磁共振波谱成像联合弥散张量成像用于颞叶癫痫的诊断研究*

杜飞舟，关 静，蒋 锐

西部战区总医院 医学影像科(成都610083)

颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy，TLE)是成人和青少年最常见的难治性部分性癫痫，病因除发育异常、血管瘤、外伤、肿瘤和感染外，以海马硬化(hippocampus sclerosis，HS)最多见，而很多HS病例常规MRI很难发现阳性改变[1]，为临床治疗及术前定位、定侧带来一定困难。本研究拟联合两种功能磁共振技术来对HS的结构和代谢改变进行多参数研究，通过弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)及磁共振波谱成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS)发现TLE患者患侧与健侧间存在的影像学差异，为术前定位提供更多、更可靠参考依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料

收集2017年5月至2019年3月西部战区总医院诊断明确的TLE患者28例，病例临床诊断标准参照国际抗癫痫联盟(2001)诊断标准[2]，其中，男17例，女11例，年龄11～42岁。纳入标准：1)脑电图提示为颞叶异常放电，其中12例行手术治疗，病理证实为HS；2)常规颅脑磁共振检查无阳性病灶，HS征象除外。排除标准：1)患有其他重要神经、精神疾病及器官功能障碍；2)患有颅脑肿瘤、外伤及先天颅脑发育畸形等病变；3)患有其他严重全身性、多系统性、代谢性疾病。另收集与病例组年龄段及性别占比相匹配的22例健康志愿者为对照组，其中，男13例，女9例。所有受试者均签署知情同意书。

1.2 数据采集及后处理

扫描方法：设备采用飞利浦3.0T超导磁共振仪，16通道头部联合正交线圈。常规MR扫描：常规头颅横断T1WI(TR:500 ms，TE:10 ms)、T2WI(TR:2 000 ms，TE:90 ms)扫描，层厚6 mm，无间隔；斜冠状位FLAIR序列(TR:9 000 ms，TE:125 ms，TI:2 500 ms)，层厚3 mm，无间隔。FOV：23 cm×23 cm，矩阵：256×256。

H-MRS：TR:1 000 ms，TE:144 ms，点分辨率空间选择(PRESS)定位序列，带宽2 000 Hz，NSA:1，体素大小20 mm×10 mm×10 mm，扫描时长：7 min 57 s。

DTI检查：行横断位DTI检查，DTI的扫描层面与轴位T2WI一致；应用DTI SE EPI序列进行成像，扫描参数分别为:TR:8 600 ms，TE:80 ms，FOV:230 mm×230 mm；矩阵512×512；NSA: 2。层厚/层间距:3 mm/0 mm。b值分别为0、800 s/mm2，8个弥散方向，扫描时长：5 min 16 s。

波谱数据后处理：扫描完毕，利用设备自带的Spectroview波谱后处理软件生成相应感兴趣区(ROI)的代谢物谱线。观察ROI波谱基线及信噪比，分析N-乙酰天门冬氨酸(NAA，2.02 ppm)、胆碱(Cho，3.22 ppm)及肌酸(Cr，3.03 ppm)代谢物峰，根据化合物峰值下面积计算NAA/(Cr+Cho)比值。

DTI数据处理：原始数据传入工作站，应用扫描设备自带的Fiber Tracking纤维跟踪软件重建脑内主要白质纤维束，并叠加于斜冠状位FLAIR序列上，分别设定双侧海马为ROI，测定双侧海马表观弥散系数( ADC) 值和各向异性分数( FA) 值。

技术要点：检查前进行MR设备匀场；与受试者充分沟通，注意检查中的配合，告知检查注意事项；检查前对受试者进行最大限度的头部制动和噪声防护，减少外界干扰；波谱后处理中注意基线调整，尽量平直，控制杂波干扰，感兴趣区的选择尽量避开脑脊液和大血管。ADC值和FA值均测量2次，取其平均值。对照组对比分析均只取左侧海马测值作为正常对照。

1.3 统计学方法

2 结果

2.1 正常对照组双侧海马测值

22例志愿者均完成常规MRI、DTI及MRS成像，常规序列显示双侧海马形态规则、饱满，未见萎缩征象，各序列信号均匀，未见占位病变。双侧海马各参数测值如下，双侧测值差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。

表1 22名正常志愿者双侧海马区DTI及MRS测值配对分析

2.2 TLE患侧、对侧各参数改变

TLE患侧FA值较对照组减低，与对侧比较，差异无统计学意义(P>0.05)；ADC值较对侧及对照组均升高(P<0.05)；NAA/(Cr+Cho)值较对侧及对照组降低(P<0.05)(图1～3、表2)。

TLE对侧FA值较对照组减低(P<0.05)，但与患侧比较差异无统计学意义(P>0.05)(图1)；ADC值较对照组轻度升高，但较患侧稍低，差异有统计学意义(P<0.05)(图2)；NAA/(Cr+Cho)比值较对照组减低，但较患侧稍高，差异有统计学意义(P<0.05)(图3、表2)。

图1 DTI成像各组海马区FA值分布散点图

图2 DTI成像各组海马区ADC值分布散点图

图3 MRS各组海马区NAA/( Cr +Cho)比值分布散点图

表2 海马区DTI及MRS各组测值分析

注：与对照组比较，*P<0.05 ；与对侧和对照组比较，**P<0.05

2.3 TLE患侧各年龄段各参数改变

不同年龄段内，TLE患侧与正常对照组相比，FA值、ADC值及NAA/(Cr+Cho)值3个参数变化趋势分布如下(表3)。

表3 28例TLE患侧各年龄段各参数相对于对照组变化趋势分布表(n)

