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梁树立 三甲
梁树立 主任医师
北京儿童医院 儿童功能神经外科

磁共振成像新技术在癫痫术前评估的应用

WHO统计全球大约有5000癫痫病人,其中 40.6%未治疗,35.4%病人治疗不正规。.活动性癫痫的治疗缺口高达62.6%。约三分之一癫痫病人经正确选择且能耐受两种抗癫痫药物,仍未达到持续无癫痫发作,被称为药物难治性癫痫。在严重影响病人身心健康的同时,药物难治性癫痫造成社会和家庭巨大经济压力。手术治疗是难治性癫痫最重要的治疗方法之一。首都医科大学附属北京儿童医院儿童功能神经外科梁树立

PIAO[1]报道435例药物难治性癫痫病人的术后病理结果:局灶性皮质发育不良focal cortex dysplasiaFCD)、脑软化脑瘢痕、海马硬化和肿瘤,部分海马硬化病人同时存在FCD、脑软化脑瘢痕或肿瘤等病理情况。LIANG[2]206例儿童癫痫病理进行分析,发现FCD49.5%,海马硬化占18.4%肿瘤4.9%、脑软化与脑瘢痕占6.3%、胶质增生占11.2%、灰质异位占4.4%,其他(包括结节性硬化症、钙化灶、海绵状血管瘤等)5.3%。一项包括7343癫痫病例资料,且术后平均随访5年的 Meta分析结果显示,术后癫痫无发作率院颞叶癫痫66%额叶癫痫27%,枕叶癫痫和顶叶癫痫46%[3]。术前MRI发现病理灶,且病理灶全切者,术后癫痫无发作率高。P'RYVLIN[4]认为MRI阴性与手术失败有明确相关性。这提示MRI在精准定位癫痫灶方面具有重要作用。近年MRI技术的出现,使癫痫病理灶术前检出率不断增加,为癫痫外科的治疗进步提供重要支撑[5-10]

高场强技术

场强为7T或更高的MRI,在图像质量、结构性病变和影像特征显示方面,比3T1.5T MRI更清楚,所以在1.5T MRI 未见明显异常或仅有可疑表现的难治性癫痫病例,应采用高场强MRI 检查。超高场强(7T 或更高)MRI 拥有高信噪比,使一些新扫描序列的应用成为可能,为癫痫灶定位的临床成像提供新的可能[5-6]

海马硬化是颞叶内侧型癫痫主要病理改变,7T MRI通过观察异常的海马形态学,从而提高诊断颞叶内侧型癫痫海马硬化的敏感度,同时可对硬化部位进行区分,且MRI可发现海马头部指状突起缺失,对诊断海马硬化具有92%敏感性和100%特异性[5]。SANTYR等[6]对9例无海马硬化和4例海马硬化的颞叶癫痫病人,与20例健康对照组进行7T MRI扫描,发现海马硬化病人均有CA1区和CA4 区体积缩小,而在3T MRI发现33%无海马硬化病人,存在海马体积显著缩小,但非海马硬化病人海马横向弛豫率与对照组未发现有差异。文献研究通过对15个无硬化海马和18个硬化海马进行离体 7T MRI T2扫描,发现无硬化海马可清晰显示7层结构,而硬化海马仅能显示不清晰的4层结构,且锥体细胞层出现萎缩和信号增高[7]

FCD是难治性儿童癫痫和成人癫痫的常见原因。DE CIANTIS等[8]分析21例局灶性难治性癫痫,6例(29%)在7T MRI的梯度回波和三维液体衰减 反转恢复(3D fluid -attenuated inversion recovery FLAIR)扫描序列,能发现常规MRI不能发现的病 灶,其中4例手术证实为FCD。

2   弥散张量成像diffusion tensor imagingDTI)

 DTI成像原理是白质水分子在垂直于白质纤维方向扩散减少(由于轴突膜和髓鞘阻碍水分子扩散),然而平行于纤维方向的扩散相对没有阻碍[9]。 其他成像技术难以精确定位,DTI可非侵袭性检测白质完整性,能提供白质纤维束的三维定位方式。 DTI扩散度有很低的变异性和较高的稳定性,但纤维束体积测量稳定性差,所以,DTI在癫痫术前评估主要应用指标是平均扩散度和部分各向异性[10]

