難治性癲癇發(fā)作控制前后海馬體積的變化及評價

常一凡 罕迦爾別克·庫錕 徐 蕊 馬文輝 李 聰 王云玲 賈文霄

新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，新疆 烏魯木齊 830054

癲癇是一種在多種病因作用下，大腦皮質(zhì)和（或）皮層下神經(jīng)元陣發(fā)性異常放電導(dǎo)致的神經(jīng)系統(tǒng)綜合征。部分患者對抗癲癇藥物反應(yīng)不佳，癲癇發(fā)作難以控制，被稱為難治性癲癇（refractory epilepsy，RE）。長期研究表明，癲癇患者的大腦結(jié)構(gòu)與健康者存在差異，在諸多結(jié)構(gòu)差異中，海馬硬化（hippocam?pal sclerosis，HS）是現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)最常見的腦結(jié)構(gòu)病灶類型。診斷海馬硬化的金標(biāo)準(zhǔn)為病理活檢，電鏡下海馬組織的神經(jīng)元丟失及膠質(zhì)細胞增生為其主要表現(xiàn)形式［1］，在磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）圖像中最常表現(xiàn)為海馬體積變化（主要為萎縮）和（或）海馬及海馬周圍多種序列的信號差異［2］。近期也有多項研究表明，通過合理的手術(shù)及藥物治療后的癲癇早期患者預(yù)后明顯改善［3］。而MRI 在檢測海馬結(jié)構(gòu)差異檢測的準(zhǔn)確率已經(jīng)達到90%及其以上，對癲癇的早期診斷及后續(xù)治療具有重要價值［4］。在諸多MRI 序列中，T1加權(quán)三維磁化強度預(yù)備梯度回波序列（T1WI three dimensional magnetization pre?pared rapid acquisition gradient echo sequence，T1WI-3D-MPRAGE）較其他常規(guī)序列在空間分辨率及時間分辨率上有明顯的優(yōu)勢，腦組織的結(jié)構(gòu)像顯示也相對更清晰準(zhǔn)確［5］，此序列也在帕金森腦結(jié)構(gòu)研究中取得一定的成果［6］。本研究采用通用電氣（GE USA）SINNA Architect 3.0T掃描儀及其特殊序列具有的影像學(xué)優(yōu)勢，結(jié)合FreeSurfer軟件對大腦結(jié)構(gòu)高效的后處理及分析技術(shù)，研究難治性癲癇與海馬體積間的關(guān)系，并進一步隨訪分析在控制癲癇發(fā)作后難治性癲癇患者海馬體積變化的影像學(xué)價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性收集2019-06—2022-10 于新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科就診的49例難治性顳葉癲癇患者的臨床資料（RE組）；并篩選于本院進行體檢的49例健康志愿者納入對照組（HC組），進一步將病例組分為隨訪無癲癇發(fā)作或癲癇發(fā)作改善的患者（A 組）和隨訪時癲癇發(fā)作無改善或有所進展的患者（B組）。其中24例通過合理藥物治療的患者進行隨訪級評估，經(jīng)2次MRI掃描計算了患者的雙側(cè)海馬體積之差，推測癲癇控制情況與海馬體積的關(guān)系。本研究經(jīng)新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院道德倫理委員會批準(zhǔn)，所有受試人員和（或）其家屬均已知情并簽署知情同意書。

病例組（RE組）納入標(biāo)準(zhǔn)：符合2010年國際抗癲癇聯(lián)盟癲癇診斷標(biāo)準(zhǔn)［7］；原發(fā)性癲癇（排除腦出血、腦梗死、顱內(nèi)占位性病變［8］等引起的繼發(fā)性癲癇患者）；病程＞2 a；癲癇發(fā)作狀態(tài)每月至少出現(xiàn)1次，在保證藥物治療合理規(guī)則合理，符合《成人癲癇診斷和藥物治療規(guī)范》，且患者日常生活受到明確影響；患者癲癇發(fā)作期和（或）發(fā)作間期腦電圖及常規(guī)腦電圖檢查放電信號均起源于左側(cè)顳葉，且可捕獲典型異常癇性波形［9］；MRI掃描后圖像由兩位高資歷影像診斷醫(yī)師綜合評估診斷海馬硬化，包括海馬體積縮小、海馬信號及形態(tài)異常、顳角相對擴大等［10-12］。

