集成磁共振联合高分辨率扩散加权成像在海马硬化型颞叶内侧癫痫中的应用

摆玉财，马彩花，李健，马耀兴，王一婷，陈兵*

1.宁夏医科大学，宁夏 银川 750004；2.宁夏医科大学总医院放射科，宁夏 银川 750004；*通信作者 陈兵Chenbing1355051@163.com

癫痫是世界卫生组织重点关注的神经精神疾病之一，全球近7 000万人患有癫痫，且其治疗费用昂贵[1]。颞叶内侧癫痫（medial temporal lobe epilepsy，MTLE）是难治性癫痫的最常见类型，主要为颞叶内侧大脑神经元反复异常放电，导致大脑功能障碍的一种慢性疾病，其最常见原因是海马硬化（hippocampal sclerosis，HS）[2]。前颞叶手术切除是治疗MTLE-HS的有效方式[3-4]，但术前准确识别HS是临床迫切需要解决的问题。

高分辨率MRI诊断HS具有较高的灵敏性，表现为海马体积减小及T2WI信号升高，伴随海马内部细微结构改变及颞角增宽等[5]，但目前对于HS的诊断仍以视觉观察海马大小、信号强度等定性方法为主，近年出现的集成磁共振成像（synthetic magnetic resonance imaging，SyMRI）基于多延迟饱和多回波原理，可以定量分析生物组织学特性，已在乳腺、颅脑、骨骼肌肉及前列腺方面研究很多，但在癫痫方面研究较少。另外，基于复合灵敏度编码的高分辨率扩散成像（multiplexed sensitivity encoding diffusion-weighted imaging，MUSE-DWI）可实现高空间分辨率、高信噪比、高空间保真度和最小运动相位误差的影像图像，研究表明MTLE-HS海马区表观扩散系数（ADC）值明显升高，可见MUSE-DWI有助于致痫灶的定位[6]，本研究拟探讨集成磁共振定量参数T1、T2和质子密度（proton density，PD）联合ADC值是否可以提高HS的诊断效能，为临床提供更多的影像学参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入2020年10月—2021年12月宁夏医科大学总医院经临床、脑电图及影像学共同诊断的MTLE-HS 28例，年龄9～55岁，平均（32.9±16.2）岁，男12例，女16例。招募健康对照组43例，年龄10～53岁，平均（27.1±12.2）岁，男25例，女18例。所有颞叶癫痫均符合国际抗癫痫联盟（ILAE）2014年诊断标准[7]。MTLE-HS组纳入标准：①具有颞叶癫痫发作的临床表现；②脑电图显示颞叶异常癫痫波；③MRI检查海马硬化阳性表现；④既往无其他神经精神系统疾病。排除标准：①有脑肿瘤或外伤病史；②有大脑先天性发育畸形；③脑血管疾病。本研究通过宁夏医科大学总医院伦理审查委员会批准（2019-426），患者均签署知情同意书。

1.2 MRI检查及扫描方案 使用GE SIGNA Architect 3.0T超导MR扫描系统和48通道相控阵头颅线圈，患者取仰卧位，平静呼吸。扫描序列主要包括横轴位T1加权三维磁化预备快速梯度回波序列（3D-T1）：TR 8.2 ms，TE 3.4 ms，层厚1 mm，层间距1.2 mm，视野25.6 cm×25.6 cm，矩阵256×256，翻转角8°，带宽31.25，激励次数1。垂直海马长轴斜冠状位T2WI：TR 2 600 ms，TE 85 ms，层厚2 mm，视野20 cm×20 cm，翻转角111°，带宽50，激励次数4。矢状面长回波链快速自旋回波采集-3D T2 Flair：TR 5 000 ms，TE 105 ms，层厚1 mm，层间距1 mm，视野22.4 cm×22.4 cm，矩阵224×224，翻转角111°，带宽41.67，激励次数1。斜冠状集成磁共振序列（magnetic resonance imaging compilation，MAGiC）：TR 4 417 ms，TE 22.9 ms，层厚2 mm，层间距0 mm，视野20.0 cm×20.0 cm，矩阵320×224，带宽22.73，激励次数1。MUSE-DWI：TR 3 772 ms，TE 94 ms，层厚3.6 mm，层间距0 mm，视野20.0 cm×20.0 cm，矩阵224×256，带宽166.7，激励次数6，b=1 000 s/mm2。

