颞叶癫的功能MRI研究进展

刘　兰许　亮刘　筠*

刘兰1许亮2刘筠2*

颞叶癫日（TLE）是癫日中最常见的难治性类型，临床上对于药物难以控制的癫日，手术切除致日灶具有良好的治疗效果。随着MRI技术的迅速发展，功能磁共振成像（fMRI）在癫日研究中的优势越来越显著，尤其在癫日灶的定侧、定位方面明显优于常规MRI，具有更好的临床应用价值。fMRI对TLE脑网络、认知功能的研究，及在TLE病因、病理生理机制、治疗预后等方面的应用取得了诸多进展。

颞叶癫日；功能磁共振成像；磁共振波谱成像；血氧水平依赖；扩散张量成像；动脉自旋标记

基于HS是TLE的主要病理基础，早期研究者从海马结构形态和信号改变方面对TLE进行相关研究，具体可归为以下3个方面：①从常规MRI上直接观测海马体积及信号的改变；②利用定量MRI对海马体积进行测量［2］；③海马T2测定［3］。大量研究表明，T2WI或液体衰减反转恢复 （fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）序列上观察到海马信号增高、海马萎缩或T2延长是HS的可靠影像征象，但这些方法均难以做到早期诊断，并且敏感性较低。随着MRI技术的不断发展，许多MRI新技术特别是功能MRI（functioanl MRI，fMRI）被广泛应用于

*审校者TLE的研究中，在其诊断和预后方面取得了进展。

广义上，能反映脑组织功能情况的成像方法统称为 fMRI，主要包括：磁共振波谱成像（MR spectroscopy，MRS）、血氧水平依赖功能磁共振成像（blood-oxygen level-dependent fMRI，BOLD-fMRI）、扩散加权成像 （diffusion weighted imaging，DWI）、扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）及灌注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI）。下面对各种fMRI技术在TLE中的研究进展进行综述。

1 MRS在颞叶癫的研究

MRS成像技术是一种分析评价活体组织、器官能量代谢、生化改变及多种特定化合物定量分析的无创诊断方法。通过外加磁场激发活体组织内部的原子核，从而产生磁共振信号，再转换成波谱。MRS技术可以敏感地探测到脑内特定区域N-乙酰天门冬氨酸（N-acetylaspartate，NAA）、胆碱（choline，Cho）和肌酸（creatine，Cr）等化合物的代谢变化，间接证实病灶内组织病理学改变。

许多研究者将MRS技术应用于TLE病人的研究中，评价MRS技术用于癫灶定侧和定位的临床价值。何等［4］发现当NAA/（Cr+Cho）＜0.68，并与对侧差别＞7%时可对癫灶定侧。TLE病人的MRS研究显示，NAA含量的降低、NAA/Cr和NAA/Cho比值降低是癫灶定位的标志，NAA/Cr和NAA/Cho比值降低被认为是定量诊断癫最敏感指标之一［5-7］。早期认为这与癫灶内神经元丢失和神经胶质细胞增生有关，但随着研究的深入，越来越多的证据支持这与癫灶内神经元细胞和胶质细胞的功能障碍有关，而不仅仅是神经元的丢失［8］。研究表明NAA降低的程度与癫发作的严重程度及癫样放电的程度密切相关，但Cho和Cr含量在TLE致痫灶中的代谢变化在不同研究中结果有所出入，可能与癫发作类型和抗癫药物治疗有关，有待进一步研究［9］。Zhang等［10］发现MRS对MRI阳性的单侧TLE病人致灶的定侧具有很高的敏感性，对MRI阳性的双侧TLE及MRI阴性的单侧TLE病人具有中等的敏感性，但对MRI阴性的双侧TLE病人具有相对低的敏感性。

