儿童原发性颞叶癫痫海马体积的MRI研究

张玉珍，高煜，张忠阳，李芳珍，刘明，李玉华

原发性癫痫在常规MRI扫描中一般无明显异常病变，海马体积（hippocampal volume，HCV）测量能客观了解海马的改变，从而进行辅助诊断。本研究通过MRI手动测量24例儿童颞叶癫痫（temporal lobe epilepsy，TLE）HCV，并与正常儿童进行对照，旨在探讨原发性TLE患者是否存在HCV改变及其可能的影响因素，并对本组正常儿童HCV的范围进行总结分析。

材料与方法

1.研究对象

病变组：搜集经临床表现及脑电图（electrocardiographic，ECG）结果诊断为TLE的24例患者，其中男14例，女10例，年龄2.0～12.6岁，平均（7.29±2.88）岁。选择条件包括：①出现癫痫各种临床表现，排除脑血管病、肿瘤、外伤等病变所致；②无小儿热痉挛史，无脑炎、脑膜炎史；③无各种原因所致的智能障碍；④无脑缺氧史；⑤无长期低血糖史；⑥无精神病史；⑦ECG检查显示单侧或双侧颞叶有癫痫波；⑧符合以上7条行头颅MRI常规检查未见病灶者。

采用国际抗癫痫联盟标准进行分类[1-2]。本组病例中确诊颞叶癫痫18例，可能的局灶性颞叶癫痫4例，非综合征局灶癫痫发作病例2例。病变组临床特征见表1。

表1 癫痫病变组儿童临床特征 （例）

对照组（normal control，NC）：24例，性别与病变组完全匹配，年龄与病变组基本匹配，男14例，女10例，年龄2.5～12.6岁，平均（7.28±2.70）岁。选择条件包括：①体格检查无神经系统阳性体征，排除脑血管病、肿瘤、外伤等病变所致；②～⑥条件与病变组相同。

2.分组

由于儿童颅脑体积随年龄的改变而改变，本组儿童年龄分布范围较大（2.0～12.6岁），为了减少年龄因素引起的统计差异，将48例儿童（癫痫组及NC组各24例）按随机年龄差异（3～4岁）进行分组，并进行统计分析。病变组按年龄分为3组：＜6岁组8例，平均（3.96±1.19）岁；6～9岁组10例，平均（7.87±0.92）岁；9～13岁组6例，平均（10.77±1.29）岁。NC组按年龄也分为3组：＜6岁组8例，平均（4.11±1.14）岁；6～9岁组10例，平均（7.94±0.92）岁；9～13岁组6例，平均（10.42±1.20）岁。

3.MRI扫描方法

MRI扫描采用GE Signa Horizon LX 3.0T超导型MR扫描仪，标准头部8通道相控阵圈。所有儿童头部海绵垫固定，双耳予以耳塞。对无法自然入睡的儿童给予10%水合氯醛（0.5ml／kg），口服给药镇静，待其熟睡后进行MRI扫描，扫描范围包括整个大脑。病变组患儿脑电图检查后1～2周内行MRI检查。患儿监护人签署知情同意书。

MRI扫描序列及参数：横轴面T2WI FLAIR序列，TR 8002ms，TE 153.9ms，TI 2250ms，矩阵320×192，层厚5.0mm，层间隔1.5mm；横轴面DWI序列，TR 4800ms，TE 75.7ms，矩阵160×160，层厚5.0mm，层间隔1.5mm；矢状面 FSE 序列，TR 2560ms，TE 116.6ms，矩阵384×224，层厚5.0mm，层间隔2.0mm；横轴面T1加权三维磁化强度预备梯度 回 波 序 列 （three－dimensional magnetization－prepared rapid acquisition gradient－echo imaging，3DMPRAGE）序列，TR 713ms，TE 2.2ms，TI 450ms，矩阵320×256，层厚1.0mm，层间隔0.5mm，翻转角15°，孔径24cm，采集次数1，总采集时间6.5min。

4.HCV的MRI测量方法

海马结构的定界参照 Watson等的定界标准[3-4]。首先在GE 3.0TMR自带工作站workstation 4.3上将横轴面3D－MPRAGE薄层T1WI图像进行垂直海马方向上的斜冠状面重组，层厚3mm（图1），将重组后图像放大并调节窗宽、窗位，明确双侧海马的边缘，用鼠标勾画出其轮廓，得到相应层面相应结构面积，根据每层层厚计算出体积。逐层测量体积，最后相加即得到整个海马的体积（图2）。为获得准确的测量数据，48例儿童HCV数据均由1位经验丰富的放射科医师在不知病情的情况下测量，每例每侧海马均测量3次，3次测量值误差小于10%，取其平均值，隔两个月后再进行重复测量。平均每例HCV测量时间不少于1h。

