皮质发育畸形术前定位致灶的静息态功能MRI初步研究

赵博峰 纪东旭 尹建忠△ 杨卫东 陈旨娟 毓 青 蔡 莉

赵博峰1,2纪东旭1,2尹建忠1,2△杨卫东3陈旨娟3毓 青4蔡 莉5

目的 探讨基于局部一致性（ReHo）、低频振幅（ALFF）和低频振幅分数（fALFF）的静息态功能MRI （RS-fMRI）是否具有术前定位皮质发育畸形（MCD）患者致灶的能力。方法MCD患者10例行RS-fMRI检查，静息态数据经预处理和分析后得到的ReHo、ALFF和fALFF激活图，与视频脑电图（VEEG）、正电子发射断层显像（PET）、MRI及综合评估的致灶结果比较。比较患者术后结果与静息态异常激活图结果。结果RS-fMRI致灶定位结果分别与6例VEEG、8例PET、6例MRI以及7例最终综合评估的致灶定位结果一致。6例接受手术治疗的患者（包括2例MRI检查阴性）均发现异常的局部激活图，术后经病理证实为皮质发育畸形（2例灰质异位和4例局灶性皮质发育不良）。结论基于ReHo、ALFF及fALFF分析方法的RS-fMRI具有定位MCD患者致灶的能力。

皮质发育畸形；磁共振成像；脑电描记术；正电子发射断层显像术；静息态磁共振脑功能成像；局部一致性；低频振幅；低频振幅分数

皮质发育畸形（malformations of cortical development，MCD）类难治性癫手术治疗的关键在于术前准确地致灶定位。基于局部一致性（regional homogeneity，ReHo）[1]和低频振幅（amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF）[2]的静息态磁共振脑功能成像（resting state-fMRI，RS-fMRI）可用于癫放电脑区域的成像[3]。低频振幅分数（fractional of ALFF，fALFF）[4]被认为是个体水平标准化后的ALFF，可减少非生理性因素所造成的信号污染。最近有学者对1例简单部分性发作癫患者同时进行EEG-fMRI 和ALFF的检查结果比较，发现二者取得定位一致的致灶[5]。这些分析方法具有潜在的定位致灶的能力，但尚少见相关临床报道。本研究通过对10例MCD患者行术前基于上述3种方法的RS-fMRI，比较分析其与多种目前临床检查技术的定位结果，初步探讨RS-fMRI对MCD患者致灶的定位能力。

1 对象与方法

1.1 研究对象 收集神经外科2010年9月—2013年9月诊断MCD癫患者10例，其中男5例，女5例，年龄8～46岁，平均(21.6±6.1)岁。癫诊断根据其临床表现及视频脑电图（VEEG）检查。纳入标准：（1）患者3～5 d内接受全面的术前VEEG、正电子发射断层显像（PET）、MRI及RS-fMRI检查。（2）经包括神经内科、神经外科、核医学中心及放射科在内的多学科术前会议取得最终统一的MCD致灶定位。排除标准：除MCD外的其他类型癫。

1.2 方法

1.2.1 VEEG检查和PET检查 收集所有患者VEEG（美国CADWELL 150导EASY-Ⅲ系统）和PET（美国GE公司Discovery LS型PET-CT）检查结果。PET诊断标准为局灶性发作间期FDG低代谢或亚临床发作局灶性FDG高代谢。

