难治性癫痫发作控制前后海马体积的变化及评价

常一凡 罕迦尔别克·库锟 徐 蕊 马文辉 李 聪 王云玲 贾文霄

新疆医科大学第一附属医院，新疆 乌鲁木齐 830054

癫痫是一种在多种病因作用下，大脑皮质和（或）皮层下神经元阵发性异常放电导致的神经系统综合征。部分患者对抗癫痫药物反应不佳，癫痫发作难以控制，被称为难治性癫痫（refractory epilepsy，RE）。长期研究表明，癫痫患者的大脑结构与健康者存在差异，在诸多结构差异中，海马硬化（hippocam⁃pal sclerosis，HS）是现今发现最常见的脑结构病灶类型。诊断海马硬化的金标准为病理活检，电镜下海马组织的神经元丢失及胶质细胞增生为其主要表现形式［1］，在磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）图像中最常表现为海马体积变化（主要为萎缩）和（或）海马及海马周围多种序列的信号差异［2］。近期也有多项研究表明，通过合理的手术及药物治疗后的癫痫早期患者预后明显改善［3］。而MRI 在检测海马结构差异检测的准确率已经达到90%及其以上，对癫痫的早期诊断及后续治疗具有重要价值［4］。在诸多MRI 序列中，T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列（T1WI three dimensional magnetization pre⁃pared rapid acquisition gradient echo sequence，T1WI-3D-MPRAGE）较其他常规序列在空间分辨率及时间分辨率上有明显的优势，脑组织的结构像显示也相对更清晰准确［5］，此序列也在帕金森脑结构研究中取得一定的成果［6］。本研究采用通用电气（GE USA）SINNA Architect 3.0T扫描仪及其特殊序列具有的影像学优势，结合FreeSurfer软件对大脑结构高效的后处理及分析技术，研究难治性癫痫与海马体积间的关系，并进一步随访分析在控制癫痫发作后难治性癫痫患者海马体积变化的影像学价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料回顾性收集2019-06—2022-10 于新疆医科大学第一附属医院神经内科就诊的49例难治性颞叶癫痫患者的临床资料（RE组）；并筛选于本院进行体检的49例健康志愿者纳入对照组（HC组），进一步将病例组分为随访无癫痫发作或癫痫发作改善的患者（A 组）和随访时癫痫发作无改善或有所进展的患者（B组）。其中24例通过合理药物治疗的患者进行随访级评估，经2次MRI扫描计算了患者的双侧海马体积之差，推测癫痫控制情况与海马体积的关系。本研究经新疆医科大学第一附属医院道德伦理委员会批准，所有受试人员和（或）其家属均已知情并签署知情同意书。

病例组（RE组）纳入标准：符合2010年国际抗癫痫联盟癫痫诊断标准［7］；原发性癫痫（排除脑出血、脑梗死、颅内占位性病变［8］等引起的继发性癫痫患者）；病程＞2 a；癫痫发作状态每月至少出现1次，在保证药物治疗合理规则合理，符合《成人癫痫诊断和药物治疗规范》，且患者日常生活受到明确影响；患者癫痫发作期和（或）发作间期脑电图及常规脑电图检查放电信号均起源于左侧颞叶，且可捕获典型异常痫性波形［9］；MRI扫描后图像由两位高资历影像诊断医师综合评估诊断海马硬化，包括海马体积缩小、海马信号及形态异常、颞角相对扩大等［10-12］。

对照组（HC组）纳入标准：常规脑MRI检查结果未见明显异常［13］；无癫痫发作史且不存在可能引起认知功能障碍和（或）癫痫发作的其他精神因素。排除标准：无法配合MRI检查者；既往有植入心脏起搏器或支架、脑肿瘤病史、脑血管病史、颅脑外伤史以及其他原因无法耐受此项检查者。

通过基线（即综合抗癫痫治疗前发作频率）和随访中评估病例组癫痫发作频率，并比较随访时相对于基线的癫痫发作控制情况。

1.2 方法本研究采用通用电气（GE USA）SINNA Architect 3.0T MRI 扫描仪，利用FreeSurfer 对扫描后的数字图像进行自动分割。受检者均使用48 通道相控阵头线圈、仰卧位进行轴位容积T1扫描，基本参数为：TR=2 240 ms，TE=2.4 ms，TI=695 ms，回波链长度=8，带宽=41.67/TS，FOV=24 cm，phase FOV=0.8，层厚=0.9 mm，无层间距，视野245 mm×245 mm，体素=0.9 mm×0.9 mm×0.9 mm），角度为前连合-后联合平面，在同一台扫描仪上进行的其他序列包括轴位和冠状位的T1加权序列（T1WI）、T2加权序列（T2WI）以及液体衰减反转恢复序列（fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）。

