皮質(zhì)發(fā)育畸形術(shù)前定位致灶的靜息態(tài)功能MRI初步研究

趙博峰 紀(jì)東旭 尹建忠△ 楊衛(wèi)東 陳旨娟 毓 青 蔡 莉

趙博峰1,2紀(jì)東旭1,2尹建忠1,2△楊衛(wèi)東3陳旨娟3毓 青4蔡 莉5

目的 探討基于局部一致性（ReHo）、低頻振幅（ALFF）和低頻振幅分?jǐn)?shù)（fALFF）的靜息態(tài)功能MRI （RS-fMRI）是否具有術(shù)前定位皮質(zhì)發(fā)育畸形（MCD）患者致灶的能力。方法MCD患者10例行RS-fMRI檢查，靜息態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理和分析后得到的ReHo、ALFF和fALFF激活圖，與視頻腦電圖（VEEG）、正電子發(fā)射斷層顯像（PET）、MRI及綜合評估的致灶結(jié)果比較。比較患者術(shù)后結(jié)果與靜息態(tài)異常激活圖結(jié)果。結(jié)果RS-fMRI致灶定位結(jié)果分別與6例VEEG、8例PET、6例MRI以及7例最終綜合評估的致灶定位結(jié)果一致。6例接受手術(shù)治療的患者（包括2例MRI檢查陰性）均發(fā)現(xiàn)異常的局部激活圖，術(shù)后經(jīng)病理證實(shí)為皮質(zhì)發(fā)育畸形（2例灰質(zhì)異位和4例局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良）。結(jié)論基于ReHo、ALFF及fALFF分析方法的RS-fMRI具有定位MCD患者致灶的能力。

皮質(zhì)發(fā)育畸形；磁共振成像；腦電描記術(shù)；正電子發(fā)射斷層顯像術(shù)；靜息態(tài)磁共振腦功能成像；局部一致性；低頻振幅；低頻振幅分?jǐn)?shù)

皮質(zhì)發(fā)育畸形（malformations of cortical development，MCD）類難治性癲手術(shù)治療的關(guān)鍵在于術(shù)前準(zhǔn)確地致灶定位?；诰植恳恢滦裕╮egional homogeneity，ReHo）[1]和低頻振幅（amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF）[2]的靜息態(tài)磁共振腦功能成像（resting state-fMRI，RS-fMRI）可用于癲放電腦區(qū)域的成像[3]。低頻振幅分?jǐn)?shù)（fractional of ALFF，fALFF）[4]被認(rèn)為是個體水平標(biāo)準(zhǔn)化后的ALFF，可減少非生理性因素所造成的信號污染。最近有學(xué)者對1例簡單部分性發(fā)作癲患者同時進(jìn)行EEG-fMRI 和ALFF的檢查結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)二者取得定位一致的致灶[5]。這些分析方法具有潛在的定位致灶的能力，但尚少見相關(guān)臨床報(bào)道。本研究通過對10例MCD患者行術(shù)前基于上述3種方法的RS-fMRI，比較分析其與多種目前臨床檢查技術(shù)的定位結(jié)果，初步探討RS-fMRI對MCD患者致灶的定位能力。

1 對象與方法

1.1 研究對象 收集神經(jīng)外科2010年9月—2013年9月診斷MCD癲患者10例，其中男5例，女5例，年齡8～46歲，平均(21.6±6.1)歲。癲診斷根據(jù)其臨床表現(xiàn)及視頻腦電圖（VEEG）檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）患者3～5 d內(nèi)接受全面的術(shù)前VEEG、正電子發(fā)射斷層顯像（PET）、MRI及RS-fMRI檢查。（2）經(jīng)包括神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、核醫(yī)學(xué)中心及放射科在內(nèi)的多學(xué)科術(shù)前會議取得最終統(tǒng)一的MCD致灶定位。排除標(biāo)準(zhǔn)：除MCD外的其他類型癲。

1.2 方法

1.2.1 VEEG檢查和PET檢查 收集所有患者VEEG（美國CADWELL 150導(dǎo)EASY-Ⅲ系統(tǒng)）和PET（美國GE公司Discovery LS型PET-CT）檢查結(jié)果。PET診斷標(biāo)準(zhǔn)為局灶性發(fā)作間期FDG低代謝或亞臨床發(fā)作局灶性FDG高代謝。