1.2.2 MRI检查 常规结构MRI（德国Siemens Magnetom Trio Tim 3.0 T MR扫描仪和头部32通道相控阵表面线圈）检查包括T1WI、T2WI、FLAIR和IR序列。

1.2.3 RS-fMRI检查和后处理 首先采用3D-T1WI序列采集矢状面解剖像（TR/TE，400/8.9 ms，翻转角70°，层厚1.0 mm，FOV 220 mm×220 mm，矩阵256×256），共176层。再采用T2单次激发EPI序列获取静息态fMRI功能像（TR/TE 2 000/30 ms，层厚5.0 mm，FOV 220 mm×220 mm，矩阵256× 256），共300帧，扫描时间为20 min。扫描方位平行于前后联合。扫描结束后，原始图像传输至脑功能数据后处理PC工作站。删除前10帧功能像以去除由于磁场不均匀及患者适应所产生的功能数据污染，再采用统计参数图SPM8软件（Wellcome Institute of Cognitive Neuroscience，London）对脑功能数据进行头动校正（去除3个方向平移超过1 mm，3个角度旋转超过1°的患者）、解剖像配准、空间标准化（体素大小为2.5 mm×2 mm×2 mm）和数据平滑（采用12.5 mm×8 mm×8 mm高斯平滑核），最后采用REST软件（Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit V1.8，Beijing）进行 ReHo、ALFF及fALFF的激活成像，激活体素数目大于10并且P值小于0.001被认为有统计学意义。3种分析方法阳性标准为局灶的、非对称性激活。上述参数至少一项阳性发现即认为是RS-fMRI结果阳性。

1.2.4 检查结果分析与比较 所有入组病例于发作间期接受检查后，由电生理专家、神经内外科医师、核医学医师以及高年资放射学医师对VEEG、PET及MR（包括MRI及RS-fMRI）检查结果做出独立诊断，所有诊断者仅被告知患者具体临床信息（临床症状和发作情况），而不包含其他检查技术的结果。PET和MR检查结果行视觉评估分析。最后通过多学科会诊确定致灶位置。

2 结果

2.1 RS-fMRI激活结果 局部异常的血氧水平依赖（BOLD）激活见于9例患者。5例可见2个参数的异常激活，4例可见3个参数的异常激活，见图1。其中异常ReHo和ALFF均可见于7例患者，异常fALFF可见于8例患者。

2.2 RS-fMRI与VEEG比较 异常放电见于8例患者。其中6例RS-fMRI异常激活与VEEG异常放电定位重合。2例RS-fMRI异常激活与VEEG异常放电定位虽不一致，但却与局部MCD定位一致。1例VEEG未见异常放电，但存在RS-fMRI异常激活且与其灰质异位解剖位置一致。1例未发现异常激活和VEEG异常放电。

2.3 RS-fMRI与PET比较 所有患者行PET-CT检查均有阳性发现。8例RS-fMRI异常激活与PET检查低代谢定位一致，见图1。1例RS-fMRI定位结果与PET及MRI检查定位不一致，但与VEEG定位一致。1例PET定位低代谢位置与灰质异位部位一致，但RS-fMRI该位置未见明显异常激活。

2.4 RS-fMRI与MRI比较 常规MRI检查中异常发现见于8例患者。其中6例RS-fMRI异常激活与MRI定位一致。1例RS-fMRI异常激活与MRI定位不一致，但与VEEG定位一致。1例MRI检查发现异常与其他检查结论均不一致。2例MRI检查阴性，但其他各项检查均发现定位一致的局部异常。

3 讨论

磁共振脑功能成像（BOLD-fMRI）一直被用于任务和刺激模式大脑功能的研究，而RS-fMRI不需要被试者的配合即可获取大量功能相关的信息。癫发作的异常神经元放电可等同于外在刺激或任务所产生的神经元活动，而癫发作间期也存在着样放电，同样可以产生相应的血流动力学改变。因此，RS-fMRI可用于癫患者亚临床发作或发作间期的研究。自从证实静息态下自发振荡低频脑活动具有其潜在的生理学意义[6]，静息态功能数据分析方法ReHo、ALFF及fALFF已被广泛用于多种疾病病理生理学机制的研究，癫被认为是最为典型的RS-fMRI研究模型[3]。

本研究中RS-fMRI发现的MCD患者异常激活脑区域与VEEG、PET及MRI检查的结果相比较，其一致性分别达6/10、8/10和6/10，与最后的致灶定位一致性为7/10，说明基于ReHo、ALFF及fALFF 的RS-fMRI可用于MCD患者的术前致灶定位研究。本研究中PET检查均有阳性发现，但其发现异常区域范围除了异常放电区外尚包括其他更大范围的脑区域，可能是由于放电所致的部分功能受损区[8]，因此对于病灶的精准定位尚有难度。RS-fMRI却有极佳的空间高分辨率可将病灶定位于亚叶水平，降低患者因经颅脑电图检查所致的创伤范围。