图1 3D－MPRAGE序列行海马斜冠状面图像重建，层厚3mm。 图2 海马边界确认，正常对照组儿童，女，8.3岁。a）海马头部，左、右侧海马头部面积分别为68.1和75.6mm2；b）海马体部，左、右侧海马体部面积分别为77.3和74.4mm2；c）海马尾部，左、右侧海马尾部面积分别为28.2和30.5mm2。

5.HCV的标准化

HCV标准化方法：为了消除年龄、颅腔容积大小等个体差异的影响，使测量结果具有可比性，参照Jack等[5-6]的协方差分析方法进行HCV的校正，以颅腔容积为校正因素。HCV校正值按公式（1）计算：

公式（1）中AHV为校正后HCV，OHV为校正前实际HCV，Grad为实际HCV（OHV）与颅腔容积之间回归曲线的回归系数，CVi为各例颅腔容积，CVmean为NC组颅腔容积的平均值。

颅腔容积的测量：采用前后径、左右径、上下径相乘的方法测量颅内体积。前后径为正中矢状面图像上额极至枕极内板间的距离，上下径为正中矢状面图像上垂直于前后径、枕骨大孔前下缘至颅顶内板间的距离，左右径为横轴面图像上背侧丘脑平面垂直于前后径的颅腔内板间最大横径。48例颅腔容积测量由1人完成，每例测量3次取其平均值，3次测量值误差小于10%。平均颅腔容积由NC组颅腔容积计算得到。

6.统计学处理

所有数据采用SAS 9.13软件进行统计分析。将标准化前后的HCV按年龄、性别分别行多元线性相关分析。病灶侧与对侧HCV比较采用配对t检验；病变组与NC组比较，正态分布者采用成组t检验，不符合正态分布者采用非参数秩和检验。对3个年龄组间HCV作单因素方差分析，病变组与NC组左、右侧HCV行配对t检验，两组之间海马总体积比较行成组t检验。3个年龄组间癫痫发作距MRI检查时间间隔比较采用单因素方差分析，两两之间比较采用SNK（Student－Newman－Keuls）方法。以P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.年龄和性别对HCV的影响

病变组和对照组按年龄进行比较，结果显示年龄差异无统计学意义（P＝0.99）。

标准化前病变组、NC组左、右侧平均HCV分别为（2050.40±70.04）、（2073.93±62.15）mm3和（2053.65±73.65）、（2075.59±77.59）mm3。标准化后两组左、右侧平均 HCV分别为（2075.54±74.60）、（2099.06±80.64）mm3和 （2053.65±54.40）、（2075.59±68.22）mm3。HCV与年龄间行相关回归分析，r＝0.74553，病变组左、右侧t值分别为8.06和8.03，F值分别为65和64.47；NC组左、右侧t值分别为6.87和6.05，F 值分别为47.22和36.56，P 值均＜0.01，说明年龄与HCV相关。

病变组左、右侧HCV按性别比较，P值分别为0.8099和0.8533；NC组左、右侧 HCV按性别比较，P值分别为0.7091和0.7890；P 值均 ＞0.05，说明HCV差异与性别无关。

2.左、右侧HCV比较结果

标准化前左、右侧HCV随年龄增大而增大，但标准化后HCV随年龄增大而减小。

不同年龄组别标准化后HCV比较见表2，结果显示＜6岁病变组左、右侧HCV比较差异有统计学意义（P＝0.0018）。6～9岁组、9～13岁组病变组及 NC组3个年龄组左、右侧HCV比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。

表2 病变组及对照组标准化后平均海马体积比较 （mm3）

不同年龄组标准化后总HCV比较见表3，结果显示＜6岁病变组与NC组之间总HCV比较，差异有统计学意义（P＝0.02）。

NC组右／左侧HCV比值为1.0102，右侧HCV较左侧平均大（18.09±65.87）mm3，左、右侧 HCV差值比较，差异无统计学意义（P＝0.1915）。左、右侧HCV 95%可信区间为2030.68～2076.63mm3及2046.78～2104.39mm3。

表3 病变组和NC组三个年龄段海马总体积比较 （mm3）

3.确诊TLE及可能TLE癫痫儿童HCV

确诊TLE及可能TLE癫痫儿童病变组左、右侧平均HCV分别为（2069.09±73.59）mm3和（2091.52±78.06）mm3。标准化后确诊及可能颞叶癫痫组与NC组海马总体积比较见表4，结果显示＜6岁确诊TLE及可能TLE与＜6岁NC组之间总HCV差异有统计学意义（P＝0.0468）。

