別是磁共振的海馬體積定量分析、擴散成像技術(shù)、功能磁共振(functionalMRI,fMRI)、磁共振波譜(magneticresonanceimagingspectroscopy,MRS)、腦磁圖等技術(shù)的出現(xiàn),不僅克服了以往技術(shù)的局限性,而且還可用來進(jìn)行癲癇的準(zhǔn)確定位定性和深入研究。本文就近年來磁共振成像技術(shù)及其對TLE的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。1海馬的海馬結(jié)構(gòu)與病理特性海馬結(jié)構(gòu)包括海馬本部、齒狀回、下托、鄰近的內(nèi)嗅區(qū)皮質(zhì)和圍繞胼胝體的海馬殘體。海馬本部也稱海馬或Ammon角,位于側(cè)腦室下角底部,在冠狀面上呈C字形,與齒狀回相連,共同形成S形的結(jié)構(gòu)。下托是指位于海馬旁回皮質(zhì)和海馬之間的過渡區(qū)域。海馬表面覆有一層室管膜,膜的深面是一層被稱為室床的白質(zhì),其纖維向后內(nèi)方聚集,形成縱行的海馬傘,與穹隆腳相續(xù)。海馬結(jié)構(gòu)的纖維聯(lián)系:在海馬的傳入纖維中,主要有來自內(nèi)嗅區(qū)皮質(zhì)的“穿纖維通路”和來自于隔核的隔核-海馬纖維。海馬的主要傳出纖維有室床、傘部及穹隆。海馬硬化的病理特征主要是神經(jīng)元丟失及膠質(zhì)細(xì)胞增生,樹突減少導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)疏松,細(xì)胞外間隙增寬,水分子擴散功能加快。各種損傷造成海馬神經(jīng)元代謝異常、細(xì)胞變性壞死、丟失,同時刺激了剩余神經(jīng)元的生長和異常神經(jīng)元突觸的重組。這些重組的網(wǎng)絡(luò)引起異常放電,最后發(fā)展到促成臨床發(fā)作的程度,成為癲癇發(fā)作的起源,反過來癲癇發(fā)作產(chǎn)生興奮性氨基酸、熱休克蛋白等促進(jìn)海馬變性物質(zhì),反復(fù)發(fā)作或持續(xù)狀態(tài)致其硬化,二者互相促進(jìn),互為因果,最終出現(xiàn)海馬形態(tài)學(xué)的改變。2磁共振成像技術(shù)對海戰(zhàn)硬化的分析2.1海馬硬化信號診斷海馬硬化最常見的磁共振成像表現(xiàn)是海馬結(jié)構(gòu)萎縮和T2加權(quán)像(T2weightedimaging,T2WI)上海馬結(jié)構(gòu)信號增高。目前已經(jīng)證實,海馬結(jié)構(gòu)的體積可反映神經(jīng)元的數(shù)量,因此海馬結(jié)構(gòu)的萎縮是神經(jīng)元丟失在磁共振成像上的反映。海馬頭部淺溝消失也是診斷海馬硬化的一個可靠征象,前顳葉萎縮、顳角和環(huán)池的增寬是海馬結(jié)構(gòu)硬化的輔助征象,結(jié)合患側(cè)海馬有萎縮性改變和T2WI上信號增高可明確海馬硬化診斷。在診斷顳葉內(nèi)側(cè)硬化方面,Briellmann等認(rèn)為FLAIR序列(88.9%)較SE序列T2WI更為準(zhǔn)確,主要由于FLAIR影像可獲得比SET2WI更重的T2WI,同時抑制了海馬周圍的腦脊液信號,提高了海馬與周圍信號的對比,易于顯示海馬硬化信號的增高。因此結(jié)合SE序列能夠提高海馬硬化診斷的敏感性和準(zhǔn)確性。2.2人工方法與人工測量相結(jié)合的原則海馬體積測量可以準(zhǔn)確反映TLE患者海馬體積變化,對患者可能存在的海馬硬化有一定的定性價值。其體積的測量主要有手工、半自動和自動測量3種方法。海馬結(jié)構(gòu)手工劃界的精度是最高的,被作為金標(biāo)準(zhǔn)。