静息态功能磁共振在MRI阴性颞叶癫痫患者脑功能连接的研究

张玉莲，付丽媛，李辉，尹克杰，赵春雷，许尚文，肖慧

联勤保障部队第900医院 放射诊断科，福建 福州 350025

引言

本研究通过分析MRI‐TLE患者静息态脑FC改变及默认模式网络（Default Mode Network，DMN）中出现异常的脑区，探讨静息状态下该脑区功能连接性变化及MRI‐TLE的神经网络机制，有助于进一步探究疾病潜在作用机制及癫痫放电引起大脑功能改变，助于临床了解癫痫发作引起的潜在神经生理改变，指导临床用药及康复治疗。

1 材料与方法

1.1 患者临床资料

选取2019年11月至2020年12月就诊于我院的癫痫患者，MRI‐TLE组16例，颞叶内侧癫痫（Hippocampal Sclerosis‐Associated Mesial Temporal Lobe Epilepsy, HS‐MTLE)组26例。其中，男性20例，女性22例，平均年龄（32.6±11.7）岁。纳入标准：① 经2名神经内科主任医师根据患者病史回顾、发作症状及脑电图检查确诊为颞叶癫痫；② MRI常规序列检查未见明显器质性改变；③ 无神经或精神系统、颅内占位等疾病病史；④ 海马硬化的HS‐MTLE组需满足MRI诊断海马硬化。

24例健康对照组（Healthy Control， HC）通过社区招募，平均年龄为（33.5±9.8）岁。纳入标准：① 无脑外伤、脑血管病史或脑占位性病变等；② 无MRI检查禁忌症。

告知三组研究对象相关注意事项并签署知情同意书，本研究得到中国人民解放军联勤保障部队第900医院伦理委员会的批准。

1.2 神经心理学测试

采用蒙特利尔认知量表（Montreal Cognitive Assessment，MoCA）对三组进行认知测试。评分标准：总分30分，评估内容包括视空间及执行力、延迟回忆等能力，评分越低表示认知损害越严重。

1.3 静息态功能磁共振图像采集及数据处理

本研究检查设备为Magnetom Trio Tim 3.0 T磁共振扫描仪，采用相应通道相控阵头部线圈。扫描体位取仰卧位，固定头部防止头部旋转及平移，嘱被检者保持闭眼、均匀呼吸，身体静止，不做特定的思维活动。先行常规MRI扫描序列，平行或垂直海马长轴T2 Flair的序列检查，由2名放射科诊断医师判断是否存在海马硬化改变及颅脑疾病做病例的初筛及剔除。

高分辨3DT1加权像矢状位扫描参数如下：TR（重复时间）=1800 ms，TE（回波时间）=2.4 ms，矩阵=256×256，FOV（扫描视野）=256 mm×256 mm，层厚=1 mm；层间距=0.4 mm，图像共178帧。rs‐fMRI扫描参数：使用回波平面成像（EPI）序列，TR=2000 ms，TE=30 ms，Matrix=64×64，层厚度=4 mm，层数=20，FOV=230 mm×230 mm，FA：90°，图像共240帧。

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1.3.1 图像分析及预处理

MRI‐TLE患者图像选取：由两名影像科副主任医师定义致痫灶的标准（根据海马大小及形态、信号表现）：① 两侧海马大小不同；② 双侧颞角欠对称；③ 双侧海马T2 Flair序列信号不一致；④ 颞叶形态异常。①～③条件<2则定义为 MRI‐TLE。

数据预处理：MRI采集的所有数据在MATLAB 2012b平台上进行，采用DPABI（Data Processing Analysis of Brain Imaging http://rfmri.org/）软件进行预处理。图像DICOM的格式均先转换为*.nii 格式。预处理过程包括：① 去除前5个时间点rs‐fMRI数据；② 时间校正：保证采集的图像时间起始点相同；③ 头动校正：平动不超过1 mm，旋转角<1°；④ 空间标准化：每个被试头部标准化模板为蒙特利尔神经病学研究所（Montreal Neurological Institute，MNI）标准空间模板；⑤ 提高图像信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR），对图像进行空间平滑，去除低频漂移及滤波（频段设置0.01～0.08 Hz）。

1.3.2 基于独立成分分析方法的默认模式网络提取

完成采集图像预处理后运用在GIFT软件（http://mialab.mru.org/software/gift/）完成数据计算、组ICA（Group Independent Component Analysis，GICA）、 组 成分重建三个过程，使用SOI‐GICA算法运算60次，获取独立成分（Independent Component，IC）较稳定。本研究通ICA 分离成分后，采用DMN 模板筛选稳定的成分并提取默认模式网络作为感兴趣区（Regions of Interest，ROI）。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0软件进行统计学分析。计数资料采用例表示，组间比较应用卡方检验；计量数据服从正态分布且方差齐性，多组间应用方差分析比较，用均数±标准差（±s）表示。

ICA分析：先对三组的rs‐fMRI数据分别进行单样本t检验，再行单因素方差分析比较三组间默认模式网络的组间差异（Alphasim校正，P<0.05），进行事后检验，并对结果进行多重比较校正，提取三组差异脑区的功能连接值。

2 结果

2.1 临床资料及MoCA认知结果比较

三组研究对象性别、年龄、受教育年限差异均无统计学意义（P>0.05）；组间MoCA评分差异有统计学意义（P<0.001）；MRI‐TLE 及 HS‐MTLE 组评分低于HC 组（P<0.05），见表1。