ANDRADE [11]利用 3T DTI发现 32 例FCD胼胝体DTI相对于正常对照人群各向异性减少,而平均扩散度和垂直扩散度增高,但不同FCD之间未发现差异。WAMPOS等[12]观察14例额叶FCD与114例健康对照者,发现FCD双侧扣带回部分各向异性下降,而同侧放射性扩散度增加,同时还对比17例MRI阴性颞叶癫痫,发现双侧纤维的部分各 向异性下降,但也有研究发现MRI阴性颞叶癫痫 DTI发现颞叶新皮质多有异常。CORAS等[7]对无硬化海马和硬化海马进行离体7T MRI DTI扫描,发现硬化海马存在明显DTI参数改变,而平均扩散度还可帮助区别海马硬化的类型(I型或II型)。结节性硬化症相关癫痫进行DTI扫描,结节部位纤维束表现为平均扩散度值增加,部分各向异性值减少,而致痫结节DTI改变更明显,与结节及周围组织发育不良和巨大细胞聚集相一致[9]。结节和结节周围组织DTI参数测量可帮助定位致痫结节,敏感性为 81%,特异性为44%[13]

除了在癫痫灶定位的作用,DTI更广泛用于术前运动传导束、视放射、弓状束等纤维束重建,评估术后功能缺失,并指导术中神经保护,同时也用于术后认知功能缺失的预测[14]。但DTI存在受扫描扩散梯度方向、数目和自由度限制,难以显示复杂的 纤维交错和曲度大的神经纤维。WU等[15]提出通过磁共振扩散谱成像获取纤维走行方向的方法,以优异的分辨率,精确辨别出局部复杂交错的纤维走行,可作为DTI的一种补充检查手段。

功能磁共振成像functional MRIfMRI)

 fMRI是一种无创的癫痫灶定位方法,也是预测和减少术后功能缺失的重要手段。神经元活动增加引起脑血流速度、血容量和脑氧耗水平变化,从而导致局部氧合血红蛋白和去氧血红蛋白含量比率变化,而比率变化是fMRI主要监测指标。任务态 fMRI在低龄儿童和具有严重脑功能损伤病人实施有一定困难,静息态fMRI对此类病人是一种相对操作性强的方法,减少他们功能障碍风险,从而保留正常生活能力[16]

神经元网络功能紊乱可引起癫痫,神经影像学的进步和图像后处理分析,推动了脑结构和功能研究。局灶性癫痫结构和功能成像研究,可显示异常病变区域,这也给癫痫网络的存在提供证据。文献研究报道颞叶癫痫发作间期,额叶和颞叶大脑半球间功能连接减少,颞叶癫痫病人的上行网状激活系统的功能连接水平是低的,同时同步脑电图与fMRI,用于颞叶癫痫和其他一些部分性癫痫的术前评估,显示良好的定位价值[17-18]

 4  磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy MRS)

癫痫发作时,脑细胞代谢需求超过正常经脑组织氧气和营养物质的供给。长期癫痫发作可引起局部递质异常,而MRS可检测不同递质含量变化,包括乙酰胆碱增高和N-乙酰天门冬氨酸减少等。颞叶癫痫病例,可发现癫痫灶侧海马的N-乙酰天门冬氨酸减少或者胆碱化合物比率增高,且与前颞叶切除术后癫痫控制情况相关。MRS还可帮助鉴别先天性代谢异常的肿瘤或肿物样发育不良的病变。 RINCON等[19]对233例18岁以下的癫痫病人进行 MRI和MRS检查,其中43%病人在术前评估方面, MRS比仅仅进行常规MRI扫描更有帮助。

5   其他新技术

基于体素的形态测定分析,可对MRI影像结构进行分析,以获得相对灰度图像、灰质梯度图像,并通过运算得到综合图像。MRI形态测定分析通过凸显可疑的皮质区域,重新审视MRI扫描结果,从而提高MRI评估敏感性。WAGNER等[20]报道FCD IIa亚型应用MRI形态测定分析的诊断率为82%, 显著优于传统视觉分析(65% ),传统视觉分析和形态测定分析的联合应用可相互补充信息,术前98% 病人完成了FCD诊断。联合应用传统视觉分析与形态测定分析,明显优于单独的传统视觉分析,具有更高的诊断敏感性(FCD II a型为94%,FCD II b 型为99%)。同时MRI-PET图像融合已成为癫痫术前评估的常规方法之一,在FCD和颞叶、岛叶、扣带回等部位癫痫的诊断中,发挥重要作用。

6   展望

随着超高场强MRI、MRI-PET、高分辨率多导联颅内电极脑电图-MRI等多模态影像融合,基于 MATLAB软件的颅内电极脑电信号分析与超顺磁性纳米颗粒MRI等,新的癫痫术前评估方式不断发 展,影像后处理技术是目前癫痫术前评估的发展趋势,在致痫灶精准定位方面将会发挥越来越重要的作用。通过FLAIR -PET -DTI、脑电图-fMRI、MRI - PET-MEG-颅内电极脑电图等多模态的影像融合, 可精准定位癫痫灶及其相关网络,从而提高癫痫外科手术效果。

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梁树立
梁树立 主任医师
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