聯合確定性纖維追蹤技術和注意網絡測試研究海馬硬化型癲癇結構和執行功能的結果分析

何芳　胡天蘭　王強

【摘要】 目的：聯合確定性纖維追蹤技術和注意網絡測試（attentional network test，ANT）探討海馬硬化型癲癇患者腦白質結構損害與執行功能的關系。方法：對43例海馬硬化性癲癇患者及42例性別、年齡、受教育年限相匹配的健康對照者進行ANT和DTI掃描，采用PANDA軟件及確定性纖維追蹤技術分析DTI數據，以及E-Studio軟件計算執行反應時間（reaction time，RT）。結果：與健康對照組相比，患者組雙側額上回、雙側側扣帶回及顳中回各向異性值（fractional anisotropy，FA）、纖維數量（fiber number，FN）明顯低（P<0.05），執行RT明顯長（P<0.05）;患者組右側額上回FA值與執行RT及FN值與執行RT均呈負相關（r=-0.36，P=0.018;r=-0.309，P=0.044）。結論：海馬硬化型癲癇患者白質結構和執行功能均受損，其右側額上回FA、FN值與執行RT呈負相關。

【關鍵詞】 彌散張量成像; 癲癇; 執行功能; 各向異性值; 纖維數量

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2019.11.007 文獻標識碼 B 文章編號 1674-6805（2019）11-00-03

Analysis of the Results of Structural and Executive Function of Hippocampal Sclerosis Epilepsy by Combined Deterministic Fiber Tracing and Attentional Network Test/HE Fang，HU Tianlan，WANG Qiang.//Chinese and Foreign Medical Research，2019，17（11）：-19

【Abstract】 Objective：To investigate the relationship between the white matter deficits and the execution function of hippocampal sclerotic epilepsy patients by using deterministic tractography and attentional network test（ANT）.Method：43 patients with hippocampal sclerotic epilepsy and 42 healthy controls with gender，age and years of education were examined by ANT and DTI.PANDA software and deterministic fiber tracing technique were used to analyze DTI data，and E-Studio software was employed to compute executive reaction time（RT）.Result：Compared with the healthy control group，anisotropy（FA），fibrous quantity（FN） of the bilateral superior frontal gyrus，bilateral bilateral cingulate gyrus and middle temporal gyrus in the patients group were significantly decreased（P<0.05），and the executive reaction time was significantly prolonged（P<0.05）;the FA and FN values ??on the right frontal were negatively correlated with the response time（r=-0.36，P=0.018.r=-0.309，P=0.044）.Conclusion：The white matter structure and executive function of hippocampal sclerotic epilepsy are impaired，and the FA and FN values ??on the right frontal are negatively correlated with the response time.

【Key words】 Diffusion tensor imaging; Epilepsy; Executive function; Fractional anisotropy; Fiber number

First-authors address：Tianyou Hospital Affiliated to Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430000，China

癲癇患者反復放電可導致神經元變性、髓鞘缺失和軸突膜退化，從而損傷白質纖維結構及基于這些結構的認知功能，如記憶、注意、情緒等[1]。近些年來許多學者報道了癲癇患者白質纖維受損[2]，甚至研究了不同類型的癲癇患者其白質纖維受損嚴重性不一。癲癇患者存在執行功能的損害報道也甚多[3-4]，然而鮮有海馬硬化型癲癇患者白質結構受損與執行功能關系的報道，本研究聯合應用確定性纖維追蹤技術和注意網絡測試，探討海馬硬化型癲癇患者腦白質纖維完整性和執行功能的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2015年8月-2017年8月在筆者所在醫院神經內科就診的海馬硬化型癲癇患者43例。納入標準：（1）磁共振示海馬萎縮或硬化;（2）腦電圖顯示癇性病灶位于顳葉;（3）臨床診斷為癲癇患者。同時滿足以上3項則納入研究。所有患者均按照抗癲癇聯盟治療指南服藥，排除患有可能影響智力的疾病者及全身性疾病患者。同時期選擇與患者組年齡、性別、受教育年限相匹配的健康志愿者42例作為對照組，研究對象均為右利手。

1.2 ANT數據采集

所有被試者在行ANT之前，需進行簡單培訓講解，內容為：計算機屏幕中心可出現“+”，以及提示信號“*”，靶信號“→”和“←”。提示信號分為五種：（1）無提示：電腦屏幕中心只有“+”出現;（2）中心提示：電腦屏幕中心出現單個提示信號;（3）雙重提示：注視點上方和下方提示信號同時出現;（4）空間提示：提示信號在注視點上方出現;（5）空間提示：提示信號在注視點下方出現。其中，空間提示能預測靶信號的位置。靶信號是一行五個箭頭的中間箭頭，讓被試熟練流程后開始預測試，被試在預測試基本掌握后才能進行正式測試，正式測試時要求被試注意力集中，快而準地判斷靶箭頭的方向，向左或向右。計算機會自動記錄下被試的正確率和反應時間，整個測試過程分3次進行，每次約8 min，中間可休息2～4 min，全程約30 min。執行反應時間=箭頭方向不一致反應時間-箭頭方向一致反應時間，該值越大，提示執行控制網絡效率越差。

