磁共振新技术在癫痫研究中的应用龚启勇课件

磁共振新技术在癫痫研究中的应用,四川大学华西医院 放射科临床磁共振中心 龚启勇，吕 粟 2009年9月,,Contents,对全面发作发病机制的研究 用于致痫灶的探索 用于术前功能定位,,反复发作的神经元异常放电,癫痫与功能磁共振背景,,流行病学,中国9,000,000 患者,癫痫与功能磁共振背景,,癫痫分类系统（ILAE）,癫痫发作分类 发作症状 脑电图,癫痫综合征分类 发作类型 全身性 部分性 病因 特发性 隐源性 症状性,癫痫与功能磁共振背景,,发作类型,部分发作患者 (PS),全面发作患者 (GS),全面放电,局灶放电,Commission on Classification and Terminology of the International League Against Epilepsy. Epilepsia 1981;22(4):489-501,癫痫与功能磁共振背景,,癫痫病因,继发于肿瘤，感染等疾病,肿瘤出血区,异常放电区,非继发（常规检查无器质性）,额叶癫痫：继发于肿瘤,额叶癫痫：常规MRI无异常,癫痫与功能磁共振背景,,癫痫的治疗,癫痫与功能磁共振背景,,癫痫的治疗,目的： 完全控制发作 无药物不良反应 提高生活质量 很难达到！,癫痫与功能磁共振背景,,癫痫的诊治存在的主要问题：,功能,结构,部分发作患者 (PS),病灶定位 功能定位,?,手术风险高，后遗症多,全面发作患者 (GS),病理机制,?,控制发作难,研究热点！,癫痫与功能磁共振背景,,X光,CT,MRI,PET,血流、葡萄糖代谢、氧耗,fMRI,结构,功能,高分辨,简便、无创,为什么磁共振用于癫痫具有更好的优势,癫痫与功能磁共振背景,,MRI能提供的信息,癫痫与功能磁共振背景,,功能磁共振技术具有更强的能力,广义： 功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)是近几年发展起来的一种新的非介入性研究脑功能的成像技术,是研究人脑认知思维活动过程的强有力的工具。 狭义 fMRI就是以BOLD，ASL，VASO为基础的MR成像技术，反映人脑在接受各种感觉刺激时，特定区域出现的脑血液动力学变化，即局部脑血流(rCBF)量增加。,癫痫与功能磁共振背景,,全面发作患者 (GS),了解病理机制,控制发作,提高生活质量！,应用功能磁共振研究全面发展的发病机制,目前存在假说： 皮层下起源：Meeren HK 等， 2004 Usp Fiziol Nauk 皮层起源： Marcus EM 等， 1968 Arch Neurol 双起源： Gloor P， 1968 Epilepsia,需要了解患者发作间期及发作期的脑功能改变！,磁共振新技术在癫痫中的研究,,BOLD（blood oxygenation level dependent ） fMRI技术用于活体脑功能观察： 通过血氧水平改变产生的磁共振信号变化来反映脑区活动状况的功能磁共振技术。,磁共振新技术在癫痫中的研究,,BOLD信号反映了什么？,磁共振新技术在癫痫中的研究,,BOLD信号反映了什么？,?,血流动力学改变,输入,输出,?,磁共振新技术在癫痫中的研究,,血氧水平依赖 （BOLD）,磁共振新技术在癫痫中的研究,,没有任务刺激时，仍然存在BOLD信号的波动,磁共振新技术在癫痫中的研究,,任务相关fMRI结果,任务状态,对照状态,=,-,？,？,任务状态功能磁共振的缺点,受任务设计的影响较大 需要较强的心理学背景 临床实用性不佳，很多任务病人无法完成 基线水平控制困难,静息态fMRI具有更好的临床实用性！,磁共振新技术在癫痫中的研究,,如何定义静息状态,平躺，安静，无运动 闭眼，未进入睡眠 无系统思维活动,磁共振新技术在癫痫中的研究,,利用静态fMRI，研究者发现患者全面放电时某些脑区活动异常：,红色代表活动增强（丘脑，岛叶）,蓝色代表活动减弱（扣带，额叶，顶叶）,Gotman et al. PNAS 2005,磁共振新技术在癫痫中的研究,,K. Hamandi et al. NeuroImage 2006,功能改变是继发? or 原发?,EEG,磁共振新技术在癫痫中的研究,,TR 2000 ms Thickness 5 mm Matrix 64x64 FOV 24x24,Lui et al. J Magn Reson Imaging 2008,我们的工作,磁共振新技术在癫痫中的研究,,Original image,方法,Lui et al. J Magn Reson Imaging 2008,磁共振新技术在癫痫中的研究,,低频振荡分析方法,Fransson, 2005, Human brain mapping,方法,磁共振新技术在癫痫中的研究,,0.01-0.1Hz reflect fluctuating neuronal activity,Red line: BOLD signal in PCC areas Green line: BOLD signal in frontal areas,低频振荡分析方法,Fransson, 2005, Human brain mapping,用余弦回归模型模拟0.01-0. 