多模態MRI技術在顳葉癲癇致癇灶定側定位診斷中的應用

許尚文

聯勤保障部隊第900醫院 放射診斷科，福建 福州 350025

引言

癲癇是神經系統疾病中常見的高發病率疾病，全球有超過5000萬人口患有癲癇，其中我國癲癇患者約占五分之一，且每年以60萬左右的新發病人持續遞增[1]。癲癇患者多需終生服藥，反復發作會給患者及其家人帶來極大的痛苦，并嚴重影響生活質量[2‐4]。顳葉癲癇（Temporal Lobe Epilepsy，TLE）是最常見的難治性癲癇，其主要的治療方法就是通過外科手術，切除致癇灶，從而達到控制癥狀的目的，而致癇灶的精確定位是TLE手術治療的關鍵，也是臨床醫學的一大難題[5‐7]。隨著磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技術的不斷發展，以及對其研究的不斷深入，癲癇領域的神經影像學研究進展很快，越來越多的MRI技術被用于TLE致癇灶的定側定位中，致癇灶評估的可靠性不斷提高，為術前提供了較為可靠的影像學依據與參考[8‐11]。

1 TLE伴海馬硬化患者MR影像改變的病理組織學基礎

海馬硬化是TLE的主要原因[12]，伴海馬硬化的TLE多屬于難治性癲癇，此類患者可以通過癲癇外科手術控制頻繁的發作而取得良好的效果[13]。大部分難治性海馬硬化型TLE患者的最主要的病理基礎以海馬為主的內側顳葉腦區結構硬化，主要表現為特異性神經元的缺失及膠質細胞的增生。這些病理改變可能與孕婦圍產期綜合征、中樞神經系統感染等導致缺血缺氧性損害有關，從而刺激海馬后使得特異性神經元減少，膠質細胞增生，導致海馬硬化[14‐15]，使得海馬形態體積發生變化，海馬結構萎縮，變得致密，進而在影像學表現出結構形態及信號的變化。

2 MRI技術在TLE致癇灶定側定位中的應用

2.1 MR結構成像技術在TLE致癇灶定側定位中的應用

2.1.1 常規T2WI

常規T2WI序列是目前在TLE致癇灶定側定位中應用最為普遍的序列，該序列圖像信噪比高，掃描時間短，其對顳葉的評估包括海馬大小、形態和信號強度、顳葉發育異常、腫瘤、感染或外傷后改變等。T2WI能夠較好地顯示TLE的致癇灶，尤其在海馬硬化引起的癲癇中能較好地顯示海馬硬化。在T2WI上，患側的海馬體積減小，信號增高，患側側腦室顳角擴大[16]。有研究認為輕度海馬硬化雖然有神經元的缺失和膠質增生，但T2WI無法發現海馬形態與信號的異常，只有當海馬神經元缺失超過二分之一時，常規MRI才能顯示并觀察到其異常[17]。因此，對于輕度海馬硬化，T2WI有一定的局限性，導致其對癲癇早期診斷敏感性較低，此時就需要與其他檢查技術相結合。

2.1.2 液體衰減反轉恢復序列

液體衰減反轉恢復序列（Fluid Attenuated Inversion Recovery，FLAIR）序列是在常規T2WI基礎上衍生出來的序列，除了發現病灶的優點外，該序列還具有T2WI信噪比高，圖像質量好的特點。由于該序列將高信號的腦脊液和脂肪所抑制，這樣背景得到了抑制，而其他腦組織仍為T2WI的特點，從而使得圖像對比度進一步提高，更加有利于病灶的顯示。有研究顯示，使用FLAIR序列對TLE致癇灶進行定側，其準確度可達85%以上，具有較好的診斷效能，可以滿足基本的臨床需要[9,18]。但是該序列的局限性在于對MR陰性TLE患者的致癇灶無法顯示[19]，此類癲癇具有TLE的臨床癥狀表現，但在常規顱腦FLAIR序列檢查后，經視覺分析無法發現明顯致癇灶[20]。綜合來講，FLAIR序列可作為TLE患者的致癇灶定側定位的常規掃描序列，可對大部分TLE患者的致癇灶進行準確的定側定位，但是如果遇到MR陰性TLE，就需要結合其他技術進行綜合診斷。

