左侧颞叶癫痫患者执行功能损害与钩束弥散张量成像参数的相关性☆

刁丽梅陈子蓉黄东红余璐李丽萍郑金瓯

执行功能作为认知功能的高级形式，在完成复杂的认知任务时对其他认知过程进行控制和调节[1]，在认知领域中具有重要地位。有研究证明，颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy，TLE)患者存在不同程度的执行功能障碍[2-6]，左侧TLE患者的病灶均位于左侧颞叶，是TLE中的一部分。最近的研究发现与执行功能有关的脑结构为额叶系统[7]，我们考虑左侧TLE导致患者执行功能损害的可能机制之一，为左侧颞叶起源的痫性放电通过钩束纤维(uneinate fasciculus，UF)等优势通道优先向额叶扩布[8]，但对于该假设目前尚缺乏磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)等影像学上的证据。本研究比较了左侧TLE患者与健康对照组的执行功能以及双侧钩束的DTI特点，并将两组的执行功能评分与双侧钩束的FA值和纤维束平均长度值进行相关性分析，以了解左侧TLE执行功能损害的特点及与双侧钩束的关系。

1 对象与方法

1.1 研究对象 连续收集2007年01月至2011年07月在我院门诊或住院的左侧TLE患者，纳入标准[9]：①符合下述三个条件中的两个：①临床发作症状提示致痫病灶位于或起源于左侧颞叶；影像学提示存在左侧颞叶病灶，海马硬化或萎缩，其他部位未见异常；发作期或发作间期EEG显示痫性病灶位于左侧颞叶；②遵照国际抗癫痫联盟癫痫发作和癫痫综合征的治疗指南[11](2006)规范化使用抗癫痫药物；③6个月内未更改抗癫痫药物治疗方案；④右利手。排除标准：①病灶位于右侧颞叶、不能明确病灶侧或双侧均可疑患者；②合并有单侧或双侧额叶病灶(梗塞、脱髓鞘、肿瘤等)患者；③6周内曾不规范使用抗癫痫药物及抗精神病药物等影响精神及智能患者；④视听力和语言理解表达能力障碍患者；⑤合并其他严重躯体疾病患者；⑥检查不合作者。共收集左侧TLE患者14例，男7例，女7例，年龄(19～46)岁，平均(33.4±6.7)岁，受教育年限(3～17)年，平均(9.6±4.0)年。

选择与上述左侧TLE患者性别、年龄、受教育程度相匹配的健康志愿者15名作为对照组，7名来自广西医科大学的学生，8名来自社区招募。右利手。其中男7名，女8名，年龄(18～48)岁，平均(32.1±7.1)岁，受教育年限(3～19)年，平均(11.2±5.3)年。患者组与对照组年龄(t＝0.506，P=0.617)、平均受教育年限(t＝0.912，P=0.370)以及性别分布(χ2=0.032，P=0.857)无统计学差异。

被试者参与研究前均取得知情同意，本研究得到广西医科大学伦理委员会的认可。

1.2 研究方法

1.2.1 神经心理量表测查 采用执行功能评定任务全面评估所有受试者反应抑制、工作记忆、计划能力、定势切换和流畅性5个方面[14]。Stroop色词干扰测验测试反应抑制力；数字广度与数字符号测验考察工作记忆能力；连线测验考察定势切换能力；词语流畅性测验考察词语的流畅性。

1.2.2 MRI弥散张量扫描参数 磁共振扫描使用荷兰Phillips公司Achieva 3.0T系统磁共振扫描仪。①结构像扫描：自旋回波序列(T1加权)，TR=60 ms，TE=16 ms，层厚=5 mm，间距=1 mm，视野(Field Of View，FOV)=220 mm×220 mm；②DTI序列：采用ZOOM梯度场，DW-EPI序列扫描，具体参数如下：TR=1000 ms，TE=15 ms，层厚=2 mm，层距=0.5 mm，FOV=220 mm×220 mm；矩阵128×128，采用2个弥散梯度场(b=0，1000 m2/s)，施加15个弥散梯度方向，扫描层数16层，扫描时间224 s。获得的原始数据传输入工作站，应用美国约翰·霍普金斯大学开发的DTI studio软件(http：//cmrm.med.Jhmi.edu/)进行处理。

