PET/MRI在癫痫中的应用进展

张思雨，张乐，孙洪赞

癫痫是一种中枢神经系统功能混乱导致的疾病，由于神经细胞活动性被破坏，而使病情反复发作。在全世界范围内有1%～2%的人口遭受着癫痫的困扰。尽管目前多数癫痫患者的癫痫发作经药物治疗可得到控制，但有一部分患者对抗癫痫药物治疗反应差，癫痫发作难以控制，称为药物难治性癫痫。药物难治性癫痫影响着约1/3的癫痫患者，这些患者可以通过神经外科手术来消除或减轻癫痫发作并改善生活质量[1]。对于这些患者，影像学的目的是定位功能异常并引发癫痫发作的脑组织，作为手术切除的目标。近年来，由于计算机科学及神经影像学的快速发展，将MRI的高空间分辨率与正电子发射断层扫描(positron emission computed tomography，PET)的代谢敏感性相结合的PET/MRI应运而生[2]，并且已经应用到一些关于癫痫的临床研究中。本文将阐述PET/MRI在癫痫的诊断及手术治疗中所起到的作用。

1 PET/MRI技术

新型PET示踪剂、多模态MR成像的快速发展以及先进的工作流程使PET/MRI在神经肿瘤、癫痫、痴呆和脑血管疾病的诊断上有明显的提高[3]。PET使用放射性示踪剂来识别病理性代谢反应和神经炎症的发展进程。目前，最常用到示踪剂类型是脱氧葡萄糖(f luorodeoxyglucose，FDG)，利用从中获取的葡萄糖代谢率及标准化摄取值(standardized intake value，SUV)等参数可以对癫痫做出诊断[4]。PET/MR影像融合技术将FDG-PET影像与MR影像进行异机融合，融合图像中同时显示出代谢信息和解剖结构信息。两者结合后能够克服PET图像相对低空间分辨率的局限性，并且在探测病灶方面比单独使用PET的敏感性更高[5]。

近年来，PET/MR一体机作为一种新兴的高端影像融合设备，已经应用到一些关于癫痫的临床研究之中。PET/MR一体机是一种将PET的代谢高灵敏性和特异性与MRI的高空间分辨率和时间分辨率相结合的成像方式，在许多神经和精神疾病的诊断中明显优于单一的PET或MR检查。PET/MR一体机远非PET机与MR机的简单拼凑，因此一体机PET/MR成像绝不是PET与MR图像后处理后的简单叠加。与单独PET和MR相比，PET/MR一体机有如下优势：(1)实时图像采集。(2)精准的解剖图像与功能图像的容积配准。(3)不同模态功能图像感兴趣区的勾画及亚区的分割[6-7]。此外，由于脑电信号的快速波动需要在多个水平上进行监测，PET/MR一体机可以实现多模态功能成像采集，如扩散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)、功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)、磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS)等，所以同步PET/MR非常适合复杂的脑功能研究。在PET/MR检查中，PET扫描与MRI的信号采集同步进行，实现了两种图像中信息真正意义上的同步。这不仅节省了患者的检查时间，而且还避免了二次扫描中的重新定位，提高了解剖结构和癫痫病灶定位的准确性。因此，PET/MR一体机多模态功能成像为研究脑功能疾病，如癫痫灶的定位、癫痫手术切除边界的精准划分及预测手术结局等提供了全新的平台与视角[3]。

2 PET/MRI在癫痫诊断中的作用

目前癫痫诊断治疗的一大难点为药物难治性癫痫，这类癫痫患者常需要手术治疗来消除或减少癫痫发作，因此需要精准的定位诊断，影像诊断学在评估药物难治性癫痫患者中起着至关重要的作用。PET/MRI对于药物难治性癫痫致痫灶的检出更敏感。Lee等[8]做了相关总结，他们发现[18F]FDG-PET与MR融合显像增加了癫痫灶的诊断率。Fernández等[9]研究发现，对于15例在MRI上显示为正常的药物难治性癫痫患者，12例可以在PET/MR检查中发现代谢减低的区域，其中9例与脑电图(electroencephalogram，EEG)中显示的癫痫发作区域相一致。可以看出，PET/MR一体机对癫痫病灶的敏感性要明显高于MRI。Shinad等[10]研究的29例药物难治性癫痫患者，PET/MR图像新发现了4个病例中5处病灶，而在单独的MRI和PET图像上未发现。证明了PET/MR一体机在大脑结构和功能病变上比单一MRI和PET的检测率更高。