對照組（HC組）納入標(biāo)準(zhǔn)：常規(guī)腦MRI檢查結(jié)果未見明顯異常［13］；無癲癇發(fā)作史且不存在可能引起認知功能障礙和（或）癲癇發(fā)作的其他精神因素。排除標(biāo)準(zhǔn)：無法配合MRI檢查者；既往有植入心臟起搏器或支架、腦腫瘤病史、腦血管病史、顱腦外傷史以及其他原因無法耐受此項檢查者。

通過基線（即綜合抗癲癇治療前發(fā)作頻率）和隨訪中評估病例組癲癇發(fā)作頻率，并比較隨訪時相對于基線的癲癇發(fā)作控制情況。

1.2 方法本研究采用通用電氣（GE USA）SINNA Architect 3.0T MRI 掃描儀，利用FreeSurfer 對掃描后的數(shù)字圖像進行自動分割。受檢者均使用48 通道相控陣頭線圈、仰臥位進行軸位容積T1掃描，基本參數(shù)為：TR=2 240 ms，TE=2.4 ms，TI=695 ms，回波鏈長度=8，帶寬=41.67/TS，F(xiàn)OV=24 cm，phase FOV=0.8，層厚=0.9 mm，無層間距，視野245 mm×245 mm，體素=0.9 mm×0.9 mm×0.9 mm），角度為前連合-后聯(lián)合平面，在同一臺掃描儀上進行的其他序列包括軸位和冠狀位的T1加權(quán)序列（T1WI）、T2加權(quán)序列（T2WI）以及液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（fluid attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR）。

1.3 觀察指標(biāo)所有符合要求的MRI圖像導(dǎo)出并保存為DICOM 格式，將文件導(dǎo)入MRIcron 軟件并轉(zhuǎn)換為神經(jīng)影像信息學(xué)技術(shù)格式（neuroimaging informat?ics technology initiative，NIFTI），最后借由FreeSurfer v7.1.1 AI 軟件在圖像中勾畫感興趣區(qū)域并自動進行海馬分割，完成對其各結(jié)構(gòu)參數(shù)測量。FreeSurfer 軟件使用從大量專家測量數(shù)據(jù)中估計的概率信息，為大腦中的每個體素自動分配神經(jīng)解剖學(xué)標(biāo)簽［13］（FreeSurfer 全腦分割程序的技術(shù)細節(jié)已在以前資料中詳細描述過［14-15］，F(xiàn)reeSurfer 軟件可以實現(xiàn)精確高效的腦MRI 圖像自動化處理，并計算出各類腦組織結(jié)構(gòu)參數(shù)特征）。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法運用社會科學(xué)統(tǒng)計軟件包（SPSS 27.0）進行基本數(shù)據(jù)分析。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，分類數(shù)據(jù)用整數(shù)和百分比表示。服從正態(tài)性或方差齊性的數(shù)據(jù)，組間及組內(nèi)分析分別選擇獨立樣本t 檢驗或配對t 檢驗；不服從正態(tài)性或方差齊性的數(shù)據(jù)，將采用秩和檢驗。通過計算（A 組與B組）2次MRI掃描得出的海馬體積數(shù)據(jù)評估癲癇控制與雙側(cè)海馬體積是否存在時間上的關(guān)系，最后使用社會科學(xué)統(tǒng)計軟件包做出最終統(tǒng)計，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 RE組和HC組一般資料比較2組研究對象一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。

表1 RE組和HC組一般資料比較Table 1 Comparison of general data between RE group and HC group

2.2 RE 組和HC 組間雙側(cè)海馬體積數(shù)據(jù)分析RE組左側(cè)海馬體積顯著低于RE組右側(cè)及HC組同側(cè)海馬體積（均P＜0.05）；HC 組左側(cè)海馬體積略低于右側(cè)海馬體積（P<0.05）；RE組雙側(cè)海馬體積均低于HC組（P＜0.05）。見表2。

表2 RE組和HC組雙側(cè)海馬體積比較 （±s）Table 2 Comparison of bilateral hippocampal volume between RE group and HC group （±s）

表2 RE組和HC組雙側(cè)海馬體積比較 （±s）Table 2 Comparison of bilateral hippocampal volume between RE group and HC group （±s）

組別RE組HC組t值P值n t值49 49左側(cè)海馬體積/mm3 3682.13±341.29 4021.27±299.01—12.55＜0.001右側(cè)海馬體積/mm3 3706.59±367.63 4092.56±346.86—6.64＜0.001—9.26—4.51 P值0.01 0.04