1.2.2 MRI檢查 常規(guī)結(jié)構(gòu)MRI（德國Siemens Magnetom Trio Tim 3.0 T MR掃描儀和頭部32通道相控陣表面線圈）檢查包括T1WI、T2WI、FLAIR和IR序列。

1.2.3 RS-fMRI檢查和后處理 首先采用3D-T1WI序列采集矢狀面解剖像（TR/TE，400/8.9 ms，翻轉(zhuǎn)角70°，層厚1.0 mm，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，矩陣256×256），共176層。再采用T2單次激發(fā)EPI序列獲取靜息態(tài)fMRI功能像（TR/TE 2 000/30 ms，層厚5.0 mm，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，矩陣256× 256），共300幀，掃描時間為20 min。掃描方位平行于前后聯(lián)合。掃描結(jié)束后，原始圖像傳輸至腦功能數(shù)據(jù)后處理PC工作站。刪除前10幀功能像以去除由于磁場不均勻及患者適應(yīng)所產(chǎn)生的功能數(shù)據(jù)污染，再采用統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖SPM8軟件（Wellcome Institute of Cognitive Neuroscience，London）對腦功能數(shù)據(jù)進(jìn)行頭動校正（去除3個方向平移超過1 mm，3個角度旋轉(zhuǎn)超過1°的患者）、解剖像配準(zhǔn)、空間標(biāo)準(zhǔn)化（體素大小為2.5 mm×2 mm×2 mm）和數(shù)據(jù)平滑（采用12.5 mm×8 mm×8 mm高斯平滑核），最后采用REST軟件（Resting-State fMRI Data Analysis Toolkit V1.8，Beijing）進(jìn)行 ReHo、ALFF及fALFF的激活成像，激活體素?cái)?shù)目大于10并且P值小于0.001被認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。3種分析方法陽性標(biāo)準(zhǔn)為局灶的、非對稱性激活。上述參數(shù)至少一項(xiàng)陽性發(fā)現(xiàn)即認(rèn)為是RS-fMRI結(jié)果陽性。

1.2.4 檢查結(jié)果分析與比較 所有入組病例于發(fā)作間期接受檢查后，由電生理專家、神經(jīng)內(nèi)外科醫(yī)師、核醫(yī)學(xué)醫(yī)師以及高年資放射學(xué)醫(yī)師對VEEG、PET及MR（包括MRI及RS-fMRI）檢查結(jié)果做出獨(dú)立診斷，所有診斷者僅被告知患者具體臨床信息（臨床癥狀和發(fā)作情況），而不包含其他檢查技術(shù)的結(jié)果。PET和MR檢查結(jié)果行視覺評估分析。最后通過多學(xué)科會診確定致灶位置。

2 結(jié)果

2.1 RS-fMRI激活結(jié)果 局部異常的血氧水平依賴（BOLD）激活見于9例患者。5例可見2個參數(shù)的異常激活，4例可見3個參數(shù)的異常激活，見圖1。其中異常ReHo和ALFF均可見于7例患者，異常fALFF可見于8例患者。

2.2 RS-fMRI與VEEG比較 異常放電見于8例患者。其中6例RS-fMRI異常激活與VEEG異常放電定位重合。2例RS-fMRI異常激活與VEEG異常放電定位雖不一致，但卻與局部MCD定位一致。1例VEEG未見異常放電，但存在RS-fMRI異常激活且與其灰質(zhì)異位解剖位置一致。1例未發(fā)現(xiàn)異常激活和VEEG異常放電。

2.3 RS-fMRI與PET比較 所有患者行PET-CT檢查均有陽性發(fā)現(xiàn)。8例RS-fMRI異常激活與PET檢查低代謝定位一致，見圖1。1例RS-fMRI定位結(jié)果與PET及MRI檢查定位不一致，但與VEEG定位一致。1例PET定位低代謝位置與灰質(zhì)異位部位一致，但RS-fMRI該位置未見明顯異常激活。

2.4 RS-fMRI與MRI比較 常規(guī)MRI檢查中異常發(fā)現(xiàn)見于8例患者。其中6例RS-fMRI異常激活與MRI定位一致。1例RS-fMRI異常激活與MRI定位不一致，但與VEEG定位一致。1例MRI檢查發(fā)現(xiàn)異常與其他檢查結(jié)論均不一致。2例MRI檢查陰性，但其他各項(xiàng)檢查均發(fā)現(xiàn)定位一致的局部異常。

3 討論

磁共振腦功能成像（BOLD-fMRI）一直被用于任務(wù)和刺激模式大腦功能的研究，而RS-fMRI不需要被試者的配合即可獲取大量功能相關(guān)的信息。癲發(fā)作的異常神經(jīng)元放電可等同于外在刺激或任務(wù)所產(chǎn)生的神經(jīng)元活動，而癲發(fā)作間期也存在著樣放電，同樣可以產(chǎn)生相應(yīng)的血流動力學(xué)改變。因此，RS-fMRI可用于癲患者亞臨床發(fā)作或發(fā)作間期的研究。自從證實(shí)靜息態(tài)下自發(fā)振蕩低頻腦活動具有其潛在的生理學(xué)意義[6]，靜息態(tài)功能數(shù)據(jù)分析方法ReHo、ALFF及fALFF已被廣泛用于多種疾病病理生理學(xué)機(jī)制的研究，癲被認(rèn)為是最為典型的RS-fMRI研究模型[3]。