本组患者多有典型的MRI表现，其与RS-fMRI异常发现的一致性，说明其潜在的应用价值。特别是2例患者在常规MRI检查中没有发现明显异常，RS-fMRI却发现局部异常并直接影响了患者治疗方案的选择。该2例患者在接受术前评估中，VEEG、PET及RS-fMRI检查均发现定位一致的局部异常，但VEEG的实际空间分辨率低于PET及RS-fMRI检查，而PET检查尚有将患者暴露于放射性损害的内在缺陷。因此，RS-fMRI以其无创和高空间分辨率的方式更适用于无明显结构异常癫患者的致灶定位研究，尤其对于可疑发育异常者。此外，本研究中PET检查发现所有患者的致灶，将MRI和RS-fMRI结合应用也可得到同样的结论，RS-fMRI另一优势就在于可同时完成如磁共振波谱分析、扩散张量成像、动脉自旋标记等多模态检查，可进一步提高致灶的检出率。

Fig.1 Left parietal-occipital lobe dysplasia in a 9-year-old male patient图1 典型病例，男，9岁，左侧顶枕叶局灶性皮质发育不良

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（2014-04-10收稿 2014-05-16修回）

（本文编辑 李国琪）

A Plot Study of Resting State-fMRI:Preoperative Localization of Epileptogenic Zone in Epilepsy with Malformations of Cortical Development

ZHAO Bofeng1,2,JI Dongxu1,2,YIN Jianzhong1,2△,YANG Weidong3,CHEN Zhijuan3,YU Qing4,CAI Li5
1 First Center Clinic College,Tianjin Medical University,Tianjin 300192,China;2 Department of Radiology,Tianjin First Central Hospital;3 Department of Neurosurgery;4 Department of Neurology;5 PET/CT Center,General Hospital of Tianjin Medical University
△

E-mail:Jianzhong.yin@gmail.com

ObjectiveTo investigate whether resting state-fMRI(RS-fMRI)based on local consistency(ReHo),amplitude low-frequency fluctuate(ALFF)and fALFF can add meaningful information on preoperative localization of epileptogenic zone in patients with malformations of cortical development(MCD).MethodsTen epilepsy patients with MCD were studied with RS-fMRI using a 3.0 T scanner.The resting state data were preprocessed and analyzed using SPM8 and REST to generate the activation map.Abnormal ReHo,ALFF and fALFF related blood oxygen level dependent(BOLD)signal changes were compared to video EEG(VEEG)，PET，MRI findings and the final result of a comprehensive evaluation-defined epileptogenic zone.For operated patients,postoperative resection and histology were compared to BOLD responses.ResultsThe resultsof spike localization of RS-fMRI were consistent with VEEG,PET,MRI findings and final comprehensive evaluation-defined epileptogenic zone in 6,8,6,7 of 10 investigations.Six operated patients(including two negative resultsof MRI examination)revealed local abnormal changes but not visible on structural MRI,which was confirmed cortical malformations by pathology after operation(2 heterotopia and 4 cortical dysplasia).ConclusionRS-fMRI may help to delineate the epileptic focus in epilepsy patients with MCD.

malformations of cortical development;magnetic resonance imaging;electroencephalography;positronemission tomography;resting state-fMRI;regional homogeneity;amplitude of low-frequency fluctuation;fractional of ALFF

R445

A

10.3969/j.issn.0253-9896.2014.11.012

1天津医科大学一中心临床学院（邮编300192）；2天津市第一中心医院放射科；3天津医科大学总医院神经外科；4天津医科大学总医院神经内科；5天津医科大学总医院PET-CT中心

△通讯作者 E-mail:Jianzhong.yin@gmail.com