2.1.3 高分辨T2WI

海馬硬化是內側型TLE的主要致病原因，MRI顯示海馬體積萎縮和/或T2WI高信號是海馬硬化的主要征象，但有研究者認為海馬內部結構不對稱性改變有可能是海馬硬化的第三種征象[21]，只是普通分辨率的MRI T2WI及FLAIR序列無法清晰的顯示海馬內部結構，而高分辨率T2WI則能很好地解決這個問題。高分辨率MRI通過對掃描參數進行合理設置與優化，可以清晰地顯示海馬的內部結構，從而大大提高對海馬硬化診斷的靈敏度與準確度，而且對于常規T2WI及FLAIR無法發現海馬硬化征象的TLE患者也能夠清晰顯示海馬結構異常，對患者術前定側定位具有重要的價值[22]。采用高分辨T2WI對海馬進行斜冠狀位掃描后，還可以采用海馬內部結構評分系統，對海馬內部結構進行評價，進而可以進行致癇灶的定側定位[23‐24]。因此，該序列對常規MRI T2WI及FLAIR序列是個有利的補充，但該序列的缺陷在于掃描時間過長，對于一些患者可能無法耐受。

2.1.4 T1‐3D基于體素的形態測量學方法

T1‐3D 基 于 體 素 的 形 態 測 量 學（Voxel‐Based Morphometry，VBM）是通過計算機技術對顱腦MRI圖像中的腦灰質、白質密度或體積進行逐個體素分析的技術，現被廣泛用于阿爾茨海默病、癲癇、抑郁癥等研究中。有研究發現，TLE患者部分腦區腦白質體積較正常對照組有所降低[25]，也有研究發現MRI 陰性TLE 患者致癇灶的同側內嗅皮層發生萎縮[26]。這些研究表明，該技術有可能為癲癇灶定位以及手術切除提供一定的指導意義。

2.2 MR功能成像技術在TLE致癇灶定側定位中的應用

2.2.1 磁共振波譜成像技術

磁共振波譜成像技術（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）可以提供組織的生物化學代謝信息，目前被越來越多的用于疾病診斷及鑒別診斷。在TLE致癇灶定側定位的MRS的研究中，主要研究的代謝物分別是N‐乙酰天冬氨酸（N‐Acetylaspartate，NAA）、肌酸（Creatine，Cr）、膽堿（Choline，Cho）等，NAA主要存在于神經元內，其含量下降常提示神經元功能受損或缺失；Cho和Cr主要存在于神經元和神經膠質內，但由于少突膠質細胞內和異形膠質細胞Cho和Cr的含量比神經元高，所以當Cho和Cr含量增加時，提示有神經膠質增生。我們通過測定其含量或者比值，實現癲癇患者致癇灶的定側定位[27]。有研究者采用MRS對難治性TLE患者致癇灶進行定側定位，發現其有較大的臨床應用價值[28]。除了以上常用代謝產物，其他一些代謝物目前也慢慢成為研究的熱點，比如谷氨酸（Glutamate，Glu）和γ‐氨基丁酸（Gamma‐Amino Butyric Acid，GABA）等化合物。有研究者使用短回波時間MRS對TLE患者腦內Glu的代謝情況進行檢測，并對其致癇灶進行定側定位，研究表明Glu波譜診斷的準確度可達90%以上[29]。還有研究者使用7 T MRI進行MRS掃描，研究發現7 T 條件下，MRS信噪比大大提高，對于成功定位致癇灶具有較高的診斷價值[30]。采用MRS對TLE致癇灶定側定位需要注意的是MRS對掃描技術要求較高，為了保證掃描成功率，必須要做好質控工作，這樣可以保證譜線基線穩定，雜峰少，信噪比可以達到診斷的需要。

2.2.2 擴散加權成像技術

擴散加權成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）和在其基礎上衍生而來的擴散張量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）也被用于研究TLE患者腦內水分子擴散情況，有研究表明TLE伴海馬硬化患者由于細胞外間隙擴大、神經元樹突減少以及密度降低會使海馬的表觀擴散系數（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）值會比對照組有所增高，采用ADC值對致癇灶定側的正確率可達100%[31‐32]。DTI是在 DWI的基礎上衍生而來[33‐34]，其的主要參數有部分各向異性（Fractional Anisotropy，FA）、平均彌散率（Mean Diffusivity，MD）等。有研究顯示內側TLE患者腦白質纖維素致癇側的FA值有廣泛性的減低，這一研究結果表明其在手術定位及制定手術策略中有可能為臨床提供可靠依據[35]。總之，DTI可以很好地顯示腦白質，在對致癇灶的定位及認識功能研究方面都有較高的價值與意義。

2.2.3 灌注加權成像技術

MR灌注成像分為兩種，一種是使用內源性示蹤劑，即動脈自旋標記（Arterial Spin Labeling，ASL）技術，另外一種是通過靜脈內團注順磁性對比劑，進行動態磁敏感對比增強（Dynamic Susceptibility Contrast‐enhanced，DSC）灌注成像。ASL不需要注射對比劑，它既簡單又快速，研究人員發現癲癇患者癲癇發作間期，患側灌注較健側低，癲癇患者癲癇發作期，患側灌注較健側高，該研究結果表明ASL對癲癇患者致癇灶的定側有一定的參考與幫助[36‐38]。還有研究者采用DSC灌注成像技術對TLE患者發作間期血流灌注進行研究，研究發現致癇灶同側的灌注較對側明顯減低[39]。DSC灌注成像技術可提供更多血流動力學信息，但由于檢查時需要注射外源性對比劑，故在癲癇研究中受到一定的限制。

