MR功能成像在癫痫认知功能方面的应用进展

陈彤，郭亮

苏州大学附属第一医院放射科，苏州215006

癫痫(epilepsy)是一种神经元异常放电所致的慢性发作性神经功能障碍性疾病[1]，流行病学资料显示，癫痫的患病率达到每年0.5～1%，其中30%～40%的患者为药物难治性癫痫[2]。癫痫可由多种病因引起，由于其病程长、反复发作以及发作的不可预测性，对患者的身心健康产生很多不良后果，尤其是对大脑功能方面的影响，主要表现为注意力不集中、语言表达能力、学习、工作等记忆能力下降等认知功能的损害。MR功能成像技术(functional magnetic resonance imaging，fMRI)具有无辐射、可重复操作、良好的组织对比度以及较高的空间分辨率等优点，在神经系统领域的应用日益增多[3]，尤其是在癫痫的认知功能评价方面发挥越来越重要的作用。现就对影响癫痫认知功能的因素以及fMRI在癫痫患者语言及记忆功能方面的主要研究进行综述，为我们更加深入的理解癫痫患者认知功能改变的病理生理机制提供新的观察视角。

1 影响癫痫患者认知功能的主要因素

1.1 脑结构改变

海马硬化(HS)是颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy，TLE)最常见的病理改变。海马硬化通常又称为内侧颞叶硬化，其本质是神经元的丢失和萎缩、神经胶质细胞的增生[4]，海马旁回、杏仁体、颞叶皮质及颞叶外结构等也往往受累[5]。在结构MRI上通常表现为海马体积的缩小及T2WI上高信号。难治性癫痫持续时间越长，患者海马区结构萎缩越明显，这是导致患者认知功能下降的一个重要原因[6]。颞叶外癫痫常见的脑结构异常还包括皮质发育不良、血管畸形、脑肿瘤等。

1.2 癫痫类型及发作情况

癫痫发作可以大致分为简单部分发作、复杂部分发作、全面强直阵挛发作、失神发作等几大类。有研究表明，对认知功能损害最明显的是全身强直阵挛发作，复杂或简单部分性发作次之[7]。这可能是因为不同类型的癫痫发作时脑部放电类型及范围不同，脑部弥漫性异常放电较局部异常放电对认知功能影响更大。此外，初次发作年龄越小，发作持续时间越长，对认知功能的影响越大。

1.3 抗癫痫药物的种类及剂量

有研究发现癫痫患者的药物治疗对认知功能也会产生影响。药物种类、使用剂量、频率、用药方式以及个体对药物的敏感性等均会对认知功能产生一定的影响。药物不规律使用可能会导致耐药性的产生，但长期规律用药也会因为药物自身的毒副作用而损害患者的认知功能。不同的药物种类对认知功能的损害有一定的差别[8]。一般认为，传统抗癫痫药物如苯巴比妥、苯妥英钠等影响较大，而新型抗癫痫药物如拉莫三嗪、加巴喷丁等影响相对较小[9-10]。

2 磁共振功能成像在癫痫认知功能方面的应用

对于药物难治性癫痫，手术切除癫痫灶是控制癫痫发作的主要方法，手术治疗的目标是完整切除致痫区域而最大可能的保留功能皮质[11-12]，这对于预防术后出现语言、记忆等认知功能的障碍十分必要。癫痫长期反复发作常可导致患者的语言、记忆等认知功能下降，加重患者的精神心理负担。手术中切除语言、记忆等相关功能区更加增加了术后认知能力下降的风险。fMRI不仅可以常规评价癫痫术前的重要功能区，减少手术中损害的可能性，还能对癫痫反复发作或药物治疗导致的认知功能损害进行评价，帮助及时调整治疗方案[13]。

2.1 fMRI在语言区定侧、定位及评价术后语言改变方面的应用

颈内动脉异戊巴比妥试验(intracarotid amobarbital procedure,IAP,亦称Wada试验)被认为是癫痫手术前判定语言偏侧优势的金标准[14]。但它为有创性检查，限制了其在临床方面的应用。而fMRI具有无创、可重复操作等优点，且有研究表明fMRI在决定语言偏侧优势，描画语言功能区等方面与Wada试验具有较好的一致性，如Arora等[15]分别利用阅读任务、听力任务及语言流畅任务三种不同的方法，评估了fMRI在定侧语言优势方面与Wada试验的一致率。结果表明，两者在进行阅读任务时的语言区定侧一致率为83.87%，在听力任务时为83.33%，在语言流畅任务时为76.92%。综合评估，fMRI与Wada试验在语言优势定侧方面的相符率达到91.3%。因此，近年来已有不少研究利用fMRI逐步代替Wada试验，在临床方面的应用前景更为广阔。

研究表明，绝大多数健康者表现为左侧语言优势，对于癫痫患者，语言优势的非典型性分布(双侧及右侧化)情况明显增多[16]。对语言区的准确定侧及定位不仅有利于癫痫的诊断与治疗，对于深入研究癫痫患者非典型性语言优势的机制也提供帮助。与中风或是大脑外伤性损害导致语言突然的改变(由于已建立的语言环路的突然中断)不同，有人提出慢性癫痫活动可导致大脑慢性进行性结构和功能损害，继而引起语言优势从左侧半球向右侧半球转移，或可能在左侧优势半球内部由典型语言区向非典型区发展而重新规划语言环路[17]。You等[18]利用听力描述决策任务，对122名儿童(64名对照组、58名癫痫患者)进行fMRI研究，结果发现对照组有93%(60/64)显示左侧额下回(Broca区)及左侧颞上回(Wernicke区)信号激活，患者组只有61%(35/58)显示信号激活；对于右侧癫痫灶患者，对照组可见5%(3/64)、患者组可见26%(15/58)信号激活，激活信号位于左侧额下回、左侧额中叶及右侧小脑半球；对于左侧癫痫灶患者，1名对照组及14%(8/58)患者组可见右侧额下回信号激活。这些结果显示癫痫患者左侧半球语言偏侧优势减少，非典型性优势增多。