1Hz成分,方法,磁共振新技术在癫痫中的研究,,Control (# 7),PS (# 2),GS (# 9),P 6.3,全面发作患者没有出现楔叶和扣带回后部的活动,结果,Lui et al. J Magn Reson Imaging 2008,磁共振新技术在癫痫中的研究,,F value Image,组分析采用二值图法,P 0.05, FWE,方法,Lui et al. J Magn Reson Imaging 2008,磁共振新技术在癫痫中的研究,,Control,PS,GS,P 0.05, corrected,全面发作患者组没有出现楔叶和扣带回后部的活动,MPFC,结果,Lui et al. J Magn Reson Imaging 2008,磁共振新技术在癫痫中的研究,,Control vs GS,PS vs GS,P 0.05, corrected,对照和部分发作患者楔叶和扣带回后部的活动较全面发作患者增加,结果,Lui et al. J Magn Reson Imaging 2008,磁共振新技术在癫痫中的研究,,主成分独立成分分析,Control Group,GS Group,磁共振新技术在癫痫中的研究,,发作间期,Lui et al. J Magn Reson Imaging 2008,磁共振新技术在癫痫中的研究,意义,,GS vs PS: 更严重的注意力和记忆功能损害,Episodic Memory,Mental Flexibility,self-reflection,Concentration,意义,Lui et al. J Magn Reson Imaging 2008,磁共振新技术在癫痫中的研究,,全面发作患者 (GS),丘脑，扣带回（PCC）等区域,?,如何发挥作用，如何控制发,仍然需要进一步研究！,磁共振新技术在癫痫中的研究,,部分发作患者 (PS),提高生活质量！,应用功能磁共振研究癫痫致痫灶定位的研究,需要对致痫灶进行精确定位,病灶定位,切除病灶,磁共振新技术在癫痫中的研究,,弥散张量成像原理示意图。图左上角显示水分子（绿球）在神经纤维（红棒）中的弥散运动，其后显示的是如何将这一运动用公式模拟出来。,弥散张量成像可以反应微小结构改变,用于部分发作（PS）患者致痫灶的探索,磁共振新技术在癫痫中的研究,,在继发性癫痫患者中，弥散张量成像揭示的致痫区与患者的病灶一致,黄色区域提示FA值降低及MD值增高的区域，该区域为巨脑回,Rugg Gunn et al. Brain 2001,磁共振新技术在癫痫中的研究,,弥散张量成像用于非继发的部分发作（PS）患者致痫灶的探索,纳入对象： 十五例难治性癫痫患者：男性四例，女性十一例 （1653岁） 四十例健康对照：男性二十例，女性二十例（1652岁） 患者常规MRI检查为阴性,我们的工作,磁共振新技术在癫痫中的研究,,基于体素的分析方法,磁共振新技术在癫痫中的研究,,Chen & Lui, et al. Epilepsy Res, 2008,11例患者发现局部MD增高， 其中7例患者的MD增高区域中有与临床定位相同的区域,磁共振新技术在癫痫中的研究,,Chen & Lui, et al. Epilepsy Res, 2008,四例患者发现局部FA降低， 其中只有两例患者的FA降低区域中有与临床定位相同的区域,磁共振新技术在癫痫中的研究,,Chen & Lui, et al. Epilepsy Res, 2008,我们发现,DTI可以提供比常规MRI更多的信息用于癫痫病灶的定位 MD比FA值更为敏感 DTI定位的敏感性和特异性有待进一步研究,磁共振新技术在癫痫中的研究,,结合EEGfMRI用于部分发作（PS）患者致痫灶的探索,EEG具有高时间分辨率，空间分辨率低。 fMRI空间分辨率高，但时间分辨率不如EEG,Abdulla, et al. Epilepsia, 2003,磁共振新技术在癫痫中的研究,利用EEG-fMRI 发现致痫灶区域位于枕叶,,The filtered EEG-fMRI of patient 7. EEG showing spikes (“C3-P3-O1” and “C4-P4-O2”). fMRI showed activation over the left parietal lobe,Liu & Lui, et al. J Neurological Sciences, 2008,我们的工作： 结合EEGfMRI用于部分发作（PS）患者致痫灶的探索,磁共振新技术在癫痫中的研究,,部分发作患者 (PS),提高生活质量！,需要了解患者发作间期的重要脑功能区域！,功能定位,保留功能,磁共振新技术在癫痫中的研究,应用功能磁共振研究癫痫患者功能定位定位的研究,,fMRI用于癫痫术前重要脑功能的评估及定位,术前常规检：右侧海马硬化,44岁， 男性,fMRI：右侧海马参与记忆功能,术后：患者视觉记忆功能受损,Janszky, et al. Epilepsia, 2005,磁共振新技术在癫痫中的研究,,fMRI可以指导手术切除范围，减少功能损失，提高患者生活质量,我们的工作： 对部分癫痫患者术前语言及运动功能的定位,癫痫患者执行产词任务时的功能激活区（Broca区）,磁共振新技术在癫痫中的研究,,交叉 平台,建立多学科交叉的医学磁共振研究平台,癫痫发病机制的探索，病灶及功能定位,促进诊治及提高生活质量,小结,,结构与功能的结合能提供更多的信息,传统的,新型的,小结,htt