基于磁共振成像觀察癲癇病人大腦灰質皮層結構及白質纖維束連接的變化

摘要 目的：基于磁共振成像（MRI）觀察癲癇病人大腦灰質皮層結構及白質纖維束連接的改變。方法：選取2018年1月—2021年1月于三亞中心醫院就診的110例癲癇病人作為癲癇組，另選同期于三亞中心醫院體檢的110名健康者作為正常組。比較兩組受試者的一般資料和執行功能。通過MRI以及彌散張量成像（DTI）分別觀察兩組受試者的大腦灰質皮層結構及白質纖維束連接的差異。分析癲癇病人執行功能與大腦灰質體積、白質纖維束連接的相關性。結果：與正常組相比，癲癇組數字廣度順向分數降低（P＜0.05），詞語流暢性個數明顯減少（P＜0.05），Stroop C用時明顯升高（P＜0.05）。與正常組相比，癲癇組兩側顳葉、左側丘腦、扣帶回，右側額中回、頂下小葉、腦島、額葉、頂葉、尾狀核、右側丘腦以及扣帶回腦區的大腦灰質體積減小，差異均有統計學意義（P＜0.05）；左側丘腦前輻射、胼胝體枕部、左側扣帶束海馬部冠狀位、左側丘腦前輻射、胼胝體枕部以及左側扣帶束海馬部軸位腦區的大腦白質纖維束減少，差異均有統計學意義（P＜0.05）。癲癇病人與正常人有差異的執行功能指標與部分大腦灰質體積以及白質纖維束連接明顯變化的FA值與MD值呈正相關（P＜0.05）。結論：癲癇病人執行能力差，大腦灰質體積與白質纖維束均有所減少，且癲癇病人的執行功能可能與大腦灰質皮層結構及白質纖維束的FA值與MD值有關。

關鍵詞 癲癇；磁共振成像；灰質皮層結構；白質纖維束；執行功能

doi：10.12102/j.issn.1672-1349.2023.13.029

基金項目 海南省衛生計生行業科研項目（No.19A200004）

作者單位 三亞中心醫院/海南省第三人民醫院（海南三亞 572000），

E-mail：349931130@qq.com

引用信息 陳明磊，李志偉，覃群.基于磁共振成像觀察癲癇病人大腦灰質皮層結構及白質纖維束連接的變化[J].中西醫結合心腦血管病雜志，2023，21（13）：2488-2494.

癲癇是一種慢性疾病，是由于突發性大腦神經元異常放電，造成病人短時間的大腦功能發生障礙^[1-3]。癲癇的發病機制十分復雜，中樞神經系統興奮與抑制間的不平衡常會引起癲癇病人發病，與離子通道中的神經遞質及神經膠質細胞的變化密切相關^[4]。我國約有900萬例癲癇病人，其中500萬～600萬例是活動性癲癇病人^[5]。據研究顯示，癲癇的總患病率大約為7.0%，而病人年發病率為28.8/10萬，在1年之內發病的活動性癲癇患病率在4.6%左右，每年新增加癲癇病人約40萬例^[6]。在我國，癲癇已經成為神經科常見病。本研究通過比較癲癇病人與正常人的顱腦磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）結果，旨在探究癲癇病人大腦灰質皮層結構及白質纖維束的變化以及與執行能力的相關性，進一步了解癲癇病人的腦組織結構，以更好地對病人進行治療，改善預后。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年1月—2021年1月在我院就診的癲癇病人110例作為癲癇組，其中男64例，女46例；年齡30～60（45.37±10.53）歲；病程（3.51±2.05）年；發病年齡（26.31±9.88）歲。另選同期于我院體檢的110名健康者作為正常組，其中男60名，女50名，年齡30～60（46.19±9.81）歲。本研究經我院醫學倫理委員會審核批準。

納入標準：1）符合癲癇的診斷標準^[7]；2）無其他神經系統疾??；3）年齡30～60歲；4）受教育年限＞6年；5）語言功能以及智力發育正常。排除標準：1）除了癲癇病，病人還患有其他神經系統性疾病，如癡呆癥、帕金森病等；2）有心、肺、腎臟系統性疾??；3）精神病史；4）智力殘疾史；5）酗酒或濫用藥物；6）未進行或不接受MRI以及彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）檢查。

1.2 研究方法

1.2.1 一般資料收集

確定研究對象后，收集癲癇病人和正常人的一般資料與執行功能數據，包括年齡、性別、利手、受教育年限、病程、發病年齡、數字廣度順向與數字廣度逆向測試、詞語流暢性測試、連線A和B測試以及Stroop色詞干擾試驗A、B、C（Stroop color word interference test A，B and C，Stroop A，B and C）測試結果。