1.3 观察指标所有符合要求的MRI图像导出并保存为DICOM 格式，将文件导入MRIcron 软件并转换为神经影像信息学技术格式（neuroimaging informat⁃ics technology initiative，NIFTI），最后借由FreeSurfer v7.1.1 AI 软件在图像中勾画感兴趣区域并自动进行海马分割，完成对其各结构参数测量。FreeSurfer 软件使用从大量专家测量数据中估计的概率信息，为大脑中的每个体素自动分配神经解剖学标签［13］（FreeSurfer 全脑分割程序的技术细节已在以前资料中详细描述过［14-15］，FreeSurfer 软件可以实现精确高效的脑MRI 图像自动化处理，并计算出各类脑组织结构参数特征）。

1.4 统计学方法运用社会科学统计软件包（SPSS 27.0）进行基本数据分析。计量资料以均数±标准差（±s）表示，分类数据用整数和百分比表示。服从正态性或方差齐性的数据，组间及组内分析分别选择独立样本t 检验或配对t 检验；不服从正态性或方差齐性的数据，将采用秩和检验。通过计算（A 组与B组）2次MRI扫描得出的海马体积数据评估癫痫控制与双侧海马体积是否存在时间上的关系，最后使用社会科学统计软件包做出最终统计，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 RE组和HC组一般资料比较2组研究对象一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 RE组和HC组一般资料比较Table 1 Comparison of general data between RE group and HC group

2.2 RE 组和HC 组间双侧海马体积数据分析RE组左侧海马体积显著低于RE组右侧及HC组同侧海马体积（均P＜0.05）；HC 组左侧海马体积略低于右侧海马体积（P<0.05）；RE组双侧海马体积均低于HC组（P＜0.05）。见表2。

表2 RE组和HC组双侧海马体积比较 （±s）Table 2 Comparison of bilateral hippocampal volume between RE group and HC group （±s）

表2 RE组和HC组双侧海马体积比较 （±s）Table 2 Comparison of bilateral hippocampal volume between RE group and HC group （±s）

组别RE组HC组t值P值n t值49 49左侧海马体积/mm3 3682.13±341.29 4021.27±299.01—12.55＜0.001右侧海马体积/mm3 3706.59±367.63 4092.56±346.86—6.64＜0.001—9.26—4.51 P值0.01 0.04

2.3 控制癫痫发作组一般资料比较于RE 组中进一步纳入24例无癫痫基因病变的癫痫患者接受基线和后续脑部MRI检查，男性14例，女性10例，中位年龄（38.13±25.34）岁，均没有致残性癫痫发作。

其中16例患者相对于癫痫综合治疗前明显改善（月平均癫痫发作次数减少），归为A 组；5 例患者相对于癫痫综合治疗前无明显改善（月平均癫痫发作次数不变），3 例患者相对于癫痫综合治疗前稍进展（月平均癫痫发作次数增加），归为B 组。A 组、B 组第一次和第二次MRI时平均年龄以及扫描间隔比较差异无统计学意义（均P＞0.05）。见表3。

表3 控制癫痫发作组一般资料比较Table 3 Comparison of general data in seizure control group

2.4 A组与B组进行随访MRI扫描后的双侧海马体积比较分析在详细记录首次及第二次MRI扫描A、B组平均海马体积并计算其海马体积差值（表4）后，可以明确A 组及B 组在第二次MRI 扫描后均出现了不同程度的变化（海马体积可以表现为增加，亦可以表现为减小），通过计算随访前后海马体积差，发现双侧海马体积与癫痫控制情况（A 组与B 组）之间无关联（P>0.05）。

图1 正常体检者，女，25 岁，双侧海马体积形态对称，于T1WI-3D-MPRAGE序列上信号均匀（箭头）Figure 1 Normal physical examinee，female，25 years old，bilateral hippo⁃campal volume with symmetrical morphology and homogeneous signal on T1WI-3D-MPRAGE sequence（ar⁃rows）

图2 患者，男，31岁，发作性意识丧失伴抽搐10 年余，左侧海马体积较对侧明显缩小，T1WI-3D-MPRAGE序列上局部信号增高（箭头）Figure 2 The patient，male，31 years old，had parapsychosis with convulsions for more than 10 years.The volume of the hippocampus on the left side was sig⁃nificantly reduced compared with that on the opposite side，and the local signal on the T1WI-3D-MPRAGE sequence was increased（arrow）

3 讨论

癫痫是一种由多因素引起的慢性神经系统疾病，特征为脑神经元高度同步的异常放电导致的间断性中枢神经系统功能障碍，并且可以继发其他精神症状，如失眠、嗜睡、抑郁状态、认知障碍、心理评估异常等［16-17］。目前，癫痫主要通过手术及药物治疗，其预后较前已有明确改善，但在癫痫的主要类型颞叶癫痫中，仍有近60%患者发展成为RE［18］。研究表明伴有HS的RE患者，其海马体积减小的比例为33.6%～80%［19］。SANTYR 等［20-21］通 过7.0T MRI 扫描后得到的高清脑组织影像，并对海马及海马亚区进行精确分割，指出海马体积的萎缩主要体现在齿状回、CA1 及CA4 等亚区。研究表明使用MRI体积分析研究单侧颞叶癫痫患者的患侧海马体积较健康对照组有较明显的萎缩，并发现萎缩区域主要表现为节段性血容量不足［22］，本研究结果与其一致。