1.3 海马硬化图像分析 由2名副高级以上神经影像医师采用盲法对扫描图像进行独立分析，HS的MRI诊断主要通过在斜冠状位高清T2WI及T2 Flair图像上进行侧视化视觉评估，重点关注海马的大小、体积及T2WI信号，MRI典型征象为海马萎缩及T2WI信号增高，另外海马内部细微结构消失及颞角增宽作为HS的辅助诊断征象。

1.4 图像后处理 利用GE SIGNA Architect3.0T MRI（MAGiC）后处理软件对原始图像进行后处理分析生成定量图谱，根据海马形态分别在海马头、体、尾3个层面手动绘制感兴趣区（ROI），并避开脑脊液污染区域避免造成测量值不准确。对于MUSE-DWI图像选择在GE AW 4.7后处理工作站上利用READYVIEW软件手动在海马头、体、尾3个部位勾画ROI，最后得到定量参数T1、T2、PD和ADC值，以头、体、尾部平均值为该侧海马最终测量值。

1.5 统计学方法 使用SPSS 25.0及MedCalc 19.0.4软件。符合正态分布的计量资料采用表示，非正态分布者用M（Q1，Q3）表示，采用单因素方差分析或Kruskal-WallisH检验对有差异性的指标进行分析，并进行二元Logistic回归分析，绘制受试者工作特征（ROC）曲线评价HS的诊断效能，曲线下面积（AUC）比较采用Delong检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MTLE海马硬化患侧与健侧及对照组定量参数比较 MTLE-HS患侧与对照组及健侧海马T1、T2、ADC值比较，差异均有统计学意义（P均＜0.05），PD差异无统计学意义（P＞0.05），患侧海马T1、T2、ADC值明显高于健侧及对照组（P均＜0.001）（表1）。典型MTLE-HS病例见图1。

表1 MTLE-HS患侧与健侧及对照组定量参数比较

图1 男，18岁，癫痫病史15年，手术病理证实为左侧HS，A～F分别为斜冠状位T2WI、T1 mapping、T2 mapping、PD mapping、ADC、海马病理切片图，患侧（左）T1、T2、PD、ADC值分别为1 743 ms、115 ms、84 pu、1 087×10-6 mm2/s；健侧（右）值分别为1 466 ms、89 ms、85 pu、899×10-6 mm2/s

2.2 集成磁共振及MUSE-DWI多参数在HS中的诊断价值 经二元Logistic回归分析选择P＜0.05的定量参数T2（OR=1.265，95%CI1.069～1.496，P=0.006）、ADC（OR=1.010，95%CI1.000～1.020，P=0.047）绘制ROC曲线显示，T2及ADC值的AUC分别为0.896、0.855，差异无统计学意义（Z=0.89，P=0.38），T2值与ADC值联合的AUC为0.915，其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为0.821、0.977、0.958、0.894（表2，图2）。

图2 T2、ADC值、T2+ADC值诊断MTLE-HS的ROC曲线

表2 集成磁共振定量参数及联合ADC诊断效能指标分析

3 讨论

3.1 SyMRI在MTLE-HS中的应用 MTLE是成人癫痫的常见类型，HS是其主要病理类型。自MRI应用于癫痫以来，其对HS的诊断价值受到关注。MRI是评估癫痫的一种有效检查，在致痫灶的诊断以及手术指导中发挥至关重要的作用。目前MRI癫痫成像方案已广泛应用于癫痫的诊疗，并且本研究采用的3.0T高场强MR扫描仪及48通道相控阵头颅线圈，可以显示HS在MRI的一些更细微的结构细节，为本研究提供更可靠的参考标准，而这些细微的结构特征在1.5T MRI扫描仪中无法显示[5]。对于MTLE-HS患者精确检测致痫灶，选择合适的手术方式进行治疗可以尽早解除患者的痛苦，并且预后效果非常显著[8]。海马的信号增高等MRI特征有助于评估局灶性癫痫，SyMRI是目前最新的MRI扫描技术，其MAGiC序列具有成像速度快及扫描时间短等特点，可以实现一站式扫描，计算T1、T2值、PD等[9]。因此，利用SyMRI量化病变信息提高HS高效诊断对于癫痫，尤其是药物难治性MTLE的治疗至关重要。

