磁共振弥散张量成像技术对颞叶癫痫脑内结构的研究

磁共振弥散张量成像技术对颞叶癫痫脑内结构的研究

分散成像（dti）是近年来的一种无创伤性重复磁共振技术。它可以敏感地显示微观组织的特征，并描述大脑各部分结构的功能关系。Thivard等研究表明,颞叶癫痫患者弥散张量改变不仅局限于致痫的海马和同侧颞叶,还同时累及颞叶外的区域,但损害的网络还存在争议。颞叶癫痫(temporallobeepilepsy,TLE)可以导致患者认知功能损害,特别是记忆功能损害。党超等人利用注意网络测试技术(attentionalnetworkstest,ANT)对颞叶癫痫患者注意功能的相关研究发现,存在认知功能损害的患者可无临床相应病灶损害证据。而本研究旨在应用DTI技术探讨颞叶癫痫患者颞叶及颞叶微细结构损害,探讨TLE患者脑内微结构改变与记忆功能损害的关系,以及TLE患者记忆力损害可能涉及的相关脑区,为TLE广泛的网络损害提供理论依据。1影像学检查及数据处理1.1研究对象随机选择2008年9月~2009年12月在我院癫痫门诊就诊的15例TLE患者。入组条件:(1)根据国际抗癫痫联盟(1981年)癫痫发作的分类方案诊断为癫痫,(2)符合以下条件任意两项或以上的患者:①临床发作症状提示致痫病灶位于颞叶;②影像学提示海马硬化或萎缩;③发作期或发作间期EEG显示痫性病灶位于颞叶。排除标准:①合并其他影响认知功能疾病者(MMSE<24);②药物滥用患者;③检查不合作患者。其中男7例,女8例,年龄18~53岁,平均年龄29岁,病程1~13年,平均病程5.13年。选择年龄、性别构成、受教育程度与患者组相匹配的15例健康志愿者作对照研究。签署DTI检查知情同意书后,在行头颅MRI常规检查时同时行DTI扫描。1.2方法(1)MRI扫描:使用荷兰Phillp公司Achieva3.0T超导核磁共振扫描仪,采用横轴位自旋回波(spinecho,SE)T1WI、快速自旋回波(fastspinecho,FSE)T2WI及冠状位液体抑制反转恢复(FLAIR)T2WI扫描,共3个序列。(2)DTI扫描:检查采用ZOOM梯度场,DW-EPI序列横轴位扫描,具体参数如下:TR=1000ml、TE=15ms、层厚=2mm、层距=0、FOV=24×24cm、矩阵128×128、NEX2。采用b值为0,1000m2/s。弥散敏感梯度为非同一直线上的16个梯度方向,扫描层数64层,扫描时间224s。获得的原始数据传输入工作站,应用美国约翰.霍普金斯大学开发的DTIstudio(http://cmrm.med.jhmi.edu/)进行处理,首先分别构建出FA图、ADC图并保存为三维的Analysis图像格式,在matlab下用统计学参数图(SPM5)法将15例患者和15例正常受试者的FA图和ADC图均进行头部标准化等后处理,标准化后进行平滑,利用平滑后的FA图和ADC图进行统计分析。(3)、采用龚耀先等编定的修订韦氏记忆量表进行检测,得出受试者的记忆商值(MQ)。1.3统计学方法DTI数据采用SPM5中的独立两样本t检验进行全脑基于体素分析(VBA);记忆功能数据采用SPSS13.0统计学软件包进行统计学分析,以P<0.05为有统计学意义,计量资料以χ¯¯±sχ¯±s表示;运用SPM5的Multipleregression进行激活脑区FA值与ADC值与MQ值的相关性分析,均设定P为0.001,激活范围大于10个体素。2结果2.1不同激活体素的fa及adc值15例TLE患者与15例健康对照者标准化后的FA图和ADC图利用SPM5的独立两样本t检验统计分析发现:(1)FA值降低的区域有颞叶、边缘叶、扣带回和岛叶,激活体素大于1,000的有左颞下回灰白质,右颞上回白质激活体素为535,左颞上回灰质激活体素为376,激活体素大于100小于300的位置在右岛叶灰质、左颞中回白质和左边缘叶、扣带回白质,P值均为0.000。(2)FA值(见图1、图2)额叶、顶叶、枕叶发现有很少范围的激活表明在该区域患者组的FA值升高;左顶叶、枕叶白质激活体素为543,P值为0.000;激活体素大于100小于300的位置在左额叶灰白质与左顶叶、楔叶灰质,P值均小于0.05。