讨 论

T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列（T1WI－3D－MPRAGE）序列属快速容积扫描技术，具有较高的空间分辨力和时间分辨力，信噪比高，伪影小，可清晰显示脑内结构如白质、灰质和脑脊液，能三维显示脑内精细解剖结构[7]。本研究采用3D－MPRAGE序列行海马斜冠状面重建后测量HCV，其1mm层厚的原始图像中有近50层连续图像可以显示海马结构。Laakso等[8]研究显示，将3D－MPRAGE进行1、3和5mm海马斜冠状面重组，分别行HCV测量并统计比较，结果显示3种层厚重组图像HCV测量值之间差异无统计学意义。为方便测量HCV及适当节约时间，本组研究选用3mm层厚的海马斜冠状面重建方法行HCV测量（图1）。

表4 确诊及可能颞叶癫痫儿童与正常对照组海马总体积比较（mm3）

HCV的测量主要有手工、半自动和自动测量3种方法。海马结构手工划界的精度最高，被作为金标准[9-11]。因为儿童海马处于不断发育过程中，较成人HCV小，并且边界也不及成人海马清晰，所以不管是自动测量还是手工确定边界都较成人困难。本文所用HCV测量方法、边界确认参照以往文献中成人测量所用方法[3，6，11]，所测的HCV不包含海马周围其它结构。由于采用的MR扫描方法、参数以及海马定界的标准不同，文献报道的成人HCV大小各异，关于儿童HCV的报道较少，尚无标准的儿童HCV数据进行比较。Obenaus等[12]在6例年龄为14～60个月的正常儿童中测量左、右侧平均HCV为2.44及2.59ml，左右侧HCV之间差异无统计学意义，其中4例右侧HCV较左侧大10%。Mulani等[13]在20例6～12岁儿童中测量左、右侧平均HCV为2.49及2.75cm3。而本文所测正常儿童24例，年龄2.5～12.6岁，左侧平均 HCV 为 2.053cm3，右侧平均HCV 为2.076cm3，与文献报道的数据存在差异的原因可能有以下几个方面：受试者的年龄构成和分段情况不同；测量对象来自不同的区域和民族；定界和测量的方法不同；有无标准化或标准化方法有区别；机器性能、扫描参数及窗技术的影响；操作者熟练程度上的差异等。因此不能机械地运用某些测量结果来判断本地区人群的海马结构、杏仁核和前颞叶的体积大小情况。在这些结构正常值的临床运用中，应考虑到上述因素的影响。本文采用按年龄分组方法比较HCV差异，对于儿童HCV测量是相对合理的检测方法。不论何种仪器型号及描绘方法，有一点是基本一致的，即右侧HCV大于左侧，本组研究结果也是如此，即右侧HCV比左侧稍大，HCV右／左比率为1.0102，但左右侧HCV之间差异无统计学意义，与多数文献报道一致[4，12，14]。

脑实质体积与年龄有一定的相关性，儿童随着年龄的增长，大脑体积增大，HCV也遵循这种规律。本研究通过HCV标准化前后分别进行颅腔容积与HCV的相关性分析。标准化前HCV与颅腔容积有一定的相关性，标准化后此相关性明显减小。本研究标准化前HCV在＜6岁组、6～9岁组及9～13岁3个年龄组中依次增大，行标准化后HCV在3个年龄组中依次减小。儿童HCV与年龄有相关性，即HCV随年龄的增长而增长。多数文献报道HCV与性别无关，本研究发现不论是标准化前还是标准化后，HCV均与性别无关，与文献报道一致。

在病变组与NC组3个年龄分组HCV比较研究中，＜6岁组左、右侧HCV比较差异有统计学意义（P＜0.05），病变组HCV较NC组大，在6～9岁组及9～13岁组中，病变组与NC组HCV比较差异无统计学意义（P＞0.05）。在＜6岁年龄组中，病变组海马总体积与NC组比较差异有统计学意义（P＜0.05），在另两个年龄组中未出现统计学差异。回顾性分析本组临床资料，在＜6岁病变组中，ECG诊断双侧及左侧TLE各1例，右侧TLE 6例，其中5例于发病1～2d行MRI检查，2例1个月内发作3次，1例2个月多次发作。在6～9岁组中，双侧、左侧及右侧TLE病例分别为2、5、3例，其中3例于发病1、7、14天内行 MRI检查，另7例于1～24个月内各发作2次。在9～13岁病变组中，左、右侧TLE各3例，其中2例发病1天后行MRI检查，4例4～23个月内各发作2次。病变组癫痫发作持续时间为数秒至数分钟，在＜6岁病变组中1例发作时间最长（约15min）。癫痫发作持续时间长，发作次数多，可导致细胞毒性水肿，从而引起急性期海马兴奋性增加及HCV增大，而在发作后急性期尽早行MRI检查，可能测量出HCV增大的结果。＜6岁组在癫痫发作后急性期行MRI检查病例所占比例最高，发作次数亦较其它两个年龄组多，ECG诊断右侧6例，其数量明显多于该年龄组左侧及双侧病例，由此分析，＜6岁病变组临床表现不均质性明显，可能导致与NC组比较后出现统计学差异。