2.3 控制癲癇發(fā)作組一般資料比較于RE 組中進一步納入24例無癲癇基因病變的癲癇患者接受基線和后續(xù)腦部MRI檢查，男性14例，女性10例，中位年齡（38.13±25.34）歲，均沒有致殘性癲癇發(fā)作。

其中16例患者相對于癲癇綜合治療前明顯改善（月平均癲癇發(fā)作次數(shù)減少），歸為A 組；5 例患者相對于癲癇綜合治療前無明顯改善（月平均癲癇發(fā)作次數(shù)不變），3 例患者相對于癲癇綜合治療前稍進展（月平均癲癇發(fā)作次數(shù)增加），歸為B 組。A 組、B 組第一次和第二次MRI時平均年齡以及掃描間隔比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。見表3。

表3 控制癲癇發(fā)作組一般資料比較Table 3 Comparison of general data in seizure control group

2.4 A組與B組進行隨訪MRI掃描后的雙側(cè)海馬體積比較分析在詳細記錄首次及第二次MRI掃描A、B組平均海馬體積并計算其海馬體積差值（表4）后，可以明確A 組及B 組在第二次MRI 掃描后均出現(xiàn)了不同程度的變化（海馬體積可以表現(xiàn)為增加，亦可以表現(xiàn)為減小），通過計算隨訪前后海馬體積差，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)海馬體積與癲癇控制情況（A 組與B 組）之間無關(guān)聯(lián)（P>0.05）。

圖1 正常體檢者，女，25 歲，雙側(cè)海馬體積形態(tài)對稱，于T1WI-3D-MPRAGE序列上信號均勻（箭頭）Figure 1 Normal physical examinee，female，25 years old，bilateral hippo?campal volume with symmetrical morphology and homogeneous signal on T1WI-3D-MPRAGE sequence（ar?rows）

圖2 患者，男，31歲，發(fā)作性意識喪失伴抽搐10 年余，左側(cè)海馬體積較對側(cè)明顯縮小，T1WI-3D-MPRAGE序列上局部信號增高（箭頭）Figure 2 The patient，male，31 years old，had parapsychosis with convulsions for more than 10 years.The volume of the hippocampus on the left side was sig?nificantly reduced compared with that on the opposite side，and the local signal on the T1WI-3D-MPRAGE sequence was increased（arrow）

3 討論

癲癇是一種由多因素引起的慢性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，特征為腦神經(jīng)元高度同步的異常放電導(dǎo)致的間斷性中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙，并且可以繼發(fā)其他精神癥狀，如失眠、嗜睡、抑郁狀態(tài)、認知障礙、心理評估異常等［16-17］。目前，癲癇主要通過手術(shù)及藥物治療，其預(yù)后較前已有明確改善，但在癲癇的主要類型顳葉癲癇中，仍有近60%患者發(fā)展成為RE［18］。研究表明伴有HS的RE患者，其海馬體積減小的比例為33.6%～80%［19］。SANTYR 等［20-21］通 過7.0T MRI 掃描后得到的高清腦組織影像，并對海馬及海馬亞區(qū)進行精確分割，指出海馬體積的萎縮主要體現(xiàn)在齒狀回、CA1 及CA4 等亞區(qū)。研究表明使用MRI體積分析研究單側(cè)顳葉癲癇患者的患側(cè)海馬體積較健康對照組有較明顯的萎縮，并發(fā)現(xiàn)萎縮區(qū)域主要表現(xiàn)為節(jié)段性血容量不足［22］，本研究結(jié)果與其一致。

圖3 患者，女，41 歲，確診癲癇合并左側(cè)海馬硬化T1MPRAGE 圖像，使用Free?surfer 自動分割海馬體（黃色），可任意查看感興趣區(qū)域（A），直觀顯示矢狀位（B）、冠狀位（C）及橫斷位（D）圖像，分割結(jié)果準(zhǔn)確Figure 3 A patient，female，41 years old，diagnosed with epilepsy and left hip?pocampal sclerosis T1MPRAGE image.Using Freesurfer to automatically seg?ment the hippocampus（yellow），the region of interest（A）can be viewed at will，and the sagittal（B），coronal（C），and transverse（D）images can be visually displayed，with accurate segmentation results