但在實際工作中,一次只能針對某一結(jié)構(gòu)或區(qū)域,比較費時,并且對操作者的解剖和影像學(xué)知識要求比較高。自動測量技術(shù)的信度比較高,并可對腦各個部位同時進(jìn)行,耗時短,無人為因素的干擾,結(jié)果更為客觀。手工劃界和自動測量相結(jié)合現(xiàn)階段被認(rèn)為是比較理想的方法,可以避免二者的缺點。早期的海馬體積研究多應(yīng)用二維采集方法,而目前三維采集已成為圖像采集的標(biāo)準(zhǔn)方法,逐漸有取代二維方法的趨勢。三維容積采集的應(yīng)用可以提高圖像的準(zhǔn)確性、分辨率和對比度,并能減少層厚。磁共振成像容積采集通常應(yīng)用擾相梯度回波序列T1WI,大多數(shù)采用冠狀位采集。海馬結(jié)構(gòu)體積的磁共振成像測量有兩種方式:相對體積法和絕對體積法。相對體積方法用得最多的是雙側(cè)海馬結(jié)構(gòu)體積差值法,即將右側(cè)海馬體積減去左側(cè)海馬體積得到的體積差值。若右側(cè)體積小于左側(cè)體積,則差值為負(fù)值;反之差值為正值。由于正常人群的雙側(cè)海馬體積存在不對稱,平均海馬結(jié)構(gòu)體積差值為0.2～0.3cm3。Jack等認(rèn)為海馬結(jié)構(gòu)體積差值對單側(cè)海馬硬化的診斷準(zhǔn)確率高,海馬結(jié)構(gòu)體積差值越大,手術(shù)切除治療癲癇的預(yù)后越好。絕對體積方法是用勾畫出的海馬邊界得到的面積、層厚與相應(yīng)比率的乘積。雖然不同研究者的具體測量方法各不相同,但是都有很高的敏感性和特異性。一些學(xué)者通過海馬結(jié)構(gòu)體積測量與手術(shù)切除的組織病理學(xué)結(jié)果的對照研究,認(rèn)為磁共振成像定義的海馬體積減小與海馬硬化的組織學(xué)的嚴(yán)重程度高度相關(guān)。2.3t1弛豫時間的延長海馬硬化萎縮時T2弛豫時間延長,海馬的T2值超過116ms與海馬硬化存在顯著的相關(guān)性。Oertzen等認(rèn)為,T2弛豫時間的延長與CAL區(qū)和CA3區(qū)的神經(jīng)元密度的下降存在非常明顯的相關(guān)性,因此認(rèn)為,T2弛豫時間的延長不但可以檢出海馬硬化,還可評價海馬病理改變的程度。海馬T2弛豫時間測量能對海馬體積表現(xiàn)正常的難治性TLE進(jìn)行癲癇灶定位。3磁共振成像的研究3.1小鼠癲癇灶表觀擴散系數(shù)的變化神經(jīng)元水腫、萎縮、細(xì)胞外間隙增寬及正常組織結(jié)構(gòu)消失等病理改變均會導(dǎo)致短暫或持久的水分子運動變化,因此擴散加權(quán)成像能夠反映海馬硬化分子水平的改變。擴散加權(quán)成像研究表明,TLE患者的癲癇灶的表觀擴散系數(shù)升高、各向異性指數(shù)降低。Yoo等對18例單側(cè)海馬硬化的患者和19例正常人進(jìn)行對照研究發(fā)現(xiàn),所有患側(cè)的表觀擴散系數(shù)值明顯高于對側(cè)及對照組。Kantarci等認(rèn)為在人腦內(nèi)當(dāng)能限制水分子運動的細(xì)胞膜和髓鞘等這些構(gòu)成組織結(jié)構(gòu)的壁被破壞時,水分子的擴散率就會增加。因此認(rèn)為,海馬硬化時表觀擴散系數(shù)值增高是由于神經(jīng)元的丟失和(或)膠質(zhì)增生,并認(rèn)為擴散加權(quán)成像能幫助從分子水平進(jìn)一步理解海馬硬化的病理改變。3.2dti與癲癇與擴散加權(quán)成像比較,擴散張量成像(diffusiontensorimaging,DTI)能夠更精確地顯示腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化。