将采集到的DTI原始数据导入软件DTI studio系统中，在每个个体双侧的额颞空间上追踪，获得每个个体双侧的钩束[11](见图1)。路径追踪停止条件设定为 FA＜0.2[12]或者角度＞41°[11]，同时追踪后纤维长度＜20 mm则自动舍弃[13]。经软件处理后可自动计算产生出每个个体双侧钩束的平均各项异性分数(fractional anisotropy，FA)值和纤维束平均长度值，同时可见到双侧钩束的DTI彩图，见图2。选择的层面为冠状位额颞叶分离的最后一个层面。选择的第一个感兴趣区(region of interest，ROI)位于颞叶，第二个ROI位于同一冠状层面、同侧颞叶上部、岛叶内侧、紧邻壳核的位置，见图1的右图。

1.3 统计学方法 使用SPSS 12.0进行数据分析，对患者组和对照组神经心理测查及双侧钩束行DTI检查后所获得各相关参数值的比较采用独立样本t检验，采用Pearson相关分析方法研究神经心理量表的5个方面与双侧钩束的FA值和纤维束平均长度值的相关性。检验水准α为0.05。

2 结果

2.1 神经心理测查 与对照组比较，左侧TLE组stroop试验反应时延长(t＝2.303，P=0.029)，错误数增加(t＝5.944，P＜0.001)；数字广度(t＝3.128，P=0.004)、数字符号(t＝3.121，P=0.001)得分低于对照组；连线所需时间长于对照组(t＝2.362，P=0.018)；词语流畅性得分低于对照组(t＝4.723，P＜0.001)，上述差异均具有统计学意义(见表1)。

2.2 左侧TLE组与对照组双侧钩束的FA值及纤维束平均长度值 左侧TLE患者左侧钩束的FA值较对照组减低(t=4.016，P＜0.001)；右侧钩束FA值及双侧钩束纤维束平均长度值与对照组比较均没有统计学意义(P＞0.05)(见表2)。

2.3 左侧TLE组心理测查与双侧钩束的FA值相关性 左侧TLE患者左侧钩束FA值与词语流畅性(r=0.56，P=0.025)及数字广度(r=0.58，P=0.028)呈正相关，与stroop反应时、stroop错误数、数字符号、连线测验无统计学意义上的相关性。左侧TLE患者右侧钩束FA值与stroop反应时、stroop错误数、数字符号、连线测验、词语流畅性及数字广度均无统计学意义上的相关性。

图1 正常钩束的解剖及DTI示意图

图2 患者组和对照组的T1加权像(冠位)上双侧钩束的ROI位置、大小及双侧钩束的轴位DTI彩图 A图依次为患者组的T1加权像(冠位)、左侧钩束DTI彩图和右侧钩束DTI彩图，B图依次为对照组T1加权像(冠位)、左侧钩束DTI彩图和右侧钩束DTI彩图。A、B的DTI彩图直观比较，患者组较对照组左侧钩束有变细变薄的趋势

表l左侧TLE组与对照组神经心理测查结果

表2 左侧TLE组与对照组左右侧钩束的FA值及纤维束平均长度(x±s)

3 讨论

左侧TLE患者存在广泛的认知功能损害，注意功能是认知功能的基础。注意网络理论认为注意功能由警觉、定向、执行3个子模块构成，3个模块构成了注意网络内部的神经网络联系，三者相互协作完成注意功能[15]。我们既往的研究发现，左侧TLE患者具有警觉网络及执行网络的异常[2,6,16]，其中执行网络的异常是注意网络损害中最常见的。执行功能是指个体在实现特定目标或者完成复杂任务时，以灵活、优化的方式控制多种认知加工过程协同操作的认知神经机制[14]，执行功能的障碍会导致患者产生认知、情绪和社会功能等方面的异常，相反的研究还发现，执行功能的损害与认知功能康复计划的低疗效密切相关[17],可见执行功能在认知功能中具有重要的作用。因此，对大脑执行功能的研究对深入了解左侧TLE的认知功能的损害有重要作用。

