多模态MRI技术在颞叶癫痫致痫灶定侧定位诊断中的应用

许尚文

联勤保障部队第900医院 放射诊断科，福建 福州 350025

引言

癫痫是神经系统疾病中常见的高发病率疾病，全球有超过5000万人口患有癫痫，其中我国癫痫患者约占五分之一，且每年以60万左右的新发病人持续递增[1]。癫痫患者多需终生服药，反复发作会给患者及其家人带来极大的痛苦，并严重影响生活质量[2‐4]。颞叶癫痫（Temporal Lobe Epilepsy，TLE）是最常见的难治性癫痫，其主要的治疗方法就是通过外科手术，切除致痫灶，从而达到控制症状的目的，而致痫灶的精确定位是TLE手术治疗的关键，也是临床医学的一大难题[5‐7]。随着磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术的不断发展，以及对其研究的不断深入，癫痫领域的神经影像学研究进展很快，越来越多的MRI技术被用于TLE致痫灶的定侧定位中，致痫灶评估的可靠性不断提高，为术前提供了较为可靠的影像学依据与参考[8‐11]。

1 TLE伴海马硬化患者MR影像改变的病理组织学基础

海马硬化是TLE的主要原因[12]，伴海马硬化的TLE多属于难治性癫痫，此类患者可以通过癫痫外科手术控制频繁的发作而取得良好的效果[13]。大部分难治性海马硬化型TLE患者的最主要的病理基础以海马为主的内侧颞叶脑区结构硬化，主要表现为特异性神经元的缺失及胶质细胞的增生。这些病理改变可能与孕妇围产期综合征、中枢神经系统感染等导致缺血缺氧性损害有关，从而刺激海马后使得特异性神经元减少，胶质细胞增生，导致海马硬化[14‐15]，使得海马形态体积发生变化，海马结构萎缩，变得致密，进而在影像学表现出结构形态及信号的变化。

2 MRI技术在TLE致痫灶定侧定位中的应用

2.1 MR结构成像技术在TLE致痫灶定侧定位中的应用

2.1.1 常规T2WI

常规T2WI序列是目前在TLE致痫灶定侧定位中应用最为普遍的序列，该序列图像信噪比高，扫描时间短，其对颞叶的评估包括海马大小、形态和信号强度、颞叶发育异常、肿瘤、感染或外伤后改变等。T2WI能够较好地显示TLE的致痫灶，尤其在海马硬化引起的癫痫中能较好地显示海马硬化。在T2WI上，患侧的海马体积减小，信号增高，患侧侧脑室颞角扩大[16]。有研究认为轻度海马硬化虽然有神经元的缺失和胶质增生，但T2WI无法发现海马形态与信号的异常，只有当海马神经元缺失超过二分之一时，常规MRI才能显示并观察到其异常[17]。因此，对于轻度海马硬化，T2WI有一定的局限性，导致其对癫痫早期诊断敏感性较低，此时就需要与其他检查技术相结合。

2.1.2 液体衰减反转恢复序列

液体衰减反转恢复序列（Fluid Attenuated Inversion Recovery，FLAIR）序列是在常规T2WI基础上衍生出来的序列，除了发现病灶的优点外，该序列还具有T2WI信噪比高，图像质量好的特点。由于该序列将高信号的脑脊液和脂肪所抑制，这样背景得到了抑制，而其他脑组织仍为T2WI的特点，从而使得图像对比度进一步提高，更加有利于病灶的显示。有研究显示，使用FLAIR序列对TLE致痫灶进行定侧，其准确度可达85%以上，具有较好的诊断效能，可以满足基本的临床需要[9,18]。但是该序列的局限性在于对MR阴性TLE患者的致痫灶无法显示[19]，此类癫痫具有TLE的临床症状表现，但在常规颅脑FLAIR序列检查后，经视觉分析无法发现明显致痫灶[20]。综合来讲，FLAIR序列可作为TLE患者的致痫灶定侧定位的常规扫描序列，可对大部分TLE患者的致痫灶进行准确的定侧定位，但是如果遇到MR阴性TLE，就需要结合其他技术进行综合诊断。