DTI可測量TLE發(fā)作后海馬及其相關(guān)的腦白質(zhì)區(qū)域的各向異性的改變,反映組織結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性,是目前惟一可用于活體進(jìn)行水分子擴散測量并觀察白質(zhì)纖維束結(jié)構(gòu)改變的方法。目前TLE的DTI研究多是測量組織的平均擴散系數(shù)(averagediffusioncoefficient,Dcavg)和部分各向異性(fractionalanisotropy,FA),以了解癲癇發(fā)作后組織的病理改變。Rugg-Gunn等對常規(guī)磁共振成像掃描未見異常改變的30例癲癇患者進(jìn)行DTI研究,結(jié)果8例有Dcavg值異常增加,其中6例Dcavg值的異常位置與腦電圖記錄異常放電的位置一致,9例電生理記錄到左TLE患者,左顳葉白質(zhì)有明顯的Dcavg值和FA值的異常。這些結(jié)果表明,DTI能夠發(fā)現(xiàn)常規(guī)磁共振成像不能顯示的癲癇病灶,這對癲癇外科治療的術(shù)前評價具有重要意義。由于海馬主要是灰質(zhì)結(jié)構(gòu),其內(nèi)水分子擴散的各向異性不如白質(zhì)明顯,因此FA值對于海馬病變檢測的價值低于Dcavg值。Assaf等研究發(fā)現(xiàn),TLE發(fā)作間期患側(cè)海馬Dcavg值顯著升高,FA值雖有減低,但沒有統(tǒng)計學(xué)意義,提示患側(cè)海馬細(xì)胞外間隙明顯增寬,而纖維束結(jié)構(gòu)則相對完整。盡管FA值在對海馬病變的檢測方面不如Dcavg敏感,但它能反映腦組織內(nèi)水分子擴散方向性的異常變化,間接描述擴散屏障(如細(xì)胞膜等的改變),從而FA對TLE發(fā)作后腦白質(zhì)區(qū)的異常改變敏感性高。Arfanakis等研究發(fā)現(xiàn),TLE患者的內(nèi)囊、外囊和胼胝體的FA均減低,以外囊和胼胝體壓部為著,而Dcavg值則無顯著異常。胼胝體壓部的FA值與發(fā)病年齡呈正相關(guān),與癲癇持續(xù)時間呈負(fù)相關(guān),即發(fā)病年齡越小,時間越長,FA值越低。目前認(rèn)為,海馬硬化時神經(jīng)元喪失可以繼發(fā)軸索Wallerian變性,表現(xiàn)為穹隆體積輕度減小、擴散各向異性明顯減低、各向同性輕度升高或正常。Concha等應(yīng)用FLAIRDTI技術(shù)重組出TLE患者的穹隆纖維束,并與健康志愿者進(jìn)行對比分析,發(fā)現(xiàn)TLE患者穹隆FA減低、Dcavg正常,符合Wallerian變性的表現(xiàn)。張泉等研究發(fā)現(xiàn),TLE患者穹隆纖維束較正常人細(xì)小并有不同程度中斷,以患側(cè)為明顯,反映了TLE患者雙側(cè)穹隆的受損程度不同。3.3致癇灶定位診斷標(biāo)準(zhǔn)MRS是利用磁共振技術(shù)檢測體內(nèi)含有特定原子核的化學(xué)成分的一種無創(chuàng)性功能影像檢查方法,目前活體MRS多應(yīng)用1H-MRS,可測定局部腦區(qū)在神經(jīng)生物學(xué)上起重要作用的幾種代謝物的濃度。其中與癲癇病灶生化改變密切相關(guān)的物質(zhì)是N-乙酰天冬氨酸(N-acetylasparticacid,NAA)、肌酸(creatine,Cr)、膽堿(choline,Cho)、乳酸(lacticacid,Lac)、谷氨酸(glutamicacid,Glu)。