本研究发现，本组左侧TLE患者的stroop试验反应时延长，错误数增加；数字广度、数字符号值均低于对照组；连线所需时间长于对照组；2 min之内左侧TLE组说出动物名字的总数少于对照组，提示左侧TLE组存在广泛的执行功能障碍，包括反应抑制力、工作记忆能力、定势切换能力以及词语流畅性等方面，与文献研究相一致[18]。

DTI能够显示微观的白质解剖结构，提供疾病细微的病理改变信息。左侧TLE患者执行功能变化与DTI所提供的相关参数是否具有相关性，我们在左侧TLE组与对照组双侧钩束的FA值及纤维束平均长度值的比较中发现，左侧TLE组左侧钩束的FA值显著减低，而右侧钩束及双侧的纤维束平均长度，与对照组比较差异无统计学意义。我们推测，右利手者左侧大脑半球为优势半球，额叶控制执行功能的冲动传入与传出活动中，左侧额颞叶的钩束提供了纤维回路中主要的纤维联系，病变左侧FA值显著降低，考虑与同侧颞叶病灶相关，后者引起联系额颞叶长联系纤维之一的钩束微结构的损害，可能与文献中应用DTI技术发现局灶性丘脑梗死可以引起与丘脑联系的放射纤维继发性损害的病理机制相一致[19]。

对左侧TLE患者执行功能的各认知心理检查与双侧钩束的FA值相关性分析发现，左侧TLE患者左侧钩束FA值与词语流畅性及数字广度呈正相关。

词语流畅性反应执行功能的测试词语的流畅性，数字广度是考察执行功能的工作记忆能力，二者是执行功能中的重要组成部分，左侧TLE患者左侧钩束FA值与词语流畅性及数字广度评分呈正相关，提示联系额颞叶的钩束可能是执行功能中的词语流畅性和工作记忆能力的结构基础。本研究所有病例均为在T1像上表现正常的白质区域，在DTI上见到了左侧钩束FA值的变化，提示左侧TLE患者左侧钩束存在细微病理改变如髓鞘脱失或轴索损害等，这些病理改变可能是引起部分执行功能损害的原因。执行功能缺陷对TLE患者今后的发展存在影响，出现执行功能缺陷可能最终发展为严重而广泛的计划、执行、自我反省、目标实现等能力的不足。可见，早期对左侧TLE患者的执行功能进行准确评定及有效干预是十分迫切和必要的。

执行控制网络定位于额叶前扣带皮质，本研究中左侧TLE患者存在注意网络的执行功能损害，临床却无额叶病灶证据，考虑其可能的病理生理机制之一为：颞叶起源的痫性放电，通过额颞叶的联络纤维向额叶扩布。其中，钩束是联系额颞叶皮质主要的白质纤维束之一，是颞叶癫痫传向额叶的一个通路，左侧TLE发作优先传播的路径可能是同侧穹窿和终纹，杏仁核纤维以及钩束，但其中只有钩束是与额叶相联系的，因此可以推测具有执行功能损害的左侧TLE患者与钩束的损害密切相关，我们的研究证实了左侧TLE患者执行功能中的词语的流畅性和工作记忆能力障碍与左侧钩束相关。

纤维束平均长度是从宏观角度评估双侧钩束的一个指标，神经纤维束的密度及长度值越高，则神经传导越快，反应时间越短。本试验中左侧TLE组双侧钩束的纤维束平均长度值均与对照组双侧钩束的纤维束平均长度值比较无统计学意义，考虑可能的原因是双侧钩束的宏观损害不明显，或者是我们在纤维束长度的设定条件上的限制，在角度大于41°、长度小于20 mm时路径追踪停止，在此条件下的纤维束的损害不能体现。

本项研究中，左侧TLE患者存在广泛的执行功能损害，部分执行功能的损害与左侧钩束的损害相关，推测左侧钩束的损害可能是部分执行功能损害的病理结构基础。利用DTI技术我们能观察到左侧TLE患者先于常规MRI形态和信号改变的脑白质微观结构的改变，提示钩束白质微结构早期损害的病理结构改变，支持钩束是传导额叶执行控制功能的主要纤维束之一，但更细微的病理生理学证据，例如提示纤维束轴索损害的特征值λ1值，提示纤维束髓鞘损害的特征值λ2、λ3值的变化等，需要做进一步的研究，这是本研究的局限性。

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