表1 三组被检者一般资料及MoCA评分结果

2.2 不同组默认模式网络分析比较

数据预处理结束后，采用单样本t检验计算出三组被试者的DMN差异图，然后采用单因素方差分析对三组进行比较，分析三组间静息态网络内功能连接差异显著的脑区，并通过独立成分分析方法做出多重比较的MASK，获得结果并输出每两组DMN差异统计图（AlpaSim校正，P<0.05）。

2.2.1 MRI‐TLE组与正常对照组的DMN功能连接比较改变

与HC组相比，MRI‐TLE组连接强度减弱的脑区有左侧楔前叶、右侧楔前叶、后扣带回（表2，图1）。

表2 MRI‐TLE组与HC组DMN功能连接结果

图1 MRI‐TLE组与HC组功能连接差异图

2.2.2 HS‐MTLE组与HC的DMN功能连接比较改变

HS‐MTLE组相比HC组在双侧楔前叶/后扣带回的连接强度减弱（表3，图2）。

表3 HS‐MTLE组较HC组DMN功能连接结果

图2 HS‐MTLE组与HC组功能连接差异图

2.2.3 MRI‐TLE组与HS‐MTLE组的默认模式网络功能连接比较改变

MRI‐TLE组相比，伴HS‐MTLE组在默认网络内连接强度减弱的脑区有前额叶左侧、前扣带回（表4，图3）。

图3 MRI‐TLE组与HS‐MTLE组功能连接差异图

表4 MRI‐TLE组与HS‐MTLE组DMN功能连接结果

3 讨论

rs‐fMRI可检测出大脑在持续BOLD低频振荡信号脑区认知活动中潜在的默认脑网络[5]，即默认模式网络，主要由后扣带回皮层、楔前叶、楔叶、前额内侧皮质、双侧顶下小叶、双侧颞叶外侧及海马等关键节点构成[6]。不同精神及神经系统类疾病存在DMN区域的异常[7]。静息态功能连接可反映不同脑区之间时间波动相关性，且构建的脑网络具有一定的稳定属性[8]，在默认模式网络中的应用越来越广泛。利用rs‐fMRI进行无创性的全脑癫痫活动定位，可检出常规MRI常规MRI阴性的病灶[9]，为此类癫痫的检出提供了思路。

对三组患者的MoCA评分结果表明，两组癫痫患者的认知评分较HC组低，主要表现在视空间、执行力及延迟回忆方面。功能连接可反映出不同大脑区域或组织之间的相互关系[10]，功能连接密度下降与患者情绪低落及认知障碍等神经精神症状有关，多用于反映神经疾病引起的认知障碍[11]。MRI‐TLE和HS‐MTLE两组患者在双侧楔前叶、后扣带回等默认模式网络区域的脑功能连接度减低，表明MRI‐TLE患者DMN中各脑区功能连接度减低与患者出现轻度认知障碍有关。

楔前叶与后扣带回是DMN的重要节点，与自我感受和情绪加工相联系，同时也与额叶及颞叶等DMN外的脑区有密切功能连接[12‐13]。Zhu等[14]利用局部一致性方法发现MRI‐TLE的DMN脑区出现脑功能异常改变。Ochoa等[15]利用低频波动幅度和区域一致性的方法也发现MRI‐TLE患者DMN区域局部脑活动异常改变。大量研究表明，MRI‐TLE患者后扣带回及楔前叶等DMN区域脑功能存在不同程度损伤，表明MRI‐TLE及HS‐MTLE患者默认模式网络区域存在功能障碍，与患者出现情感、注意力下降及认知障碍有关。癫痫导致DMN脑区的功能连接模式异常，不局限于致痫侧，同时也会广泛累及到同侧及对侧其他功能脑区，导致全脑连接性发生改变。研究发现MRI‐TLE海马与颞下回的连通性降低，伴海马硬化患者DMN脑区与腹侧前额叶皮层、颞叶的功能连接度降低[16]。大量基于rs‐fMRI技术的研究表明，rs‐fMRI在脑网络中的应用是表征MRI‐TLE及其他类型癫痫微观结构及功能变化的有效手段[17]。

本研究还发现HS‐MTLE组较海马形态正常的MRI‐TLE组功能连接度减弱体素更多，与Conrin等[18]的结果相似，HS‐MTLE患者和MRI‐TLE组的癫痫脑网络变化不同，HS‐MTL患者的脑功能损伤更为严重，HS‐MTLE较MRI‐TLE患者在楔前叶及后扣带回损伤程度更高，涉及异常的脑区更加广泛，表明MRI‐TLE是与HS‐MTLE不同的一类独立颞叶癫痫综合征，两者涉及的致痫脑网络存在差异[19]。一项运用7.0T高分辨磁共振成像及rs‐fMRI的研究发现，MRI‐TLE患者表现出的不对称性对应于同侧颞叶连接性增加，HS‐MTLE患者则表现为海马硬化同侧的功能连接性下降[20]，表明基于高分辨率的磁共振影像研究的功能性网络特性可区分TLE亚型。

MRI‐TLE伴或不伴海马硬化的患者均存在轻度认知功能障碍，可能与MRI‐TLE患者癫痫发作引起DMN网络内功能连接性异常改变有关。基于rs‐fMRI技术的功能连接方法探究MRI‐TLE疾病的神经机制，助于临床了解癫痫发作的引起脑功能的改变，指导临床用药及康复治疗。