对伴有HS的TLE病人的MRS研究发现，除了患侧海马的NAA含量、NAA/Cr和NAA/Cho比值降低外，一定比例的病人健侧海马的NAA含量、NAA/ Cr和NAA/Cho比值较对照组降低，经手术切除致灶后，健侧海马的NAA含量和NAA/Cho比值能恢复到正常水平［11］，可能的解释是反复发作的癫样放电由患侧的杏仁核、海马经穹窿联合和前联合扩散到对侧形成镜像灶，进而引起健侧海马、杏仁核的神经细胞短暂的代谢紊乱，但随着时间的延长或致灶的切除可以恢复正常。此外，内侧颞叶癫（mesial temporal lobe epilepsy，mTLE）的MRS研究发现［12］，异常区域并不仅仅局限于海马，在同侧颞叶、双侧额叶等脑区NAA/（Cr+Cho）值也有所降低，其发生机制还不清楚，一些研究者认为由于癫异常放电播散到海马外脑区引起局部兴奋毒性效应导致神经功能障碍和/或神经元丢失，有待进一步深入研究。大多数研究发现颞叶外脑区MRS参数变化对癫灶的定侧、定位没有很大的意义，但与TLE病人的认知能力障碍具有相关性，有待深入研究。

Mantoan等［13］对12例顽固性TLE的病人的MRS研究发现，颞叶外侧NAA含量与语言记忆能力呈正相关，而颞叶内侧NAA含量与年龄及神经心理测量有关，证实了大脑损害的解剖部位与特定的认知能力障碍相关。

2 BOLD-fMRI在颞叶癫的研究

1990年Ogava等发现BOLD效应是BOLD-fMRI成像的基础。BOLD效应是指由血氧水平依赖性使磁共振信号发生改变的效应。BOLD-fMRI对血红蛋白的氧合状态和血流速度变化很敏感，当大脑受到刺激时，相应区域的血流量流速及血红蛋白脱氧程度就会发生变化，从而导致该区域的磁化率发生改变。BOLD-fMRI可以检测大脑激活区血流和代谢的改变，广泛应用于阿尔茨海默病、癫等中枢神经系统疾病的研究中。

传统fMRI采用任务或刺激模式来研究大脑的功能，但却无法应用于不能配合及参加任务的人群，比如癫病人。静息态fMRI（resting state fMRI，rs-fMRI）是指在受检者静息状态下，即没有任何任务的情况下，采集大脑自发产生的BOLD信号进行研究，应用人群及范围较任务态fMRI更广。大量动物实验和临床研究证明发作间期的样放电，即间期样放电（interictal epiletiform discharges，IEDs）可等同于任务或刺激所产生的BOLD效应，所以rsfMRI能够很好地用于TLE研究。

大脑在静息态下的活动复杂丰富，因此静息态下脑功能数据的分析很关键，其中常见的数据分析类型包括基于种子点的功能连接、独立成分分析、局部一致性、低频振幅及低频振幅分数等。以上数据分析类型普遍应用于TLE的研究之中，为揭示TLE认知病理生理学机制、术前癫灶的定侧、定位及功能区定位提供了更多信息。

2.1认知病理生理学机制研究越来越多的证据支持TLE是一种脑网络异常疾病［14］，并且以默认网络（default mode network，DMN）的改变最为显著。癫异常放电可以引起DMN连接的中断［15］，是癫病人意识丧失及记忆、情感等认知能力障碍的神经病理生理基础。Campo等［16］研究发现mTLE病人存在双侧颞叶外网络功能连接异常，并认为其与病人情景记忆障碍有关。黄等［17］对左侧TLE病人言语工作记忆功能连接的rs-fMRI研究发现，TLE病人双侧前额叶、顶叶、小脑后叶等脑区功能连接强度减低。Pittau等［18］发现mTLE病人患侧杏仁核、海马以及脑DMN的连接强度降低，反映了TLE病人精神、认知等高级脑功能缺陷的神经机制。

3 DTI在颞叶癫的研究

DTI技术是在DWI基础上发展而来的，并在近几年得到迅速发展的一项技术。成像原理是利用水分子扩散运动存在各向异性来反映活体组织的细微结构和功能改变，常用参数为平均扩散率（mean diffusivity，MD）和部分各向异性（fractional anisotropy，FA），其中MD用来反映水分子扩散能力，FA值用来描述水分子各向异性的程度，从而揭示脑白质纤维束的微观病理变化。