MAGiC序列中的T1 mapping、T2 mapping、PD mapping提供了组织的不同序列图谱，其多定量参数对于MTLE-HS的应用价值亟待探讨。HS的组织病理学特征是特定神经元丢失和存活细胞的突触重组及胶质细胞的反应性增生，在MRI图像中主要表现为体积减少和信号增高，利用SyMRI中的MAGiC序列对海马的信号进行定量化分析检测海马异常明显优于定性视觉观察。有研究证明HS信号量化可以提高HS的检出率，并且评估海马硬化的严重程度[10]，海马信号量化诊断结果与HS的组织病理学结果具有很好的相关性[11]。既往研究表明MTLE-HS患者海马T2值明显升高[12]，本研究也证实了这一点，MTLE-HS海马区T2值明显高于对照组。T2值作为组织的一种固有属性，反映了海马区神经元丢失及胶质细胞增生程度，T2值越高，表示自由水的含量越多，T2值的高低取决于组织的含水量，与脑水稳态相关的分子变化是T2值高低的重要因素，Peixoto-Santos等[13]研究表明，HS患者的神经元密度较低、胶质细胞增生较高，与影响水稳态的相关分子变化密切相关，如水通道蛋白4和细胞外基质蛋白多糖。异常反应性增生的星形胶质细胞可以过度表达水通道蛋白4，影响组织内的水平衡，并且细胞外基质中的硫酸软骨素蛋白多糖可以增加组织的细胞外间隙以及影响组织中水的扩散，从而影响T2值的变化。Liao等[14]报道一种利用MRI指纹技术提高HS检测率，该技术与MAGiC均是为了量化组织弛豫时间的技术而设定一种新型MRI技术，但采集较MAGiC序列时间长，Liao等[14]报道HS的T2值为（135±15）ms，高于本研究的（103.90±7.98）ms，可能是由于不同成像技术或勾画ROI无法避免的脑脊液污染区导致的差异。本研究发现MTLE-HS患侧T1值高于对照组，T1值与髓鞘成熟有关，MTLE-HS患者海马区脱髓鞘与神经元变性是引起T1值变化的主要原因，提示T1值的差异可能会作为另一种参考指标。本研究结果表明PD值在MTLE-HS与对照组海马间无明显差异，提示PD值在MTLE-HS的检出中存在一定限度。WANG等[15]利用MRI指纹技术对MTLE-HS的颞叶白质改变进行量化研究，结果表明MTLE-HS患者颞极以及颞干T2值同样高于对照组，并与年龄呈负相关，龚霞蓉等[16]用大鼠癫痫模型研究急性期癫痫大鼠梨状皮层、内嗅皮层、感觉皮层在T2WI出现信号异常，而海马信号无明显改变，提示梨状皮层、内嗅皮层、感觉皮层改变早于海马改变，海马损伤出现较晚，提示癫痫是一个逐渐发展的过程，可能由于梨状皮层、内嗅皮层及感觉皮层损伤，诱发了海马、丘脑等区域损伤，进而导致癫痫，表明MTLE作为一种神经网络障碍性疾病，其病变可能不仅局限于海马，也会累及海马以外脑组织，这些均是以后利用MAGiC探索的新方向。

3.2 MUSE-DWI在MTLE-HS中的应用 DWI可快速反映组织中水分子的扩散运动情况，本研究采用复合灵敏度编码的MUSE-DWI[17]，与常规DWI单次激发回波平面成像相比，MUSE-DWI采用多次激发数据采集方式，具有更高的信噪比，能克服常见部位的磁敏感效应，提高了成像的分辨率、信噪比和空间保真度。多项研究表明，DWI可以作为致痫灶定位的一种有用的MRI方法之一[18]。神经元及髓鞘作为限制组织中水分子扩散的一种天然屏障，MTLE-HS患者反复癫痫发作导致神经元及髓鞘损伤，引起组织细胞水分子运动加快，ADC增加[6,19]。本研究结果显示，与对照组相比，MTLE-HS患侧海马ADC值明显高于对照组，与O'Brien等[20]的研究结果一致。

3.3 SyMRI联合MUSE-DWI在MTLE-HS中的应用鉴于SyMRI与MUSE-DWI在HS诊断中的不同应用价值，以及MTLE-HS的不同诊断敏感度及特异度，本研究结果显示定量磁共振参数T2联合ADC值可以提高MTLE-HS的诊断效能，表明SyMRI联合MUSE-DWI可以为临床诊断MTLE-HS提供更加可靠的影像学参考依据，避免了颅内侵入性诊断的伤害，对MTLE-HS的早期诊断以及有效的手术治疗具有一定临床指导意义。

3.4 本研究的局限性 ①样本量较小，导致样本偏倚大。②纳入研究的诊断标准较局限，尽管3.0T高分辨MRI在MTLE-HS诊断中得到广泛认可，但其本质上依然是一个组织病理学概念，而目前在我院接受手术治疗并证实为HS的病例数较少，无法做到影像特征与组织病理学很好的相关性。③手动勾画ROI依然无法完全避免脑脊液对测量值的影响，造成测量数据的偏差。