药物难治性癫痫主要包括颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy，TLE)、局灶性皮质发育不良(focal cortical dysplasia，FCD)、结节性硬化综合症等。有关PET/MRI应用于颞叶癫痫和局灶性皮质发育不良诊断的研究较多，以下将分别进行阐述。

2.1 颞叶癫痫

颞叶癫痫是最常见的药物难治性癫痫类型，目前PET/MRI在此类癫痫诊断中的应用最多。通常，MRI是癫痫患者术前进行致痫灶定位的首选方法，但约有20%的TLE患者的MRI结果为阴性或MRI与EEG结果不一致。因此，颞叶癫痫患者的脑功能异常需要更多其他的无创成像技术评估，如脑磁图(magnetoencephalography，MEG)、PET和单光子发射计算机化断层显像(single photon emission computerized tomography，SPECT)等。发作间期[18F]FDG-PET图像上致痫灶为低代谢，为TEL术前评估提供了灵敏且特异的定位信息，现在作为TLE的一项常规检查手段[8，11]。研究证明，对于颞叶癫痫病灶的定位，PET的敏感性要高于MRI，并且PET/MRI可以提高PET对致痫灶的检出率。Theodore等[12]对46例EEG检查无效的部分性发作的癫痫患者进行FDG-PET研究，结果表明，在26例患者中单侧颞叶葡萄糖代谢率减低，表明PET可以提供有价值的数据对那些EEG检查无效的癫痫病灶进行定位，使患者免于进行颅内的侵袭性EEG检查。在这项研究中，研究者还发现在对癫痫病灶定位方面，FDG-PET的敏感性要高于MRI。此外，Maczewska等[13]的研究也证实了这一观点，该项研究在发作期间对41例TLE患者分别进行两种检查后发现，利用FDG-PET/CT检查可在34例患者的内侧颞叶发现葡萄糖代谢率降低的病灶，而在MRI图像上只有18例患者发现了病灶。桑林等[14]研究的30例行手术切除致痫灶的药物难治性癫痫患者，其中10例为颞叶癫痫，PET/CT结果与头皮视频脑电图(scalp video-electroencephalogram，SEEG)定位致痫灶的一致率为37%，PET/MR融合显像结果与SEEG定位致痫灶的一致率为83%，二者的差异有统计学意义(P＜0.01)，证明与PET/CT相比，PET/MRI能显著提高PET对于致痫灶的定位价值。

2.2 局灶性皮质发育不良

FCD是药物难治性癫痫外科治疗中发现的最常见的皮质发育畸形。按病理分为轻度的FCDⅠ型和重度的FCDⅡ型。MRI和功能神经影像检查通常可以发现FCDⅡ型的患者，但FCDⅠ型的MRI结果通常为阴性，没有准确的病灶定位和完全切除病灶所需的边界给手术治疗带来了极大困难[15]。PET/MRI对于轻度FCD的敏感性明显高于单独的MRI和PET。Paldino等[16]研究证明FDG-PET可以提高MRI轻微的皮质发育不良的检出率，甚至可以定位MRI阴性的颞叶及新皮层的癫痫发作起源。Salamon等[17]对45例患有皮质发育不良的儿童进行分析，78%的患者洛杉矶加利福尼亚大学的 MRI扫描结果为阳性，71%的患者灰度FDG-PET结果为阳性，有33%的患者两种检查结果不一致，FCDⅠ型患者中有52%检查结果不一致。对于MRI表现正常或EEG与其他神经影像学检查结果不一致的患者，其中98%的患者PET/MR结果为阳性。证明了应用FDG-PET/MR融合配准的多模态成像在术前对FCD患者进行评估，可以提高病灶的检出率，尤其是对于MRI检查中表现正常的FCDⅠ型患者。这主要是因为通过使用色彩分级技术能够提高识别微小代谢率降低区域的敏感性以及MRI能够对解剖区域进行精确的定位。通过PET与MRI图像的优势互补，使得此种技术在对癫痫的诊断方法选择中更具竞争性。