目前，切除前颞叶是难治性癫痫的最普遍的一种手术方式。然而有证据表明前颞叶在语义整合方面有重要作用，优势半球的前颞叶切除可能会导致特殊语言障碍如命名困难。语言fMRI激活图可以提供可视化的语言区，与手术切除范围进行比较，可以有效避免损害重要功能区[19]，同时还能准确评估术后发生语言障碍的风险。如Binder等[20]利用fMRI、Wada试验对24名即将进行左侧前颞叶切除术的患者进行术前语言区的勾画，对每例患者都进行了fMRI偏侧指数的计算、Wada试验语言区的定位以及术后检查患者完成命名任务的情况，结果显示fMRI在预测术后语言障碍如命名能力下降方面有100%的敏感性及73%的特异性。Gao等[21]也利用fMRI对12例颞叶癫痫患者进行了语言皮层定位研究，成功定位了他们的语言优势半球，对于癫痫灶位于优势半球的病例采取选择性海马杏仁核切除术，癫痫灶位于非优势半球的病例采取前颞叶切除术的手术方法，结果发现所有患者在术后的评估中均未显示语言功能障碍。由此可见，术前对患者语言偏侧优势的确认以及语言功能的定位至关重要，对于降低术后发生语言障碍的风险具有重要意义。

联合应用MRI各项新技术可以提供更多关于语言认知的信息。Rodrigo等[22]联合使用语言fMRI和扩散张量成像(DTI)以检测语言系统的结构和功能关系，DTI可以提供关于白质束组成及完整性方面的信息。右侧颞叶癫痫患者fMRI显示左侧语言优势，在左侧弓形束处显示各向异性分数增高，而在左侧颞叶癫痫患者中未见此改变，笔者推测左侧颞叶癫痫的结构和功能偏侧指数之间失去了正常的联系。可见，fMRI与DTI能从不同角度阐述癫痫患者语言改变的机制，两者联合有很大的发展空间。

2.2 fMRI对记忆功能的评价

手术切除前颞叶是治疗颞叶癫痫的常见方法，但这种手术方式最常见的一个并发症就是术后记忆力下降，这是由于对记忆处理有重要作用的海马前部及海马旁回区域被切除，因此，记忆功能的评价对于颞叶癫痫患者十分重要。

目前已有不少研究详细说明了利用fMRI通过执行语言、记忆等任务可以预测颞叶切除术后记忆力下降的风险。Binder[23]对接受了前颞叶切除术的患者进行fMRI及IAP研究，结果发现计算手术前后语言偏侧优势指数( laterality index，LI)可以比Wada试验更好的预测出术后记忆力下降的风险。Everts等[24]也利用fMRI研究语言偏侧性是否能够预测术后词汇记忆能力，对癫痫灶位于左侧大脑半球的23例患者、癫痫灶位于右侧大脑半球的17例患者及正常18名健康对照者进行了fMRI检查，结果发现双侧或右侧语言偏侧优势的左侧癫痫患者术后词汇记忆能力更好。因此可推测，癫痫灶侧任务相关的激活较少或者非癫痫灶侧激活较多时，提示认知功能较强或是术后认知功能下降的可能性较小，反之亦然。另一些研究也显示，术前fMRI激活信号越强的患者，术后发生记忆力下降的可能性也越大，与对侧相比，癫痫灶侧颞中叶结构激活信号越强，在颞叶前部切除术后发生记忆力下降的可能性也越大[12]。由此可见，fMRI能够很好的预测和评估颞叶癫痫患者术后记忆力下降等认知功能改变。

绝大多数对记忆功能的研究集中在颞叶癫痫，只有少部分关于额叶癫痫记忆损害的相关报道。有报道证明额叶是长期记忆的重要结构，尤其是在记忆编码及检索方面。额叶癫痫患者由于癫痫活动产生及传播的相关大脑区域不同，所导致的记忆损害也表现出不同的特点[25]。大部分关于额叶癫痫的报道集中于执行功能而非记忆功能，而Picard等[26]对11例遗传夜间发作性额叶癫痫(autosomal dominantnocturnal frontal lobe epilepsy，ADNFLE)患者进行执行功能及记忆功能的研究表明，记忆力表现低于平均水平(10/11例)，记忆障碍比执行功能障碍更为常见。利用fMRI对额叶癫痫进行记忆障碍的评估， 可以对临床手术治疗方案的调整提供帮助。

3 不足与展望

fMRI作为一项无创性、可重复的检查技术，在癫痫认知功能的评价方面发挥着越来越重要的作用，然而fMRI在技术及方法学上仍然存在一些问题，如易受到各种生理或是环境噪声的影响；各种后处理技术的多样性及复杂性使得分析数据结果时没有统一的标准等[27]。尽管如此，fMRI仍然是评价癫痫脑功能活动的一项可靠指标。近年来，人们对癫痫的研究已经逐步向“癫痫网络”的方向发展，此外，fMRI与其他新技术的联合应用也成为当今研究的热点，如脑电联合同步功能MRI(EEG-fMRI)定位癫痫灶、与DTI、PET、SPECT联合从结构、功能、代谢等各角度阐述发病机制等。相信随着技术的不断发展，fMRI在癫痫方面将会有更广阔的应用前景。

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