ADC值(见图3)升高的激活区域在颞叶、额叶、枕叶、顶叶,激活体素大于300的位置在左颞中回白质、左中央前回白质、右枕叶白质、左颞上回白质,P值均为0.000;激活体素大于100小于300的位置在右枕叶舌回、右中央前回、右颞横回、右顶叶、左右额中回的灰质和左额上回、右额下回的白质,P值均为0.000;(2)未发现ADC值降低的区域。2.2tle患者记忆功能TLE患者组的记忆商数比健康对照组降低(患者组:90.73±19.72,对照组115.17±19.10),P<0.01,有显著的统计学差异,表明TLE患者的记忆功能较健康对照组差。2.3tle患者组患者的fa与mq的相关性健康对照组的FA值在左岛叶、左颞叶与韦氏记忆量表分值(MQ)呈成正相关;TLE患者组的FA值在右额叶、右顶叶、右枕叶、左顶叶与MQ成正相关。TLE患者组的FA在左颞叶、右额叶与MQ呈负相关;未发现健康对照组FA值与MQ的呈负相关的激活脑区。2.4两组adc与mq值的相关性健康对照组的ADC值在左边缘叶与MQ呈正相关;TLE患者组ADC在左、右颞叶与MQ值呈正相关。健康对照组的ADC值在左顶叶、右颞叶、左海马旁回与MQ呈负相关;TLE患者组未出现ADC值与MQ呈负相关的激活脑区。3tle患者的脑功能损害情况磁共振弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)可对传统MR序列中“看似正常的白质”和“看似正常的灰质”进行分析,从而敏感地发现疾病微小的病理改变信息。目前DTI数据分析方法主要有两种:基于体素的分析(voxelbasedanalysis,VBA)和画感兴趣区域(regionofinterest,ROI)。其中,VBA技术克服视觉判断主观性,把全脑作为一个整体,通过分析MR图像中各个区域来评价水分子弥散能力的差异,并定量计算存在统计学差异的区域,客观、全面评价癫痫患者脑内异常变化。本研究运用VBA技术发现TLE患者大脑内存在广泛ADC值增加区域,包括颞叶、额叶、顶叶和枕叶灰白质,表明TLE患者不仅颞叶结构受损,颞叶外结构也出现微观变化,这是由于癫痫反复发作导致局部神经元缺失,细胞外间隙相对增宽,局部水分子扩散能力升高,损害区域ADC值升高。而颞叶外的ADC值增高区域为隐匿病灶的检出提供了影像学的证据。FA值可反映细胞膜和髓鞘纤维的完整性,患者的FA值降低区域主要出现在病变比较明显的颞叶,而颞叶外仅累及左边缘叶、扣带回,相比之下说明其对反映癫痫所致的脑内损害不如ADC值敏感,这与以往研究的结果基本吻合,这可能是因为ADC值主要反映生物体内水分子的活动,在b值=1000smm2的情况下,ADC值的增加提示灰质细胞的减少或萎缩导致细胞外间隙的扩大。本研究中TLE患者出现颞叶以外FA值下降和广泛的ADC值升高区域,它的癫痫网络超出了海马甚至颞叶到达其他脑区。这表明TLE患者存在致痫灶和致痫灶外的损害,而此广泛脑区的微观结构改变可能与癫痫反复发作所致继发损害或隐匿性病灶有关,这对于我们进一步了解TLE网络和反复发作引发的微结构改变提供重要的理论基础。另外,本研究还发现左侧顶叶、额叶有FA值升高的小范围区域,以往研究没有发现相关报道,其中机制尚不清楚,可能与癫痫发作后引起细胞结构的破坏导致组织微观结构正常顺序改变有关,对此需要更进一步研究来探讨FA值升高的机制。TLE患者的认知功能障碍主要表现为记忆力、注意力、计划判断能力和语言表达能力下降等。本研究中记忆量表检查发现患者组的MQ较对照组显著降低,表明TLE患者的记忆功能严重受损,这与其他人员的研究结果基本相同,为我们对患者行认知功能前瞻性评估提供依据。记忆功能与全脑弥散张量激活脑区的相关分析显示:(1)患者组FA值下降的广泛区域与正常对照组中记忆功能的正相关脑区均在颞叶和边缘叶,故可认为TLE患者颞叶和边缘系统的受损导致了记忆功能障碍;而FA值升高的小范围区域与记忆功能呈正相关脑区可能提示为代偿性记忆功能脑区。颞叶是患者FA值与记忆功能负相关激活区域,表明该脑区激活越明显记忆功能损害越严重,进一步阐明TLE患者记忆功能损害的脑功能学基础。(2)本研究中正常对照组ADC与记忆功能的负相关激活脑区位于颞叶、顶叶、海马旁回等脑区,构成其脑内正性调节记忆功能的网络,这些脑