3 PET/MRI在癫痫手术中的作用

对于药物难治性癫痫，通过手术治疗对致痫灶进行精准切除是一项重要的预后因素。鉴于MRI及PET的互补作用，二者均用于癫痫患者的术前检查，目前已有许多研究结果证明了PET/MRI在制订手术方案、改善手术结果中的协同价值[18]。

3.1 颞叶癫痫

对于应用最多的颞叶癫痫，研究证明PET/MRI可以提高手术疗效。颞叶癫痫术后2年内复发率在15%～20%，部分患者复发与新皮层切除范围不够有关[19]。王国福等[20]研究的10例颞叶癫痫PET低代谢基本与MRI及长程视频脑电图(video electro-encephalograph，VEEG)定侧吻合，致痫灶定侧定位明确，但PET低代谢范围不同。一些颞叶癫痫的低代谢范围会较致痫灶的范围较大，这项研究根据PET-MRI融合影像显示低代谢确定的手术皮层切缘，距离颞极范围在4.5～5.0 cm，行颞前叶及内侧结构切除术，术后没有出现对侧肢体活动障碍、语言障碍、听力障碍或视野缺损，经过平均1.9年随访，疗效全部为EngelⅠ级。证明了与单独PET相比，PET/MRI所显示的解剖结构更清晰，定位更精确，术前PET-MRI影像融合技术是一种可行的精准定位典型颞叶癫痫手术切除范围的方法，从而提高术后疗效。

3.2 局灶性皮质发育不良

利用PET/MRI检查可以对一些小的病灶和皮质发育不全区域做出准确的边界划定，从而改善手术结果，提高预后[21]。Chassoux等[22]最近报道了在[18F]FDG-PET与MRI融合显像的指导下进行局部皮质切除术的23例患者中，有20例(87%)术后无癫痫发作。Salamon等[17]研究的45例手术治疗的皮质发育不良的癫痫儿童，通过PET/MRI进行术前评估，术后随访(2.0±1.1)年，82%的患者无癫痫发作。证明了PET/MRI的另一个优势是可以精确划定小的癫痫病灶手术切除范围，改善手术结局。

4 总结与展望

PET/MRI在癫痫的应用中显现出巨大的潜力，其中MRI的高空间和时间分辨率为感兴趣区勾画提供了精确的解剖图像，克服了PET在相对较低分辨率上的局限性，提高了对癫痫灶的敏感性，从而提高了癫痫诊断的准确性，精准定位癫痫手术切除范围并且可以预测手术预后。PET/MRI克服了单一成像技术的内在缺陷与不足，实现了对复杂疾病的多模态综合研究。PET/MRI可以对多种功能图像进行实时比较，如FDG摄取值、动脉自旋标记血流量和血氧水平依赖性图像来进一步提高对不同功能成像之间的关系的理解。

自从PET/MRI应用于临床以来，大多数关于神经及头颈部病变的PET/MRI与PET/CT对比研究均使用[18F]FDG作为放射性示踪剂，然而PET/MRI的新潜力在于将新型PET探针与多参数MR相结合。除FDG外已经有一些受体类示踪剂PET正处于研究中，如γ-氨基丁酸A(Gamma aminobutyric acid A，GABAA)/苯二氮卓类放射性示踪剂(11C-氟马西尼或18F-氟马西尼)等[23-24]。Wey等[25]应用PET/MRI，通过PET对阿片途径及f MRI对脑网络激活进行同时评估，以发现疼痛刺激时疼痛诱发丘脑变化的相关性。另外有一些学者试图通过高时间分辨率的超极化MR和PET示踪剂来检测脑肿瘤中代谢的变化[26-27]。在个性化医学时代，这些应用将有助于更好地理解复杂的脑神经疾病的病理变化。

PET/MRI绝非PET与MRI的简单组合，它提供了改进PET定量分析和验证新MR技术的机会，它还有助于未来对PET量化分子示踪剂和提供高组织分辨率及生理信息的MR间关系的理解。随着新PET放射性示踪剂以及新MR序列的不断发展，PET/MRI具有无限潜能。

利益冲突：无。