1H-MRS在TLE的診斷和評價癲癇患者預(yù)后方面具有明顯的優(yōu)越性。Duzel等的研究表明,1H-MRS可提供海馬病理改變的早期信息。1H-MRS對雙側(cè)異常的顯示優(yōu)于腦電圖和磁共振成像。Park等對33例磁共振成像表現(xiàn)為單側(cè)海馬硬化的患者行MRS,其中10例患者(30%)MRS為雙側(cè)異常。由于致癇灶的主要病理生理改變?yōu)橐种菩陨窠?jīng)元數(shù)目減少,神經(jīng)元樹突棘的喪失以及星形膠質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)性增生。神經(jīng)元丟失導(dǎo)致1H-MRS中NAA減少,膠質(zhì)細(xì)胞增生導(dǎo)致肌酸膽堿增加,NAA/(Cr+Cho)比值下降。目前以NAA/(Cr+Cho)比值改變作為TLE灶定位診斷的標(biāo)準(zhǔn)。有研究認(rèn)為TLE患者病灶側(cè)及健側(cè)NAA/(Cr+Cho)值均低于正常人,當(dāng)顳葉NAA/(Cr+Cho)比值<0.6時,可判斷腦組織代謝功能異常,當(dāng)雙側(cè)顳葉NAA/(Cr+Cho)比值差值>0.07時,較低的一側(cè)為病灶側(cè)。3.4fmri研究血氧水平依賴法功能磁共振成像依賴于局部腦區(qū)的血氧含量變化。人體血液中的血紅蛋白是抗磁性物質(zhì),脫氧血紅蛋白是順磁性物質(zhì),人腦在接受各種刺激,如進(jìn)行各種運動、思維、記憶、精神活動等時,腦部特定區(qū)域被激活,出現(xiàn)局部腦血流量增加,使局部磁化率發(fā)生改變,在磁共振成像的T2WI出現(xiàn)局部信號增加。腦細(xì)胞發(fā)作性過度放電是癲癇發(fā)病的基礎(chǔ),這種異常放電與正常腦功能局部代謝及血流動力學(xué)變化在某種程度上有類似之處。fMRI就是針對這種腦血流變化,利用對磁化率敏感的快速高分辨梯度回波磁共振成像序列或平面回波成像序列,應(yīng)用信號相減或其他方法檢測像素信號幅度的微小變化,檢測并顯示這種變化的空間分布及其動態(tài)過程,識別功能區(qū)域,建立刺激與響應(yīng)之間的聯(lián)系,能顯示不同腦區(qū)的功能、發(fā)生機制及異常表現(xiàn)。fMRI己經(jīng)廣泛應(yīng)用于探索研究腦功能方面,時空分辨率分別達(dá)到秒和毫米數(shù)量級,其在癲癇灶的定位、顳葉切除術(shù)前語言、記憶評估及認(rèn)知損害等方面取得令人注目的成果。fMRI已經(jīng)用于定位癲癇灶并進(jìn)行術(shù)前評估顳葉切除缺損后帶來的潛在危險,成功地進(jìn)行顳葉切除,以控制癲癇發(fā)作。Jokeit等對30例單側(cè)難治性TLE和17例健康志愿者進(jìn)行fMRI研究,要求受試者在腦海中想象如何從其非常熟悉的家鄉(xiāng)某一地點走向三四百米的另一地點,并盡可能回憶起途中行經(jīng)的某些標(biāo)志性建筑。fMRI顯示受試者雙側(cè)顳葉內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)被激活,16例左側(cè)TLE中的14例,14例右側(cè)TLE中的13例,可根據(jù)癲癇灶同側(cè)的內(nèi)側(cè)顳葉激活相對較弱而得以定側(cè),總的準(zhǔn)確度為99%;正常對照的兩側(cè)間并無明顯差異?？傊?海馬硬化的診斷需要從形態(tài)、功能和代謝等方面綜合分析。磁共振成像良好的分辨率對于形態(tài)學(xué)的改變越來越敏感,海馬定量測量,尤其是海馬體積、T2弛豫時間測量相結(jié)合能提供TLE海馬病變評價的客觀指標(biāo),有助于TLE海