靜息態功能磁共振在MRI陰性顳葉癲癇患者腦功能連接的研究

張玉蓮，付麗媛，李輝，尹克杰，趙春雷，許尚文，肖慧

聯勤保障部隊第900醫院 放射診斷科，福建 福州 350025

引言

本研究通過分析MRI‐TLE患者靜息態腦FC改變及默認模式網絡（Default Mode Network，DMN）中出現異常的腦區，探討靜息狀態下該腦區功能連接性變化及MRI‐TLE的神經網絡機制，有助于進一步探究疾病潛在作用機制及癲癇放電引起大腦功能改變，助于臨床了解癲癇發作引起的潛在神經生理改變，指導臨床用藥及康復治療。

1 材料與方法

1.1 患者臨床資料

選取2019年11月至2020年12月就診于我院的癲癇患者，MRI‐TLE組16例，顳葉內側癲癇（Hippocampal Sclerosis‐Associated Mesial Temporal Lobe Epilepsy, HS‐MTLE)組26例。其中，男性20例，女性22例，平均年齡（32.6±11.7）歲。納入標準：① 經2名神經內科主任醫師根據患者病史回顧、發作癥狀及腦電圖檢查確診為顳葉癲癇；② MRI常規序列檢查未見明顯器質性改變；③ 無神經或精神系統、顱內占位等疾病病史；④ 海馬硬化的HS‐MTLE組需滿足MRI診斷海馬硬化。

24例健康對照組（Healthy Control， HC）通過社區招募，平均年齡為（33.5±9.8）歲。納入標準：① 無腦外傷、腦血管病史或腦占位性病變等；② 無MRI檢查禁忌癥。

告知三組研究對象相關注意事項并簽署知情同意書，本研究得到中國人民解放軍聯勤保障部隊第900醫院倫理委員會的批準。

1.2 神經心理學測試

采用蒙特利爾認知量表（Montreal Cognitive Assessment，MoCA）對三組進行認知測試。評分標準：總分30分，評估內容包括視空間及執行力、延遲回憶等能力，評分越低表示認知損害越嚴重。

1.3 靜息態功能磁共振圖像采集及數據處理

本研究檢查設備為Magnetom Trio Tim 3.0 T磁共振掃描儀，采用相應通道相控陣頭部線圈。掃描體位取仰臥位，固定頭部防止頭部旋轉及平移，囑被檢者保持閉眼、均勻呼吸，身體靜止，不做特定的思維活動。先行常規MRI掃描序列，平行或垂直海馬長軸T2 Flair的序列檢查，由2名放射科診斷醫師判斷是否存在海馬硬化改變及顱腦疾病做病例的初篩及剔除。

高分辨3DT1加權像矢狀位掃描參數如下：TR（重復時間）=1800 ms，TE（回波時間）=2.4 ms，矩陣=256×256，FOV（掃描視野）=256 mm×256 mm，層厚=1 mm；層間距=0.4 mm，圖像共178幀。rs‐fMRI掃描參數：使用回波平面成像（EPI）序列，TR=2000 ms，TE=30 ms，Matrix=64×64，層厚度=4 mm，層數=20，FOV=230 mm×230 mm，FA：90°，圖像共240幀。

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1.3.1 圖像分析及預處理

MRI‐TLE患者圖像選取：由兩名影像科副主任醫師定義致癇灶的標準（根據海馬大小及形態、信號表現）：① 兩側海馬大小不同；② 雙側顳角欠對稱；③ 雙側海馬T2 Flair序列信號不一致；④ 顳葉形態異常。①～③條件<2則定義為 MRI‐TLE。

數據預處理：MRI采集的所有數據在MATLAB 2012b平臺上進行，采用DPABI（Data Processing Analysis of Brain Imaging http://rfmri.org/）軟件進行預處理。圖像DICOM的格式均先轉換為*.nii 格式。預處理過程包括：① 去除前5個時間點rs‐fMRI數據；② 時間校正：保證采集的圖像時間起始點相同；③ 頭動校正：平動不超過1 mm，旋轉角<1°；④ 空間標準化：每個被試頭部標準化模板為蒙特利爾神經病學研究所（Montreal Neurological Institute，MNI）標準空間模板；⑤ 提高圖像信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR），對圖像進行空間平滑，去除低頻漂移及濾波（頻段設置0.01～0.08 Hz）。

1.3.2 基于獨立成分分析方法的默認模式網絡提取

完成采集圖像預處理后運用在GIFT軟件（http://mialab.mru.org/software/gift/）完成數據計算、組ICA（Group Independent Component Analysis，GICA）、 組 成分重建三個過程，使用SOI‐GICA算法運算60次，獲取獨立成分（Independent Component，IC）較穩定。本研究通ICA 分離成分后，采用DMN 模板篩選穩定的成分并提取默認模式網絡作為感興趣區（Regions of Interest，ROI）。

1.4 統計學方法

采用SPSS 23.0軟件進行統計學分析。計數資料采用例表示，組間比較應用卡方檢驗；計量數據服從正態分布且方差齊性，多組間應用方差分析比較，用均數±標準差（±s）表示。

ICA分析：先對三組的rs‐fMRI數據分別進行單樣本t檢驗，再行單因素方差分析比較三組間默認模式網絡的組間差異（Alphasim校正，P<0.05），進行事后檢驗，并對結果進行多重比較校正，提取三組差異腦區的功能連接值。

2 結果

2.1 臨床資料及MoCA認知結果比較

三組研究對象性別、年齡、受教育年限差異均無統計學意義（P>0.05）；組間MoCA評分差異有統計學意義（P<0.001）；MRI‐TLE 及 HS‐MTLE 組評分低于HC 組（P<0.05），見表1。

