基于MRI自动化定量海马体积诊断颞叶癫痫患者海马硬化

张旭妃，石 林，朱明旺*，王丽宁，高 洁，胡建新，梁晨阳

(1.首都医科大学三博脑科医院影像科，北京 100093；2.深圳博脑医疗科技有限公司，广东 深圳 518033)

海马硬化(hippocampal sclerosis, HS)是颞叶癫痫最常见病理类型，通过手术切除可治愈70%以上HS患者[1]。目前国内主要由放射科医师根据MRI目测诊断HS，易漏诊双侧HS中病变较轻侧、轻度HS及海马局灶性异常[1]。既往研究[1-4]发现，利用海马体积或HS指数定量评估HS效果较好，但多以目测、脑电图或颅内电极等作为诊断HS标准。本研究以病理结果为金标准，观察MRI自动化定量海马体积诊断颞叶癫痫患者HS的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2012年1月—2019年12月64例在首都医科大学三博脑科医院接受手术治疗的颞叶癫痫患者，男35例，女29例，年龄7～52岁、平均(27.6±9.3)岁；病程1～34年、平均(14.5±8.5)年；62例临床表现为复杂部分性癫痫发作，2例为复杂部分性发作继发强直阵挛性发作；均经手术切除癫痫病灶，其中59例接受颞前叶及内侧结构切除术，4例接受选择性海马及杏仁核切除术，1例接受颞前叶及内侧结构切除术+岛叶热灼术。纳入标准：术前经常规MR、脑电图、PET、脑磁图及颅内电极检查诊断HS；术后病理检查确诊HS。排除标准：图像质量不佳或资料不全；合并颅内血管畸形、肿瘤、软化灶、炎症、斯德奇-韦伯(Sturge-Weber)综合征等可能导致癫痫的病变。

1.2 仪器与方法 采用Philips Archieva 1.5T MR成像系统行头部扫描。参数：轴位自旋回波(spin echo，SE)-T1WI，TR 600 ms，TE 15 ms，矩阵256×192；快速自旋回波(fast spin echo，FSE)-T2WI，TR 4 500 ms，TE 100 ms，矩阵324×228；液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery， FLAIR)序列成像，TR 6 000 ms，TE 100 ms，TI 2 000 ms，矩阵256×192；冠状位T2WI，TR 4 357 ms，TE 90 ms，矩阵292×208；冠状位FLAIR成像，TR 8 300 ms，TE 125 ms，矩阵288×200。矢状位FLAIR，TR 8 500 ms，TE 95 ms，矩阵308×246。采集快速场回波(fast field echo， FFE)矢状位3D-T1WI，TR 8.1 ms，TE 3.8 ms，矩阵384×384，视野240 mm×240 mm，层厚0.94 mm，无间隔，空间分辨率0.625 mm×0.625 mm×0.940 mm。

1.3 图像分析 由具有10年以上癫痫影像学诊断经验的主治医师和主任医师各1名以双盲法独立阅片，意见存在分歧时经协商达成一致。目测诊断HS标准：海马体积小， T2WI和FLAIR序列图像显示海马信号增高，海马头部浅沟消失，海马内部结构显示不清。

自动化定量海马体积：将矢状位3D T1WI上传后，采用AccuBrain(1.2 V)软件(深圳博脑医疗科技有限公司)进行图像后处理及数据分析，自动切割海马(图1)并测量体积；以海马相对体积[即海马体积指数(hippocampal volumetry index， HVI)]作为分析指标,HVI=海马体积/颅腔体积×100%。软件自动生成诊断报告。

图1 AccuBrain软件自动切割海马示意图 A～C.分别为轴位(A)、矢状位(B)、冠状位(C)图像示海马解剖位置(箭)； D～F.分别为轴位(D)、矢状位(E)及冠状位(F)图像示海马范围(红色)

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。以病理结果为诊断HS的金标准，统计医师目测诊断结果。采用ROC曲线获得HVI诊断HS的最佳截断值及诊断效能，HVI≤最佳截断值即诊断为HS。对HVI与目测诊断结果行Kappa一致性检验，Kappa<0.20为一致性较差，0.21～0.40一致性一般，0.41～0.60一致性中等，0.61～0.80一致性较强，0.81～1一致性强。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