2.1.3 高分辨T2WI

海马硬化是内侧型TLE的主要致病原因，MRI显示海马体积萎缩和/或T2WI高信号是海马硬化的主要征象，但有研究者认为海马内部结构不对称性改变有可能是海马硬化的第三种征象[21]，只是普通分辨率的MRI T2WI及FLAIR序列无法清晰的显示海马内部结构，而高分辨率T2WI则能很好地解决这个问题。高分辨率MRI通过对扫描参数进行合理设置与优化，可以清晰地显示海马的内部结构，从而大大提高对海马硬化诊断的灵敏度与准确度，而且对于常规T2WI及FLAIR无法发现海马硬化征象的TLE患者也能够清晰显示海马结构异常，对患者术前定侧定位具有重要的价值[22]。采用高分辨T2WI对海马进行斜冠状位扫描后，还可以采用海马内部结构评分系统，对海马内部结构进行评价，进而可以进行致痫灶的定侧定位[23‐24]。因此，该序列对常规MRI T2WI及FLAIR序列是个有利的补充，但该序列的缺陷在于扫描时间过长，对于一些患者可能无法耐受。

2.1.4 T1‐3D基于体素的形态测量学方法

T1‐3D 基 于 体 素 的 形 态 测 量 学（Voxel‐Based Morphometry，VBM）是通过计算机技术对颅脑MRI图像中的脑灰质、白质密度或体积进行逐个体素分析的技术，现被广泛用于阿尔茨海默病、癫痫、抑郁症等研究中。有研究发现，TLE患者部分脑区脑白质体积较正常对照组有所降低[25]，也有研究发现MRI 阴性TLE 患者致痫灶的同侧内嗅皮层发生萎缩[26]。这些研究表明，该技术有可能为癫痫灶定位以及手术切除提供一定的指导意义。

2.2 MR功能成像技术在TLE致痫灶定侧定位中的应用

2.2.1 磁共振波谱成像技术

磁共振波谱成像技术（Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS）可以提供组织的生物化学代谢信息，目前被越来越多的用于疾病诊断及鉴别诊断。在TLE致痫灶定侧定位的MRS的研究中，主要研究的代谢物分别是N‐乙酰天冬氨酸（N‐Acetylaspartate，NAA）、肌酸（Creatine，Cr）、胆碱（Choline，Cho）等，NAA主要存在于神经元内，其含量下降常提示神经元功能受损或缺失；Cho和Cr主要存在于神经元和神经胶质内，但由于少突胶质细胞内和异形胶质细胞Cho和Cr的含量比神经元高，所以当Cho和Cr含量增加时，提示有神经胶质增生。我们通过测定其含量或者比值，实现癫痫患者致痫灶的定侧定位[27]。有研究者采用MRS对难治性TLE患者致痫灶进行定侧定位，发现其有较大的临床应用价值[28]。除了以上常用代谢产物，其他一些代谢物目前也慢慢成为研究的热点，比如谷氨酸（Glutamate，Glu）和γ‐氨基丁酸（Gamma‐Amino Butyric Acid，GABA）等化合物。有研究者使用短回波时间MRS对TLE患者脑内Glu的代谢情况进行检测，并对其致痫灶进行定侧定位，研究表明Glu波谱诊断的准确度可达90%以上[29]。还有研究者使用7 T MRI进行MRS扫描，研究发现7 T 条件下，MRS信噪比大大提高，对于成功定位致痫灶具有较高的诊断价值[30]。采用MRS对TLE致痫灶定侧定位需要注意的是MRS对扫描技术要求较高，为了保证扫描成功率，必须要做好质控工作，这样可以保证谱线基线稳定，杂峰少，信噪比可以达到诊断的需要。

2.2.2 扩散加权成像技术

扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）和在其基础上衍生而来的扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）也被用于研究TLE患者脑内水分子扩散情况，有研究表明TLE伴海马硬化患者由于细胞外间隙扩大、神经元树突减少以及密度降低会使海马的表观扩散系数（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）值会比对照组有所增高，采用ADC值对致痫灶定侧的正确率可达100%[31‐32]。DTI是在 DWI的基础上衍生而来[33‐34]，其的主要参数有部分各向异性（Fractional Anisotropy，FA）、平均弥散率（Mean Diffusivity，MD）等。有研究显示内侧TLE患者脑白质纤维素致痫侧的FA值有广泛性的减低，这一研究结果表明其在手术定位及制定手术策略中有可能为临床提供可靠依据[35]。总之，DTI可以很好地显示脑白质，在对致痫灶的定位及认识功能研究方面都有较高的价值与意义。

2.2.3 灌注加权成像技术

MR灌注成像分为两种，一种是使用内源性示踪剂，即动脉自旋标记（Arterial Spin Labeling，ASL）技术，另外一种是通过静脉内团注顺磁性对比剂，进行动态磁敏感对比增强（Dynamic Susceptibility Contrast‐enhanced，DSC）灌注成像。ASL不需要注射对比剂，它既简单又快速，研究人员发现癫痫患者癫痫发作间期，患侧灌注较健侧低，癫痫患者癫痫发作期，患侧灌注较健侧高，该研究结果表明ASL对癫痫患者致痫灶的定侧有一定的参考与帮助[36‐38]。还有研究者采用DSC灌注成像技术对TLE患者发作间期血流灌注进行研究，研究发现致痫灶同侧的灌注较对侧明显减低[39]。DSC灌注成像技术可提供更多血流动力学信息，但由于检查时需要注射外源性对比剂，故在癫痫研究中受到一定的限制。