3.3认知功能损害的DTI研究TLE病人的认知功能障碍越来越受到关注，其中包括视、听等低级认知功能障碍和记忆、注意力、语言等高级认知功能的损伤。基础研究表明，海马与邻近的皮质灰质、杏仁体及屏状核等存在双向纤维联系束，共同参与情感、信息储存、学习和记忆等高级神经活动。DTI白质纤维束示踪技术能够立体直观地展示神经纤维束的走向及完整性，有利于观察致灶与周围组织之间神经束的联系，有利于术前评估。研究发现DTI能准确预测术后视辐射损伤的范围及视野缺损的严重程度［32］。神经病理学证实，钩突是连接颞叶前部和额叶的主要白质纤维束，Diehl等［33］对单侧mTLE病人（18例左侧mTLE，10例右侧mTLE）的DTI研究发现，单侧mTLE病人的患侧钩突ADC值均增加，FA值均显著减小，左侧TLE病人患侧钩突的ADC值与直接听觉和延迟记忆呈负相关，右侧TLE病人的视觉延迟记忆与患侧钩突的FA值减小和ADC增加呈正相关。Diao等［34］研究发现左侧TLE病人患侧钩突的FA值显著低于对照组，并与TLE病人的执行能力障碍有关。因此，术前DTI检查对于术中需要避开的重要结构具有很好的提示作用，并能预测术后可能出现的认知功能障碍。

扩散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）是在DTI技术基础上延伸而来的扩散成像技术，对水分子的非高斯扩散改变很敏感，可以获取更多组织结构微观信息。研究发现DKI能显示DTI无法检测到的脑白质及灰质的异常脑区［35］，是一种对TLE病人脑组织微观结构改变非常敏感的成像技术，将DKI应用于TLE研究中将是未来研究的一个方向。

4 PWI在颞叶癫的研究

PWI可以提供组织中微观血流灌注情况及动力学方面的信息。主要包括需要外源注射对比剂的动态磁敏感对比增强灌注加权成像（dynamic susceptibility contrast-enhanced perfusion weighted imaging，DSC-PWI）、动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）成像技术。相对于传统SPECT、PET、CT灌注成像及DSC-PWI，ASL作为一种无需对比剂、无创的定量MR灌注成像技术，选用磁标记的动脉血作为内源性示踪剂，在兴趣区的血液上游层面对流入血液进行标记，待标记血流进入成像平面后采集图像，将标记前后兴趣区影像相减，即可获得兴趣区血流灌注影像，具有无创、简便、可重复性好、适用人群广等优点。基于以上优点，ASL广泛应用于脑血管疾病、阿尔茨海默病及癫等疾病的研究中。

Guo等［36］对TLE病人发作间期的ASL成像研究发现内侧颞叶存在不对称性灌注异常，这得到了许多研究的验证［37-39］，且与PET与EEG源成像的结果相一致，反映了TLE病人患侧颞叶受损的灌注改变。对这一发现的解释是颞叶致灶长期反复的异常放电，导致皮质萎缩、神经元减少及功能障碍，进而引起相应区域的低灌注状态，也有研究认为发作间期的低灌注可能与IEDs有关，对于其发生机制有待进一步研究。

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（收稿2015-05-15）

Progress of functional magnetic resonance imaging in temporal lobe epilepsy

LIU Lan，XU Liang，LIU Jun.1 School of Medicine，Nankai University，Tianjin 300071，China；2 Imaging Centre，Tianjin People's Hospital

Temporal lobe epilepsy（TLE）is the most common type of intractable epilepsy.Clinically，for epilepsy which is difficult to control with drugs，surgical removal of the epileptogenic foci has a good therapeutic effect.With the rapid development of MRI technology，the advantages of functional magnetic resonance（fMRI）in epilepsy research are becoming more and more notable.fMRI is superior to conventional MRI on the epileptogenic foci lateralization and localization，thus having better clinical value.The research in brain networks and cognitive function of TLE with fMRI has made significant breakthrough on some aspects such as etiology，physiopathologic mechanism，treatment and prognosis of TLE.

Temporal lobe epilepsy；Functional magnetic resonance imaging；Magnetic resonance spectroscopy；Bloodoxygen level-dependent；Diffusion tensor imaging；Arterial spin labeling Int J Med Radiol，2016，39（1）：13-17；22

10.3874/j.issn.1674-1897.2016.01.Z3622

1南开大学医学院，天津 300071；2天津市人民医院影像科

刘筠，E-mail：cjr.liujun@vip.163.com