本研究中RS-fMRI發(fā)現(xiàn)的MCD患者異常激活腦區(qū)域與VEEG、PET及MRI檢查的結(jié)果相比較，其一致性分別達(dá)6/10、8/10和6/10，與最后的致灶定位一致性為7/10，說明基于ReHo、ALFF及fALFF 的RS-fMRI可用于MCD患者的術(shù)前致灶定位研究。本研究中PET檢查均有陽性發(fā)現(xiàn)，但其發(fā)現(xiàn)異常區(qū)域范圍除了異常放電區(qū)外尚包括其他更大范圍的腦區(qū)域，可能是由于放電所致的部分功能受損區(qū)[8]，因此對于病灶的精準(zhǔn)定位尚有難度。RS-fMRI卻有極佳的空間高分辨率可將病灶定位于亞葉水平，降低患者因經(jīng)顱腦電圖檢查所致的創(chuàng)傷范圍。

本組患者多有典型的MRI表現(xiàn)，其與RS-fMRI異常發(fā)現(xiàn)的一致性，說明其潛在的應(yīng)用價值。特別是2例患者在常規(guī)MRI檢查中沒有發(fā)現(xiàn)明顯異常，RS-fMRI卻發(fā)現(xiàn)局部異常并直接影響了患者治療方案的選擇。該2例患者在接受術(shù)前評估中，VEEG、PET及RS-fMRI檢查均發(fā)現(xiàn)定位一致的局部異常，但VEEG的實(shí)際空間分辨率低于PET及RS-fMRI檢查，而PET檢查尚有將患者暴露于放射性損害的內(nèi)在缺陷。因此，RS-fMRI以其無創(chuàng)和高空間分辨率的方式更適用于無明顯結(jié)構(gòu)異常癲患者的致灶定位研究，尤其對于可疑發(fā)育異常者。此外，本研究中PET檢查發(fā)現(xiàn)所有患者的致灶，將MRI和RS-fMRI結(jié)合應(yīng)用也可得到同樣的結(jié)論，RS-fMRI另一優(yōu)勢就在于可同時完成如磁共振波譜分析、擴(kuò)散張量成像、動脈自旋標(biāo)記等多模態(tài)檢查，可進(jìn)一步提高致灶的檢出率。

Fig.1 Left parietal-occipital lobe dysplasia in a 9-year-old male patient圖1 典型病例，男，9歲，左側(cè)頂枕葉局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良

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（2014-04-10收稿 2014-05-16修回）

（本文編輯 李國琪）

A Plot Study of Resting State-fMRI:Preoperative Localization of Epileptogenic Zone in Epilepsy with Malformations of Cortical Development

ZHAO Bofeng1,2,JI Dongxu1,2,YIN Jianzhong1,2△,YANG Weidong3,CHEN Zhijuan3,YU Qing4,CAI Li5
1 First Center Clinic College,Tianjin Medical University,Tianjin 300192,China;2 Department of Radiology,Tianjin First Central Hospital;3 Department of Neurosurgery;4 Department of Neurology;5 PET/CT Center,General Hospital of Tianjin Medical University
△

E-mail:Jianzhong.yin@gmail.com

ObjectiveTo investigate whether resting state-fMRI(RS-fMRI)based on local consistency(ReHo),amplitude low-frequency fluctuate(ALFF)and fALFF can add meaningful information on preoperative localization of epileptogenic zone in patients with malformations of cortical development(MCD).MethodsTen epilepsy patients with MCD were studied with RS-fMRI using a 3.0 T scanner.The resting state data were preprocessed and analyzed using SPM8 and REST to generate the activation map.Abnormal ReHo,ALFF and fALFF related blood oxygen level dependent(BOLD)signal changes were compared to video EEG(VEEG)，PET，MRI findings and the final result of a comprehensive evaluation-defined epileptogenic zone.For operated patients,postoperative resection and histology were compared to BOLD responses.ResultsThe resultsof spike localization of RS-fMRI were consistent with VEEG,PET,MRI findings and final comprehensive evaluation-defined epileptogenic zone in 6,8,6,7 of 10 investigations.Six operated patients(including two negative resultsof MRI examination)revealed local abnormal changes but not visible on structural MRI,which was confirmed cortical malformations by pathology after operation(2 heterotopia and 4 cortical dysplasia).ConclusionRS-fMRI may help to delineate the epileptic focus in epilepsy patients with MCD.

malformations of cortical development;magnetic resonance imaging;electroencephalography;positronemission tomography;resting state-fMRI;regional homogeneity;amplitude of low-frequency fluctuation;fractional of ALFF

R445

A

10.3969/j.issn.0253-9896.2014.11.012

1天津醫(yī)科大學(xué)一中心臨床學(xué)院（郵編300192）；2天津市第一中心醫(yī)院放射科；3天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院神經(jīng)外科；4天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科；5天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院PET-CT中心

△通訊作者 E-mail:Jianzhong.yin@gmail.com