图3 患者，女，41 岁，确诊癫痫合并左侧海马硬化T1MPRAGE 图像，使用Free⁃surfer 自动分割海马体（黄色），可任意查看感兴趣区域（A），直观显示矢状位（B）、冠状位（C）及横断位（D）图像，分割结果准确Figure 3 A patient，female，41 years old，diagnosed with epilepsy and left hip⁃pocampal sclerosis T1MPRAGE image.Using Freesurfer to automatically seg⁃ment the hippocampus（yellow），the region of interest（A）can be viewed at will，and the sagittal（B），coronal（C），and transverse（D）images can be visually displayed，with accurate segmentation results

POLLI 等［23］使用毛果芸香碱或红藻氨酸诱导大鼠致癫痫状态的海马体积，在第3、第6和第9个月通过MRI扫描测量其海马体积，发现均有减少，但海马体积的减少随时间推移而进展差异无统计学意义。其结论是尽管有持续的癫痫发作，海马萎缩的速度仍保持稳定。另一项研究也报告了类似的发现：癫痫发作的频率、持续时间、抗癫痫药物的使用与同侧海马区体积的变化之间没有明显的相关性［24］。此外病因、年龄、症状等的综合考察是评估癫痫持续状态预后的重要因素。

研究已经明确了海马硬化患者的海马亚区（CA1-CA4）中可以观察到神经元丢失［25］。VOETS等［26］也对MRI 阴性颞叶癫痫患者进行了评估，发现12 例患者中9 例（75.0%）海马亚区萎缩，通常影响CA3。在难治性癫痫患者中，可以发现无论癫痫同侧或者对侧的海马体积均有不同程度的减小，但MRI 显示形态正常，本研究也进一步证明难治性癫痫患者的海马体积显著缩小。而这些研究均为横断面设计，目前还没有一项纵向研究可以准确评估难治性癫痫的海马总体积或亚区体积。在颞叶癫痫的成年人中，海马、杏仁核和内嗅萎缩与癫痫的持续时间有关联。海马体积的减少可能存在时间特异性，但没有明确证明海马体积的缩小会随着时间的推移而进展，类似先前在动物模型中观察到的，或者也可以猜测在海马区有微结构的变化，这可能是体积测量无法检测到的。本研究在纵向上评估了癫痫患者综合治疗后的海马体积，虽然没有发现与预测结果相比有差异，但6 例患者的海马体积在随访过程中减少了6%以上，猜测可能有一些个体比其他个体更容易受到与持续癫痫发作相关损伤的影响，平均群体差异可能不够敏感，无法识别海马体积的细微变化。

本研究依然存在局限性，第一，使用FreeSurfer 的对海马及其亚区的自动分割。在检测海马萎缩方面，人工分割比自动分割更敏感，但其耗时相对更长，也更容易出现操作误差。利用Freesurfer 自动分割海马区可以提供快速和足够准确的海马体体积评估，并且已被证明在检测海马萎缩方面是敏感的［27］。WHELAN等［28］研究表明，FreeSurfer 第6 版是一个可靠的海马亚区分割工具，类内相关度为0.90或更高，建议同时使用T1和T2加权图像进行Freesurfer的海马体自动分割，以提高准确性［29］（然而体积T2加权图像不适用于本研究）。第二，目前尚不确定与本研究选取的颞叶癫痫相比，哪些患有颞外癫痫的患者是否更有可能随着时间的推移而表现出海马体体积的减少，最新的研究表明颞叶癫痫与颞外癫痫发作时间、扩散动力学、治疗方法及预后均存在差异［30］；此外，本研究的随访时间相对较短，不能否认随着随访时间间隔的增加，双侧海马体积及海马总体积可能会出现显著的体积变化。第三，患者的基本资料有较大的差异，特别是年龄已经出现了较大的跨度。但值得注意的是，本研究比较了病例组和对照组的双侧海马体积，病例组的海马体积明显更小，这肯定了3.0T MRI MPRAGE序列对难治性癫痫早期诊断的意义。

通过3.0T MRI T1WI-3D-MPRAGE序列可实现脑组织的精确成像，海马体积可以有效反映难治性癫痫患者局部脑结构改变，对诊断难治性癫痫具有一定价值，而通过随访评估后海马总体积与控制癫痫发作（A组与B组）之间并没有关联，控制癫痫发作并不能预测随访患者的海马体积。今后将进一步保证样本质量、扩大样本量并延长随访时间深入研究。