1.2.2 圖像采集

使用荷蘭Philips公司Achieva 3.0T超導磁共振掃描儀在標準的頭線圈內完成掃描，首先采用快速自旋回波序列行常規頭部MR掃描以排除腦器質性疾病，磁共振T2加權像（T2WI）掃描參數：重復時間（TR）8 000 ms，回波時間（TE）120 ms；磁共振T1加權像（T1WI）掃描參數：TR 11.76 ms，TE 5.82 ms；液體衰減反轉恢復序列（FLAIR）掃描參數：TR 4 800 ms，TE 273.83 ms；DTI是通過單次激發自旋回波平面成像獲得的，掃描參數：TR 5 067 ms，TE 70 ms，視野（FOV）240 mm×240 mm，recon體素尺寸為2 mm×2 mm×2 mm，矩陣144×144，切片厚度2 mm，激勵次數（NSA）2次，間距（gap）0 mm。

1.2.3 數據處理

DTI數據先采用PANDA軟件進行預處理，具體方法：1）將擴散加權的圖像與參考b0圖像進行有效對齊；2）消除渦流畸變以及運動偽影的影響；3）通過去顱骨法從校正后的圖像中將非腦組織和背景噪聲分離出來；4）對圖像進行彌散張量重建操作，得到標準化的部分各異向性（fractional anisotropy，FA）圖。然后通過FMRIB軟件包進行空間統計（tract based spatial statistics，TBSS）分析，具體方法：1）通過非線性進行配準，將兩組腦區的FA配準到標準空間（FMRIB58_FA模板）；2）通過配準到標準空間的FA圖像獲得平均FA圖以及腦灰質和白質骨架；3）平均FA閾值設置為0.2，去除低于閾值的腦灰質結構和白質纖維束；4）用同樣方法處理平均彌散率（mean diffusivity，MD）值。腦區參照“JHUW White Matter Tractography Atlas”進行分割。

1.3 統計學處理

應用SPSS 23.0軟件對數據進行統計學分析。符合正態分布的定量資料用均數±標準差（xˉ±s）表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；非正態分布的定量資料用中位數和四分位數[M（P₂₅，P₇₅）]表示，組間比較采用Mann-Whitney U檢驗。定性資料用頻數、百分比（%）表示，組間比較采用χ²檢驗。執行功能評分與FA、MD值均以性別、年齡和受教育年限作為變量進行Pearson偏相關分析或Spearman相關分析；使用FSL的Randomise函數，并用偽發現率（FDR）校正，對兩組腦區的FA、MD值進行統計。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 兩組一般資料及執行功能比較

與正常組相比，癲癇組數字廣度順向分數明顯降低（P＜0.05），詞語流暢性個數明顯減少（P＜0.05），Stroop C用時明顯增加（P＜0.05），表明癲癇病人存在一定的執行功能障礙。詳見表1。

2.2 癲癇組MRI大腦灰質體積

癲癇病人大腦灰質體積有所減少，灰質體積減小的腦區主要位于兩側顳葉、左側丘腦、扣帶回，右側額中回、頂下小葉、腦島、額葉、頂葉、尾狀核、右側丘腦以及扣帶回。詳見圖1。

2.3 癲癇組DTI大腦白質纖維束完整性異常

癲癇病人白質纖維束有所減少，白質纖維束減少的腦區主要位于左側丘腦前輻射、胼胝體枕部、左側扣帶束海馬。詳見圖2。

2.4 兩組大腦灰質體積減小腦區FA值比較

與正常組相比，癲癇組大腦灰質體積減小腦區的的FA值均有所降低，其中顳上回中部、梭狀回腹側區以及額眶回中部腦區的FA值明顯降低，差異均有統計學意義（P＜0.05）。詳見表2。

2.5 兩組大腦白質纖維束減小腦區的FA值比較

與正常組相比，癲癇組大腦白質纖維束減小腦區的FA值均有所降低，其中左丘腦前輻射、左扣帶束海馬部以及胼胝體枕部的FA值明顯降低，差異均有統計學意義（P＜0.05）。詳見表3。

2.6 兩組大腦灰質體積減小腦區的MD值比較

與正常組比較，癲癇組大腦灰質體積減小腦區MD值均有所升高，其中中央后回1/2/3區、顳上回中部、梭狀回腹側區以及額上回中部腦區的MD值均明顯升高，差異均有統計學意義（P＜0.05）。詳見表4。

2.7 兩組大腦白質纖維束減小腦區的MD值比較

與正常組比較，癲癇組大腦白質纖維束減小腦區MD值均有所升高，其中左丘腦前輻射、左扣帶束、右扣帶束、左扣帶束海馬部、胼胝體額部、左鉤束以及右鉤束腦區的MD值均明顯升高，差異均有統計學意義（P＜0.05）。詳見表5。

2.8 癲癇病人執行功能與大腦灰質體積、白質纖維束連接的相關性

2.8.1 癲癇病人執行功能與大腦灰質體積減小腦區FA值、MD值的相關性

在癲癇病人的執行功能中，數字廣度順向與顳上回中部FA值（r＝0.488，P＝0.026）、額眶回中部FA值（r＝0.626，P＝0.001）以及顳上回中部MD值（r＝0.511，P＝0.015）呈正相關，詞語流暢性與中央后回1/2/3區MD值（r＝0.634，P＝0.001）、梭狀回腹側區MD值（r＝0.545，P＝0.023）以及額上回中部MD值（r＝0.470，P＝0.034）呈正相關，Stroop C與梭狀回腹側區FA值（r＝0.544，P＝0.017）以及中央后回1/2/3區MD值（r＝0.611，P＝0.001）呈正相關。詳見表6。

