磁共振新技术在癫痫研究中应用

磁共振新技术在癫痫研究中的应用 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 CommissiononClassificationandTerminologyoftheInternationalLeagueAgainstEpilepsy Epilepsia1981 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 functionalmagneticresonanceimaging 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 MeerenHK等 2004UspFiziolNauk皮层起源 MarcusEM等 1968ArchNeurol双起源 GloorP 1968Epilepsia 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 bloodoxygenationleveldependent 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 Gotmanetal PNAS2005 磁共振新技术在癫痫中的研究 K Hamandietal NeuroImage2006 功能改变是继发 or原发 EEG 磁共振新技术在癫痫中的研究 TR2000msThickness5mmMatrix64x64FOV24x24 Luietal JMagnResonImaging2008 我们的工作 磁共振新技术在癫痫中的研究 Originalimage 方法 Luietal JMagnResonImaging2008 磁共振新技术在癫痫中的研究 低频振荡分析方法 Fransson 2005 Humanbrainmapping 方法 磁共振新技术在癫痫中的研究 0 01 0 1Hzreflectfluctuatingneuronalactivity Redline BOLDsignalinPCCareasGreenline BOLDsignalinfrontalareas 低频振荡分析方法 Fransson 2005 Humanbrainmapping 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 P6 3 全面发作患者没有出现楔叶和扣带回后部的活动 结果 Luietal JMagnResonImaging2008 磁共振新技术在癫痫中的研究 FvalueImage 组分析采用二值图法 P 0 05 FWE 方法 Luietal JMagnResonImaging2008 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 Luietal JMagnResonImaging2008 磁共振新技术在癫痫中的研究 ControlvsGS PSvsGS 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 Luietal JMagnResonImaging2008 磁共振新技术在癫痫中的研究 主成分 独立成分分析 ControlGroup GSGroup 磁共振新技术在癫痫中的研究 发作间期 Luietal JMagnResonImaging2008 磁共振新技术在癫痫中的研究 意义 GSvsPS 更严重的注意力和记忆功能损害 EpisodicMemory MentalFlexibility self reflection Concentration 意义 Luietal JMagnResonImaging2008 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 RuggGunnetal Brain2001 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 16 53岁 四十例健康对照 男性二十例 女性二十例 16 52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 etal EpilepsyRes 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 etal EpilepsyRes 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 etal EpilepsyRes 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EEG fMRI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 etal 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 ThefilteredEEG fMRIofpatient7 EEGshowingspikes C3 P3 O1 and C4 P4 O2 fMRIshowedactivationovertheleftparietallobe Liu Lui etal JNeurologicalSciences 2008 我们的工作 结合EEG fMRI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 etal 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