2.2.4 静息态功能磁共振

静息态功能磁共振成像（Resting‐State Functional Magnetic Resonance Imaging，rs‐fMRI）是指人在清醒、闭眼、放松的状态下产生的BOLD信号，rs‐fMRI最初被用于检测大脑结构及活动的异常，近年来成为癫痫研究的热门。有研究显示与正常组相比，癫痫组部分脑区域的模式网络的功能连接增强[40]。还有研究者对癫痫患者癫痫活动分布区域的局部一致性（Regional Homogeneity，ReHo）值进行研究，研究结果显示癫痫患者的ReHo值与间期癫痫活动有显著相关性，间期癫痫活动有可能是引起癫痫患者的ReHo值变化生物学基础之一，进一步可对致痫灶进行定位提供一定的参考[41]。但由于其扫描时间较长，噪音较大，患者不易耐受，并有可能在检查过程中诱发癫痫发作，且后处理过程复杂，限制了其在癫痫患者致痫灶定侧定位中的推广使用，而较多的被用于脑功能研究。

2.2.5 血氧水平依赖功能MRI技术

血氧水平依赖功能MRI（Blood Oxygen Level Dependent Functional Magnetic Resonance Imaging，BOLD‐fMRI）技术是一种无创的功能成像技术，目前主要应用于脑功能区（运动、语言、感觉功能）的术前定位。有研究者利用EEG‐fMRI对癫痫患者进行致痫灶评估，发现在脑电图出现慢波的同时，在相应区域可以观察到BOLD信号的增加，并且癫痫灶的位置和BOLD信号增加是一致的，因此，BOLD‐fMRI可以在手术前定位致痫灶，并为手术治疗提供可靠的依据[42]。

3 其他MR技术在TLE致痫灶定侧定位中的应用

有研究者采用MR各向同性容积扫描成像技术对TLE患者脑内病变检测的临床应用进行研究，发现运用该技术，然后采取多角度及薄层高分辨2D重组图像，有颅内颞叶病变的检出[43]。还有研究者将扩散峰度成像用于TLE患者致痫灶识别，发现其在准确、全面识别癫痫病灶方面可为常规MRI及脑电图检查补充重要信息[44]。近年来，一些新型序列如双反转序列可同时抑制来自脑白质和脑脊液的信号，选择性显示灰质，可提升致痫灶的检出率[45]。另一种新型序列为液体和白质抑制序列，可在单次扫描中生成两套天然匹配的3D高分辨率影像，影像具有同时抑制脑脊液和脑白质的特点，提升了灰/白质、灰质/脑脊液的对比度，选择性显示灰质的特点，也为提高术前评估病灶的阳性率带来希望[46]。目前MR影像对TLE患者致痫灶的定侧定位分析主要依赖人工解读，主观性强，耗时费力，为提高常规MRI致痫灶定位的准确性，有研究者将计算机与人工智能技术应用于分析癫痫影像，如采用MRI图像纹理分析方法分析TLE海马硬化患者术前冠状位海马FLAIR图像纹理，研究显示常规MRI图像纹理分析可为TLE海马硬化的诊断提供可靠的信息及客观依据，提高诊断的准确性，有助于海马硬化的早期诊断[47]。将MRI与正电子发射断层扫描（Positron Emission Computed Tomography，PET）相结合的PET/MRI也已经被用于TLE患者致痫灶的定侧定位，可大大提高致痫灶的检出率[48]。

4 结语

近年来，越来越多的成像技术被用于癫痫致痫灶定侧定位的研究[49‐50]，MRI技术由于其无辐射、多模态、不但能够显示结构的变化，同时能够显示生化代谢、血流灌注等优点而被广泛使用[51‐54]。当然MRI技术仍存在一些局限性，如检查适应证、图像稳定性、采集时间长、运动伪影等问题，在这种情况下，我们要采用优化的序列，进一步提高图像质量。由于单独使用其中一项技术时其诊断效能有限，我们可以联合两种或者两种以上成像技术对TLE致痫灶进行综合定侧定位，充分发挥各种影像技术的优势，实现优势互补，进一步提高致痫灶定侧定位的准确性，为手术提供更可靠的依据。