表1 三組被檢者一般資料及MoCA評分結果

2.2 不同組默認模式網絡分析比較

數據預處理結束后，采用單樣本t檢驗計算出三組被試者的DMN差異圖，然后采用單因素方差分析對三組進行比較，分析三組間靜息態網絡內功能連接差異顯著的腦區，并通過獨立成分分析方法做出多重比較的MASK，獲得結果并輸出每兩組DMN差異統計圖（AlpaSim校正，P<0.05）。

2.2.1 MRI‐TLE組與正常對照組的DMN功能連接比較改變

與HC組相比，MRI‐TLE組連接強度減弱的腦區有左側楔前葉、右側楔前葉、后扣帶回（表2，圖1）。

表2 MRI‐TLE組與HC組DMN功能連接結果

圖1 MRI‐TLE組與HC組功能連接差異圖

2.2.2 HS‐MTLE組與HC的DMN功能連接比較改變

HS‐MTLE組相比HC組在雙側楔前葉/后扣帶回的連接強度減弱（表3，圖2）。

表3 HS‐MTLE組較HC組DMN功能連接結果

圖2 HS‐MTLE組與HC組功能連接差異圖

2.2.3 MRI‐TLE組與HS‐MTLE組的默認模式網絡功能連接比較改變

MRI‐TLE組相比，伴HS‐MTLE組在默認網絡內連接強度減弱的腦區有前額葉左側、前扣帶回（表4，圖3）。

圖3 MRI‐TLE組與HS‐MTLE組功能連接差異圖

表4 MRI‐TLE組與HS‐MTLE組DMN功能連接結果

3 討論

rs‐fMRI可檢測出大腦在持續BOLD低頻振蕩信號腦區認知活動中潛在的默認腦網絡[5]，即默認模式網絡，主要由后扣帶回皮層、楔前葉、楔葉、前額內側皮質、雙側頂下小葉、雙側顳葉外側及海馬等關鍵節點構成[6]。不同精神及神經系統類疾病存在DMN區域的異常[7]。靜息態功能連接可反映不同腦區之間時間波動相關性，且構建的腦網絡具有一定的穩定屬性[8]，在默認模式網絡中的應用越來越廣泛。利用rs‐fMRI進行無創性的全腦癲癇活動定位，可檢出常規MRI常規MRI陰性的病灶[9]，為此類癲癇的檢出提供了思路。

對三組患者的MoCA評分結果表明，兩組癲癇患者的認知評分較HC組低，主要表現在視空間、執行力及延遲回憶方面。功能連接可反映出不同大腦區域或組織之間的相互關系[10]，功能連接密度下降與患者情緒低落及認知障礙等神經精神癥狀有關，多用于反映神經疾病引起的認知障礙[11]。MRI‐TLE和HS‐MTLE兩組患者在雙側楔前葉、后扣帶回等默認模式網絡區域的腦功能連接度減低，表明MRI‐TLE患者DMN中各腦區功能連接度減低與患者出現輕度認知障礙有關。

楔前葉與后扣帶回是DMN的重要節點，與自我感受和情緒加工相聯系，同時也與額葉及顳葉等DMN外的腦區有密切功能連接[12‐13]。Zhu等[14]利用局部一致性方法發現MRI‐TLE的DMN腦區出現腦功能異常改變。Ochoa等[15]利用低頻波動幅度和區域一致性的方法也發現MRI‐TLE患者DMN區域局部腦活動異常改變。大量研究表明，MRI‐TLE患者后扣帶回及楔前葉等DMN區域腦功能存在不同程度損傷，表明MRI‐TLE及HS‐MTLE患者默認模式網絡區域存在功能障礙，與患者出現情感、注意力下降及認知障礙有關。癲癇導致DMN腦區的功能連接模式異常，不局限于致癇側，同時也會廣泛累及到同側及對側其他功能腦區，導致全腦連接性發生改變。研究發現MRI‐TLE海馬與顳下回的連通性降低，伴海馬硬化患者DMN腦區與腹側前額葉皮層、顳葉的功能連接度降低[16]。大量基于rs‐fMRI技術的研究表明，rs‐fMRI在腦網絡中的應用是表征MRI‐TLE及其他類型癲癇微觀結構及功能變化的有效手段[17]。

本研究還發現HS‐MTLE組較海馬形態正常的MRI‐TLE組功能連接度減弱體素更多，與Conrin等[18]的結果相似，HS‐MTLE患者和MRI‐TLE組的癲癇腦網絡變化不同，HS‐MTL患者的腦功能損傷更為嚴重，HS‐MTLE較MRI‐TLE患者在楔前葉及后扣帶回損傷程度更高，涉及異常的腦區更加廣泛，表明MRI‐TLE是與HS‐MTLE不同的一類獨立顳葉癲癇綜合征，兩者涉及的致癇腦網絡存在差異[19]。一項運用7.0T高分辨磁共振成像及rs‐fMRI的研究發現，MRI‐TLE患者表現出的不對稱性對應于同側顳葉連接性增加，HS‐MTLE患者則表現為海馬硬化同側的功能連接性下降[20]，表明基于高分辨率的磁共振影像研究的功能性網絡特性可區分TLE亞型。

MRI‐TLE伴或不伴海馬硬化的患者均存在輕度認知功能障礙，可能與MRI‐TLE患者癲癇發作引起DMN網絡內功能連接性異常改變有關。基于rs‐fMRI技術的功能連接方法探究MRI‐TLE疾病的神經機制，助于臨床了解癲癇發作的引起腦功能的改變，指導臨床用藥及康復治療。