国内外文献中有较多关于成人TLE后海马硬化，从而出现HCV减小的相关报道，很少有关于儿童原发性颞叶癫痫HCV改变的报道，曹庆隽等[15]报道儿童热性惊厥发作后急性期HCV较正常对照组增大。本研究只在＜6岁组中出现颞叶癫痫发作后HCV增大的情况，未出现在另外两个年龄组中。由于每个年龄组病例数不多，原发性颞叶癫痫急早期是否会出现HCV增大，需要更多病例证实及更深入的研究。

综上所述，本研究结果显示儿童原发性颞叶癫痫海马体积改变可能与癫痫发作次数、持续时间、发作后距MRI检查时间等多种因素有关，3D－MPRAGE薄层T1WI扫描可清晰显示海马及相关脑组织结构，具有较高的临床应用价值。对于儿童颞叶癫痫的诊断，海马体积测量较常规MRI扫描具有更高的准确度及敏感度，可作为常规ECG的补充方法。手工海马体积测量需不断加以完善，并结合自动／半自动测量方法，以期达到最佳效果。

[1]Proposal for revised clinical and electroencephalographic classification of epileptic seizures.From the commission on classification and terminology of the international league against epilepsy[J].Epilepsia，1981，22（4）：489－501.

[2]Proposal for revised classification of epilepsies and epileptic syndromes.Commission on classification and terminology of the international league against epilepsy[J].Epilepsia，1989，30（4）：389－399.

[3]Watson C，Andermann F，Gloor P，et al.Anatomic basis of amygdaloid and hippocampal volume measurement by magnetic resonance imaging[J].Neurology，1992，42（9）：1743－1750.

[4]Maller JJ，Réglade－Meslin C，Anstey KJ，et al.Sex and symmetry differences in hippocampal volumetrics：before and beyond the opening of the crus of the fornix[J].Hippocampus，2006，16（1）：80－90.

[5]Jack CR Jr，Twomey CK，Zinsmeister AR，et al.Anterior temporal lobes and hippocampal formations：normative volumetric measurements from MR images in young adults[J].Radiology，1989，172（2）：549－554.

[6]Jack CR Jr.MRI－based hippocampal volume measurements in epilepsy[J].Epilepsia，1994，35（Suppl 6）：S21－S29.

[7]Bonilha L，Kobayashi E，Cendes F，et al.Protocol for volumetric segmentation of medial temporal structures using high－resolution 3Dmagnetic resonance imaging[J].Hum Brain Mapp，2004，22（2）：145－154.

[8]Laakso MP，Juottonen K，Partanen K，et al.MRI volumetry of the hippocampus：the effect of slice thickness on volume formation[J].Magn Reson Imaging，1997，15（2）：263－265.

[9]Pruessner JC，Collins DL，Pruessner M，et al.Age and gender predict volume decline in the anterior and posterior hippocampus in early adulthood[J].J Neurosci，2001，21（1）：194－200.

[10]Du AT，Schuff N，Amend D，et al.Magnetic resonance imaging of the entorhinal cortex and hippocampus in mild cognitive impairment and Alzheimer＇s disease[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry，2001，71（4）：441－447.

[11]张勇，陈楠，王星，等.中国汉族正常成人海马体积的高分辨率MRI测量[J].中华放射学杂志，2010，44（6）：571－574.

[12]Obenaus A，Yong－Hing CJ，Tong KA，et al.A reliable method for measurement and normalization of pediatric hippocampal volumes[J].Pediatr Res，2001，50（1）：124－132.

[13]Mulani SJ，Kothare SV，Patkar DP.Magnetic resonance volumetric analysis of hippocampal in children in the age group of 6－to－12 years：apilot study[J].Neuroradiology，2005，47（7）：552－557.

[14]吴建伟，宋兆祺，陈君坤，等.正常中国成人 MRI海马结构体积测定[J].中华放射学杂志，1998，32（4）：220－223.

[15]曹庆隽，王华.儿童热性惊厥发作后急性期海马体积改变的临床研究[J].中国当代儿科杂志，2010，12（4）：259－261.