64例128侧海马中，经病理诊断38例存在左侧HS、26例右侧HS(共64侧HS)，64侧未见明显异常。医师目测诊断HS的敏感度、特异度及准确率分别为90.63%(58/64)、100%(64/64)及95.31%(122/128)，见表1。ROC曲线显示，HVI诊断HS的最佳截断值为0.185，曲线下面积(area under the curve, AUC)为0.936，见图2。HVI诊断HS的敏感度、特异度及准确率分别为87.50%(56/64)、93.75%(60/64)及90.63%(116/128)，见表1。医师目测与HVI诊断HS结果的一致性较强(Kappa=0.684，P<0.05)。

图2 HVI诊断HS的ROC曲线

表1 医师目测与软件自动生成HVI诊断HS(侧)

3 讨论

对于大部分颞叶癫痫患者，手术切除癫痫灶可取得良好治疗效果，故术前充分评估癫痫灶非常重要。HS是癫痫最常见病理类型。目前影像科多由医师目测判断HS，结果受较多因素影响，如MR设备、扫描参数、序列设置，研究对象本身特异性及医师主观因素等，且相对较为耗时。

组织学上，胶质细胞密度与神经元密度的比值是定量分析海马病变的指标。海马体积可反映神经元数量，神经元数量减少的MRI主要表现为海马体积缩小，故MRI定量评估海马体积可用于判断HS[5]。现有海马自动定量测量软件主要包括Qbrain、FreeSurfer及AccuBrain等。本研究所用AccuBrain软件基于多图谱分割方式对海马进行自动化分割[6]，就定量海马体积而言，较其他两种软件效果更优[6-7]，并能定量HS指数[3]。为消除颅腔体积差异对海马体积测值的影响，本研究以HVI为定量指标，仅需要上传3D T1WI即可实现自动化定量测定海马体积，程序相对简单，并支持对多例患者进行批量处理、快速诊断，结果更为客观，可重复性强，并能根据HVI测量值对HS严重程度进行分级诊断[3-4]。

既往针对MRI定量诊断与医师目测诊断海马病变的对比研究[8-12]较多，但结果存在差异；根据海马体积定量诊断HS的敏感度68.8%～90.4%，特异度71%～96%；目测诊断敏感度44%～100%，特异度69%～96%[9-11]。有学者[11-12]认为MRI目测诊断水平优于定量诊断，原因在于目测诊断的依据除海马体积萎缩外，还包括其他提示HS的征象，如海马信号增高、内部结构显示模糊、海马头部浅沟消失及其他继发征象如颞前叶信号改变、颞角扩大、穹窿及乳头体体积变小等。随着软件和成像技术的发展，定量诊断的价值不断提升[1]。定量海马测量体积的主要优势在于其客观性，通过具体阈值进行定量、定侧诊断，尤其对于HS不明显、仅有轻微局灶性HS及体位不对称患者，定量诊断的优势尤为明显。

本研究根据HVI诊断HS的敏感度为87.50%、特异度为93.75%、准确率为90.63%；目测诊断的敏感度、特异度和准确率分别为90.63%、100%和95.31%；后者各项均高出前者，可能原因包括：①本组患者均来自本单位癫痫中心，以专用癫痫序列(冠状位T2/FLAIR序列，矢状位FLAIR序列)进行扫描；②所有目测诊断报告均由2名具有丰富癫痫影像学诊断经验的高年资医师共同作出；而在诊断HS方面，拥有影像学诊断癫痫经验与无或少有相关经验的医师之间差异较大[12]，其根据常规序列图像诊断HS的敏感度相差约30%～50%；采用癫痫序列扫描时，前者诊断敏感度可达91%以上。本研究中HVI与目测诊断HS的准确率一致性较高，提示定量测量海马体积可用于自动化筛查HS，效果与有经验的影像科医师相当。

本研究的局限性：采用1.5T MR设备进行扫描，文献[13]报道，3.0T MR检测HS的效能优于1.5T MR，可能对结果产生一定影响；为回顾性分析，仅以患者自身对侧海马为对照。HS除引起海马体积缩小外，还常伴信号增高等异常，如能通过计算机技术对此进行充分整合，将有助于提高HS检出率[3-4]。

综上，基于MRI自动检测HVI可用于诊断颞叶癫痫患者HS。