2.2.4 靜息態功能磁共振

靜息態功能磁共振成像（Resting‐State Functional Magnetic Resonance Imaging，rs‐fMRI）是指人在清醒、閉眼、放松的狀態下產生的BOLD信號，rs‐fMRI最初被用于檢測大腦結構及活動的異常，近年來成為癲癇研究的熱門。有研究顯示與正常組相比，癲癇組部分腦區域的模式網絡的功能連接增強[40]。還有研究者對癲癇患者癲癇活動分布區域的局部一致性（Regional Homogeneity，ReHo）值進行研究，研究結果顯示癲癇患者的ReHo值與間期癲癇活動有顯著相關性，間期癲癇活動有可能是引起癲癇患者的ReHo值變化生物學基礎之一，進一步可對致癇灶進行定位提供一定的參考[41]。但由于其掃描時間較長，噪音較大，患者不易耐受，并有可能在檢查過程中誘發癲癇發作，且后處理過程復雜，限制了其在癲癇患者致癇灶定側定位中的推廣使用，而較多的被用于腦功能研究。

2.2.5 血氧水平依賴功能MRI技術

血氧水平依賴功能MRI（Blood Oxygen Level Dependent Functional Magnetic Resonance Imaging，BOLD‐fMRI）技術是一種無創的功能成像技術，目前主要應用于腦功能區（運動、語言、感覺功能）的術前定位。有研究者利用EEG‐fMRI對癲癇患者進行致癇灶評估，發現在腦電圖出現慢波的同時，在相應區域可以觀察到BOLD信號的增加，并且癲癇灶的位置和BOLD信號增加是一致的，因此，BOLD‐fMRI可以在手術前定位致癇灶，并為手術治療提供可靠的依據[42]。

3 其他MR技術在TLE致癇灶定側定位中的應用

有研究者采用MR各向同性容積掃描成像技術對TLE患者腦內病變檢測的臨床應用進行研究，發現運用該技術，然后采取多角度及薄層高分辨2D重組圖像，有顱內顳葉病變的檢出[43]。還有研究者將擴散峰度成像用于TLE患者致癇灶識別，發現其在準確、全面識別癲癇病灶方面可為常規MRI及腦電圖檢查補充重要信息[44]。近年來，一些新型序列如雙反轉序列可同時抑制來自腦白質和腦脊液的信號，選擇性顯示灰質，可提升致癇灶的檢出率[45]。另一種新型序列為液體和白質抑制序列，可在單次掃描中生成兩套天然匹配的3D高分辨率影像，影像具有同時抑制腦脊液和腦白質的特點，提升了灰/白質、灰質/腦脊液的對比度，選擇性顯示灰質的特點，也為提高術前評估病灶的陽性率帶來希望[46]。目前MR影像對TLE患者致癇灶的定側定位分析主要依賴人工解讀，主觀性強，耗時費力，為提高常規MRI致癇灶定位的準確性，有研究者將計算機與人工智能技術應用于分析癲癇影像，如采用MRI圖像紋理分析方法分析TLE海馬硬化患者術前冠狀位海馬FLAIR圖像紋理，研究顯示常規MRI圖像紋理分析可為TLE海馬硬化的診斷提供可靠的信息及客觀依據，提高診斷的準確性，有助于海馬硬化的早期診斷[47]。將MRI與正電子發射斷層掃描（Positron Emission Computed Tomography，PET）相結合的PET/MRI也已經被用于TLE患者致癇灶的定側定位，可大大提高致癇灶的檢出率[48]。

4 結語

近年來，越來越多的成像技術被用于癲癇致癇灶定側定位的研究[49‐50]，MRI技術由于其無輻射、多模態、不但能夠顯示結構的變化，同時能夠顯示生化代謝、血流灌注等優點而被廣泛使用[51‐54]。當然MRI技術仍存在一些局限性，如檢查適應證、圖像穩定性、采集時間長、運動偽影等問題，在這種情況下，我們要采用優化的序列，進一步提高圖像質量。由于單獨使用其中一項技術時其診斷效能有限，我們可以聯合兩種或者兩種以上成像技術對TLE致癇灶進行綜合定側定位，充分發揮各種影像技術的優勢，實現優勢互補，進一步提高致癇灶定側定位的準確性，為手術提供更可靠的依據。