注：由于TLE与对照组各参数值分布存在交叉重叠区间(图1～3)，且没有相关诊断阈值作参考，该分布表中对于“升高”“相似”“降低”的判断基于研究者的主观判断，尚缺乏客观诊断标准

3 讨论

常规影像学对HS的诊断较多依赖检查设备、扫描技术和诊断者经验水平，随着功能影像技术的发展，目前已有多种新兴的影像技术被用于TLE的定位、定侧。DTI利用水分子在大脑结构中的各向异性弥散特性成像，是当前惟一一种能有效观察和追踪脑白质纤维束的非侵入性检查方法[3-5]。ADC值升高表明水分子在白质纤维中弥散运动受限程度减小，提示髓鞘破坏。FA值降低，表明纤维的细微结构存在一定程度损害[6-7]。本研究发现，病变侧ADC均值及FA均值与正常对照组比较差异有统计学意义(P<0.05)，且ADC的改变与对侧比较差异有统计学意义(P<0.05)，有利于癫痫灶的定侧分析。在病例组双侧海马与对照组FA值差异有统计学意义(P<0.05)，但患侧与对侧差异无统计学意义(P>0.05)，有待增加样本量进一步研究。部分难治性TLE在常规磁共振扫描序列上海马形态学改变并不明显，研究[8-9]认为，这可能是HS发生后神经胶质细胞增生、替代所致，而DTI对于检测神经元丢失和胶质增生相对于常规磁共振成像有显著优势，本研究也发现，部分 MRI阴性区域出现了ADC值升高和FA值降低，证实了DTI能从分子水平上提示更多信息。

MRS是利用原子核化学位移和原子核自旋耦合裂分现象来测定组成物质分子成分的一种方法，亦是目前唯一一种无创研究活体组织细胞代谢、生化改变和特定化合物定量分析的功能影像学技术[10]。波谱分析用于癫痫研究可无创检测大脑海马组织内NAA、Cho、Cr等代谢产物的变化[11-13]。本研究分析了NAA/( Cr +Cho)的比值变化，发现癫痫侧的测值较对侧及对照组均明显减低，也证实了其病理学改变。波谱分析将HS的影像学研究从形态学深入到功能代谢和分子水平，在针对TLE的定位诊断中具有一定的临床应用价值，成为近年来研究的热点[14-15]。本研究发现，TLE患者不仅患侧各测值存在异常，且TLE对侧各指标较对照组也存在异常，这与之前的研究[3]相符，认为异常放电的患侧海马会通过脑内神经网络和纤维连接间接影响对侧神经元、神经递质和代谢平衡。

本研究同时引入了两种功能成像方法，以期达到定位诊断的目的，然而研究结果显示TLE患侧与对照组乃至对侧之间各参数测值存在一定数据重叠和交叉区间(图1～3)。对于数据重叠和交叉现象的存在，笔者认为与下列因素有关：第一，TLE的发生本是由正常到病变缓慢进展，循序渐变的过程，而并非两种截然不同的状态，所以他们的测值也是一个连续分布的数据形式，必然存在数据的交叉和重叠区间。第二，各研究病例的病史、病程、病情不同，也势必影响测值的差异性，而病史的分布本身也是一组连续的数据分布，所以测值之间也没有截然不同的分界线。第三，测值的准确性取决于设备精度、受检者配合程度以及检查操作人员的技术水准，诸多因素的存在增加了定量分析的难度，这也是本研究的必要性所在。第四，样本量太小，尚不能对TLE患侧做出准确的定性分析阈值判断区间，有待增加样本量进一步研究。

虽然各组数据的均值差异有统计学意义(P<0.05)，但由于数据连续分布的特点，又缺乏客观准确的判断阈值或参考值，对于某一具体病例，尚难以作出具体准确的定位判断，笔者只能初步判断一侧测值较对侧测值的变化趋势，并结合理论主观判断升高或降低一侧为患侧。而对于测值相似的病例，单个参数的测量往往难以确定病变部位，多个参数相互参考，有利于定侧诊断。本研究中，单靠一种方法FA值或ADC值有12例TLE难以实现定侧诊断，而结合波谱分析后，仅有3例难以实现定侧诊断。本研究中，笔者期望确定TLE各参数值均数的变化趋势、均数差异，以期在将来的研究中获得大样本量支持，并确立诊断阈值。

对于诊断阈值的确立，除与病灶本身的病理生理变化及代谢有关外，还与检测设备、参数设置及操作者素质等多因素相关，只有建立标准的检测水准、规范操作流程，并扩大研究样本量，才有望获得一定的诊断标准，且这个标准可能在各研究中心之间也是存在差异的[3,5,9]。DTI技术和MRS技术各有所长，笔者期望将两项功能磁共振联合进行多方面对比研究，联合应用。DTI能从结构方面发现白质的异常改变[16]，而MRS能从神经元代谢方面发现癫痫灶的异常改变[17]。多方面研究、多方面证实，并与临床和脑电图对比，以期为临床的定位、定侧诊断提供参考。