磁共振波譜成像聯合彌散張量成像用于顳葉癲癇的診斷研究*

杜飛舟，關 靜，蔣 銳

西部戰區總醫院 醫學影像科(成都610083)

顳葉癲癇(temporal lobe epilepsy，TLE)是成人和青少年最常見的難治性部分性癲癇，病因除發育異常、血管瘤、外傷、腫瘤和感染外，以海馬硬化(hippocampus sclerosis，HS)最多見，而很多HS病例常規MRI很難發現陽性改變[1]，為臨床治療及術前定位、定側帶來一定困難。本研究擬聯合兩種功能磁共振技術來對HS的結構和代謝改變進行多參數研究，通過彌散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)及磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)發現TLE患者患側與健側間存在的影像學差異，為術前定位提供更多、更可靠參考依據。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集2017年5月至2019年3月西部戰區總醫院診斷明確的TLE患者28例，病例臨床診斷標準參照國際抗癲癇聯盟(2001)診斷標準[2]，其中，男17例，女11例，年齡11～42歲。納入標準：1)腦電圖提示為顳葉異常放電，其中12例行手術治療，病理證實為HS；2)常規顱腦磁共振檢查無陽性病灶，HS征象除外。排除標準：1)患有其他重要神經、精神疾病及器官功能障礙；2)患有顱腦腫瘤、外傷及先天顱腦發育畸形等病變；3)患有其他嚴重全身性、多系統性、代謝性疾病。另收集與病例組年齡段及性別占比相匹配的22例健康志愿者為對照組，其中，男13例，女9例。所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 數據采集及后處理

掃描方法：設備采用飛利浦3.0T超導磁共振儀，16通道頭部聯合正交線圈。常規MR掃描：常規頭顱橫斷T1WI(TR:500 ms，TE:10 ms)、T2WI(TR:2 000 ms，TE:90 ms)掃描，層厚6 mm，無間隔；斜冠狀位FLAIR序列(TR:9 000 ms，TE:125 ms，TI:2 500 ms)，層厚3 mm，無間隔。FOV：23 cm×23 cm，矩陣：256×256。

H-MRS：TR:1 000 ms，TE:144 ms，點分辨率空間選擇(PRESS)定位序列，帶寬2 000 Hz，NSA:1，體素大小20 mm×10 mm×10 mm，掃描時長：7 min 57 s。

DTI檢查：行橫斷位DTI檢查，DTI的掃描層面與軸位T2WI一致；應用DTI SE EPI序列進行成像，掃描參數分別為:TR:8 600 ms，TE:80 ms，FOV:230 mm×230 mm；矩陣512×512；NSA: 2。層厚/層間距:3 mm/0 mm。b值分別為0、800 s/mm2，8個彌散方向，掃描時長：5 min 16 s。

波譜數據后處理：掃描完畢，利用設備自帶的Spectroview波譜后處理軟件生成相應感興趣區(ROI)的代謝物譜線。觀察ROI波譜基線及信噪比，分析N-乙酰天門冬氨酸(NAA，2.02 ppm)、膽堿(Cho，3.22 ppm)及肌酸(Cr，3.03 ppm)代謝物峰，根據化合物峰值下面積計算NAA/(Cr+Cho)比值。

DTI數據處理：原始數據傳入工作站，應用掃描設備自帶的Fiber Tracking纖維跟蹤軟件重建腦內主要白質纖維束，并疊加于斜冠狀位FLAIR序列上，分別設定雙側海馬為ROI，測定雙側海馬表觀彌散系數( ADC) 值和各向異性分數( FA) 值。

技術要點：檢查前進行MR設備勻場；與受試者充分溝通，注意檢查中的配合，告知檢查注意事項；檢查前對受試者進行最大限度的頭部制動和噪聲防護，減少外界干擾；波譜后處理中注意基線調整，盡量平直，控制雜波干擾，感興趣區的選擇盡量避開腦脊液和大血管。ADC值和FA值均測量2次，取其平均值。對照組對比分析均只取左側海馬測值作為正常對照。

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 正常對照組雙側海馬測值

22例志愿者均完成常規MRI、DTI及MRS成像，常規序列顯示雙側海馬形態規則、飽滿，未見萎縮征象，各序列信號均勻，未見占位病變。雙側海馬各參數測值如下，雙側測值差異無統計學意義(P>0.05)(表1)。

表1 22名正常志愿者雙側海馬區DTI及MRS測值配對分析

2.2 TLE患側、對側各參數改變

TLE患側FA值較對照組減低，與對側比較，差異無統計學意義(P>0.05)；ADC值較對側及對照組均升高(P<0.05)；NAA/(Cr+Cho)值較對側及對照組降低(P<0.05)(圖1～3、表2)。

TLE對側FA值較對照組減低(P<0.05)，但與患側比較差異無統計學意義(P>0.05)(圖1)；ADC值較對照組輕度升高，但較患側稍低，差異有統計學意義(P<0.05)(圖2)；NAA/(Cr+Cho)比值較對照組減低，但較患側稍高，差異有統計學意義(P<0.05)(圖3、表2)。

圖1 DTI成像各組海馬區FA值分布散點圖

圖2 DTI成像各組海馬區ADC值分布散點圖

圖3 MRS各組海馬區NAA/( Cr +Cho)比值分布散點圖

表2 海馬區DTI及MRS各組測值分析

注：與對照組比較，*P<0.05 ；與對側和對照組比較，**P<0.05

2.3 TLE患側各年齡段各參數改變

不同年齡段內，TLE患側與正常對照組相比，FA值、ADC值及NAA/(Cr+Cho)值3個參數變化趨勢分布如下(表3)。

表3 28例TLE患側各年齡段各參數相對于對照組變化趨勢分布表(n)