POLLI 等［23］使用毛果蕓香堿或紅藻氨酸誘導(dǎo)大鼠致癲癇狀態(tài)的海馬體積，在第3、第6和第9個月通過MRI掃描測量其海馬體積，發(fā)現(xiàn)均有減少，但海馬體積的減少隨時間推移而進展差異無統(tǒng)計學(xué)意義。其結(jié)論是盡管有持續(xù)的癲癇發(fā)作，海馬萎縮的速度仍保持穩(wěn)定。另一項研究也報告了類似的發(fā)現(xiàn)：癲癇發(fā)作的頻率、持續(xù)時間、抗癲癇藥物的使用與同側(cè)海馬區(qū)體積的變化之間沒有明顯的相關(guān)性［24］。此外病因、年齡、癥狀等的綜合考察是評估癲癇持續(xù)狀態(tài)預(yù)后的重要因素。

研究已經(jīng)明確了海馬硬化患者的海馬亞區(qū)（CA1-CA4）中可以觀察到神經(jīng)元丟失［25］。VOETS等［26］也對MRI 陰性顳葉癲癇患者進行了評估，發(fā)現(xiàn)12 例患者中9 例（75.0%）海馬亞區(qū)萎縮，通常影響CA3。在難治性癲癇患者中，可以發(fā)現(xiàn)無論癲癇同側(cè)或者對側(cè)的海馬體積均有不同程度的減小，但MRI 顯示形態(tài)正常，本研究也進一步證明難治性癲癇患者的海馬體積顯著縮小。而這些研究均為橫斷面設(shè)計，目前還沒有一項縱向研究可以準(zhǔn)確評估難治性癲癇的海馬總體積或亞區(qū)體積。在顳葉癲癇的成年人中，海馬、杏仁核和內(nèi)嗅萎縮與癲癇的持續(xù)時間有關(guān)聯(lián)。海馬體積的減少可能存在時間特異性，但沒有明確證明海馬體積的縮小會隨著時間的推移而進展，類似先前在動物模型中觀察到的，或者也可以猜測在海馬區(qū)有微結(jié)構(gòu)的變化，這可能是體積測量無法檢測到的。本研究在縱向上評估了癲癇患者綜合治療后的海馬體積，雖然沒有發(fā)現(xiàn)與預(yù)測結(jié)果相比有差異，但6 例患者的海馬體積在隨訪過程中減少了6%以上，猜測可能有一些個體比其他個體更容易受到與持續(xù)癲癇發(fā)作相關(guān)損傷的影響，平均群體差異可能不夠敏感，無法識別海馬體積的細微變化。

本研究依然存在局限性，第一，使用FreeSurfer 的對海馬及其亞區(qū)的自動分割。在檢測海馬萎縮方面，人工分割比自動分割更敏感，但其耗時相對更長，也更容易出現(xiàn)操作誤差。利用Freesurfer 自動分割海馬區(qū)可以提供快速和足夠準(zhǔn)確的海馬體體積評估，并且已被證明在檢測海馬萎縮方面是敏感的［27］。WHELAN等［28］研究表明，F(xiàn)reeSurfer 第6 版是一個可靠的海馬亞區(qū)分割工具，類內(nèi)相關(guān)度為0.90或更高，建議同時使用T1和T2加權(quán)圖像進行Freesurfer的海馬體自動分割，以提高準(zhǔn)確性［29］（然而體積T2加權(quán)圖像不適用于本研究）。第二，目前尚不確定與本研究選取的顳葉癲癇相比，哪些患有顳外癲癇的患者是否更有可能隨著時間的推移而表現(xiàn)出海馬體體積的減少，最新的研究表明顳葉癲癇與顳外癲癇發(fā)作時間、擴散動力學(xué)、治療方法及預(yù)后均存在差異［30］；此外，本研究的隨訪時間相對較短，不能否認隨著隨訪時間間隔的增加，雙側(cè)海馬體積及海馬總體積可能會出現(xiàn)顯著的體積變化。第三，患者的基本資料有較大的差異，特別是年齡已經(jīng)出現(xiàn)了較大的跨度。但值得注意的是，本研究比較了病例組和對照組的雙側(cè)海馬體積，病例組的海馬體積明顯更小，這肯定了3.0T MRI MPRAGE序列對難治性癲癇早期診斷的意義。

通過3.0T MRI T1WI-3D-MPRAGE序列可實現(xiàn)腦組織的精確成像，海馬體積可以有效反映難治性癲癇患者局部腦結(jié)構(gòu)改變，對診斷難治性癲癇具有一定價值，而通過隨訪評估后海馬總體積與控制癲癇發(fā)作（A組與B組）之間并沒有關(guān)聯(lián)，控制癲癇發(fā)作并不能預(yù)測隨訪患者的海馬體積。今后將進一步保證樣本質(zhì)量、擴大樣本量并延長隨訪時間深入研究。