1.3 DTI數據采集

使用GE SIGNAL HDe 1.5T超導磁共振，在標準的頭線圈內完成掃描，掃描時采用海綿墊固定頭部，戴上耳塞消除噪音干擾，囑被試平臥不動。常規掃描T1、T2像排除腦結構異常的被試。DTI掃描參數：采用ZOOM梯度場，彌散-平面回波成像序列橫軸位掃描，重復時間8 800 ms，回波時間70 ms，層厚2 mm，間距0 mm，掃描視野240 mm×240 mm，矩陣128×128，采集次數為2，采用b值為1 000 m2/s彌散敏感梯度為非同一直線上的32個梯度方向，掃描時間為10 min 19 s。3D_T1像掃描參數：重復時間20 ms，回波時間4 ms，層厚1 mm，180層，掃描視野24 cm×24 cm，翻轉角12°，激勵次數1次，掃描時間為6 min 41 s。

1.4 數據預處理

在Linux虛擬機下運用MATLAB R2013b及PANDA工具包[5]，首先將DICOM數據轉換到NIFTI格式，去除顱骨和頭皮等非腦組織，剪裁掉腦實質以外空間，然后進行渦流及頭動校正、圖像進行平均化及標準化配準，得到的FA圖制作平均FA模板并提取其骨架，生成平均的FA骨架，最后將所有被試標準化的FA圖投射到該平均的FA骨架。

1.5 數據后處理

運用PANDA進行確定性纖維追蹤，轉角大于45°時停止纖維追蹤，閾值定在0.2～1 mm，可得到全腦AAL（anatomical automatic labeling）模板116個腦區纖維FA、FN值。

1.6 統計學處理

采用SPSS 22.0軟件進行統計分析，計量資料以（x±s）表示，兩組均數比較采用t檢驗，計數資料的比較采用字2檢驗，患者組明顯受損腦區的FA、FN值與執行反應時間相關性分析采用直線相關分析，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

兩組被試年齡、性別、受教育年限差異無統計學意義（P>0.05），執行反應時間（RT）差異有統計學意義（P<0.05），見表1。

患者組雙側額上回、雙側側扣帶回及右側顳中回各向異性值（FA值）、纖維數量（FN）較健康對照組明顯低（P<0.05），見表2。

患者組右側額上回FA值及FN值均與執行反應時間呈負相關（r=-0.36，P=0.018;r=-0.309，P=0.044），見圖1、圖2。

3 討論

DTI技術由于能夠無創地顯示神經纖維形態，目前已被廣泛應用于臨床研究，如精神分裂癥、抑郁癥、癲癇、腦梗死等疾病。其原理主要是水分子在有髓纖維的髓鞘里成各向異性擴散，從而間接反映纖維束的完整性。確定性纖維追蹤成像技術是DTI的一個重要組成部分，因其能在活體顯示腦白質纖維束?，F廣泛用于神經外科手術導航、術前準備、術后評估等領域。確定性纖維追蹤原理是依據體素所含的張量信息來表示纖維束的走向，然后根據設定的追蹤策略來連接相鄰體素。高玉軍等[6]應用該方法發現顳葉癲癇患者內側額上回白質纖維的數量、完整性存在顯著的損害。李志勇等[7]也發現兒童顳葉癲癇患者顳葉纖維束FA值較對照組明顯降低。這些研究表明癲癇患者白質纖維結構受損，其受損部位并不僅局限于放電部位，顳葉外的白質纖維也可受損。筆者的這項研究也發現患者組雙側額上回、雙側側扣帶回及顳中回纖維完整性受損，與之前研究結果基本一致?；颊叱霈F顳葉外白質纖維受損原因可能是顳葉在解剖結構上通過Papez環路與扣帶回、額葉內側緊密相連，當海馬癇性放電時可能通過該通路損傷扣帶回和額葉。

海馬硬化型癲癇是常見的癲癇類型之一，該類型患者常常伴有認知功能異常，注意是一切認知功能的基礎，注意網絡由Posner于1990年首次提出，他把注意網絡分警覺、定向、執行三個子網絡。Fan等開發了注意網絡測試（ANT）軟件，因其設計合理、操作簡單并且重復性好，現廣泛用于帕金森、顳葉癲癇等研究[8-10]。筆者的ANT結果發現海馬硬化型癲癇患者執行功能明顯受損（P<0.05），這與文獻[9]的研究結果相似。執行功能是注意功能的核心部分，是一種高級認知活動，Xu等[11]發現前額葉是執行功能的腦功能基礎，Atsumichi等[12-13]運用任務態功能磁共振成像發現被試前額葉明顯激活，并且認為前額葉是執行功能的主要介質，表明前額葉與執行功能有非常重要的關系。其可能機制是因為前額葉皮質是默認網絡的中樞系統，而默認網絡涉及注意、語言、智力、記憶等各個方面[14]，默認網絡受損可能與癲癇患者執行功能受損有關。這項研究發現海馬硬化型癲癇患者額葉白質纖維受損，并且右側額上回FA、FN值分別與執行反應時間呈負相關，這可能就是其執行功能異常的病理結構基礎。

本研究不足之處在于不能排除抗癲癇藥物的影響，不同類型抗癲癇藥物可能會損傷認知功能[15]。另外，磁場的不均勻性可能會對小纖維素的顯示效果不佳，這導致DTI技術有一定的局限性?？傊P者的研究發現了海馬硬化型癲癇患者白質結構和執行功能均受損，其右側額上回FA、FN值與執行反應時間呈負相關，這可能是海馬硬化型癲癇執行功能障礙的病理結構基礎。

參考文獻

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