2.8.2 癲癇病人執行功能與大腦白質纖維束減小腦區FA值、MD值的相關性

在癲癇病人的執行功能中，數字廣度順向與左丘腦前輻射FA值（r＝0.578，P＝0.031）、胼胝體枕部FA值（r＝0.689，P＝0.002）、左扣帶束MD值（r＝0.528，P＝0.022）以及胼胝體額部MD值（r＝0.663，P＝0.008）呈正相關，詞語流暢性與左丘腦前輻射MD值（r＝0.677，P＝0.001）、右扣帶束MD值（r＝0.590，P＝0.025）以及左鉤束MD值（r＝0.633，P＝0.010）呈正相關，Stroop C與左扣帶束海馬部FA值（r＝0.536，P＝0.023）、左丘腦前輻射MD值（r＝0.655，P＝0.006）以及右鉤束MD值（r＝0.490，P＝0.045）呈正相關。詳見表7。

3 討 論

癲癇是由于大腦神經元發生異常和過度的同步性放電，造成大腦功能暫時紊亂，是一種常見的神經系統性疾病，具有反復和自發性發作、病程時間長、致殘率高等特點，嚴重威脅病人的身心健康^[8-9]。對于實施手術治療的難治性癲癇病人，病灶的精確定位對于手術的順利實施具有重要意義^[10-11]。目前，對于術前癲癇病灶定位，現代影像學技術發揮著十分重要的作用，如MRI和DTI，可以從解剖學方面對癲癇病人進行腦組織結構的觀察與分析^[12-13]。

正常人完成一個基本的大腦活動任務時，需要多個腦區的協同作用。完整的大腦組織結構是執行所有功能的基礎，大腦內部結構主要有灰質和白質兩部分。大腦灰質，又稱大腦皮層、大腦皮質，位于大腦左、右半球的表面，是神經元細胞體密集的部位，色澤灰暗，平均厚度為2～3 mm。大腦灰質是大腦信息處理中心，能對外界的各種刺激做出反應，在行為、認知和執行功能方面起著十分重要的作用^[14-15]。腦白質區域比大腦灰質區域顏色淺，由被髓鞘包覆著的神經軸突組成，是大腦內部神經纖維聚集的部位，通過控制神經元傳遞的信息協調腦區之間的正常運作^[16-17]，如果大腦白質結構遭到破壞，信息的傳遞就會減緩變慢，甚至可能停止，對大腦造成的損害十分嚴重。

大腦灰質體積的變化主要通過MRI測量，大腦白質纖維束的變化主要通過DTI測量。本研究通過比較癲癇組與正常組大腦灰質體積以及白質纖維束的FA值和MD值差異，研究癲癇病人大腦組織結構的差異。本研究結果顯示，與正常人比較，癲癇病人執行功能中數字廣度順向分數明顯降低，詞語流暢性個數明顯減少，Stroop C用時明顯升高。說明癲癇病人的注意力、短時記憶能力以及反應能力與正常人相比較差。宋春杰等^[18]研究發現，癲癇病人的詞語流暢性的平均分數明顯低于對照組。王后芬等^[19]研究發現，癲癇病人Stroop色詞干擾實驗耗時高于對照組。通過MRI和DTI技術分析發現，癲癇病人大腦灰質體積以及白質纖維束均有所減少。本研究結果還顯示，癲癇組腦灰質體積和腦白質纖維束的FA值均降低，其中腦灰質顳上回中部、梭狀回腹側區以及額眶回中部的FA值，腦白質纖維束的左丘腦前輻射、左扣帶束海馬部以及胼胝體枕部的FA值明顯降低，差異均有統計學意義（P＜0.05）。進一步比較兩組受試者灰質體積以及白質纖維束的MD值發現，癲癇組腦灰質體積、白質纖維束的MD值均升高，其中，中央后回1/2/3區、顳上回中部、梭狀回腹側區、額上回中部腦區、左丘腦前輻射、左扣帶束、右扣帶束、左扣帶束海馬部、胼胝體額部、左鉤束以及右鉤束腦區的MD值均明顯升高，差異均有統計學意義（P＜0.05）。相關性分析顯示，癲癇病人與正常人有差異的執行功能指標與部分大腦灰質體積以及白質纖維束連接明顯變化的FA值與MD值呈正相關。說明病人大腦灰質體積以及白質纖維束連接的變化會使病人執行功能降低，并且此變化與病人的發病密切相關。

綜上所述，癲癇組病人的執行能力較差，進一步通過MRI以及DTI分析，發現其大腦灰質體積與白質纖維束均有所減少，且癲癇病人的執行功能與大腦灰質皮層結構及白質纖維束的FA值與MD值均呈正相關。說明大腦灰質皮層結構及白質纖維束的異常均可能是癲癇病人的執行功能發生障礙的原因。

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（收稿日期：2022-01-02）

（本文編輯郭懷?。?/p>