注：由于TLE與對照組各參數值分布存在交叉重疊區間(圖1～3)，且沒有相關診斷閾值作參考，該分布表中對于“升高”“相似”“降低”的判斷基于研究者的主觀判斷，尚缺乏客觀診斷標準

3 討論

常規影像學對HS的診斷較多依賴檢查設備、掃描技術和診斷者經驗水平，隨著功能影像技術的發展，目前已有多種新興的影像技術被用于TLE的定位、定側。DTI利用水分子在大腦結構中的各向異性彌散特性成像，是當前惟一一種能有效觀察和追蹤腦白質纖維束的非侵入性檢查方法[3-5]。ADC值升高表明水分子在白質纖維中彌散運動受限程度減小，提示髓鞘破壞。FA值降低，表明纖維的細微結構存在一定程度損害[6-7]。本研究發現，病變側ADC均值及FA均值與正常對照組比較差異有統計學意義(P<0.05)，且ADC的改變與對側比較差異有統計學意義(P<0.05)，有利于癲癇灶的定側分析。在病例組雙側海馬與對照組FA值差異有統計學意義(P<0.05)，但患側與對側差異無統計學意義(P>0.05)，有待增加樣本量進一步研究。部分難治性TLE在常規磁共振掃描序列上海馬形態學改變并不明顯，研究[8-9]認為，這可能是HS發生后神經膠質細胞增生、替代所致，而DTI對于檢測神經元丟失和膠質增生相對于常規磁共振成像有顯著優勢，本研究也發現，部分 MRI陰性區域出現了ADC值升高和FA值降低，證實了DTI能從分子水平上提示更多信息。

MRS是利用原子核化學位移和原子核自旋耦合裂分現象來測定組成物質分子成分的一種方法，亦是目前唯一一種無創研究活體組織細胞代謝、生化改變和特定化合物定量分析的功能影像學技術[10]。波譜分析用于癲癇研究可無創檢測大腦海馬組織內NAA、Cho、Cr等代謝產物的變化[11-13]。本研究分析了NAA/( Cr +Cho)的比值變化，發現癲癇側的測值較對側及對照組均明顯減低，也證實了其病理學改變。波譜分析將HS的影像學研究從形態學深入到功能代謝和分子水平，在針對TLE的定位診斷中具有一定的臨床應用價值，成為近年來研究的熱點[14-15]。本研究發現，TLE患者不僅患側各測值存在異常，且TLE對側各指標較對照組也存在異常，這與之前的研究[3]相符，認為異常放電的患側海馬會通過腦內神經網絡和纖維連接間接影響對側神經元、神經遞質和代謝平衡。

本研究同時引入了兩種功能成像方法，以期達到定位診斷的目的，然而研究結果顯示TLE患側與對照組乃至對側之間各參數測值存在一定數據重疊和交叉區間(圖1～3)。對于數據重疊和交叉現象的存在，筆者認為與下列因素有關：第一，TLE的發生本是由正常到病變緩慢進展，循序漸變的過程，而并非兩種截然不同的狀態，所以他們的測值也是一個連續分布的數據形式，必然存在數據的交叉和重疊區間。第二，各研究病例的病史、病程、病情不同，也勢必影響測值的差異性，而病史的分布本身也是一組連續的數據分布，所以測值之間也沒有截然不同的分界線。第三，測值的準確性取決于設備精度、受檢者配合程度以及檢查操作人員的技術水準，諸多因素的存在增加了定量分析的難度，這也是本研究的必要性所在。第四，樣本量太小，尚不能對TLE患側做出準確的定性分析閾值判斷區間，有待增加樣本量進一步研究。

雖然各組數據的均值差異有統計學意義(P<0.05)，但由于數據連續分布的特點，又缺乏客觀準確的判斷閾值或參考值，對于某一具體病例，尚難以作出具體準確的定位判斷，筆者只能初步判斷一側測值較對側測值的變化趨勢，并結合理論主觀判斷升高或降低一側為患側。而對于測值相似的病例，單個參數的測量往往難以確定病變部位，多個參數相互參考，有利于定側診斷。本研究中，單靠一種方法FA值或ADC值有12例TLE難以實現定側診斷，而結合波譜分析后，僅有3例難以實現定側診斷。本研究中，筆者期望確定TLE各參數值均數的變化趨勢、均數差異，以期在將來的研究中獲得大樣本量支持，并確立診斷閾值。

對于診斷閾值的確立，除與病灶本身的病理生理變化及代謝有關外，還與檢測設備、參數設置及操作者素質等多因素相關，只有建立標準的檢測水準、規范操作流程，并擴大研究樣本量，才有望獲得一定的診斷標準，且這個標準可能在各研究中心之間也是存在差異的[3,5,9]。DTI技術和MRS技術各有所長，筆者期望將兩項功能磁共振聯合進行多方面對比研究，聯合應用。DTI能從結構方面發現白質的異常改變[16]，而MRS能從神經元代謝方面發現癲癇灶的異常改變[17]。多方面研究、多方面證實，并與臨床和腦電圖對比，以期為臨床的定位、定側診斷提供參考。